1975—2014年中国西南地区烤烟生育期热资源时空变化分析
作者: 罗伟 苏志华 韩会庆 白玉梅
摘 要:为优化中国西南地区烤烟种植布局,基于1975—2014年中国西南地区137个主要气象站点逐日气象观测资料,采用反距离加权插值法对气象数据进行插值,分析烤烟不同生长期内气温的时空变化特征。中国西南地区烤烟生长各时期平均气温呈现逐年上升的趋势。烤烟生长平均气温中适宜区和不适宜区面积较大,高适宜区和低适宜区面积较小,高适宜区面积及占比都呈现下降趋势,中适宜区和低适宜区面积及占比都呈现先上升后下降的趋势 ,不适宜区面积及占比都呈现先下降后上升的趋势。40年间,除了四川省东北地区的中适宜区面积逐步向省内西南方向减小外,其他各适宜区面积变化不大。由此可见,中国西南地区烤烟种植气温适宜性变化空间异质性突出,需要采取相关应对措施。
关键词:烤烟;中国西南地区;热资源;时空变化
中图分类号:S572 文献标志码:A 文章编号:1674-7909(2024)3-135-4
DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.032
0 引言
烤烟是一种高税率的经济作物[1],重点烤烟生产区县的烟叶产品税可占全县财政收入的60%~70%,有力地促进了当地的经济发展[2]。有学者研究发现,1985年、2000年和2014年中国西南地区的烤烟生产规模比较优势和综合比较优势较大[3]。2000—2014年烤烟生产的综合比较优势增长地区主要集中在云南、贵州、广西、四川等中国西南地区。中国西南地区烤烟产值可达50 000~75 000元/hm2,是种植粮食作物的3~5倍,种植烤烟是中国西南地区烟农增加收入的重要渠道之一。气温是影响烤烟生长的重要因素之一,根据气温变化进行烤烟种植区划具有重要的现实意义。
王明等[4]在考虑温度的前提下,建立了适合昆明地区的烤烟气候区划指标。罗文方[5]基于贵州省优质烤烟气候区划指标,开展了贵州省优质烤烟气候区划研究。胡雪琼等[6]采用综合指标法评判热量条件,对云南省进行了烤烟气候类型划分和适宜性评价。石媛媛等[7]通过分析百色市历年气象数据和烤烟品质指标,完成了当地烤烟种植气候区划。白玉梅等[8]基于1961—2015年气象数据及不同排放背景下2016—2099年气象预估数据,分析了贵州省烤烟种植大田生育期有效积温时空演变规律。曾晓珊等[9]基于贵州省83个气象站60年的气象要素数据,分析了贵州省1961—2020年烤烟不同生育期气候适宜性的空间分布和变化特征。
综上所述,目前关于气候变化对烤烟种植的影响及烤烟种植气候区划的研究还比较少,且研究区域多集中在某一省(区、市),缺乏以整个一级烤烟种植区为对象的研究。为此,基于1975—2014年中国西南地区137个主要气象站点的逐日气象观测资料,笔者采用反距离加权插值法对气象数据进行插值,分析烤烟不同生长期内气温的时空变化特征,从而为中国西南地区烤烟生产相关部门提供科学有效的参考。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
研究区域为中国西南烟草种植区,包括四川省、贵州省、云南省、广西壮族自治区和重庆市,共分布有137个气象观测站点。这些地区地形复杂,形成了垂直和水平方向上的多层次地形结构,导致不同海拔和地貌条件下的农业活动具有显著区别;气候呈现多样性,主要包括亚热带季风气候、高原季风气候和高原山地气候等气候类型;热量资源相对充裕,气温适中。然而,地理和气候差异导致这些地区的气温存在明显差异。
1.2 研究方法
1.2.1 研究时段的划分
参考陈彦希[10]、左琛等[11]和张玥滢等[12]的研究成果,在分析气候变化对烤烟种植气候适宜性的影响时,以10年为一个节点,将研究时期1975—2014年划分为1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年4个时间段。
1.2.2 烤烟生育期的确定
参考张玉芳等[13]、白玉梅等[8]对烤烟大田期各生长阶段的时间划分,研究将中国西南地区烤烟大田生长期划分为3个时期,分别为移栽—团棵期(4月21日—5月31日)、旺长期(6月1—30日)和成熟期(7月1日—9月10日)。
1.2.3 评价指标体系的确定
参考胡雪琼等[6]、杨继周等[14]和陈瑞泰[15]的研究成果,结合研究数据的可得性,选取移栽—团棵期、旺长期和成熟期的平均气温,构建中国西南地区烤烟种植平均气温适宜性评价体系,并将适宜性等级从高到低赋予10分、8分、5分和2分,分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4个等级。成熟期的平均气温对烟叶质量的影响最为显著,决定着烤烟的品质;移栽—团棵期平均气温对烟叶质量的影响最小。基于以上分析,利用AHP分析法确定各指标权重,见表1。
1.2.4 气候适宜度模型的建立
基于中国西南地区烤烟种植平均气温适宜性评价指标体系,计算所有指标气候适宜性分值之和,其计算公式为式(1)[16]。
[W=∑i=1 A×B] (1)
式中:W为气候适宜性分值,A为各指标等级分值,B为权重。将W>8.5、7.5<W ≤8.5、6<W≤7.5、W≤6确定为中国西南地区烤烟种植平均气温适宜性的高适宜区、中适宜区、低适宜区和不适宜区。
1.2.5 反距离加权插值法
反距离加权插值法是一种在地理信息科学和地理统计学领域广泛应用的插值技术。该方法通过计算已知点与目标点之间的距离权重,结合已知点的观测数值,利用插值公式进行权重加权平均,从而推断目标点上的未知数值,计算公式见式(2)[17]。
式中:Z为区域内未知点的值,n为区域内对未知点有影响的已知点数,[zi]为第i个已知点的值,di为第i个已知点到该未知点的距离,k为指定的幂。
2 结果与分析
2.1 中国西南地区烤烟不同生长期气温的时间变化特征
对1975—2014年中国西南地区137个气象站点烤烟不同生长期多年平均气温数据进行分析,得到中国西南地区烤烟生长各时期平均气温随时间的变化情况,如图1所示。由图1可知,烤烟大田生长的3个时期,平均气温都随时间的推移呈现逐渐上升的趋势。移栽—团棵期的气候倾向率为0.15 ℃/10 a,1999年出现最低气温19.7 ℃,2013年出现最高气温21.26 ℃;旺长期的气候倾向率为0.19 ℃/10 a,1993年出现最低气温21.99 ℃,2003年出现最高气温23.5 ℃;成熟期的气候倾向率为0.24 ℃/10 a,1983年出现最低气温22.96 ℃,2012年和2013年均出现最高气温24.19 ℃。
变化情况
2.2 中国西南地区烤烟不同生长期气温变化的空间分布特征
利用GIS软件,计算1975—2014年中国西南地区烤烟种植平均气温适宜性面积及占比,见表2。由表2可知,1975—1984年中国西南地区烤烟生长平均气温中适宜区和不适宜区面积较大,分别占土地总面积的29.06%和37.97%;高适宜区和低适宜区面积较小,分别占土地总面积的17.09%和15.88%。1985—1994年与1975—1984年情况相似,以中适宜区和不适宜区为主,分别占土地总面积的30.81%和37.41%;高适宜区和低适宜区面积较小,分别占土地总面积的15.25%和16.52%。1995—2004年不适宜区面积最大,占土地总面积的39.35%;其次是中适宜区面积,占土地总面积的26.34%;高适宜区和低适宜区面积较小,分别占土地总面积的14.36%和19.95%。2005—2014年不适宜区面积依旧最大,占土地总面积的42.05%;其次是中适宜区面积,占土地总面积的25.59%;高适宜区和低适宜区面积较小,分别占土地总面积的12.89%和19.47%。
按照时间顺序,1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年这4个时间段,中国西南地区烤烟生长平均气温高适宜区面积及占比都呈现下降趋势,中适宜区和低适宜区面积及占比都呈现先上升后下降的趋势,不适宜区面积及占比都呈现先下降后上升的趋势。
由1975—2014年中国西南地区烤烟生长平均气温适宜性区划结果来看,1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年这4个时间段,烤烟生长平均气温高适宜区主要集中在云南省西南地区和贵州省东部地区;中适宜区主要集中在云南省和贵州省,少部分集中在四川省东北地区,将高适宜区包围;低适宜区主要集中在四川省东南地区和重庆市西南地区;不适宜区主要集中在四川省西北地区和广西壮族自治区东南地区。
按照时间顺序,1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年这4个时间段,中国西南地区烤烟生长气候高适宜区地理位置未发生较大变化,但贵州省的高适宜区面积逐步向中心减小,云南省的高适宜区面积逐步向省内东北方扩大;除四川省东北地区的中适宜区面积逐步向省内西南方向减小外,云南、贵州、广西、重庆地区的中适宜区面积变化不大;西南地区烤烟平均气温低适宜区整体逐渐向西南方向扩大;不适宜区地理位置未发生较大变化,仍集中在四川省东南地区和重庆市西南地区,但是四川省东南地区的不适宜区面积正逐渐向省内东南方向扩大,重庆市西南地区的不适宜区面积逐渐向市内西北方向扩大。
3 结论与讨论
按照时间顺序,1975—1984年、1985—1994年、1995—2004年和2005—2014年这4个时间段,中国西南地区烤烟生长各时期平均气温随时间推移,整体上呈现上升趋势。烤烟生长平均气温中适宜区和不适宜区面积较大,高适宜区和低适宜区面积较小,高适宜区面积及占比都呈现下降趋势,中适宜区和低适宜区面积及占比都呈现先上升后下降的趋势,不适宜区面积及占比都呈现先下降后上升的趋势。高适宜区主要集中在云南省西南地区和贵州省东部地区,中适宜区主要集中在云南省和贵州省,低适宜区主要集中在四川省东南地区和重庆市西南地区,不适宜区主要集中在四川省西北地区和广西壮族自治区东南地区。40年间,除四川省东北地区的中适宜区面积在逐步向省内西南方向减小外,其他各适宜区位置变化不大。
该研究结论与白玉梅等[8]开展的贵州省烤烟种植大田生育期有效积温时空演变研究结果、童碧庆等[18]对贵州省烤烟气候适宜性区划结果和邓明军等[19]对广西靖西烟区烤烟种植生态适宜性分析结果比较,具有一定的相似性;与胡雪琼等[6]对云南省烤烟气候适宜性区划结果、张久权等[20]开展的四川省烤烟生态适宜性区划结果比较,存在较大差异。研究结论存在差异的主要原因可能是所用气象因子和评价标准存在差异,以及研究区域和分析方法不同等。据此结果,针对中国西南地区烤烟生长平均气温不适宜区和低适宜区,应采取应对低温和高温危害的预防措施。同时,积极完善相关地区的农业基础设施建设,提高农业抗灾能力,从而保障中国西南地区烤烟产业高质量发展。
参考文献:
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