攀西地區烤煙氣候減產風險分析和區劃

金垚 張玉芳 劉琰琰 上官昌貴

摘要：以四川省攀西地區1990—2017年15個縣（市、區、自治縣）烤煙逐年單產數據為基礎，計算烤煙趨勢產量和氣象產量，再以歉年減產率平均值、歉年減產率變異系數和減產率發生概率作為評價指數，得到攀西地區烤煙氣候減產綜合風險指標，據此繪制攀西農區烤煙風險區劃圖，對其減產氣候風險進行評估。結果顯示，攀西農區東部6縣歉年平均減產率較高，其他地區中減產率低值區域分布比較分散;中部的西昌市、普格縣和德昌縣產量波動較明顯，其他地區波動較小;歉年減產率發生概率較高地區為德昌縣及會理縣的大部;綜合高風險區主要分布于攀西南部，包括德昌縣、會理縣及會東縣的大部區域，低風險區主要分布于攀西農區東北部及西部的10個縣，其他大部為中風險區。研究結果能夠為四川省攀西地區烤煙的種植布局和防災減災提供決策參考，減少烤煙的氣象災害損失。

關鍵詞：攀西地區;烤煙;氣候減產;風險區劃

中圖分類號： S162.8 ?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0260-04

收稿日期：2019-04-15

基金項目：四川省應用基礎研究項目（編號：2018JY0341）;高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室基金（編號：2018-重點-05-03）。

作者簡介：金 垚（1983—），男，遼寧沈陽人，碩士，工程師，主要從事氣象為農服務工作管理。

通信作者：張玉芳，碩士，高級工程師，主要從事災害風險評估及區劃研究。

攀西地區一般是指四川省攀枝花和涼山地區，該地區位于四川省西南部，屬亞熱帶高原季風氣候區，日照充足，降水豐沛，晝夜溫差大，四季溫差小[1]，在《全國煙草種植區劃分研究報告》中，涼山地區被定為煙葉生產最適宜地區。烤煙是攀西地區（涼山彝族自治州和攀枝花市）第一大經濟作物，也是當地重要的支柱產業。攀西地區下轄的22個縣（市）中，有15個縣（市）均大量種植烤煙，僅涼山地區的種植規模就位居全國市（州）級第2、四川省第3。隨著扶貧工作的不斷深入，種植烤煙作為脫貧奔小康的重要手段之一，每年可給當地煙農帶來戶均5萬元以上的收入，其對攀西地區的重要性不言而喻。近年來，烤煙種植面積不斷擴大，氣象災害如冰雹、干旱、大風、低溫等對烤煙的危害也日趨嚴重。如烤煙在團棵旺長期遭遇冰雹，直徑<5 mm的冰雹持續1 min可造成煙葉莖稈受損，隨著冰雹直徑的增大和持續時間的增加，重則造成煙葉破碎，莖稈折斷，從而嚴重影響烤煙產量[2]。攀西地區地形以山地為主，立體氣候特征明顯，通過實地走訪調查發現，在該地不同區域，導致烤煙產量受損的主要氣象災害往往并不相同，同一種氣象災害發生在烤煙的不同生長階段時，其影響往往也不相同，因此，在攀西地區烤煙氣候減產的風險具有空間差異性。

我國已有學者在相關研究領域做了大量工作，王暉等分析了涼山煙區主要氣候因素對烤煙質量影響[3]。李一平等針對攀枝花市烤煙熱量資源進行了分析論述[4]，但沒有針對攀西農區進行綜合分析。劉琰琰等針對攀西地區烤煙建立了氣候適宜性評價指標[5]，但缺少氣候減產風險分析。張玉芳等針對攀西地區烤煙低溫冷害空間分布特征進行研究[6]，但未考慮冰雹、大風、干旱等其他致災因子。陳超等從氣候變化的角度對攀西地區烤煙敏感性和脆弱性進行了分析[7]，但缺乏對災損的影響分析。本研究結合前人研究方法和經驗[8-16]，利用1990—2017年四川省攀西地區15個縣（市、區、自治縣）的烤煙歷年單產數據，參考李麗純等的研究方法[17]，計算攀西地區烤煙氣候減產綜合風險指標，對攀西地區烤煙減產氣候風險進行評估和區劃，以期為該地區決策部門和煙草管理部門在烤煙管理種植和趨利避害方面提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究中所用的攀西地區15個烤煙種植縣（市、區、自治縣）歷年（1990—2017年）單產資料來源于涼山彝族自治州和攀枝花市農業部門的統計結果。

1.2 區劃指標與評價方法

在烤煙產量形成過程中，用歉年平均減產率、歉年減產率變異系數和減產率發生概率[18]3個指標來反映農業氣象災害給煙葉產量帶來的風險。歉年平均減產率是用來表征1990—2017年時間段內，烤煙歉年減產的平均值;減產率變異系數則反映了烤煙產量的上下浮動程度，變異系數與烤煙產量穩定性呈負相關關系，與減產風險呈正相關關系;減產率發生概率則用來描述攀西地區各地氣候條件和氣象災害對烤煙生產造成的負面影響;綜合風險指數則是將以上3種指標通過不同權重綜合計算得到的結果，用來反映不同地區氣象條件與氣象災害對烤煙減產的綜合影響。

1.3 歉年平均減產率

趨勢產量的模擬采用直線滑動平均法，利用實際產量（y）和趨勢產量（yt）的差值計算得到氣象產量，而相對氣象產量（yi）為氣象產量與趨勢產量的百分比。公式如下：

yi=y-ytyt×100%。（1）

減產率采用相對氣象產量來表示，一般認為，歉年時yi<0，再設歉年樣本數量為n，通過公式（2）計算歉年平均減產率（d）。

d=∑|yi|n。（2）

1.4 歉年減產率變異系數

減產率變異系數，也稱作穩定系數，通過下式計算：

Cv=1yz∑（yz-yz）2n-1。（3）

式中：Cv為歉年產量變異系數;yz為減產年單產;yz為減產年平均產量。變異系數反映了攀西農區種植烤煙的減產風險，變異系數越大，則說明烤煙種植面臨的風險越大。而對于所有攀西地區烤煙產量受損的年份，則用歉年減產率變異系數來表示這些年份烤煙產量受損程度。

1.5 減產率發生概率

減產率發生概率（p）反映了攀西地區烤煙相對氣象產量低于某臨界值的累計概率。本研究利用SPSS軟件對各縣（區、自治州）烤煙相對氣象產量序列進行正態檢驗和正態化處理。

設樣本均值為μ，均方差為σ，x為烤煙相對氣象產量，則概率分布密度函數和分布函數分別為

f（x）=12πσe-12σ2（x-μ）2;（4）

F（x）=∫x-a12πσe-12σ2（x-μ）2dx。（5）

設臨界值為x0（本研究取x0=-5%），則當x

p（x<x0）=Φx0-μσ。（6）

正態分布近似公式為

p（x）=12（1+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6）-16。（7）

式中：a1=0.049 867 437，a2=0.021 141 006 1，a3=0.003 277 626 3，a4=0.000 038 003 6，a5=0.000 048 890 6，a6=0.000 005 383。

1.6 綜合風險指數

由歉年平均減產率、歉年減產率變異系數、減產率發生概率量綱不同，因此對它們進行歸一化處理，得到歸一化指數d′、Cv′、p′，然后計算綜合風險評估指數（I），計算公式為

I=（d′+Cv′+p′）/3。（8）

2 結果與分析

2.1 歉年平均減產率

基于攀西農區15個縣（市、區、自治縣）烤煙單產數據，得到1990—2017年歷年相對氣象產量。據統計，近24年來，大多數年份減產縣（市、區、自治縣）數都在6～13個范圍內，其中有9年出現10個以上縣（市、區、自治縣）減產，尤其是2017年有13個縣（市、區、自治縣）出現減產，在15個縣（市、區、自治縣）中有10個縣（市、區、自治縣）1/2以上年份出現減產。

在空間分布上，從圖1可以看出，攀西農區東部的雷波縣、美姑縣、昭覺縣、喜德縣、金陽縣、布拖縣平均減產率在 20%～33%之間，其中布拖縣的部分區域達到25%以上;減產率相對低值區域（<15%）分布比較分散，包括越西縣、冕寧縣、米易縣、會理縣的部分區域及西昌市和寧南縣的大部;其他區域減產率大多集中在15%～20%之間。

2.2 歉年減產率變異系數

從圖2可以看出，攀西農區歉年減產變異系數在0.65～1.20之間，其中，西昌市、普格縣和德昌縣的大部區域在1.00以上，說明其減產年份較多，面臨較大的風險;其他地區變異系數≤1，尤其是攀西農區東北部的美姑縣、雷波縣、昭覺縣以及南部的鹽源縣和會東縣變異系數相對較小，在0.65～0.80之間。

2.3 減產率發生概率

從圖3可以看出，減產率發生概率在5%～76%之間，其中有13縣（市、區、自治縣）在10%～50%之間，發生概率在50%以上的縣為德昌縣及會理縣的大部，發生概率≤30%的區域為攀西農區東北部大部及鹽源縣、會東縣，其中雷波縣、布拖縣、美姑縣、鹽源縣及會東縣的部分區域減產發生概率在20%以下，其分布特征和減產率變異系數類似。

2.4 綜合風險指數

從圖4可以看出，攀西農區綜合風險指數大多在0.1～0.7之間，其中分布情況呈現中間大兩邊小，高風險區（I>0.5）主要分布在攀西農區中南部，包括德昌縣、會理縣及會東縣的大部區域;該區域初夏干旱發生較為嚴重，影響烤煙移栽成活率，更嚴重的是延遲山地煙的移栽節令，導致產量不足，質量降低;低溫洪澇和冰雹也是影響該區域烤煙產量和質量的主要災害因子;低風險區分布在攀西農區的東北部及西部大部區域，主要有木里藏族自治縣、鹽源縣、鹽邊縣、冕寧縣、美姑縣、雷波縣、金陽縣等;其他區域為中風險區。

2.5 烤煙減產綜合風險分區評述

攀西農區烤煙種植模式為春種秋收，生育期跨度為每年的3—9月，對烤煙生長發育影響較大的氣象因子主要包括全生育期的風雹災害、旺長期的旱災（主要為夏旱伏旱）。烤煙綜合高風險區域主要分布在攀西農區中部的德昌縣、南部的會理縣和會東縣。如2006年攀西農區發生嚴重干旱，其中德昌縣、會理縣、會東縣3個縣連旱日數最高達30～41 d，烤煙產量嚴重受損，直接經濟損失高達1億多元。2011年攀西農區伏旱較重，連旱日數10～18 d，其中會理縣和毗鄰的仁和區烤煙受旱最重。2008年5—7月，德昌縣、會理縣、鹽源縣、普格縣都在不同時間遭受風雹災害，烤煙受災面積達 6 350 hm2。2009年6月16日、8月22日，會理縣、德昌縣、西昌市、冕寧縣、喜德縣、木里藏族自治縣、普格縣、米易縣烤煙因風雹災害受損面積達5 467 hm2，造成直接經濟損失7 000萬元。2010年7月23日、8月9日，會理縣、德昌縣烤煙再遭風雹打擊，造成直接經濟損失1 800萬元。不難看出，德昌縣、會理縣、會東縣及其周邊地區是整個攀西農區夏旱伏旱頻發區和大風冰雹重災區，夏旱伏旱發生時期恰逢烤煙旺長成熟期，容易造成烤煙植株永久性萎蔫甚至整株枯死，大風冰雹也多發于盛夏的5—7月，此時正值烤煙伸根期和旺長期，寬大葉片和脆弱莖稈極易被大風冰雹摧殘。在這些高風險的地區，應高度重視烤煙防災減災工作，針對烤煙干旱，應采用營養袋育苗方式，建設煙水配套工程，特別是在山區修建微型水池，在高海拔地區推廣地膜覆蓋栽培等技術，能大大增強抗御初夏干旱的能力，保證烤煙在最佳節令移栽。針對大風冰雹，應注重保護生態環境，植樹造林;明晰冰雹路徑和分布規律，避免烤煙在冰雹多發區和主要路徑通道種植;開展人工防雹試驗和作業;發展農業保險。另外，對于低溫冷害也不能忽視，應采用薄膜覆蓋育苗和假植袋苗方式，抗旱早栽，爭取多利用中間高溫，避過后期低溫影響，進而使烤煙優質適產。

3 結論與討論

攀西農區烤煙歉年平均減產率在20%～33%之間的區域，主要集中在東北部的雷波縣、美姑縣等6個縣，其他大部分縣（市、區、自治縣）歉年平均減產率≤20%，其中歉年平均減產率低值區廣泛分布于農區北部、中部和東南部的部分地區。

攀西農區各縣（市、區、自治縣）烤煙歉年減產變異系數為0.65～1.20，從空間分布上來看，表現為中部地區產量波動最為明顯，中部周邊區域和南部較明顯，北部越西縣、甘洛縣和西部次之，東北部和東南部會東縣周邊等其他分散區域產量波動偏輕。

攀西農區烤煙減產率發生概率為5%～76%，其中大部分集中在10%～50%之間，空間上基本呈現出南北部大、東西部小的格局，說明攀西農區南北兩頭烤煙產量波動比較明顯，東西部特別是東部產量波動明顯偏輕。

攀西農區烤煙綜合風險指數為0.1～0.7，其中大部為低風險區，主要分布在農區西部、北部和東北部，以木里藏族自治縣、鹽源縣、鹽邊縣、美姑縣、雷波縣、金陽縣等為主。高風險區分布在農區中部的德昌縣、農區南部的會理縣和會東縣。空間上呈現中部南部大、西北部、東部較小的格局，在一定程度上說明在中部和南部地區對烤煙影響最大的風雹災害與旱災頻發重發，對產量影響較大，特別是歉年平均減產率和減產率發生概率相對較大。

對于攀西農區烤煙的研究大多集中在烤煙栽培技術、品質分析等方面，基于氣象要素的烤煙種植適宜性和風險區劃的研究還比較少，僅有少數針對冰雹等單一災害的分析。本研究是針對四川省攀西農區烤煙氣候減產的風險與區劃對攀西農區烤煙種植研究的有效補充。歉年平均減產率、減產率變異系數和減產率發生概率3個指標在風險研究和區劃過程中長期以來被大量應用，方式方法已經比較成熟有效，用這3種指標評估攀西農區烤煙的種植風險是較為可信的。本研究在分區評述中指出，烤煙種植風險較高的地區正是生育關鍵時期災害頻發或重發的地區，分析結果與農區實際情況吻合。

攀西農區烤煙種植已經有70多年的歷史，但是真正規模化、系統性種植推廣是從20世紀80年代后期開始的，20世紀90年代烤煙生產實現歷史性跨越式增長后才有連續的產量數據統計，以至于本研究的數據系列不長，對產量的分析研究準確度難免受到限制。另外，由于氣象站點數據以縣（市、區、自治縣）為單位，因此本研究中的風險區劃研究仍限于以縣（市、區、自治縣）為分析單元，研究精度還不夠高，這些不足隨著數據資料的豐富會得到不斷的完善補充。

參考文獻：

[1]羅懷良. 試論攀西地區農業自然資源的開發利用[J]. 四川師范大學學報（自然科學版），2003，26（1）：79-82.

[2]全國農業氣象標準化技術委員會. 烤煙氣象災害等級：QX/T 363—2016[S]. 北京：中國氣象出版社，2017.

[3]王 暉，邢小軍，許自成. 涼山煙區主要氣候因素與烤煙質量特點分析[J]. 中國農業氣象，2007，28（4）：420-425.

[4]李一平，杜成勛，毛家勛. 攀枝花市烤煙熱量資源分析[J]. 攀枝花科技與信息，2010（2）：32-36.

[5]劉琰琰，李海燕，陳 超，等. 攀西地區烤煙氣候適宜性評價指標建立及應用[J]. 四川農業大學學報，2015，33（3）：299-305.

[6]張玉芳，劉琰琰，杜成勛，等. 攀西地區烤煙低溫冷害空間分布特征分析[J]. 江西農業大學學報，2017，39（6）：1112-1118.

[7]陳 超，龐艷梅，劉琰琰，等. 攀西烤煙生產對氣候變化的敏感性和脆弱性研究[J]. 中國農學通報，2017，33（4）：111-118.

[8]李 琦，宋黎明. 我國烤煙氣候減產量及災損量的評估[J]. 安徽農業技術師范學院學報，2000，14（2）：51-54.

[9]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.

[10]莫建國，汪圣洪，谷曉平. 基于GIS的貴州烤煙種植氣候區劃研究[J]. 上海農業學報，2011，27（3）：64-69.

[11]王 明，楊述元. 昆明地區烤煙氣候區劃指標研究[J]. 中國煙草科學，1998（3）：40-42.

[12]郭兆夏，賀文麗，李星敏，等. 基于GIS的陜西省烤煙氣候生態適宜性區劃[J]. 中國煙草學報，2012，18（2）：21-24.

[13]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）：75-79.

[14]郭春明，崔昌范，吳國賀，等. 吉林省烤煙種植氣候資源分析及適宜種植氣候區劃[J]. 吉林大學學報（地球科學版），2008，38（增刊1）：182-185.

[15]高陽華，劉海隆. 重慶市烤煙栽培的氣候適應性研究及區劃[J]. 畜牧市場，2002（12）：33-34.

[16]陳朝陽，陳立新，葉桂芳，等. 光澤縣煙稻連作的烤煙種植氣候分析與區劃[J]. 中國農業氣象，2007，28（2）：174-177.

[17]李麗純，陳家金，陳 惠，等. 福建省馬鈴薯氣候減產的風險分析和區劃[J]. 中國農業氣象，2013，34（2）：186-190.

[18]米 娜，蔡 福，張玉書，等. 不同生育期持續干旱對玉米的影響及其與減產率的定量關系[J]. 應用生態學報，2017，25（5）：1563-1570.