基于GIS的陇县烤烟种植区划

雷 雯，何可杰，杨婷婷，王 哲　(.陕西省宝鸡市气象局，陕西宝鸡 7006；.陕西省陇县气象局，陕西陇县 700)



基于GIS的陇县烤烟种植区划

雷 雯1，何可杰1，杨婷婷1，王 哲2(1.陕西省宝鸡市气象局，陕西宝鸡 721006；2.陕西省陇县气象局，陕西陇县 721200)

摘要[目的]通过对陇县地区的气候、土壤条件进行研究，选择6个主要影响烤烟种植的评价指标并进行分析，充分挖掘优质烤烟生长的资源环境，为陇县地区烤烟种植发展规划提供科学依据。[方法]利用陇县气象局1981～2015年气象观测资料及14个乡镇区域自动站2007～2015年气温、降水资料，进行烤烟生态气候适宜性分析，确定区划指标，采取模糊数学方法建立指标隶属函数进行分区。[结果]陇县北部及中部海拔1 000～1 300 m的地区，是陇县烤烟最适宜种植区，也是优质烤烟的主产区。中部海拔较低的川道地带也是烤烟的适宜种植区。[结论]利用GIS技术，在实现区划指标空间化基础上，完成了陇县烤烟种植的适宜性区划并制作出区划图。

关键词GIS；烤烟；气候区划；陇县

陇县是陕西省烟叶种植基地县，自1982年大面积试种植以来，至今已有三十多年的种烟历史。随着农村产业结构调整和烟叶产业的转型升级，目前烤烟生产基本稳定在2 000户烟农总产量450万kg的规模。

烤烟的种植与气候、土壤密切相关，邓小华[1]研究表明气候、地形地貌、土壤状况对烤烟生长的影响权重分别为0.511、0.100、0.389，可见气候条件及土壤状况对烟叶的影响最大。笔者根据国内外对烤烟生长的气候适宜性研究[2-3]，将陇县主要种植区代表气象站气候资源进行对比分析，结合烤烟生长的适宜土壤条件，制定出烤烟适宜生长的指标，利用地理信息系统(Geographical Information System，简称GIS)制作陇县烤烟适宜性区划。通过区划制作，找出适合优质烤烟生长的最适宜区，在控制种植规模的同时提高烟叶质量，使得“种了烟的”能种好，全面提高烟叶质量，增加经济收入。

1资料与方法

1.1资料来源采用陇县气象局1981～2015年烤烟生育期平均气温、≥10 ℃积温、降水量等气候数据及14个区域自动站建站以来2007～2015年气温、降水资料，进行烤烟生态气候适宜性分析。同时对陇县地区土壤中对烤烟生产影响较大的全氮、有效磷、速效钾含量进行分析，建立DEM相关模型。选用ESRI公司的ArcGIS10.0作为实现区划的平台软件。

1.2各区划概况及指标设定

1.2.1气候条件分析。陇县属于暖温带半湿润大陆性季风气候，由于地形和海拔高度的影响，形成明显的立体气候。海拔1 300 m以下，约占全县43.04%的地域，1 300 m以上，约占全县56.96%的地域，春、秋相连，冬长无夏，无霜期短。全县海拔最高为关山牧场2 165 m，最低为杜阳849 m，全年气候变化受制于季风环流，冷暖干湿四季分明。年平均温度5.3～11.4 ℃，年极端最高气温29.5～38.1 ℃，5～8月≥10 ℃积温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以下地区土地肥沃，地下水位浅，排灌设施齐全，光、温、水等条件都在烤烟生长的适宜范围内，能够满足烤烟正常生长发育。

1.2.2土壤相关元素含量。土壤分布受生物气候和人为生产活动的影响，形成了区域性的自然土壤和农业土壤，按照土壤分类原则，陇县共分为12个土类。其中黄性土壤、棕壤是全县面积最大的2个土类，占全县总土地面积的75.3%，土壤质地较好，土层深厚，适宜烤烟生长，配合适宜的气候条件，为优质烤烟的生长提供了条件。

土壤中氮素是反映土壤肥力水平的重要因素，也是影响烟株生长发育及品质的关键因子[4]。适量的氮素可以促进烟株生长和花芽分化，但过多会导致成熟延迟且落黄不好。陇县全区氮含量在0.70～1.30 g/kg，以氮素最低不低于0.8 g/kg的标准而言，陇县地区土壤全氮(图1a)含量整体偏低。

土壤磷元素是烤烟生长不可或缺的营养元素。磷元素缺少，细胞分裂迟缓，但过多将使烟叶叶片厚度增大。有效磷含量也以最低不少于5 g/kg为宜。陇县地区有效磷含量整体偏低(图1b)，虽然高海拔地区的含量较高，但由于气候原因该地区不适宜烤烟的栽培。

烤烟对钾的需求较大，钾元素能使烟叶保持较好的可燃性，是获得优质烟叶的重要条件之一[5]。陇县地区土壤速效钾元素大部分都在150 g/kg以上(图1c)，钾元素含量非常适宜优质烤烟的生长，含量较高的区域主要分布在北部及中南部。

1.2.3指标设定。通过对烤烟生态与气候适应性调查和分析，并在参考国内有关研究的基础上[6-8]，结合陇县气候特征，将生育期≥10 ℃积温、生育期平均气温、生育期降水量、土壤中全氮、有效磷、速效钾作为划分陇县烤烟栽培适宜性指标。其中升梯型指标主要为对烟草的影响只有下限没有上限的因子，抛物线型指标为对烟草的生长既有上限又有下限的因子(表2)。

该区划采取模糊数学方法，利用模糊集的隶属函数来计算单项指标的评判值，以模糊综合评判值进行分区，据此建立的各区划因子适宜性隶属函数如下式。

(1)升梯型

式中，a为下限，b为上限，a

(2)抛物线型

根据对陇县烤烟生产的实地调查结果及烤烟产量、品质影响程度确定各指标因子的权重集a={0.3，0.2，0.1，0.1，0.1，0.2}。

1.2.4区划图制作。利用GIS技术，在实现区划指标空间化的基础上，根据要素隶属度，建立单因子评价栅格图层；综合评判值P则利用GIS空间叠加分析功能，采用线性加权和法，将各指标评价栅格图进行叠加，得到气候综合评价栅格图。

式中，P为适宜性综合评判值，u(xi)为第i指标气候隶属度，ai为相对应该指标权重，6为评判指标个数，P在0～1，用来评价陇县烤烟综合条件优劣。结合陇县烤烟种植分布状况的实地调查，确定P≥0.9、0.6

2结果与分析

2.1最适宜区该区综合评分P≥0.9，最适宜区范围具有

明显的地貌特征，主要位于陇县北部及中部区域，海拔一般在1 000～1 300 m。该区土层深厚，年平均气温20.4～21.1 ℃，烤烟生育期平均降水量>400 mm，≥10 ℃活动积温在2 600(℃·d)以上，氮、有效磷、速效钾含量均较高，且农业技术措施较为先进，该区生产的烤烟各项指数都较高，是陇县烤烟品质最优地区。

2.2适宜区该区综合评分0.6

2.3次适宜区该区综合评分0.4

2.4不适宜区 该区综合评分P≤0.4，主要分布于西部次适宜区以西海拔1 800 m以上地区，山高坡陡，土地贫瘠，气候温凉，生长期光、温条件差。该区年平均气温5.3～7.0 ℃，烤烟生育期的平均气温低于16 ℃，无法满足烤烟的生长需求，不宜栽培。

3结语

实际调查表明，制作出的陇县区划结果与实际比较吻合。陇县北部及中部区域海拔在1 000～1 300 m，是陇县烤烟的最主要分布区，也是优质烤烟的主产区。中部海拔较低的川道地带也是烤烟的适宜种植区。按照陇县烤烟发展规划，全县将大力发展优质烤烟的栽培规模，该次区划结果可为陇县烤烟的发展提供依据。通过该次区划的制作及实际调查发现，烤烟生产不仅与气象条件有关，与灌溉、农技管理水平也密切相关。因此，在参考气候条件、土壤条件的基础上需要构建更全面合理的指标体系，以获得更具实用性和综合性的适宜性区划。

参考文献

[1] 邓小华.湖南烤烟区域特征及质量评价指标间的关系研究[D].长沙：湖南农业大学，2007.

[2] 罗菊英，万绪山，闫永才，等．基于GIS的优质烟叶精细化农业气候区划方法[J].湖北农业科学，2014，53(5)：1036-1040.

[3] 李蒙，杨明，王伟，等．云南普洱市烤烟种植气候适宜性精细化区划[J].作物杂志，2010(6)：75-78.

[4] 亚忠,焦玉生,王宁,等.肥用量对暗棕壤烤烟氮素积累及分配的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报,2014(4):1-4.

[5] 周泽弘,王昌全,曹琳海,等.施钾量对烤烟各器官磷积累分配的影响[J].西南农业学报,2015(4):1719-1724.

[6] 胡雪琼，黄忠艳，朱勇，等.云南烤烟气候类型及其适宜性研究[J].南京气象学院学报，2006，29(4)：563-568.

[7] 邓小华，周米良，田茂成，等.湘西州植烟气候与国内外主要烟区比较及相似性分析[J].中国烟草学报，2012，18(3)：28-33.

[8] 马晓群，张家鼎，徐敏，等.GIS 在农业气候区划中的应用[J].安徽农业大学学报，2003，30(1)：105.

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.

基金项目宝鸡市科技进步计划项目(15SF07)。

作者简介雷雯(1977- )，女，四川乐至人，工程师，从事公共气象服务工作。

收稿日期2016-02-22

中图分类号S 572

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)07-124-03