文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析.pdf

78 中国烟草科学 chinese tobacco science 2015 02 36 1 文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析 谭智勇 1 2 许 龙3 徐天养3 冯 坤3 李鹏飞3 张一扬1 周冀衡1 1 湖南农业大学烟草研究院 长沙 410128 2 湖南农业大学农学院 长沙 410128 3 云南省烟草公司文山州公司 云南 文山 663000 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 lisituoluofusiji 通信作者 e mail jhzhou2005 收稿日期 2014 03 25 修回日期 2014 11 27 第 1 期 谭智勇等 文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析 79 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 图 1 文山高程图 fig 1 elevation map in wenshan 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 表 1 1991 2010 年文山烟区气候因素 table 1 climatic factors in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 指标 平均 标准差 变幅 变异系数 国内外优质烟区 玉溪 美国 巴西 津巴布韦 年日照时数 h 1760 31 118 60 1560 73 1955 13 6 74 2255 3132 8 大田期日照时数 h 698 95 69 39 593 19 849 80 9 93 786 1104 696 758 年均温 17 24 0 45 16 54 18 27 2 62 15 8 18 6 大田期均温 21 52 0 56 20 75 22 91 2 59 20 2 22 18 8 20 7 年降雨量 mm 1075 50 127 62 780 97 1269 10 11 87 964 1210 大田期降雨量 mm 801 84 92 66 597 27 930 70 11 56 698 593 5 657 689 4 无霜期 d 321 00 23 76 278 00 356 00 7 40 120 0 170 0 80 中国烟草科学 2015年第36卷 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 表 2 文山州植烟县市烤烟气候指标 d xs table 2 indices of climate for tobacco growth in several tobacco planting counties in wenshan 县 市 大田期日照 时数 h 均温 降雨量 mm 伸根期 旺长期 成熟期 伸根期 旺长期 成熟期 砚山 660 81 110 92 20 38 0 92 21 17 0 59 20 41 0 40 135 79 60 49 168 22 66 34 377 44 102 81 丘北 733 78 70 46 21 14 1 12 22 05 0 67 21 03 0 51 189 10 68 13 198 73 49 23 399 83 144 65 广南 622 81 114 83 21 76 1 03 22 96 0 59 22 02 0 50 164 31 55 50 187 40 55 22 369 67 101 95 文山 774 07 95 51 22 66 0 95 23 37 0 71 22 55 0 55 117 27 47 36 157 27 43 51 403 05 99 14 马关 747 28 106 29 20 81 0 87 22 12 0 56 21 77 0 32 144 46 59 61 204 46 75 20 516 60 132 77 麻栗坡 744 82 80 56 21 53 0 81 23 01 0 51 22 84 0 32 104 35 42 22 165 96 54 30 463 62 105 07 西畴 609 06 96 84 19 78 0 91 21 33 0 65 20 97 0 28 127 97 51 56 207 98 67 49 560 29 110 18 表 3 烤烟气候指标隶属函数类型 拐点值及权重值 table 3 types of membership function and threshold values of each climate factor 指标 隶属函数类型 x1 x2 x3 x4 权重 大田期日照时数 h 抛物线型 200 500 700 850 8 184 伸根期均温 13 18 28 35 15 631 旺长期均温 10 20 28 35 15 711 成熟期均温 16 20 25 35 15 114 伸根期降雨量 mm 20 80 100 300 13 401 旺长期降雨量 mm 50 200 300 400 18 678 成熟期降雨量 mm 30 120 160 400 13 282 0 814 0 803 0 815 0 786 0 781 0 784 0 826 0 75 0 76 0 77 0 78 0 79 0 8 0 81 0 82 0 83 丘北砚山西畴文山马关 麻栗坡 广南 县市名称 cfi值 图 2 文山各植烟县气候适宜性指数 fig 2 climate feasibility index of each tobacco growing counties in wenshan 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 第 1 期 谭智勇等 文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析 81 580 630 680 730 780 830 880 199019952000200520102015 大田期日照时数 h 年份 逐年变化 平均值 线性 逐年变化 多项式 逐年变化 图 3 文山烟区 1991 2010 年大田期日照时数的年际变化 fig 3 variation of annual field sunshine hour duration in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 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 19 5 20 0 20 5 21 0 21 5 22 0 22 5 23 0 23 5 24 0 199019952000200520102015 伸根期均温 年份 逐年变化 平均值 线性 逐年变化 多项式 逐年变化 图 4 文山烟区 1991 2010 年伸根期均温的年际变化 fig 4 variation of annual temperature during root elongation stage duration in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 20 5 21 0 21 5 22 0 22 5 23 0 23 5 24 0 199019952000200520102015 旺长期均温 年份 逐年变化 平均值 多项式 逐年变化 线性 逐年变化 图 5 文山烟区 1991 2010 年旺长期均温的年际变化 fig 5 variation of annual temperature in vigorous growth stage duration in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 21 0 21 2 21 4 21 6 21 8 22 0 22 2 22 4 22 6 22 8 199019952000200520102015 成熟期均温 年份 逐年变化 平均值 多项式 逐年变化 线性 逐年变化 图 6 文山烟区 1991 2010 年成熟期均温的年际变化 fig 6 variation of annual temperature in maturing stage duration in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 表 4 文山烟区不同生育期均温的趋势系数和相关系数 table 4 the trend and correlation coefficient of different growth periods for mean temperature in wenshan 系数 伸根期 旺长期 成熟期 趋势系数 10a 0 036 0 234 0 277 p 0 919 0 300 0 113 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 82 中国烟草科学 2015年第36卷 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 199019952000200520102015 伸根期降雨量 m m 年份 逐年变化 平均值 线性 逐年变化 多项式 逐年变化 图 文山烟区 1991 2010 年伸根期降雨量的年际变化 fig 7 variation of annual rainfall in root elongation stage in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 199019952000200520102015 旺长期降雨量 m m 年份 逐年变化 平均值 线性 逐年变化 多项式 逐年变化 图 8 文山烟区 1991 2010 年旺长期降雨量的年际变化 fig 8 variation of annual rainfall in vigorous growth stage in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 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 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 199019952000200520102015 成熟期降雨量 m m 年份 逐年变化 平均值 线性 逐年变化 多项式 逐年变化 图 9 文山烟区 1991 2010 年成熟期降雨量的年际变化 fig 9 variation of annual rainfall in maturing stage in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 表 5 文山烟区 1991 2010 年不同生育期降雨量 的趋势系数关系数 table 5 the trend and correlation coefficient of different growth period for mean rainfall in wenshan tobacco planting areas from 1991 2010 系数 伸根期 旺长期 成熟期 趋势系数 10a 9 429 11 094 79 773 p 0 545 0 483 0 009 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 第 1 期 谭智勇等 文山烟区烤烟气候适宜性评价及其变化特征分析 83 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 参考文献 1 周冀衡 朱小平 王彦亭 等 烟草生理与生物化学 m 合肥 中国科学技术大学出版社 1996 296 300 2 戴冕 我国主产烟区若干气象因素与烟叶化学成分关 系的研究 j 中国烟草学报 2000 6 1 27 34 3 黄中艳 王树会 朱勇 等 云南烤烟 5 项化学成分 含量与其环境生态要素的关系 j 中国农业气象 2007 28 3 312 3l7 4 肖金香 刘正和 王燕 等 气候生态因素对烤烟产 量与品质的影响及植烟措施研究 j 中国生态农业学 报 2003 11 4 158 160 5 周翔 梁洪波 董建新 等 山东烟区降水对烟叶主 要化学成分的影响 j 中国烟草科学 2008 29 2 37 41 6 周广文 杨改河 西北地区果树区域布局调整与优化 研究 j 西北农林科技大学学报 2006 34 8 82 86 7 胡雪琼 黄中艳 朱勇 等 云南烤烟气候类型及其 适宜性研究 j 南京气象学院学报 2006 29 4 563 565 8 李进平 高友珍 湖北省烤烟生产的气候分区 j 中国 农业气象 2005 6 4 250 255 9 童碧庆 帅士章 徐永灵 等 贵州烤烟气候适宜性分 区研究 j 贵州气象 2005 29 s1 48 50 10 肖协忠 烟草化学 m 北京 中国农业科学技术出版 社 1997 4 5 11 许自成 黎妍妍 肖汉乾 等 湘南烟区生态因素与 烤烟质量的综合评价 j 植物生态