湘西北地区雪茄烟种植气候适宜性评价

摘要  为了明确湘西北地区雪茄烟种植气候适宜性，以7个县1991—2020年的气候观测数据为基础资料，选取10项关键气候因子，运用模糊数学隶属函数和主成分分析法对湘西北地区的气候适宜性进行综合评价。结果表明，湘西北地区种植雪茄烟的气候适宜性由高到低依次为慈利县、麻阳县、靖州县、龙山县、凤凰县、桑植县、永顺县。湘西北各县均存在5月初—6月初降雨量和7月初—8月底降雨量偏多、5月初—8月底日照时数偏低的情况，这是雪茄烟生产种植的障碍因子。

关键词  雪茄烟；气候适宜性；温度；降雨量；湿度；日照时数；湘西北地区

中图分类号  S162  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）01-0207-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.046

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Climate Suitability Evaluation of Cigar Tobacco Planting in the North of Western Hunan

GUO Shi-jie1，WANG Hui-qing2，WANG Wei1 et al

（1.Hunan Tobacco Company，Zhangjiajie City Company， Zhangjiajie， Hunan 427000;2. Key Laboratory of Tobacco Cultivation in the Tobacco Industry， Henan Agricultural University， Zhengzhou， Henan 450002）

Abstract  In order to clarify the climatic suitability of cigar tobacco planting in the North of Western Hunan， 10 key climatic factors were selected based on the climatic observation data of seven counties from 1991 to 2020， and the climatic suitability in the North of Western Hunan was comprehensively evaluated by using fuzzy mathematics membership function and principal component analysis. The results showed that the climatic suitability of planting cigar tobacco in the North of Western Hunan from high to low was Cili County， Mayang County， Jingzhou County， Longshan County， Fenghuang County， Sangzhi County and Yongshun County.The rainfall from early May to early June， the rainfall from early July to the end of August were high and the sunshine hours from early May to the end of August were low in all counties of the North of Western Hunan， which were the obstacle factors for the production and planting of cigar tobacco.

Key words  Cigar tobacco;Climate suitability;Temperature;Rainfall;Humidity;Sunshine hour;North of western Hunan

基金项目  湖南省烟草公司张家界市公司科技计划项目（HN2020KJ09）。

作者简介  郭世杰（1988—），男，河南襄城人，助理农艺师，从事雪茄烟生产研究。

*通信作者，高级农艺师，从事烟叶生产技术推广工作。

收稿日期  2023-02-05

雪茄是一种特殊的烟草制品，具有劲头大、香气醇厚丰满、吃味香苦透甜等特点［1］。近年来，中国雪茄产销量快速增长，中式雪茄具有巨大的发展潜力［2］。随着消费市场的快速增长，对雪茄烟原料的需求不断增加，但国内雪茄烟种植起步较晚，种植范围和规模较小，优质雪茄烟叶原料的有效供给成为目前中国雪茄产业发展的“卡脖子”因素。

雪茄烟叶质量的好坏是多种因素共同作用的结果［3-4］，其中气候因子是重要的影响因素之一，适宜的气候条件是优质雪茄烟叶生产的生态基础［5］。秦艳青等［6］探讨国外著名优质雪茄烟叶产区的气候条件指出，优质雪茄茄衣的生产依赖于适宜的温度、相对湿度、光照和降雨量。对古巴优质雪茄烟叶种植区Pinar del Rio省而言，大田期气温呈上升趋势，月降雨量均稳定在90 mm以下有利于雪茄烟叶的生产［7］。张谊寒等［8］研究了古巴哈瓦那及云南的多个气候因子，认为大田生长期月平均温度27.2 ℃、月相对湿度77.8%、月降雨量128.98 mm有利于优质茄衣的生长。此外，调制期间适宜的温湿度条件也能提升调制后烟叶的外观质量和感官品质［9］。近年来，关于烟叶种植的气候适宜性评价多集中在烤烟上［10-13］，对雪茄烟种植的气候适宜性评价较少。该研究以湘西北7个县的关键气候因子为研究对象，通过模糊数学隶属函数和主成分分析的方法对其进行雪茄烟叶种植的气候适宜性评价，旨在为湘西北地区雪茄烟的引种试种、合理区划以及配套生产技术提供理论依据。

1  资料与方法

1.1  资料来源

湘西北各县的气候资料由湖南省气象局提供，基础气候资料包括桑植县、慈利县、龙山县、永顺县、凤凰县、麻阳苗族自治县和靖州苗族侗族自治县7个县1991—2020年的逐日气温、降雨量、相对湿度、日照时数等气候指标。根据所提供的气候资料、专家经验和试种情况，并结合当地的生产实际，计算出相对应的气候因子数值。

1.2  评价指标因子的选择

该研究通过查阅相关文献［14-15］并结合专家意见确定了10项指标作为参评因子，详见表1。

1.3  气候适宜性评价方法

1.3.1  参评指标权重的确定。

每个气候因子对气候适宜性的影响程度各异，在计算气候适宜性指数的过程中，根据各参评指标的重要程度分别赋予不同的权重。该研究采用主成分分析法来确定权重。

1.3.2  参评指标隶属度的计算。

各参评指标的隶属度利用模糊数学隶属函数的方法来计算。根据隶属函数类型的选用原则［16］，确定各因子的函数形式，除S5-8函数形式为升梯型外，其余9个指标均为抛物线型。升梯型和抛物线型的函数表达式如公式（1）和公式（2），由此计算出各县各参评指标的隶属度。

升梯型隶属函数：

f（x）=1x>x4

0.9×x-x1x4-x1+0.1x1<x<x4

0.1x<x1

（1）

其中，x1为下限，x4为上限，且x1＜x4。

抛物线型隶属函数：

f（x）=1x2<x<x3

0.9×x-x1x2-x1+0.1x1<x<x2

0.9×x4-xx4-x3+0.1x3<x<x4

0.1x<x1，x>x4（2）

其中，x1为下限，x2为最优下限，x3为最优上限，x4为上限，且x1＜x2＜x3＜x4。对应拐点值通过查阅文献［10，15，17］并结合专家建议确定，如表2所示。

1.3.3  气候适宜性指数的确定。

利用主成分分析法得出的各参评指标的权重和模糊数学隶属函数的方法得出的隶属度分别求出各县的气候适宜性指数CFI（climate feasibility index），公式可表示为：

CFI=10i=1（Wi×Ni）（3）

其中：每个县各有10个参评指标，i的取值为1，2，3，…，10；Wi表示第i个指标的权重，10i=1Wi=1；Ni表示第i个指标的隶属度，且满足0.1≤Ni≤1.0。

2  结果与分析

2.1  湘西北关键气候因子概况

从表3可以看出，在湘西北的10个关键气候指标中，R5-6、R6-7和R7-8的变异系数明显较高，分别为35.23%、51.95%和52.29%；S5-8的变异系数相对较高，为16.78%；T5-6、T6-7、T7-8、RH5-8、T8-9、RH8-9的变异系数相对较小，均在6.00%以下。从偏度看，R6-7呈右偏态分布和RH5-8呈左偏态分布外，其余指标偏度均在-1～1，基本符合正态分布。

2.2  湘西北各县关键气候因子分析

2.2.1  温度和降雨量。

从图1可以看出，湘西北7个县的日平均气温均呈现T5-6相对较低、T6-7居中、T7-8相对较高的规律。7个县的T5-6、T6-7和T7-8差异明显，慈利县、麻阳县和靖州县T5-6相对较高，均在22 ℃以上，桑植县、龙山县、永顺县和凤凰县相对较低；雪茄烟适宜生长的伸根期温度为18～28 ℃，湘西北各县均处于适宜范围内。慈利县T6-7达到了26 ℃，显著高于桑植县、龙山县、永顺县、凤凰县和靖州县；雪茄烟适宜生长的旺长期温度为25～30 ℃，湘西北各县处于适宜范围内或接近最适宜温度。慈利县和麻阳县T7-8在28 ℃左右，显著高于桑植县、龙山县、永顺县、凤凰县和靖州县；雪茄烟适宜生长的成熟期温度为25～30 ℃，湘西北各县均处于雪茄烟生长的适宜范围。

从图2可以看出，湘西北7个县均呈现R5-6和R6-7相对较少、R7-8相对较多的规律。湘西北各县R5-6集中在170～230 mm，7个县之间均不存在显著差异；各县R6-7集中在220～250 mm，7个县之间均不存在显著差异；桑植县R7-8相对较高，达到了390 mm，显著高于麻阳县和靖州县，其他县之间均不存在显著差异。雪茄烟适宜生长的降雨量为伸根期80～100 mm、旺长期100～200 mm、成熟期80～120 mm，湘西北各县的降雨量明显偏多，不利于雪茄烟的种植生产。

2.2.2  5月初—8月底日照时数和相对湿度。

从图3可以看出，湘西北7个县5月初—8月底日照时数（S5-8）由高到低依次为麻阳县、慈利县、凤凰县、靖州县、永顺县、龙山县、桑植县，其中桑植县S5-8为500 h左右，显著低于其余6个县，且其余6个县之间不存在显著差异。一般来说，优质烟叶的生产所需要的大田期日照时数需达到800 h，湘西北7个县S5-8普遍偏低，集中在500～610 h。

从图4可以看出，湘西北7个县5月初—8月底平均相对湿度（RH5-8）由高到低依次为凤凰县、靖州县、永顺县、桑植县、麻阳县、龙山县、慈利县。其中凤凰县、靖州县、永顺县均在80%以上，显著高于龙山县和慈利县。桑植县、麻阳县与慈利县存在显著差异，其余县之间不存在显著差异。在大田生长期，平均相对湿度保持在70%～80%有利于烟叶的生长发育，湘西北7个县的RH5-8在76%～82%，麻阳县、龙山县和慈利县在适宜范围内，对雪茄烟叶的生长发育较为有利。