新平縣烤煙種植氣候適宜性評價

王秀珍 胡保文 謝新喬 李湘?zhèn)? 朱云聰 楊繼周 田育天 傅佳玉 景元書

摘要?以新平縣代表的尼鲊站和新營盤站2009—2017年、他拉站2009—2014年的氣候資料為基礎數據，結合新平縣氣候適宜性區(qū)劃指標，計算基于模糊數學的氣候適宜性指數。結果發(fā)現，新平縣各站點的氣候適宜性由大到小依次是他拉站、尼鲊站、新營盤站，它們的氣候適宜性指數CFI分別是0.93、0.89、0.51。新平縣烤煙種植氣候條件總體條件優(yōu)越，但大田中后期降水量相對過剩，大田前期日照時數明顯不足。對新平縣烤煙種植適宜性影響最大的是海拔，其次是大田期≥10?℃積溫。

關鍵詞?烤煙;氣候適宜性;評價;新平縣

中圖分類號?S162?文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）03-0225-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.060

Abstract?Based?on?the?climatological?data?of?Nizha?Station?and?Xinyingpan?Station?from?2009?to?2017?and?Tala?Station?from?2009?to?2014，combined?with?the?climate?suitability?zoning?index?of?Xinping?County，the?climate?suitability?index?based?on?fuzzy?mathematics?was?calculated.The?results?showed?that?the?climate?suitability?of?the?stations?in?Xinping?County?were?Tala?Station，Nizha?Station?and?Xinyingpan?Station?in?descending?order，their?climate?suitability?index?CFI?was?0.93，0.89?and?0.51，respectively.The?overall?climatic?conditions?for?fluecured?tobacco?planting?in?Xinping?County?were?superior，but?the?precipitation?in?the?middle?and?late?stages?of?the?field?was?relatively?excessive，and?the?sunshine?hours?in?field?prophase?were?obviously?insufficient.The?altitude?had?the?greatest?influence?on?the?suitability?of?fluecured?tobacco?planting?in?Xinping?County，followed?by?≥10?℃?accumulated?temperature?in?the?field?period.

Key?words?Fluecured?tobacco;Climate?suitability;Evaluation;Xinping?County

近年來，隨著云南新平縣烤煙種植制度的進步，烤煙播種面積和經濟產量有了顯著的提高。烤煙有關的產業(yè)現已發(fā)展成為新平縣的支柱產業(yè)之一，并且已經成為當地農民經濟收入的重要來源[1-2]。烤煙產品質量的優(yōu)劣取決于產量、化學成分、致香物質含量、評吸質量等煙葉品質[3-5];而煙葉品質很大程度取決于烤煙在田間種植期間生態(tài)環(huán)境對烤煙植株的影響，生態(tài)環(huán)境的影響有時比烤煙品種的影響都要大。

對于氣候條件對烤煙的影響，賀升華等[6]分析了云南相較于其他地區(qū)種植烤煙的氣候優(yōu)勢，也對大田期溫光水協(xié)調方面的不足進行了解釋。胡雪瓊等[7]進一步探討了不同氣候條件對不同地區(qū)適宜性的影響水平，指出熱量條件對煙葉的影響是最大的，其次是降水和光照，并且表明云南特有的地形起伏很大的特殊性質是云南境內不同地區(qū)煙草質量和香型的差異很大的重要原因。李強等[8]采用多元統(tǒng)計方法計算了曲靖煙區(qū)氣候適宜性指數（?climate?feasibility?index，CFI），對比了站點間的烤煙氣候適宜性。隨著地理信息技術的發(fā)展，董謝瓊等[9]首次將ArcGIS技術應用于云南烤煙生產的氣候分區(qū)，并從賀升華等[6]提出的影響煙葉的不同要素中選取了適宜的區(qū)劃指標。雷雯等[10-12]利用ArcGIS分別研究了隴縣地區(qū)、湖南和福建省長汀縣烤煙的氣候適應性，并結合地理信息數據和以往的烤煙生產區(qū)劃指標，進行了細化的村級烤煙生產氣候分區(qū)。

新平縣是云南省烤煙產業(yè)鏈最為發(fā)達的縣城之一，位于云南省中部偏西南，年平均氣溫為19～23?℃，年降雨量為800～1?100?mm，≥10?℃積溫達6?500～7?500?℃·d，屬亞熱帶低緯度高原季風氣候區(qū)。海拔在422～3?165?m，海拔差異和局部氣候差異明顯。針對氣象數據進行更詳細的氣候適宜性分析，可為新平縣烤煙種植生產、種植區(qū)劃、結構調整與產業(yè)升級等提供重要依據。

1?材料與方法

1.1?資料來源

云南省新平縣3個代表煙站數據為尼鲊站和新營盤站2009—2017年、他拉站2009—2014年的基礎氣候資料。其中逐日氣溫、日照時數、降水量是與新平縣烤煙成長發(fā)育密切聯(lián)系的氣候因子。與云南省新平縣煙區(qū)進行比較的津巴布韋、巴西、美國等國外優(yōu)質烤煙種植區(qū)大田各生育期實際的氣候數據主要來自參考文獻[13-15]。

1.2?研究方法

1.2.1?氣候指標的隸屬函數構建。

為了明確各氣候適宜性指標對烤煙實際生長的影響水平，需要根據模糊數學理論，構建適合該地區(qū)的氣候指標隸屬函數，并計算隸屬度值。根據新平縣的烤煙生產實際情況，可以確定新平縣氣候指標的隸屬函數類型近似為折線型函數[16]，公式如下：

其中，x1、x3、x4、x2分別為折線型曲線的下限、最優(yōu)值下限、最優(yōu)值上限和上限。把每個樣本的原始氣象數據分別代入公式（1），能夠將原始氣象數值轉化為無量綱的隸屬度值。隸屬度值的取值是0.1～1.0，并且有實際的氣象學意義。計算出的隸屬度值越靠近1.0，說明該指標對烤煙實際生長的影響水平越高，反之越低[8]。根據烤煙生長發(fā)育氣象條件要求，結合新平縣烤煙實際觀測的氣候數據，確定折線型曲線的拐點（X1，X2，X3，X4）的相應取值如表1所示。

1.2.2?氣候適宜性指標的權重系數計算。

不同氣象要素對煙草生長發(fā)育與品質形成的影響是不同的，即各氣象要素在氣候適宜性指數中所占的比例不同。該研究選用了標準差權重法確定權重系數[17-18]，公式如下：

式中，Wj?為第?j?個因子的權重，m?為因子數。

1.2.3?氣候適宜性指數。

利用如下隸屬函數氣候因子指標值與權重系數加乘法則，分別計算出新平縣3個烤煙站點的氣候適宜性指數[19-21]：

式中，Ni表示第i（i=1，2，…，m）個氣候指標隸屬度值，Wi表示第i個氣候指標權重系數，m為氣候指標個數。CFI取值為0～1.0，CFI越接近1.0，說明該地區(qū)氣候條件越適宜種植優(yōu)質煙草。

2?結果與分析

2.1?氣候條件分析

從表2可以看出，新平縣3個煙站溫度條件相差不大，極差最大僅為1.6?℃。對比國內外煙區(qū)，新營盤站平均氣溫在大田期和大田中后期較低，溫度條件較差。尼鲊站和他拉站平均氣溫相近，類似國外的津巴布韋。從降水量來看，尼鲊站在3個生長時段的降水量都為較大值，新營盤、他拉和尼鲊站降水量在整個生育期都高于國外3個優(yōu)秀煙區(qū)。對于日照條件，新平縣煙區(qū)達不到津巴布韋的水平，津巴布韋的光照條件在大田前期和大田期都是較好的;尼鲊和他拉站比較相似，但在大田中后期他拉站的日照時數是最短的，比美國煙區(qū)低了532.5?h。

考慮到平均氣候條件（表3），新平縣煙區(qū)大田期平均氣溫比國外優(yōu)質煙區(qū)低1.5?℃，大田前期平均氣溫比國外高0.7?℃，大田中后期平均氣溫比國外低2.7?℃，即新平縣總體溫度條件大致與國際水準持平。對于降水量來說，新平縣煙區(qū)大田期、大田前期和大田中后期的降水量均比國外優(yōu)質煙區(qū)高，達到了較好的水平。值得注意的是，新平縣大田中后期的降水量超過國外優(yōu)質煙區(qū)高達112.7?mm，顯得相對過剩。新平縣大田前期和大田中后期的日照時數與國外相比分別低了256.3、59.8?h，說明光照不足的現象在前期尤為嚴重。

2.2?氣候適宜性指標

新平縣氣候適宜性評價指標包括氣候要素和地理要素。其中氣候指標需滿足2個條件：一是該指標有明確的生物學意義，與烤煙生長密切相關;二是經過目前生產實踐的證明，能夠闡明生態(tài)適宜性和新平縣氣候特征之間的相應關系[6]。

基于新平縣烤煙氣候條件分析及計算公式（2），確定了下列8個氣候指標作為判別新平縣氣候對烤煙經濟種植的適宜性的因子：①海拔，表征地理要素，反映新平縣耕地資源與氣候資源配置，氣候適宜性指標權重系數為38.20%;②大田期≥10?℃積溫，代表烤煙大田期總熱量的多少，權重系數為23.80%;③7月平均氣溫，即旺長期平均氣溫，權重系數為0.04%;④大田期總降水量，反映大田期整體氣候濕潤度，權重系數為3.03%;⑤大田中期降水量，反映干旱在煙草種植期間的影響程度，也能夠反映雨季開始的早晚，權重系數為0.54%;⑥大田中后期降水量，代表新平縣烤煙大田中后期氣候干濕程度，權重系數為1.49%;⑦大田期總日照時數，反映整體新平縣光資源的多寡，權重系數為21.80%;⑧大田中后期日照時數，代表大田中后期新平縣光資源的多寡，權重系數為11.10%。

2.3?氣候適宜性評價

由表4可見，新平縣各站點的氣候適宜性由大到小依次是他拉站、尼鲊站、新營盤站，它們的氣候適宜性指數CFI分別是0.93、0.89、0.51。他拉和尼鲊海拔都在最優(yōu)值范圍內，是烤煙生產適宜區(qū)，而新營盤海拔比最優(yōu)值上限還要高220?m，烤煙生產氣候條件一般。

由于大田期≥10?℃積溫維持在2?000～3?500?℃·d時氣候適宜性指數最高，所以新平縣可以很好地滿足烤煙生長發(fā)育的所需溫度。為保持烤煙生長發(fā)育良好，日照時數需在適宜范圍內，新平縣3個站點的大田期日照時數都超過了最優(yōu)值上限，說明3個站點光照條件都相對充足。新營盤站大田期日照時數高達1?001.18?h，超過大田期日照上限（800?h），這也是新營盤站氣候適宜性指數CFI較低的一個重要原因。同時，尼鲊站大田中后期日照時數為340.3?h，超過了最優(yōu)值上限（320?h），該項的貢獻與尼鲊站的CFI呈負相關;且新營盤站大田中后期日照時數為510.5?h，不僅超過了最優(yōu)值上限，還超過了上限（410?h），該項對新營盤站氣候適宜性的貢獻最小。另外，7月平均氣溫和大田期各生育期的降水條件對新平縣適宜性指數CFI的貢獻均很低。

3?結論

新平縣烤煙種植的光熱條件優(yōu)越、降水量充沛。新平縣大田中后期降水量相對于國外優(yōu)質煙區(qū)相對過剩，其中大田期日照條件與國外煙區(qū)相比明顯不足，這一現象在大田前期尤為明顯。由適宜性評價可知，新平縣各站點的氣候適宜性由大到小依次是他拉站、尼鲊站、新營盤站，其氣候適宜性指數CFI分別是0.93、0.89、0.51。在所有氣候適宜性指標中，對新平縣烤煙適宜性影響最大的是海拔，其次是大田期≥10?℃?積溫，再次是大田期和大田中后期日照時數。這對未來新平縣烤煙種植的氣候適宜性區(qū)劃與種植結構調整的相關研究有較重要的指導意義。

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