李湘?zhèn)?，陳?ài)國(guó)，戴培剛，徐 茜，陳志厚，王樹(shù)聲*，胡慶輝，王浩浩，李 斌

（1.農(nóng)業(yè)部煙草類(lèi)作物質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3.福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所南平分所，福建 南平 353000）

不同的煙草類(lèi)型與品種，對(duì)生態(tài)條件的要求也會(huì)有一定的差異，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉所需的生態(tài)條件與煙草生長(zhǎng)發(fā)育最適宜的生態(tài)條件并不盡相同。但從總體上看，溫暖多光照的氣候和排水良好的土壤，對(duì)各類(lèi)煙草是需要的。烤煙對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較廣，但其質(zhì)量對(duì)環(huán)境反應(yīng)敏感，不同自然條件下生產(chǎn)出來(lái)的烤煙質(zhì)量相差十分明顯，優(yōu)質(zhì)煙葉必然存在一個(gè)最佳的自然生產(chǎn)條件與之相對(duì)應(yīng)[1]。根據(jù)生態(tài)條件對(duì)烤煙種植進(jìn)行合理的規(guī)劃，對(duì)彰顯煙葉品質(zhì)特色具有重要意義。近年來(lái)，對(duì)烤煙生態(tài)適宜性的評(píng)價(jià)已有較多研究。陳海生等[2]利用GIS對(duì)河南省煙草生態(tài)適宜性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；吳克寧等[3]建立了河南省煙草生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系；張久權(quán)等[4]對(duì)山東省烤煙生態(tài)適宜性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，突顯了煙葉質(zhì)量特色。福建省南平市地處閩北丘陵山區(qū)，受山脈和河流影響，不同植煙縣（市、區(qū)）生態(tài)環(huán)境差異較大，全國(guó)和福建省植煙生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)在指導(dǎo)南平市烤煙種植規(guī)劃上有一定的局限性。本研究基于南平市各植煙縣（市、區(qū)）15年氣象資料和3年的土壤資料，對(duì)南平烤煙大田生長(zhǎng)期的氣候和土壤條件進(jìn)行適宜性綜合評(píng)價(jià)，以期為南平煙區(qū)的合理規(guī)劃和布局提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

本研究遵循顯著性、實(shí)際性、主導(dǎo)性、區(qū)域差異性和可操作性等原則[3]，采用定量和定性相結(jié)合的方法，篩選參評(píng)因子，考慮到實(shí)際生產(chǎn)情況以及文獻(xiàn)上的一些評(píng)價(jià)研究，選定氣候（還苗和伸根期氣溫，還苗和伸根期降水量，旺長(zhǎng)期氣溫，旺長(zhǎng)期降水量，成熟期氣溫，成熟期降水量和大田期日照時(shí)數(shù)）和土壤（pH、速效氮、水溶性氯、速效磷、交換性鎂、有效硫、有效硼和速效鉀），15個(gè)因子作為烤煙在南平的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2 氣候和土壤數(shù)據(jù)的獲取

南平市各縣 1994—2008年的氣象資料由南平市氣象局提供。2007—2009年在南平市設(shè)1101個(gè)采樣點(diǎn)，分布在所轄10個(gè)縣（市、區(qū)）的120個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），其中種煙鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村全部取樣，按照種煙面積20 hm2取一個(gè)代表土樣，每個(gè)土樣在烤煙前茬作物收獲后，起壟施肥前進(jìn)行GPS定位，隨機(jī)采集5～10個(gè)0～20 cm的等量耕作層土樣，進(jìn)行土壤養(yǎng)分化驗(yàn)，由福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所南平分所分析化驗(yàn)。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

表1所列15個(gè)因子的權(quán)重采用相關(guān)系數(shù)法計(jì)算。在烤煙大田生長(zhǎng)期內(nèi)，計(jì)算各單項(xiàng)烤煙生態(tài)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，再求各單項(xiàng)烤煙生態(tài)指標(biāo)與其他烤煙生態(tài)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)的平均值，以其平均值占所有烤煙生態(tài)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)平均值總和的比，作為該單項(xiàng)烤煙生態(tài)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

1.4 各因子隸屬函數(shù)類(lèi)型和邊界值的確定

根據(jù)烤煙生長(zhǎng)規(guī)律，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，考慮隸屬函數(shù)類(lèi)型的選用原則[5]，確定各因子隸屬函數(shù)類(lèi)型和邊界值（表1）。

1.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度的計(jì)算

模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體評(píng)價(jià)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)用地質(zhì)量評(píng)價(jià)、水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)作物用地適宜性評(píng)價(jià)等方面[6-10]。近年來(lái)在煙草種植生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)中也有一些研究[3,4,11]。本研究采用這一方法，為計(jì)算方便，將 S型曲線近似為升梯形，如圖 1（a）和式1-1；將拋物線型曲線近似為梯形，如圖 1（b）和式1-2，計(jì)算各因子的隸屬度。

S型隸屬函數(shù)：

其中x1為下限，x2為上限，x1＜x2。

拋物線型隸屬函數(shù)：

其中x1為下限，x2為最優(yōu)下限，x3為最優(yōu)上限，x4為上限，x1＜x2＜x3＜x4。

1.6 適宜性指數(shù)的確定

通過(guò)使用隸屬函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)隸屬度和相關(guān)系數(shù)法求出的各因子指標(biāo)權(quán)重值計(jì)算得出適宜性指數(shù)，公式如下：

其中S：生態(tài)適宜指數(shù)，Ci：第i項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，Pi：第i項(xiàng)指標(biāo)隸屬度，（i= 1,2,3,…,n）。

計(jì)算所得適宜指數(shù)越高，表明該因子越適宜烤煙生長(zhǎng)，反之，為烤煙生長(zhǎng)的限制性因子。

圖1（a） S型隸屬度函數(shù)曲線Fig.1 (a) S-type membership function curve

1.7 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007和SAS 9.1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣候適宜性評(píng)價(jià)

由表1看出，從權(quán)重角度看，總體上，南平煙區(qū)氣候?qū)緹煹挠绊懘笥谕寥?，氣溫的影響大于降水和日照的影響，這與實(shí)際相吻合。

圖1（b） 拋物線型隸屬曲線度函數(shù)曲線Fig.1 (b) Parabolic membership function curve

由適宜性指數(shù)公式，計(jì)算各個(gè)生態(tài)因子適宜指標(biāo)得分如表2?？偟膩?lái)看，南平氣候條件較適合烤煙生長(zhǎng)，在這些氣候因素中，旺長(zhǎng)期和成熟期氣溫，旺長(zhǎng)期降水量能較好的適合烤煙生長(zhǎng)，其適宜性指數(shù)分別為 0.909、0.851和 0.707。還苗和伸根期降水量和成熟期降水量明顯偏高，適宜性指數(shù)僅為0.184和0.093。根據(jù)烤煙生理需求，烤煙一生總需水量以400～600 mm為宜，還苗和伸根期降水量在80～100 mm為最佳，高于300 mm生長(zhǎng)受影響，成熟期降水量200～300 mm為最佳，高于400 mm生長(zhǎng)受影響（表1）。而南平大部分地區(qū)在這兩個(gè)時(shí)期的降水量都超過(guò)適宜范圍。還苗和伸根期降水過(guò)多，根系生長(zhǎng)受影響，對(duì)烤煙中、后期生長(zhǎng)不利；成熟期降水過(guò)多，烤煙貪青晚熟，易引起“返青”或“底烘”，對(duì)采收不利。因此，還苗和伸根期降水量和成熟期降水量是影響南平烤煙生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃印?/p>

2.2 土壤養(yǎng)分適宜性評(píng)價(jià)

由表2可以看出，南平土壤養(yǎng)分總體適合烤煙生長(zhǎng)，最理想的因子包括速效氮和速效磷，其適宜性指數(shù)為0.841和0.592，但是速效鉀和有效硼明顯偏低，適宜指數(shù)僅為0.058和0.037。根據(jù)烤煙生長(zhǎng)需求，土壤中速效鉀含量大于200 mg/kg為最佳，低于150 mg/kg生長(zhǎng)受限制，有效硼含量在0.5～1.0 mg/kg為最佳，低于0.4 mg/kg生長(zhǎng)受限制（表1），而南平大部分地區(qū)這兩種元素的含量都低于臨界值，成為影響南平地區(qū)烤煙生長(zhǎng)的限制因子，這可能與南平地形有關(guān)，南平地處武夷山脈北段東南側(cè)，地勢(shì)呈西北、東北高，西南、東南漸低，由于山勢(shì)陡峭，群峰林立，既擋住了西北寒流的侵襲，又截留了海洋的溫暖氣流，屬中亞熱帶海洋性濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，因此，南平地區(qū)常年雨量充沛，降水充足，進(jìn)而造成土壤中鉀和硼的淋失，此外，由于鐵鋁氧化物可增強(qiáng)對(duì)硼的吸附作用，使硼的有效性下降，這也可能是硼適宜性較低的原因。就南平煙區(qū)整體而言，土壤pH偏低，這不僅影響烤煙對(duì)養(yǎng)分的吸收、土壤養(yǎng)分的有效性及土壤微生物的分布，還直接影響烤煙的生長(zhǎng)和品質(zhì)[12]，因此，有必要施用石灰及堿性肥料調(diào)節(jié)土壤酸度。鎂對(duì)于煙葉陰燃后煙灰的凝結(jié)和煙葉光澤有良好的作用，南平土壤交換性鎂的適宜指標(biāo)得分不高，僅為 0.172，有潛在缺鎂的可能，生產(chǎn)中要增施鎂肥。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)因子、權(quán)重、隸屬函數(shù)類(lèi)型及邊界值Table 1 Assessment factor, weights, member function type and boundary value

表2 各生態(tài)因子分布情況和生態(tài)適宜性指標(biāo)Table 2 The distribution of each ecological factor and ecological suitability index

2.3 生態(tài)適宜性綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)適宜性指數(shù)公式，綜合氣候與土壤因素，計(jì)算南平10縣（市、區(qū)）生態(tài)適宜性綜合得分，采用類(lèi)平均數(shù)法聚類(lèi)分區(qū)如表3。由表3可知，南平烤煙生態(tài)適宜性可分為3個(gè)區(qū)域：Ⅰ區(qū)（建甌、延平、順昌）、Ⅱ區(qū)（政和、浦城、松溪、建陽(yáng)）、Ⅲ區(qū)（光澤、武夷山、邵武），本文與夏范講[13]的研究有所不同，這可能是本研究綜合考慮了氣象與土壤因素的結(jié)果。Ⅰ區(qū)中的3個(gè)縣市，煙草大田生育期各階段平均氣溫較高，日照時(shí)數(shù)較多，降水量適中，速效氮含量偏少，速效磷含量中等，速效鉀含量較少；Ⅱ區(qū)中的4個(gè)縣市，煙草大田生育期各階段平均氣溫、日照時(shí)數(shù)中等，降水量較高，速效氮、速效磷含量中等，速效鉀含量較少；Ⅲ區(qū)中的3個(gè)縣市，煙草大田生育各階段平均氣溫較低，日照時(shí)數(shù)偏少，降水量偏多，速效氮含量偏多，速效磷含量偏少，速效鉀含量較少。實(shí)際生產(chǎn)中，Ⅰ區(qū)的植煙面積不大，應(yīng)大力發(fā)展該區(qū)煙葉生產(chǎn)。

3 小 結(jié)

南平氣候總體上適宜烤煙生長(zhǎng)，最理想的因子包括旺長(zhǎng)期氣溫、成熟期氣溫和旺長(zhǎng)期降水量，但是還苗和伸根期降水量和成熟期降水量明顯偏高，是限制南平烤煙生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃印?/p>

南平土壤養(yǎng)分總體上適合烤煙生長(zhǎng)，土壤中速效氮和速效磷含量適中，是最適宜的因子，但是速效鉀和有效硼明顯偏低，是影響南平烤煙生長(zhǎng)的限制因子，生產(chǎn)中要注重增施鉀肥和硼肥，鉀肥嚴(yán)忌施氯化鉀。南平地區(qū)總體上 pH偏低，有必要施用石灰及堿性肥料來(lái)調(diào)節(jié)土壤酸度。

表3 南平各縣（市、區(qū)）生態(tài)適宜性綜合得分Table 3 The ecological suitability synthetical score and zoning in each county (city, area) of Nanping tobacco region

南平烤煙生態(tài)適宜性呈現(xiàn)由東南到西北從高到低的趨勢(shì)。對(duì)南平 10縣（市、區(qū)）生態(tài)適宜性綜合得分結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)分析，可分為3個(gè)區(qū)域：Ⅰ區(qū)為建甌、延平和順昌，Ⅱ區(qū)為政和、浦城、松溪和建陽(yáng)，Ⅲ區(qū)為光澤、武夷山和邵武。

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