基于GIS的隴縣烤煙種植區(qū)劃

雷 雯，何可杰，楊婷婷，王 哲　(.陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 7006；.陜西省隴縣氣象局，陜西隴縣 700)

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基于GIS的隴縣烤煙種植區(qū)劃

雷 雯1，何可杰1，楊婷婷1，王 哲2(1.陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 721006；2.陜西省隴縣氣象局，陜西隴縣 721200)

摘要[目的]通過(guò)對(duì)隴縣地區(qū)的氣候、土壤條件進(jìn)行研究，選擇6個(gè)主要影響烤煙種植的評(píng)價(jià)指標(biāo)并進(jìn)行分析，充分挖掘優(yōu)質(zhì)烤煙生長(zhǎng)的資源環(huán)境，為隴縣地區(qū)烤煙種植發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。[方法]利用隴縣氣象局1981～2015年氣象觀測(cè)資料及14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動(dòng)站2007～2015年氣溫、降水資料，進(jìn)行烤煙生態(tài)氣候適宜性分析，確定區(qū)劃指標(biāo)，采取模糊數(shù)學(xué)方法建立指標(biāo)隸屬函數(shù)進(jìn)行分區(qū)。[結(jié)果]隴縣北部及中部海拔1 000～1 300 m的地區(qū)，是隴縣烤煙最適宜種植區(qū)，也是優(yōu)質(zhì)烤煙的主產(chǎn)區(qū)。中部海拔較低的川道地帶也是烤煙的適宜種植區(qū)。[結(jié)論]利用GIS技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)區(qū)劃指標(biāo)空間化基礎(chǔ)上，完成了隴縣烤煙種植的適宜性區(qū)劃并制作出區(qū)劃圖。

關(guān)鍵詞GIS；烤煙；氣候區(qū)劃；隴縣

隴縣是陜西省煙葉種植基地縣，自1982年大面積試種植以來(lái)，至今已有三十多年的種煙歷史。隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和煙葉產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，目前烤煙生產(chǎn)基本穩(wěn)定在2 000戶(hù)煙農(nóng)總產(chǎn)量450萬(wàn)kg的規(guī)模。

烤煙的種植與氣候、土壤密切相關(guān)，鄧小華[1]研究表明氣候、地形地貌、土壤狀況對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響權(quán)重分別為0.511、0.100、0.389，可見(jiàn)氣候條件及土壤狀況對(duì)煙葉的影響最大。筆者根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)烤煙生長(zhǎng)的氣候適宜性研究[2-3]，將隴縣主要種植區(qū)代表氣象站氣候資源進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合烤煙生長(zhǎng)的適宜土壤條件，制定出烤煙適宜生長(zhǎng)的指標(biāo)，利用地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)制作隴縣烤煙適宜性區(qū)劃。通過(guò)區(qū)劃制作，找出適合優(yōu)質(zhì)烤煙生長(zhǎng)的最適宜區(qū)，在控制種植規(guī)模的同時(shí)提高煙葉質(zhì)量，使得“種了煙的”能種好，全面提高煙葉質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)收入。

1資料與方法

1.1資料來(lái)源采用隴縣氣象局1981～2015年烤煙生育期平均氣溫、≥10 ℃積溫、降水量等氣候數(shù)據(jù)及14個(gè)區(qū)域自動(dòng)站建站以來(lái)2007～2015年氣溫、降水資料，進(jìn)行烤煙生態(tài)氣候適宜性分析。同時(shí)對(duì)隴縣地區(qū)土壤中對(duì)烤煙生產(chǎn)影響較大的全氮、有效磷、速效鉀含量進(jìn)行分析，建立DEM相關(guān)模型。選用ESRI公司的ArcGIS10.0作為實(shí)現(xiàn)區(qū)劃的平臺(tái)軟件。

1.2各區(qū)劃概況及指標(biāo)設(shè)定

1.2.1氣候條件分析。隴縣屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，由于地形和海拔高度的影響，形成明顯的立體氣候。海拔1 300 m以下，約占全縣43.04%的地域，1 300 m以上，約占全縣56.96%的地域，春、秋相連，冬長(zhǎng)無(wú)夏，無(wú)霜期短。全縣海拔最高為關(guān)山牧場(chǎng)2 165 m，最低為杜陽(yáng)849 m，全年氣候變化受制于季風(fēng)環(huán)流，冷暖干濕四季分明。年平均溫度5.3～11.4 ℃，年極端最高氣溫29.5～38.1 ℃，5～8月≥10 ℃積溫1 851～2 770 (℃·d)，年降水量555.0～710.1 mm，5～8月降水量330.4～468.3 mm(表1)，海拔1 300 m以下地區(qū)土地肥沃，地下水位淺，排灌設(shè)施齊全，光、溫、水等條件都在烤煙生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi)，能夠滿(mǎn)足烤煙正常生長(zhǎng)發(fā)育。

1.2.2土壤相關(guān)元素含量。土壤分布受生物氣候和人為生產(chǎn)活動(dòng)的影響，形成了區(qū)域性的自然土壤和農(nóng)業(yè)土壤，按照土壤分類(lèi)原則，隴縣共分為12個(gè)土類(lèi)。其中黃性土壤、棕壤是全縣面積最大的2個(gè)土類(lèi)，占全縣總土地面積的75.3%，土壤質(zhì)地較好，土層深厚，適宜烤煙生長(zhǎng)，配合適宜的氣候條件，為優(yōu)質(zhì)烤煙的生長(zhǎng)提供了條件。

土壤中氮素是反映土壤肥力水平的重要因素，也是影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的關(guān)鍵因子[4]。適量的氮素可以促進(jìn)煙株生長(zhǎng)和花芽分化，但過(guò)多會(huì)導(dǎo)致成熟延遲且落黃不好。隴縣全區(qū)氮含量在0.70～1.30 g/kg，以氮素最低不低于0.8 g/kg的標(biāo)準(zhǔn)而言，隴縣地區(qū)土壤全氮(圖1a)含量整體偏低。

土壤磷元素是烤煙生長(zhǎng)不可或缺的營(yíng)養(yǎng)元素。磷元素缺少，細(xì)胞分裂遲緩，但過(guò)多將使煙葉葉片厚度增大。有效磷含量也以最低不少于5 g/kg為宜。隴縣地區(qū)有效磷含量整體偏低(圖1b)，雖然高海拔地區(qū)的含量較高，但由于氣候原因該地區(qū)不適宜烤煙的栽培。

烤煙對(duì)鉀的需求較大，鉀元素能使煙葉保持較好的可燃性，是獲得優(yōu)質(zhì)煙葉的重要條件之一[5]。隴縣地區(qū)土壤速效鉀元素大部分都在150 g/kg以上(圖1c)，鉀元素含量非常適宜優(yōu)質(zhì)烤煙的生長(zhǎng)，含量較高的區(qū)域主要分布在北部及中南部。

1.2.3指標(biāo)設(shè)定。通過(guò)對(duì)烤煙生態(tài)與氣候適應(yīng)性調(diào)查和分析，并在參考國(guó)內(nèi)有關(guān)研究的基礎(chǔ)上[6-8]，結(jié)合隴縣氣候特征，將生育期≥10 ℃積溫、生育期平均氣溫、生育期降水量、土壤中全氮、有效磷、速效鉀作為劃分隴縣烤煙栽培適宜性指標(biāo)。其中升梯型指標(biāo)主要為對(duì)煙草的影響只有下限沒(méi)有上限的因子，拋物線(xiàn)型指標(biāo)為對(duì)煙草的生長(zhǎng)既有上限又有下限的因子(表2)。

該區(qū)劃采取模糊數(shù)學(xué)方法，利用模糊集的隸屬函數(shù)來(lái)計(jì)算單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)判值，以模糊綜合評(píng)判值進(jìn)行分區(qū)，據(jù)此建立的各區(qū)劃因子適宜性隸屬函數(shù)如下式。

(1)升梯型

式中，a為下限，b為上限，a

(2)拋物線(xiàn)型

根據(jù)對(duì)隴縣烤煙生產(chǎn)的實(shí)地調(diào)查結(jié)果及烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)影響程度確定各指標(biāo)因子的權(quán)重集a={0.3，0.2，0.1，0.1，0.1，0.2}。

1.2.4區(qū)劃圖制作。利用GIS技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)區(qū)劃指標(biāo)空間化的基礎(chǔ)上，根據(jù)要素隸屬度，建立單因子評(píng)價(jià)柵格圖層；綜合評(píng)判值P則利用GIS空間疊加分析功能，采用線(xiàn)性加權(quán)和法，將各指標(biāo)評(píng)價(jià)柵格圖進(jìn)行疊加，得到氣候綜合評(píng)價(jià)柵格圖。

式中，P為適宜性綜合評(píng)判值，u(xi)為第i指標(biāo)氣候隸屬度，ai為相對(duì)應(yīng)該指標(biāo)權(quán)重，6為評(píng)判指標(biāo)個(gè)數(shù)，P在0～1，用來(lái)評(píng)價(jià)隴縣烤煙綜合條件優(yōu)劣。結(jié)合隴縣烤煙種植分布狀況的實(shí)地調(diào)查，確定P≥0.9、0.6

2結(jié)果與分析

2.1最適宜區(qū)該區(qū)綜合評(píng)分P≥0.9，最適宜區(qū)范圍具有

明顯的地貌特征，主要位于隴縣北部及中部區(qū)域，海拔一般在1 000～1 300 m。該區(qū)土層深厚，年平均氣溫20.4～21.1 ℃，烤煙生育期平均降水量>400 mm，≥10 ℃活動(dòng)積溫在2 600(℃·d)以上，氮、有效磷、速效鉀含量均較高，且農(nóng)業(yè)技術(shù)措施較為先進(jìn)，該區(qū)生產(chǎn)的烤煙各項(xiàng)指數(shù)都較高，是隴縣烤煙品質(zhì)最優(yōu)地區(qū)。

2.2適宜區(qū)該區(qū)綜合評(píng)分0.6

2.3次適宜區(qū)該區(qū)綜合評(píng)分0.4

2.4不適宜區(qū) 該區(qū)綜合評(píng)分P≤0.4，主要分布于西部次適宜區(qū)以西海拔1 800 m以上地區(qū)，山高坡陡，土地貧瘠，氣候溫涼，生長(zhǎng)期光、溫條件差。該區(qū)年平均氣溫5.3～7.0 ℃，烤煙生育期的平均氣溫低于16 ℃，無(wú)法滿(mǎn)足烤煙的生長(zhǎng)需求，不宜栽培。

3結(jié)語(yǔ)

實(shí)際調(diào)查表明，制作出的隴縣區(qū)劃結(jié)果與實(shí)際比較吻合。隴縣北部及中部區(qū)域海拔在1 000～1 300 m，是隴縣烤煙的最主要分布區(qū)，也是優(yōu)質(zhì)烤煙的主產(chǎn)區(qū)。中部海拔較低的川道地帶也是烤煙的適宜種植區(qū)。按照隴縣烤煙發(fā)展規(guī)劃，全縣將大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)烤煙的栽培規(guī)模，該次區(qū)劃結(jié)果可為隴縣烤煙的發(fā)展提供依據(jù)。通過(guò)該次區(qū)劃的制作及實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，烤煙生產(chǎn)不僅與氣象條件有關(guān)，與灌溉、農(nóng)技管理水平也密切相關(guān)。因此，在參考?xì)夂驐l件、土壤條件的基礎(chǔ)上需要構(gòu)建更全面合理的指標(biāo)體系，以獲得更具實(shí)用性和綜合性的適宜性區(qū)劃。

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Flue-cured Tobacco Planting Zoning in Longxian Based on GIS

LEI Wen, HE Ke-jie, YANG Ting-ting et al

(Baoji Meteorological Bureau, Baoji, Shaanxi 721006)

Key wordsGIS; Flue-cured tobacco; Climate zoning; Long County

Abstract[Objective] Through studying on climate and soil conditions in Longxian, 6 evaluation indicators influencing flue-cured tobacco planting were selected and analyzed, the resource environment for the growth of high quality flue-cured tobacco was fully exploited, which will provide scientific basis for flue-cured tobacco planting. [Method] Adopting observation data of 1981-2015 from Longxian Meteorological Bureau and temperature, precipitation data from 14 villages automatic station during 2007-2015, the ecological and climatic suitability was analyzed, zoning indicators were determined, fuzzy mathematics method was used to establish the membership function for zoning. [Result] 1 000-1 300 m area in northern and central Longxian is the most suitable planting area of flue-cured tobacco, it is the main producing area of high-quality flue-cured tobacco. The middle elevation is also the suitable planting area of flue-cured tobacco.[Conclusion] By using GIS technology, on the basis of realizing zoning index spatialization, the suitability zoning of flue-cured tobacco planting in Longxian was completed and the zoning map was made.

基金項(xiàng)目寶雞市科技進(jìn)步計(jì)劃項(xiàng)目(15SF07)。

作者簡(jiǎn)介雷雯(1977- )，女，四川樂(lè)至人，工程師，從事公共氣象服務(wù)工作。

收稿日期2016-02-22

中圖分類(lèi)號(hào)S 572

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)07-124-03