文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析

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  摘 要:以文山各县区1991—2010年累计20年的气象观测数据为基础资料,基于模糊数学原理,运用多元统计分析方法对文山烤烟气候适宜性进行了综合评价,并采用线性趋势、三次多项式曲线拟合分析了烤烟生育期的各气候要素的变化特征。结果表明,文山烟区烤烟气候适宜性指数为0.801±0.018,各植烟县市均为最适宜或适宜烤烟气候区;文山20年中大田期日照时数变化总体呈上升趋势,呈现先下降后升高再下降的变化特征;伸根期均温总体呈下降趋势,而旺长期和成熟期均温总体呈上升趋势,各生育期均温呈现先短暂上升后下降再升高的变化特征;伸根期和旺长期降雨量总体呈上升趋势,而成熟期降雨量总体呈下降趋势,伸根期和旺长期降雨量呈现先下降后升高再下降的变化特征,而成熟期降雨量呈现先上升后下降的变化特征。
  关键词:烤烟;气候;变化特征;适宜性;综合评价
  中图分类号:S572.04 文章编号:1007-5119(2015)01-0078-06 DOI:10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.015
  Comprehensive Evaluation on Planting Climate Feasibility and the Characteristic of its Changes in Wenshan
  TAN Zhiyong1,2, XU Long3, XU Tianyang3, FENG Kun3, LI Pengfei3, ZHANG Yiyang1, ZHOU Jiheng1*
  (1. Tobacco Research Institute, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China; 2. College of Agriculture, Hunan Agricultural University, Changsha 410128; 3. Wenshan Tobacco Company of Yunnan Province, Wenshan, Yunan 663000, China)
  Abstract:Based on meteorological data from 1991 to 2010 at the meteorological stations in Wenshan, climatic feasibility to tobacco growth was evaluated comprehensively by using the method of fuzzy logic and multivariate analysis. The characteristic of climate changes was analyzed by using the method of linear trend and cubic polynomial curve. The results indicated that the climatic feasibility indexes(CFI) for flue-cured tobacco was 0.801±0.018. All of the counties were feasible or most feasible tobacco-growing areas .The sunshine durations had a ascending trend in last 20 years in Wenshan, The temperature during root elongation stage had a decreasing trend, and the opposition for vigorous growth and maturing stage. The rainfall of root elongation and vigorous growth stages had a ascending trend, and the opposition for maturing stage, the changes of root elongation and vigorous growth stage present the characteristic of “fall-rise-fall”, and the changes of maturing stage present the characteristic of “rise-fall”.
  Keywords: flue-cured tobacco; climate; characteristic of climate change; feasibility; comprehensive evaluation
  烤烟是一种对环境极为敏感的经济作物,生态因素对烟叶产量和品质的影响很大。科学研究和生产实践表明[1-5],生态环境条件特别是气候对烟株田间长相长势、烟叶产量、产值、化学成分、致香物质含量和评吸质量的影响甚至大于品种因素。作物生长气候适宜性评价是指在一定地域内,研究作物生长发育所需要的各气候因子需求与该地域生产中实际可提供的气候条件相互吻合的程度,从而为提高优化作物种植的总体布局等提供决策支持[6]。胡雪琼等[7]、李进平等[8]、童碧庆等[9]分别利用综合指标法、系统聚类法对云南、湖北、贵州烤烟区进行了气候适宜性评价并详细分析了各地气候适宜性的分布状况。文山位于东经103°35′~106°12′,北纬22°40′~24°48′,地势西北高、东南低,海拔在
  基金项目:云南省烟草公司项目“文山烟叶特色风格定位研究及品牌导向型基地建设开发”(2011YN73);云南省烟草公司项目“文山州不同生态类型烟叶烘烤推广应用”(2012YN59)   作者简介:谭智勇,男,博士研究生,主要从事烟草科学与工程技术研究。E-mail:[email protected]。*通信作者,E-mail:[email protected]
  收稿日期:2014-03-25 修回日期:2014-11-27
  1000~1800 m(图1)。文山州地处云贵高原东南低纬季风区,北回归线横穿全境,夏季受西南及东南暖流气流影响,冬季受偏西及西北干冷气流影响,属低纬度高原季风气候。文山目前烤烟年均产量达69350 t,是云南重点发展的4个新烟区之一。研究文山州各县(市)烤烟气候类型和烤烟气候适宜性,以期为烟区合理布局、品种选择、移栽期确定及烟叶特色定位提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 数据来源
  文山烟区1991—2010年的气象资料由云南省文山州气象局提供。气象资料包括砚山、丘北、广南、文山、马关、麻栗坡和西畴7个植烟县市1991—2010年日照时数、气温、降雨量等气候指标,根据基础气候资料并结合当地烤烟生产节令,计算出相应时段的烤烟气候因子,用于分析的指标有大田期日照时数、伸根期均温、旺长期均温、成熟期均温、伸根期降雨量、旺长期降雨量和成熟期降雨量。国外优质烟区气候数据见参照文献[10-12]。
  1.2 方法
  1.2.1 烤烟气候适宜性评价方法 烤烟气候适宜性评价采用模糊数学隶属函数的数学模型进行。参考文献[13-16],首先根据模糊数学和多元统计分析原理分别计算各气候指标的隶属度和权重系数,再利用加乘法则得出气候适宜性指数(climate feasibility index,CFI)。
  1.2.2 气候变化特征统计方法 参照文献[17-18],采用线性趋势、三次多项式曲线拟合来分析烤烟生育期的各气候要素的变化特征。
  2 结 果
  2.1 文山烟区气候因素特点
  文山烟区气候因子与国外优质烟叶产区的比较见表1,文山烟区年日照数为1760.31 h,大田日照时数为698.95 h,达到优质烟叶大田期日照时数的要求(500~700 h);文山烟区年均气温17.24 ℃,略低于美国,但高于玉溪烟区,大田期均温
  21.52 ℃,略低于美国,但高于其他国内外优质烟区,能满足适宜区或最适宜区的生长需求;年均降雨量1075.50 mm,略低于津巴布韦,但高于国内外其他优质烟区,大田期降雨量801.84 mm,高于国内外其他烟区;无霜期天数远大于津巴布韦,无霜期长,是优质烟叶生长所需的气候条件。
  2.2 文山烟区气候适宜性评价
  通过咨询专家和参照文献[19]选取大田期日照时数、伸根期均温、旺长期均温、成熟期均温、伸根期降雨量、旺长期降雨量和成熟期降雨量7项指
  标作为评价文山气候适宜性的因子。文山州植烟县市烤烟气候指标值见表2。从各县气候指标的平均值来看,各县大田期均温均处于烤烟生长最适宜范围内;伸根期降雨量麻栗坡较为适宜,其他县市稍多,旺长期降水量丘北、马关和西畴较为适宜,其他县市偏少,成熟期降雨量各县均偏多。
  根据气候指标对烤烟生长及烟叶品质的影响的特点,结合以往研究[9]及文山烤烟生产实际,确定各参评指标的隶属函数类型及其拐点(表3),经过计算(图2),文山州CFI平均值为0.805±0.164,各县区差异较小,变异系数为2.04%,其中广南最高,马关最低。
  2.3 文山烟区气候变化特征分析
  2.3.1 文山烟区大田日照时数变化特征 文山烟区烤烟大田期日照时数特征的变化趋势见图3,大田期日照时数的平均值为698.95 h,最大值出现在1992年,为849.80 h,最小值出现在1999年,为593.19 h,两者相差256.61 h。大田期日照时数变化总体呈上升趋势,其趋势系数为19.931/10a,P=
  0.474,大于0.05,表明上升趋势在0.05水平上不显著,20年中日照增加了50.63 h,从拟合的多项式趋势线可以看出,文山烟区平均日照时数在1991—1996年呈下降趋势,1997年后呈上升趋势,至2006年又呈下降趋势。
  2.3.2 文山烟区伸根期、旺长期、成熟期均温变化特征 由图4~6可知,文山烟区烤烟伸根期、旺长期和成熟期均温平均值分别为21.15、22.29、21.66 ℃。伸根期总体呈下降趋势,而旺长期和成熟期均温总体呈上升趋势。根据拟合曲线可知,伸
  根期均温在1991—1992年呈上升趋势,1993年后有所下降,至2004年后又呈上升趋势。旺长期均温在1991—1992年呈上升趋势,1993年后呈下降趋势,至2001年后又呈上升趋势。成熟期均温在1991—1994年呈上升趋势,1995年后呈下降趋势,至2001年后又呈上升趋势。各生育期20年均温年际变化中以伸根期的均温变化振幅最大,其均温最大和最小年相差3.46 ℃,旺长期和成熟期分别相差2.50 ℃和1.40 ℃。
  不同烤烟生育期均温随年份变化的趋势系数和P值见表4。可见,大田生育期均温均未通过0.05水平的显著检验,各生育期均温上升和下降趋势均不显著。
  2.3.3 文山烟区伸根期、旺长期、成熟期降雨量变化特征 由图7~9可知,文山烤烟伸根期、旺长期和成熟期降雨量20年的平均值分别为140.46、184.29、441.50 mm,伸根期和旺长期降雨量总体呈上升趋势,而成熟期降雨量总体呈下降趋势。根据拟合曲线可知,伸根期降雨量在1991—1994年呈下降趋势,1995年后有所上升,至2005年后又呈下降趋势。旺长期降雨量在1991—1995年呈下降趋势,1996年后有所上升,至2006年后又呈下降趋势。成熟期降雨量在1991—1995年呈上升趋势,   1996—2010年呈下降趋势。各生育期20年降雨量年际变化中以成熟期降雨量变化振幅最大,其降雨量最大和最小年相差156.49 mm,伸根期和旺长期分别相差36.19 mm和38.04 mm。
  不同烤烟生育期降雨量随年份变化的趋势系数和方程的相关系数见表5。可见,只有成熟期降雨量通过了0.01水平的显著检验,表明成熟期降雨量下降趋势极显著,而伸根期降雨量和旺长期降雨量上升趋势不显著。
  3 讨 论
  气候资源是烤烟自然资源重要的组成部分,是影响烤烟生产的主要生态因素之一,与土壤等因素相比,气候因素更加难以人为改变,所以只能努力趋利避害,适宜的气候条件是烟叶优质适产及烤烟
  香吃味的重要影响因素[20-21]。烤烟的生长、产量的高低、品质的好坏与光照强度有很大关系,烤烟生长要求阳光充足而不强烈,优质烤烟栽培大田生长期的日照时数需要500~700 h。
  烤烟是喜温作物,对温度的影响比较敏感,整个生育期对温度要求都比较高。烤烟在大田生长期的最适宜温度为24~28 ℃,最低为10~13 ℃,低于17 ℃时,植株生长就会显著受阻,最终烟叶不能正常成熟;温度高于35 ℃时,生长就会明显受到抑制[22]。
  水分是影响烟株生长发育的主要因素,也是烟草产质形成的基础,而降雨量是影响土壤水分的重要因素之一,烟草整个大田生长期降雨量的多少以及分布情况,对烟叶的产量和品质有直接重大的影响[23]。
  本研究采用模糊数学原理和多元统计的方法,计算得出文山烟区CFI平均值为0.801±0.018,各县区差异较小,CFI排名由大到小依次为:广南、西畴、丘北、砚山、文山、麻栗坡和马关。各植烟县市均为最适宜或适宜烤烟气候区。
  文山烟区1991—2010年烤烟大田期日照时数
  的最大值出现在1992年,为849.80 h,最小值出现在1999年,为593.19 h,两者相差256.61 h。大田期日照时数变化总体呈上升趋势,且上升趋势不显著,20年中日照时数呈现先下降后升高再下降的变化特征。文山烟区大田期日照时数的平均值为698.95 h,能够满足优质烤烟对光照时数的需要。
  文山烟区1991—2010年烤烟伸根期均温总体呈下降趋势,而旺长期和成熟期均温总体呈上升趋势,各生育期均温上升和下降趋势均不显著,20年中各生育期均温呈现先短暂的上升后下降再升高的变化特征。本研究结果表明,文山烟区烤烟伸根期、旺长期和成熟期均温平均值分别为21.15 ℃、22.29 ℃、21.66 ℃,能基本满足优质烤烟对光照时数的需要。
  文山烤烟伸根期、旺长期和成熟期降雨量20年的平均值分别为140.46、184.29、441.50 mm,伸根期和旺长期降雨量总体呈上升趋势,而成熟期降雨量总体呈下降趋势,且成熟期降雨量下降趋势显著,伸根期降雨量和旺长期降雨量上升趋势不显著,20年中伸根期和旺长期降雨量呈现先下降后升高再下降的变化特征,而成熟期降雨量呈现先上升后下降的变化特征。文山烟区在伸根期和旺长期降雨量较为适宜,能够促进根系以及茎叶的迅速生长,成熟期的降雨量稍多,在一定程度上会影响烟叶的成熟,易造成烟叶脂溶性香气物质含量的降低。同时,大田后期日照典型偏少、气温偏低和多雨的气候特点,会造成浓香型致香物质积累量减少,可能是烟叶具有“清香型”风格的根本原因。
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