1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)烤煙生育期熱資源時(shí)空變化分析

摘 要：為優(yōu)化中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植布局，基于1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)137個(gè)主要?dú)庀笳军c(diǎn)逐日氣象觀測(cè)資料，采用反距離加權(quán)插值法對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，分析烤煙不同生長(zhǎng)期內(nèi)氣溫的時(shí)空變化特征。中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)各時(shí)期平均氣溫呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)?？緹熒L(zhǎng)平均氣溫中適宜區(qū)和不適宜區(qū)面積較大，高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，高適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，中適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì) ，不適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。40年間，除了四川省東北地區(qū)的中適宜區(qū)面積逐步向省內(nèi)西南方向減小外，其他各適宜區(qū)面積變化不大。由此可見(jiàn)，中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植氣溫適宜性變化空間異質(zhì)性突出，需要采取相關(guān)應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：烤煙；中國(guó)西南地區(qū)；熱資源；時(shí)空變化

中圖分類(lèi)號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2024）3-135-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.032

0 引言

烤煙是一種高稅率的經(jīng)濟(jì)作物［1］，重點(diǎn)烤煙生產(chǎn)區(qū)縣的煙葉產(chǎn)品稅可占全縣財(cái)政收入的60%～70%，有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展［2］。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，1985年、2000年和2014年中國(guó)西南地區(qū)的烤煙生產(chǎn)規(guī)模比較優(yōu)勢(shì)和綜合比較優(yōu)勢(shì)較大［3］。2000—2014年烤煙生產(chǎn)的綜合比較優(yōu)勢(shì)增長(zhǎng)地區(qū)主要集中在云南、貴州、廣西、四川等中國(guó)西南地區(qū)。中國(guó)西南地區(qū)烤煙產(chǎn)值可達(dá)50 000～75 000元/hm2，是種植糧食作物的3～5倍，種植烤煙是中國(guó)西南地區(qū)煙農(nóng)增加收入的重要渠道之一。氣溫是影響烤煙生長(zhǎng)的重要因素之一，根據(jù)氣溫變化進(jìn)行烤煙種植區(qū)劃具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

王明等［4］在考慮溫度的前提下，建立了適合昆明地區(qū)的烤煙氣候區(qū)劃指標(biāo)。羅文方［5］基于貴州省優(yōu)質(zhì)烤煙氣候區(qū)劃指標(biāo)，開(kāi)展了貴州省優(yōu)質(zhì)烤煙氣候區(qū)劃研究。胡雪瓊等［6］采用綜合指標(biāo)法評(píng)判熱量條件，對(duì)云南省進(jìn)行了烤煙氣候類(lèi)型劃分和適宜性評(píng)價(jià)。石媛媛等［7］通過(guò)分析百色市歷年氣象數(shù)據(jù)和烤煙品質(zhì)指標(biāo)，完成了當(dāng)?shù)乜緹煼N植氣候區(qū)劃。白玉梅等［8］基于1961—2015年氣象數(shù)據(jù)及不同排放背景下2016—2099年氣象預(yù)估數(shù)據(jù)，分析了貴州省烤煙種植大田生育期有效積溫時(shí)空演變規(guī)律。曾曉珊等［9］基于貴州省83個(gè)氣象站60年的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，分析了貴州省1961—2020年烤煙不同生育期氣候適宜性的空間分布和變化特征。

綜上所述，目前關(guān)于氣候變化對(duì)烤煙種植的影響及烤煙種植氣候區(qū)劃的研究還比較少，且研究區(qū)域多集中在某一?。▍^(qū)、市），缺乏以整個(gè)一級(jí)烤煙種植區(qū)為對(duì)象的研究。為此，基于1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)137個(gè)主要?dú)庀笳军c(diǎn)的逐日氣象觀測(cè)資料，筆者采用反距離加權(quán)插值法對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，分析烤煙不同生長(zhǎng)期內(nèi)氣溫的時(shí)空變化特征，從而為中國(guó)西南地區(qū)烤煙生產(chǎn)相關(guān)部門(mén)提供科學(xué)有效的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)橹袊?guó)西南煙草種植區(qū)，包括四川省、貴州省、云南省、廣西壯族自治區(qū)和重慶市，共分布有137個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)。這些地區(qū)地形復(fù)雜，形成了垂直和水平方向上的多層次地形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不同海拔和地貌條件下的農(nóng)業(yè)活動(dòng)具有顯著區(qū)別；氣候呈現(xiàn)多樣性，主要包括亞熱帶季風(fēng)氣候、高原季風(fēng)氣候和高原山地氣候等氣候類(lèi)型；熱量資源相對(duì)充裕，氣溫適中。然而，地理和氣候差異導(dǎo)致這些地區(qū)的氣溫存在明顯差異。

1.2 研究方法

1.2.1 研究時(shí)段的劃分

參考陳彥希［10］、左琛等［11］和張玥瀅等［12］的研究成果，在分析氣候變化對(duì)烤煙種植氣候適宜性的影響時(shí)，以10年為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將研究時(shí)期1975—2014年劃分為1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年4個(gè)時(shí)間段。

1.2.2 烤煙生育期的確定

參考張玉芳等［13］、白玉梅等［8］對(duì)烤煙大田期各生長(zhǎng)階段的時(shí)間劃分，研究將中國(guó)西南地區(qū)烤煙大田生長(zhǎng)期劃分為3個(gè)時(shí)期，分別為移栽—團(tuán)棵期（4月21日—5月31日）、旺長(zhǎng)期（6月1—30日）和成熟期（7月1日—9月10日）。

1.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

參考胡雪瓊等［6］、楊繼周等［14］和陳瑞泰［15］的研究成果，結(jié)合研究數(shù)據(jù)的可得性，選取移栽—團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期的平均氣溫，構(gòu)建中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植平均氣溫適宜性評(píng)價(jià)體系，并將適宜性等級(jí)從高到低賦予10分、8分、5分和2分，分別對(duì)應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4個(gè)等級(jí)。成熟期的平均氣溫對(duì)煙葉質(zhì)量的影響最為顯著，決定著烤煙的品質(zhì)；移栽—團(tuán)棵期平均氣溫對(duì)煙葉質(zhì)量的影響最小?；谝陨戏治?，利用AHP分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，見(jiàn)表1。

1.2.4 氣候適宜度模型的建立

基于中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植平均氣溫適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算所有指標(biāo)氣候適宜性分值之和，其計(jì)算公式為式（1）［16］。

[W=∑i=1 A×B]" " " " " " " " " " " " " "（1）

式中：W為氣候適宜性分值，A為各指標(biāo)等級(jí)分值，B為權(quán)重。將Wgt;8.5、7.5lt;W ≤8.5、6lt;W≤7.5、W≤6確定為中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植平均氣溫適宜性的高適宜區(qū)、中適宜區(qū)、低適宜區(qū)和不適宜區(qū)。

1.2.5 反距離加權(quán)插值法

反距離加權(quán)插值法是一種在地理信息科學(xué)和地理統(tǒng)計(jì)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的插值技術(shù)。該方法通過(guò)計(jì)算已知點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離權(quán)重，結(jié)合已知點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)值，利用插值公式進(jìn)行權(quán)重加權(quán)平均，從而推斷目標(biāo)點(diǎn)上的未知數(shù)值，計(jì)算公式見(jiàn)式（2）［17］。

式中：Z為區(qū)域內(nèi)未知點(diǎn)的值，n為區(qū)域內(nèi)對(duì)未知點(diǎn)有影響的已知點(diǎn)數(shù)，[zi]為第i個(gè)已知點(diǎn)的值，di為第i個(gè)已知點(diǎn)到該未知點(diǎn)的距離，k為指定的冪。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)西南地區(qū)烤煙不同生長(zhǎng)期氣溫的時(shí)間變化特征

對(duì)1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)137個(gè)氣象站點(diǎn)烤煙不同生長(zhǎng)期多年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)各時(shí)期平均氣溫隨時(shí)間的變化情況，如圖1所示。由圖1可知，烤煙大田生長(zhǎng)的3個(gè)時(shí)期，平均氣溫都隨時(shí)間的推移呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。移栽—團(tuán)棵期的氣候傾向率為0.15 ℃/10 a，1999年出現(xiàn)最低氣溫19.7 ℃，2013年出現(xiàn)最高氣溫21.26 ℃；旺長(zhǎng)期的氣候傾向率為0.19 ℃/10 a，1993年出現(xiàn)最低氣溫21.99 ℃，2003年出現(xiàn)最高氣溫23.5 ℃；成熟期的氣候傾向率為0.24 ℃/10 a，1983年出現(xiàn)最低氣溫22.96 ℃，2012年和2013年均出現(xiàn)最高氣溫24.19 ℃。

變化情況

2.2 中國(guó)西南地區(qū)烤煙不同生長(zhǎng)期氣溫變化的空間分布特征

利用GIS軟件，計(jì)算1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)烤煙種植平均氣溫適宜性面積及占比，見(jiàn)表2。由表2可知，1975—1984年中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)平均氣溫中適宜區(qū)和不適宜區(qū)面積較大，分別占土地總面積的29.06%和37.97%；高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，分別占土地總面積的17.09%和15.88%。1985—1994年與1975—1984年情況相似，以中適宜區(qū)和不適宜區(qū)為主，分別占土地總面積的30.81%和37.41%；高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，分別占土地總面積的15.25%和16.52%。1995—2004年不適宜區(qū)面積最大，占土地總面積的39.35%；其次是中適宜區(qū)面積，占土地總面積的26.34%；高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，分別占土地總面積的14.36%和19.95%。2005—2014年不適宜區(qū)面積依舊最大，占土地總面積的42.05%；其次是中適宜區(qū)面積，占土地總面積的25.59%；高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，分別占土地總面積的12.89%和19.47%。

按照時(shí)間順序，1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年這4個(gè)時(shí)間段，中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)平均氣溫高適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，中適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，不適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。

由1975—2014年中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)平均氣溫適宜性區(qū)劃結(jié)果來(lái)看，1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年這4個(gè)時(shí)間段，烤煙生長(zhǎng)平均氣溫高適宜區(qū)主要集中在云南省西南地區(qū)和貴州省東部地區(qū)；中適宜區(qū)主要集中在云南省和貴州省，少部分集中在四川省東北地區(qū)，將高適宜區(qū)包圍；低適宜區(qū)主要集中在四川省東南地區(qū)和重慶市西南地區(qū)；不適宜區(qū)主要集中在四川省西北地區(qū)和廣西壯族自治區(qū)東南地區(qū)。

按照時(shí)間順序，1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年這4個(gè)時(shí)間段，中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)氣候高適宜區(qū)地理位置未發(fā)生較大變化，但貴州省的高適宜區(qū)面積逐步向中心減小，云南省的高適宜區(qū)面積逐步向省內(nèi)東北方擴(kuò)大；除四川省東北地區(qū)的中適宜區(qū)面積逐步向省內(nèi)西南方向減小外，云南、貴州、廣西、重慶地區(qū)的中適宜區(qū)面積變化不大；西南地區(qū)烤煙平均氣溫低適宜區(qū)整體逐漸向西南方向擴(kuò)大；不適宜區(qū)地理位置未發(fā)生較大變化，仍集中在四川省東南地區(qū)和重慶市西南地區(qū)，但是四川省東南地區(qū)的不適宜區(qū)面積正逐漸向省內(nèi)東南方向擴(kuò)大，重慶市西南地區(qū)的不適宜區(qū)面積逐漸向市內(nèi)西北方向擴(kuò)大。

3 結(jié)論與討論

按照時(shí)間順序，1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年這4個(gè)時(shí)間段，中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)各時(shí)期平均氣溫隨時(shí)間推移，整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)?？緹熒L(zhǎng)平均氣溫中適宜區(qū)和不適宜區(qū)面積較大，高適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積較小，高適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，中適宜區(qū)和低適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，不適宜區(qū)面積及占比都呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。高適宜區(qū)主要集中在云南省西南地區(qū)和貴州省東部地區(qū)，中適宜區(qū)主要集中在云南省和貴州省，低適宜區(qū)主要集中在四川省東南地區(qū)和重慶市西南地區(qū)，不適宜區(qū)主要集中在四川省西北地區(qū)和廣西壯族自治區(qū)東南地區(qū)。40年間，除四川省東北地區(qū)的中適宜區(qū)面積在逐步向省內(nèi)西南方向減小外，其他各適宜區(qū)位置變化不大。

該研究結(jié)論與白玉梅等［8］開(kāi)展的貴州省烤煙種植大田生育期有效積溫時(shí)空演變研究結(jié)果、童碧慶等［18］對(duì)貴州省烤煙氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果和鄧明軍等［19］對(duì)廣西靖西煙區(qū)烤煙種植生態(tài)適宜性分析結(jié)果比較，具有一定的相似性；與胡雪瓊等［6］對(duì)云南省烤煙氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果、張久權(quán)等［20］開(kāi)展的四川省烤煙生態(tài)適宜性區(qū)劃結(jié)果比較，存在較大差異。研究結(jié)論存在差異的主要原因可能是所用氣象因子和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，以及研究區(qū)域和分析方法不同等。據(jù)此結(jié)果，針對(duì)中國(guó)西南地區(qū)烤煙生長(zhǎng)平均氣溫不適宜區(qū)和低適宜區(qū)，應(yīng)采取應(yīng)對(duì)低溫和高溫危害的預(yù)防措施。同時(shí)，積極完善相關(guān)地區(qū)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)抗災(zāi)能力，從而保障中國(guó)西南地區(qū)烤煙產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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