羅菊英 萬緒山 閆永才 胡程俊
摘要:采用2007—2011年煙葉區劃區域內加密自動站點資料和2001—2010年常規氣象站點地面觀測資料以及區域所屬鄉鎮煙葉種植面積及產量資料,參考煙草種植的生物學指標,結合區域農業氣候資源特點,通過對煙葉產量與農業氣象條件進行相關分析、對各影響因子求取權重、多指標加乘等數學方法,得出煙葉生長適宜性分區氣候指標。最后利用GIS技術,作出區域優質煙葉精細化農業氣候區劃圖,并進行分區評述。結果表明,將煙葉生長期熱量指標作為主要指標,降水、光照指標作為次要指標進行煙葉適宜性氣候區劃,其區劃結果與實際種植情況基本吻合,故針對目前無完整的、長序列氣象觀測資料的縣級區域所屬鄉鎮而言,其方法具有一定的可行性和實用性。
關鍵詞:GIS;煙葉;農業氣候區劃
中圖分類號:S162.2 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)05-1036-05
利用GIS技術開展縣(市)農業氣候資源分析和區劃,為農業氣候資源的高效合理開發利用及農業生產結構調整等提供決策依據,提高了農業生產的氣候資源利用率。本研究以恩施自治州利川市為例,對該區優質煙葉精細化農業氣候區劃方法進行研究。
利川市位于云貴高原東延武陵山余脈與大巴山之間,區域內以山地為主,大部地區海拔在1 000 m以上。因山嶺重疊、海拔高低懸殊,局地氣候差異大,形成了本地獨具特色的山地氣候特點。低山(海拔800 m以下)四季分明,冬暖夏熱,無霜期長;中山(海拔800~1 500 m)春遲秋早,濕潤多雨,光照充足;高山(海拔﹥1 500 m)氣候溫涼,冬長夏短,易澇少旱[1]。適宜的自然氣候、立體的山地結構、豐富的土壤資源,為煙葉種植提供了得天獨厚的自然條件,恩施州有“煙草王國”的美稱,利川是主要煙草種植區之一,煙葉生產是當地農業經濟發展的支柱產業。從相關文獻[2-4]看,利用GIS技術,針對煙草種植開展省、地區域農業氣候資源區劃,特別是在云南省等一些國內煙葉主產區,取得了一些有價值的成果,但針對恩施州而言,該項工作還處于空白,特別是開展縣、鄉級精細化農業氣候區劃,在國內都還處于起步階段。由于山地氣候復雜,形成了各不同氣候區煙葉產量和品質的差異,故針對一個以農業生產為主的地區而言,進行煙草種植適宜性精細化農業氣候區劃,對合理布局煙葉生產,更好地發展這一經濟產業具有重要意義。
1 材料與方法
1.1 資料來源
1)利川地面氣象站1960-2010年觀測資料,要素為氣溫、降水、日照。
2)利川市所轄14個鄉鎮(區),即利川東城區、汪營、柏楊、忠路、涼霧、南坪、建南、謀道、涼霧、元堡、團堡、毛壩、沙溪、文斗鄉2001-2010年逐年煙葉種植面積和產量資料,由利川市統計局提供。
3)利川市所轄14個鄉鎮氣象點2008-2010年區域加密自動站點氣溫、降水資料。
4)利川市所轄14個鄉鎮中心點、利川氣象站海拔高度、經緯度資料,資料來源于站點實測。
5) 利川市GIS地理信息資料,資料來源于湖北省氣象局氣象信息保障中心。
1.2 研究方法
1.2.1 煙葉生長期影響因子分析及檢驗
1)產量資料處理。由于農業生產技術水平的提高,農業產量呈波動式上升,所以不能用產量絕對值確定某一年的豐、歉,故首先必須對產量資料進行處理,然后在此基礎上進行分析。
利川氣象站有近60年完整的氣象觀測資料,從資料的連續性、完整性考慮,選取利川東城(位于城關地區)為代表站,對東城區2001-2010共10年的煙葉單產資料進行分析,對應氣象資料用利川市氣象局地面觀測資料代替。
影響作物產量形成有自然與非自然兩大因素,將農作物產量分解為趨勢產量和氣象產量兩部分[5]。即:
Yi=Yti+Ywi,Ywi=Yi-Yti,fi=(Ywi/Yti)×100%(i=1,2,…,n)
式中,n為年份序號;Yi為實際產量; Yti為趨勢產量,即因水、肥、品種、栽培措施等變化而影響的那部分產量;Ywi為氣象產量,即由天氣氣候變化而影響的那部分產量,可正可負,正值表示氣象條件有利,增產,負值表示氣象條件不利,減產。fi為相對氣象產量,表明實際糧食單產偏離趨勢產量的波動幅值。
假定農業生產水平逐年改變呈線性,采用線性滑動平均法和調和權重,利用農業氣象產量預報軟件中的產量資料處理程序直接進行處理,采用產量滑動步長為5年。處理結果見圖1。
2)影響因子分析。將利川東城2001-2010年煙葉平均產量作為因變量,結合煙葉生長期對各氣象條件的需求(生物學指標),選取煙草大田移栽至收獲期各氣象要素因子為自變量,進行單相關檢驗。所選取的因子有:2001-2010年6-8月(煙葉大田生長期,下同)平均氣溫、雨量、雨日、日照時間及平均日照比例;同時,考慮各氣象因子的綜合影響,疊加組合了溫雨系數、溫濕系數以及天氣積分指數、水分積分指數[6]因子(表1)。
溫濕系數E=RH/T(RH:6-8月平均相對濕度;T:6-8月平均氣溫)
溫雨系數Q=RR/T(RR:6-8月平均雨量;T:6-8月平均氣溫)
水分積分指數=[(6-8月雨量/6-8月雨量標準差)+(6-8月雨日/6-8月雨日標準差)]/2
天氣積分指數=[(6-8月雨量/6-8月雨量標準差)+(6-8月平均雨日/6-8月雨日標準差)+(6-8月平均氣溫/6-8月平均氣溫標準差)]/3
在顯著性水平α=0.05條件下,對所選影響因子進行單相關檢驗[7],其結果均通過檢驗,影響顯著,且氣溫和光照條件的影響大于降水條件的影響。為了更進一步證明這一結論,將上述因子從光、溫、水綜合考慮進行因子組合檢驗,即將6-8月平均氣溫、天氣積分指數劃分為氣溫組,將6-8月雨量、水分積分指數劃分為降水組,將6-8月日照時間和6-8月平均日照比例劃分為日照組,均通過α=0.01水平的檢驗。由檢驗結果可知,光照、氣溫條件的F值遠大于降水條件F值,對煙葉產量的影響非常明顯,尤其是光照條件,影響最明顯。由于光照條件是氣溫和降水條件的綜合影響,故在下一步分析中,對熱量條件作重點分析。
3)主要指標(熱量條件)統計分析。參考煙草種植的農業氣象指標[8],統計分析2008-2010年14個鄉鎮區域觀測資料,結合利川市氣候背景資料分析得出,利川市大部分地區光、水條件較好,能滿足煙葉大田生長期需求,即6-8月常年降水600 mm左右、日照時間450~500 h,日照比例30%~45%,主要影響指標是其生長期的熱量條件。
由于各鄉鎮沒有10年完整的觀測資料,分析中參考近3年加密自動站點觀測資料,采用海拔高差(影響氣溫的主要因素)氣溫直減率[9](0.65 ℃/100 m)的方法,采用氣溫內插,求取各鄉鎮熱量指標。同樣以2001-2010年煙葉平均產量為因變量,各相關熱量指標為自變量進行分析。
參考煙葉生長生物學指標,采用的熱量因子是:6-8月20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值(表2)。
4)影響因子相關性檢驗。由于各鄉鎮近10年無完整的氣象資料,無法求取逐年氣象產量,選取代表站點,即上述利川東城(城關地區)煙葉產量資料處理后的氣象產量Ywi與各影響因子進行檢驗,結果見表3(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。將各鄉鎮近10年煙葉平均單產與各影響因子進行檢驗,結果見表4(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。
1.2.2 煙葉適宜性分區氣候指標確定 通過上述分析,結合煙葉生物學指標,確定以下指標為煙葉生長適宜性分區氣候指標,并對各指標進行影響權重分析。
1)影響指標及物理意義。熱量指標(主要指標)[10]為指標1:6-8月≥20 ℃活動積溫,衡量煙葉大田期總熱量多少;指標2:6-8月氣溫均值,衡量煙葉大田期溫度水平;指標3:6-8月20~28 ℃時間,衡量煙葉大田期最適宜氣溫生長時段長度。指標4:高低溫均值,衡量煙葉生長期不適宜生長的溫度水平。水分指標(參考指標)為指標1:6-8月雨量,衡量煙葉大田期雨量的多少;指標2:6-8月雨日,衡量煙葉大田期空氣濕潤度。光照指標(參考指標)為6-8月日照時間,衡量煙葉大田期光資源的多少。
2)指標權重確定。從上述分析知道,熱量條件是影響煙葉產量的主要指標,且由于資料限制,無法對各鄉鎮光、水條件做更深入分析,且從利川市歷史氣候背景及近幾年鄉鎮區域自動站點資料分析也得出,降水和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,故主要考慮熱量指標的權重,采用方法[10]是:
第一,計算各熱量指標與單產及各熱量指標之間的單相關系數rij。
第二,計算各單相關系數均值Rij。
第三,求取產量與熱量指標單相關系數rij與Rij的比值作為權重Wi,即Wi=rij/Rij,結果見表5。
3)影響煙葉生長綜合指標值的確定。根據加乘原則[11],利用表2、表5中的結果,求出各鄉鎮熱量條件對煙葉生長影響的綜合指標值IEI。
IEI=■Ni×Wi ,式中Ni 和Wi 分別為某鄉鎮i種指標的隸屬度和權重。結果見表6。
4)分區氣候指標確定。根據上述分析,參考實際單產、種植面積等實際情況,最后得出區劃指標見表7。
5) 區劃圖制作。根據各鄉鎮區劃指標值,采用利川市的GIS地理信息數據,以鄉鎮為單元,采用500 m×500 m小網格插值,最后作出利川市煙葉種植適宜性氣候區劃圖(圖2)[12]。
2 利川市煙葉種植適宜性氣候區劃結果及分區評述
2.1 區劃結果
綜合上述分析,利川市大部分地區雨量和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,熱量條件是影響煙葉種植區劃的主要指標,在海拔800 m以下低山地區及1 500 m以上高山地區均不適宜煙葉種植。
2.2 分區評述
分區評述結果見表9。
1)最適宜區:主要位于海拔800~1 000 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 700~2 000 ℃,平均氣溫21~23 ℃,20~28 ℃時間80 d左右,高溫均值26 ℃左右,低溫均值18 ℃左右,降水充足、光照適宜。
2)適宜區:主要位于海拔1 000~1300 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 500~1 700 ℃,平均氣溫21~22 ℃,20~28 ℃時間70~75 d,高溫均值26℃左右,低溫均值17 ℃左右,降水充足、光照適宜。
3)次適宜區:主要位于海拔1 300~1 500 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 100~1 500 ℃,平均氣溫19~21 ℃,20~28 ℃時間55 d左右,高溫均值24 ℃左右,低溫均值16 ℃左右,降水充足、光照適宜。
4)不適宜區:主要位于海拔8 00 m以下低山山地和海拔1 500 m以上高山地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫高于2 300 ℃或低于1 100 ℃,平均氣溫高于25 ℃或低于20 ℃,20~28 ℃時間超過85 d或低于45 d,高溫均值超過30 ℃或低于24 ℃,低溫均值高于21 ℃或低于15 ℃,煙葉生長期間易出現高溫熱害或由于熱量不足生長困難。
3 結論
1)應用煙葉大田生長期(6-8月)20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值5個熱量指標,參考降水和光照指標,進行利川市煙葉適宜性氣候區劃,其區劃結果與實際種植情況基本吻合,故針對目前無完整的、長序列氣象觀測資料的縣級區域所屬鄉鎮而言,其方法具有一定的可行性和實用性。
2)在該區劃研究中,由于無法獲取詳細的土地資源資料,無法剔除如森林、草地等非耕地,故在實際應用中,煙葉種植分布在參考氣候適宜性分區的同時,還需結合土壤實際情況進行種植規劃。
參考文獻:
[1] 高 玄.地貌基本形態的主客分類法[J].山地學報,2004,22(3):261-266.
[2] 李 蒙,楊 明,王 偉,等.云南普洱市烤煙種植氣候適宜性精細化區劃[J].作物雜志,2010(6):75-78.
[3] 肖漢乾,陸魁東,張 超,等.基于GIS的湖南煙草可種植區域精細化研究[J].湖南農業大學學報(自然科學版),2007,33(4):427-430.
[4] 肖秀珠,周振湘,賴 閩,等.烤煙氣候適應性分析及基于GIS的專題農業氣候區劃[J].安徽農業科學,2007,35(17):5319-5320.
[5] 李世奎.中國農業災害風險評價與對策[M].北京:氣象出版社,1999.
[6] 張孝羲.昆蟲生態及預測預報[M].北京:農業出版社,1982.
[7] 馬開玉,張耀存.現代應用統計學[M].北京:氣象出版社,2004.
[8] 許昌燊.農業氣象指標大全[M]. 北京:氣象出版社,2004.
[9] 徐玉貌,劉紅年,徐桂玉,等.大氣科學概論[M].南京:南京大學出版社,2000.
[10] 胡雪瓊,黃忠艷,朱 勇,等.云南烤煙氣候類型及其適宜性研究[J].南京氣象學院學報,2006,29(4):563-568.
[11] 駱伯勝,鐘繼紅,陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤,2006,36(1):26-29.
[12] 陸魁東,黃晚華,肖漢乾,等.氣候因子小網格化技術在湖南煙草種植區劃中的應用[J].生態學雜志,2008,27(2):290-294.
3)主要指標(熱量條件)統計分析。參考煙草種植的農業氣象指標[8],統計分析2008-2010年14個鄉鎮區域觀測資料,結合利川市氣候背景資料分析得出,利川市大部分地區光、水條件較好,能滿足煙葉大田生長期需求,即6-8月常年降水600 mm左右、日照時間450~500 h,日照比例30%~45%,主要影響指標是其生長期的熱量條件。
由于各鄉鎮沒有10年完整的觀測資料,分析中參考近3年加密自動站點觀測資料,采用海拔高差(影響氣溫的主要因素)氣溫直減率[9](0.65 ℃/100 m)的方法,采用氣溫內插,求取各鄉鎮熱量指標。同樣以2001-2010年煙葉平均產量為因變量,各相關熱量指標為自變量進行分析。
參考煙葉生長生物學指標,采用的熱量因子是:6-8月20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值(表2)。
4)影響因子相關性檢驗。由于各鄉鎮近10年無完整的氣象資料,無法求取逐年氣象產量,選取代表站點,即上述利川東城(城關地區)煙葉產量資料處理后的氣象產量Ywi與各影響因子進行檢驗,結果見表3(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。將各鄉鎮近10年煙葉平均單產與各影響因子進行檢驗,結果見表4(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。
1.2.2 煙葉適宜性分區氣候指標確定 通過上述分析,結合煙葉生物學指標,確定以下指標為煙葉生長適宜性分區氣候指標,并對各指標進行影響權重分析。
1)影響指標及物理意義。熱量指標(主要指標)[10]為指標1:6-8月≥20 ℃活動積溫,衡量煙葉大田期總熱量多少;指標2:6-8月氣溫均值,衡量煙葉大田期溫度水平;指標3:6-8月20~28 ℃時間,衡量煙葉大田期最適宜氣溫生長時段長度。指標4:高低溫均值,衡量煙葉生長期不適宜生長的溫度水平。水分指標(參考指標)為指標1:6-8月雨量,衡量煙葉大田期雨量的多少;指標2:6-8月雨日,衡量煙葉大田期空氣濕潤度。光照指標(參考指標)為6-8月日照時間,衡量煙葉大田期光資源的多少。
2)指標權重確定。從上述分析知道,熱量條件是影響煙葉產量的主要指標,且由于資料限制,無法對各鄉鎮光、水條件做更深入分析,且從利川市歷史氣候背景及近幾年鄉鎮區域自動站點資料分析也得出,降水和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,故主要考慮熱量指標的權重,采用方法[10]是:
第一,計算各熱量指標與單產及各熱量指標之間的單相關系數rij。
第二,計算各單相關系數均值Rij。
第三,求取產量與熱量指標單相關系數rij與Rij的比值作為權重Wi,即Wi=rij/Rij,結果見表5。
3)影響煙葉生長綜合指標值的確定。根據加乘原則[11],利用表2、表5中的結果,求出各鄉鎮熱量條件對煙葉生長影響的綜合指標值IEI。
IEI=■Ni×Wi ,式中Ni 和Wi 分別為某鄉鎮i種指標的隸屬度和權重。結果見表6。
4)分區氣候指標確定。根據上述分析,參考實際單產、種植面積等實際情況,最后得出區劃指標見表7。
5) 區劃圖制作。根據各鄉鎮區劃指標值,采用利川市的GIS地理信息數據,以鄉鎮為單元,采用500 m×500 m小網格插值,最后作出利川市煙葉種植適宜性氣候區劃圖(圖2)[12]。
2 利川市煙葉種植適宜性氣候區劃結果及分區評述
2.1 區劃結果
綜合上述分析,利川市大部分地區雨量和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,熱量條件是影響煙葉種植區劃的主要指標,在海拔800 m以下低山地區及1 500 m以上高山地區均不適宜煙葉種植。
2.2 分區評述
分區評述結果見表9。
1)最適宜區:主要位于海拔800~1 000 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 700~2 000 ℃,平均氣溫21~23 ℃,20~28 ℃時間80 d左右,高溫均值26 ℃左右,低溫均值18 ℃左右,降水充足、光照適宜。
2)適宜區:主要位于海拔1 000~1300 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 500~1 700 ℃,平均氣溫21~22 ℃,20~28 ℃時間70~75 d,高溫均值26℃左右,低溫均值17 ℃左右,降水充足、光照適宜。
3)次適宜區:主要位于海拔1 300~1 500 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 100~1 500 ℃,平均氣溫19~21 ℃,20~28 ℃時間55 d左右,高溫均值24 ℃左右,低溫均值16 ℃左右,降水充足、光照適宜。
4)不適宜區:主要位于海拔8 00 m以下低山山地和海拔1 500 m以上高山地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫高于2 300 ℃或低于1 100 ℃,平均氣溫高于25 ℃或低于20 ℃,20~28 ℃時間超過85 d或低于45 d,高溫均值超過30 ℃或低于24 ℃,低溫均值高于21 ℃或低于15 ℃,煙葉生長期間易出現高溫熱害或由于熱量不足生長困難。
3 結論
1)應用煙葉大田生長期(6-8月)20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值5個熱量指標,參考降水和光照指標,進行利川市煙葉適宜性氣候區劃,其區劃結果與實際種植情況基本吻合,故針對目前無完整的、長序列氣象觀測資料的縣級區域所屬鄉鎮而言,其方法具有一定的可行性和實用性。
2)在該區劃研究中,由于無法獲取詳細的土地資源資料,無法剔除如森林、草地等非耕地,故在實際應用中,煙葉種植分布在參考氣候適宜性分區的同時,還需結合土壤實際情況進行種植規劃。
參考文獻:
[1] 高 玄.地貌基本形態的主客分類法[J].山地學報,2004,22(3):261-266.
[2] 李 蒙,楊 明,王 偉,等.云南普洱市烤煙種植氣候適宜性精細化區劃[J].作物雜志,2010(6):75-78.
[3] 肖漢乾,陸魁東,張 超,等.基于GIS的湖南煙草可種植區域精細化研究[J].湖南農業大學學報(自然科學版),2007,33(4):427-430.
[4] 肖秀珠,周振湘,賴 閩,等.烤煙氣候適應性分析及基于GIS的專題農業氣候區劃[J].安徽農業科學,2007,35(17):5319-5320.
[5] 李世奎.中國農業災害風險評價與對策[M].北京:氣象出版社,1999.
[6] 張孝羲.昆蟲生態及預測預報[M].北京:農業出版社,1982.
[7] 馬開玉,張耀存.現代應用統計學[M].北京:氣象出版社,2004.
[8] 許昌燊.農業氣象指標大全[M]. 北京:氣象出版社,2004.
[9] 徐玉貌,劉紅年,徐桂玉,等.大氣科學概論[M].南京:南京大學出版社,2000.
[10] 胡雪瓊,黃忠艷,朱 勇,等.云南烤煙氣候類型及其適宜性研究[J].南京氣象學院學報,2006,29(4):563-568.
[11] 駱伯勝,鐘繼紅,陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤,2006,36(1):26-29.
[12] 陸魁東,黃晚華,肖漢乾,等.氣候因子小網格化技術在湖南煙草種植區劃中的應用[J].生態學雜志,2008,27(2):290-294.
3)主要指標(熱量條件)統計分析。參考煙草種植的農業氣象指標[8],統計分析2008-2010年14個鄉鎮區域觀測資料,結合利川市氣候背景資料分析得出,利川市大部分地區光、水條件較好,能滿足煙葉大田生長期需求,即6-8月常年降水600 mm左右、日照時間450~500 h,日照比例30%~45%,主要影響指標是其生長期的熱量條件。
由于各鄉鎮沒有10年完整的觀測資料,分析中參考近3年加密自動站點觀測資料,采用海拔高差(影響氣溫的主要因素)氣溫直減率[9](0.65 ℃/100 m)的方法,采用氣溫內插,求取各鄉鎮熱量指標。同樣以2001-2010年煙葉平均產量為因變量,各相關熱量指標為自變量進行分析。
參考煙葉生長生物學指標,采用的熱量因子是:6-8月20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值(表2)。
4)影響因子相關性檢驗。由于各鄉鎮近10年無完整的氣象資料,無法求取逐年氣象產量,選取代表站點,即上述利川東城(城關地區)煙葉產量資料處理后的氣象產量Ywi與各影響因子進行檢驗,結果見表3(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。將各鄉鎮近10年煙葉平均單產與各影響因子進行檢驗,結果見表4(剔除相關系數絕對值小于0.30的因子)。
1.2.2 煙葉適宜性分區氣候指標確定 通過上述分析,結合煙葉生物學指標,確定以下指標為煙葉生長適宜性分區氣候指標,并對各指標進行影響權重分析。
1)影響指標及物理意義。熱量指標(主要指標)[10]為指標1:6-8月≥20 ℃活動積溫,衡量煙葉大田期總熱量多少;指標2:6-8月氣溫均值,衡量煙葉大田期溫度水平;指標3:6-8月20~28 ℃時間,衡量煙葉大田期最適宜氣溫生長時段長度。指標4:高低溫均值,衡量煙葉生長期不適宜生長的溫度水平。水分指標(參考指標)為指標1:6-8月雨量,衡量煙葉大田期雨量的多少;指標2:6-8月雨日,衡量煙葉大田期空氣濕潤度。光照指標(參考指標)為6-8月日照時間,衡量煙葉大田期光資源的多少。
2)指標權重確定。從上述分析知道,熱量條件是影響煙葉產量的主要指標,且由于資料限制,無法對各鄉鎮光、水條件做更深入分析,且從利川市歷史氣候背景及近幾年鄉鎮區域自動站點資料分析也得出,降水和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,故主要考慮熱量指標的權重,采用方法[10]是:
第一,計算各熱量指標與單產及各熱量指標之間的單相關系數rij。
第二,計算各單相關系數均值Rij。
第三,求取產量與熱量指標單相關系數rij與Rij的比值作為權重Wi,即Wi=rij/Rij,結果見表5。
3)影響煙葉生長綜合指標值的確定。根據加乘原則[11],利用表2、表5中的結果,求出各鄉鎮熱量條件對煙葉生長影響的綜合指標值IEI。
IEI=■Ni×Wi ,式中Ni 和Wi 分別為某鄉鎮i種指標的隸屬度和權重。結果見表6。
4)分區氣候指標確定。根據上述分析,參考實際單產、種植面積等實際情況,最后得出區劃指標見表7。
5) 區劃圖制作。根據各鄉鎮區劃指標值,采用利川市的GIS地理信息數據,以鄉鎮為單元,采用500 m×500 m小網格插值,最后作出利川市煙葉種植適宜性氣候區劃圖(圖2)[12]。
2 利川市煙葉種植適宜性氣候區劃結果及分區評述
2.1 區劃結果
綜合上述分析,利川市大部分地區雨量和光照條件基本都能滿足煙葉生長需求,熱量條件是影響煙葉種植區劃的主要指標,在海拔800 m以下低山地區及1 500 m以上高山地區均不適宜煙葉種植。
2.2 分區評述
分區評述結果見表9。
1)最適宜區:主要位于海拔800~1 000 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 700~2 000 ℃,平均氣溫21~23 ℃,20~28 ℃時間80 d左右,高溫均值26 ℃左右,低溫均值18 ℃左右,降水充足、光照適宜。
2)適宜區:主要位于海拔1 000~1300 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 500~1 700 ℃,平均氣溫21~22 ℃,20~28 ℃時間70~75 d,高溫均值26℃左右,低溫均值17 ℃左右,降水充足、光照適宜。
3)次適宜區:主要位于海拔1 300~1 500 m地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫1 100~1 500 ℃,平均氣溫19~21 ℃,20~28 ℃時間55 d左右,高溫均值24 ℃左右,低溫均值16 ℃左右,降水充足、光照適宜。
4)不適宜區:主要位于海拔8 00 m以下低山山地和海拔1 500 m以上高山地區,此區煙葉生長期間(6-8月)≥20 ℃活動積溫高于2 300 ℃或低于1 100 ℃,平均氣溫高于25 ℃或低于20 ℃,20~28 ℃時間超過85 d或低于45 d,高溫均值超過30 ℃或低于24 ℃,低溫均值高于21 ℃或低于15 ℃,煙葉生長期間易出現高溫熱害或由于熱量不足生長困難。
3 結論
1)應用煙葉大田生長期(6-8月)20~28 ℃時間、≥20 ℃活動積溫、氣溫均值、高溫均值、低溫均值5個熱量指標,參考降水和光照指標,進行利川市煙葉適宜性氣候區劃,其區劃結果與實際種植情況基本吻合,故針對目前無完整的、長序列氣象觀測資料的縣級區域所屬鄉鎮而言,其方法具有一定的可行性和實用性。
2)在該區劃研究中,由于無法獲取詳細的土地資源資料,無法剔除如森林、草地等非耕地,故在實際應用中,煙葉種植分布在參考氣候適宜性分區的同時,還需結合土壤實際情況進行種植規劃。
參考文獻:
[1] 高 玄.地貌基本形態的主客分類法[J].山地學報,2004,22(3):261-266.
[2] 李 蒙,楊 明,王 偉,等.云南普洱市烤煙種植氣候適宜性精細化區劃[J].作物雜志,2010(6):75-78.
[3] 肖漢乾,陸魁東,張 超,等.基于GIS的湖南煙草可種植區域精細化研究[J].湖南農業大學學報(自然科學版),2007,33(4):427-430.
[4] 肖秀珠,周振湘,賴 閩,等.烤煙氣候適應性分析及基于GIS的專題農業氣候區劃[J].安徽農業科學,2007,35(17):5319-5320.
[5] 李世奎.中國農業災害風險評價與對策[M].北京:氣象出版社,1999.
[6] 張孝羲.昆蟲生態及預測預報[M].北京:農業出版社,1982.
[7] 馬開玉,張耀存.現代應用統計學[M].北京:氣象出版社,2004.
[8] 許昌燊.農業氣象指標大全[M]. 北京:氣象出版社,2004.
[9] 徐玉貌,劉紅年,徐桂玉,等.大氣科學概論[M].南京:南京大學出版社,2000.
[10] 胡雪瓊,黃忠艷,朱 勇,等.云南烤煙氣候類型及其適宜性研究[J].南京氣象學院學報,2006,29(4):563-568.
[11] 駱伯勝,鐘繼紅,陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤,2006,36(1):26-29.
[12] 陸魁東,黃晚華,肖漢乾,等.氣候因子小網格化技術在湖南煙草種植區劃中的應用[J].生態學雜志,2008,27(2):290-294.