金垚 張玉芳 劉琰琰 上官昌貴
摘要:以四川省攀西地區(qū)1990—2017年15個縣(市、區(qū)、自治縣)烤煙逐年單產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),計算烤煙趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量,再以歉年減產(chǎn)率平均值、歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)和減產(chǎn)率發(fā)生概率作為評價指數(shù),得到攀西地區(qū)烤煙氣候減產(chǎn)綜合風(fēng)險指標(biāo),據(jù)此繪制攀西農(nóng)區(qū)烤煙風(fēng)險區(qū)劃圖,對其減產(chǎn)氣候風(fēng)險進(jìn)行評估。結(jié)果顯示,攀西農(nóng)區(qū)東部6縣歉年平均減產(chǎn)率較高,其他地區(qū)中減產(chǎn)率低值區(qū)域分布比較分散;中部的西昌市、普格縣和德昌縣產(chǎn)量波動較明顯,其他地區(qū)波動較小;歉年減產(chǎn)率發(fā)生概率較高地區(qū)為德昌縣及會理縣的大部;綜合高風(fēng)險區(qū)主要分布于攀西南部,包括德昌縣、會理縣及會東縣的大部區(qū)域,低風(fēng)險區(qū)主要分布于攀西農(nóng)區(qū)東北部及西部的10個縣,其他大部為中風(fēng)險區(qū)。研究結(jié)果能夠?yàn)樗拇ㄊ∨饰鞯貐^(qū)烤煙的種植布局和防災(zāi)減災(zāi)提供決策參考,減少烤煙的氣象災(zāi)害損失。
關(guān)鍵詞:攀西地區(qū);烤煙;氣候減產(chǎn);風(fēng)險區(qū)劃
中圖分類號: S162.8 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號:1002-1302(2019)16-0260-04
收稿日期:2019-04-15
基金項(xiàng)目:四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(編號:2018JY0341);高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(編號:2018-重點(diǎn)-05-03)。
作者簡介:金 垚(1983—),男,遼寧沈陽人,碩士,工程師,主要從事氣象為農(nóng)服務(wù)工作管理。
通信作者:張玉芳,碩士,高級工程師,主要從事災(zāi)害風(fēng)險評估及區(qū)劃研究。
攀西地區(qū)一般是指四川省攀枝花和涼山地區(qū),該地區(qū)位于四川省西南部,屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū),日照充足,降水豐沛,晝夜溫差大,四季溫差小[1],在《全國煙草種植區(qū)劃分研究報告》中,涼山地區(qū)被定為煙葉生產(chǎn)最適宜地區(qū)??緹熓桥饰鞯貐^(qū)(涼山彝族自治州和攀枝花市)第一大經(jīng)濟(jì)作物,也是當(dāng)?shù)刂匾闹еa(chǎn)業(yè)。攀西地區(qū)下轄的22個縣(市)中,有15個縣(市)均大量種植烤煙,僅涼山地區(qū)的種植規(guī)模就位居全國市(州)級第2、四川省第3。隨著扶貧工作的不斷深入,種植烤煙作為脫貧奔小康的重要手段之一,每年可給當(dāng)?shù)責(zé)熮r(nóng)帶來戶均5萬元以上的收入,其對攀西地區(qū)的重要性不言而喻。近年來,烤煙種植面積不斷擴(kuò)大,氣象災(zāi)害如冰雹、干旱、大風(fēng)、低溫等對烤煙的危害也日趨嚴(yán)重。如烤煙在團(tuán)棵旺長期遭遇冰雹,直徑<5 mm的冰雹持續(xù)1 min可造成煙葉莖稈受損,隨著冰雹直徑的增大和持續(xù)時間的增加,重則造成煙葉破碎,莖稈折斷,從而嚴(yán)重影響烤煙產(chǎn)量[2]。攀西地區(qū)地形以山地為主,立體氣候特征明顯,通過實(shí)地走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),在該地不同區(qū)域,導(dǎo)致烤煙產(chǎn)量受損的主要?dú)庀鬄?zāi)害往往并不相同,同一種氣象災(zāi)害發(fā)生在烤煙的不同生長階段時,其影響往往也不相同,因此,在攀西地區(qū)烤煙氣候減產(chǎn)的風(fēng)險具有空間差異性。
我國已有學(xué)者在相關(guān)研究領(lǐng)域做了大量工作,王暉等分析了涼山煙區(qū)主要?dú)夂蛞蛩貙緹熧|(zhì)量影響[3]。李一平等針對攀枝花市烤煙熱量資源進(jìn)行了分析論述[4],但沒有針對攀西農(nóng)區(qū)進(jìn)行綜合分析。劉琰琰等針對攀西地區(qū)烤煙建立了氣候適宜性評價指標(biāo)[5],但缺少氣候減產(chǎn)風(fēng)險分析。張玉芳等針對攀西地區(qū)烤煙低溫冷害空間分布特征進(jìn)行研究[6],但未考慮冰雹、大風(fēng)、干旱等其他致災(zāi)因子。陳超等從氣候變化的角度對攀西地區(qū)烤煙敏感性和脆弱性進(jìn)行了分析[7],但缺乏對災(zāi)損的影響分析。本研究結(jié)合前人研究方法和經(jīng)驗(yàn)[8-16],利用1990—2017年四川省攀西地區(qū)15個縣(市、區(qū)、自治縣)的烤煙歷年單產(chǎn)數(shù)據(jù),參考李麗純等的研究方法[17],計算攀西地區(qū)烤煙氣候減產(chǎn)綜合風(fēng)險指標(biāo),對攀西地區(qū)烤煙減產(chǎn)氣候風(fēng)險進(jìn)行評估和區(qū)劃,以期為該地區(qū)決策部門和煙草管理部門在烤煙管理種植和趨利避害方面提供科學(xué)參考。
1 材料與方法
1.1 數(shù)據(jù)來源
本研究中所用的攀西地區(qū)15個烤煙種植縣(市、區(qū)、自治縣)歷年(1990—2017年)單產(chǎn)資料來源于涼山彝族自治州和攀枝花市農(nóng)業(yè)部門的統(tǒng)計結(jié)果。
1.2 區(qū)劃指標(biāo)與評價方法
在烤煙產(chǎn)量形成過程中,用歉年平均減產(chǎn)率、歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)和減產(chǎn)率發(fā)生概率[18]3個指標(biāo)來反映農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害給煙葉產(chǎn)量帶來的風(fēng)險。歉年平均減產(chǎn)率是用來表征1990—2017年時間段內(nèi),烤煙歉年減產(chǎn)的平均值;減產(chǎn)率變異系數(shù)則反映了烤煙產(chǎn)量的上下浮動程度,變異系數(shù)與烤煙產(chǎn)量穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與減產(chǎn)風(fēng)險呈正相關(guān)關(guān)系;減產(chǎn)率發(fā)生概率則用來描述攀西地區(qū)各地氣候條件和氣象災(zāi)害對烤煙生產(chǎn)造成的負(fù)面影響;綜合風(fēng)險指數(shù)則是將以上3種指標(biāo)通過不同權(quán)重綜合計算得到的結(jié)果,用來反映不同地區(qū)氣象條件與氣象災(zāi)害對烤煙減產(chǎn)的綜合影響。
1.3 歉年平均減產(chǎn)率
趨勢產(chǎn)量的模擬采用直線滑動平均法,利用實(shí)際產(chǎn)量(y)和趨勢產(chǎn)量(yt)的差值計算得到氣象產(chǎn)量,而相對氣象產(chǎn)量(yi)為氣象產(chǎn)量與趨勢產(chǎn)量的百分比。公式如下:
yi=y-ytyt×100%。(1)
減產(chǎn)率采用相對氣象產(chǎn)量來表示,一般認(rèn)為,歉年時yi<0,再設(shè)歉年樣本數(shù)量為n,通過公式(2)計算歉年平均減產(chǎn)率(d)。
d=∑|yi|n。(2)
1.4 歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)
減產(chǎn)率變異系數(shù),也稱作穩(wěn)定系數(shù),通過下式計算:
Cv=1yz∑(yz-yz)2n-1。(3)
式中:Cv為歉年產(chǎn)量變異系數(shù);yz為減產(chǎn)年單產(chǎn);yz為減產(chǎn)年平均產(chǎn)量。變異系數(shù)反映了攀西農(nóng)區(qū)種植烤煙的減產(chǎn)風(fēng)險,變異系數(shù)越大,則說明烤煙種植面臨的風(fēng)險越大。而對于所有攀西地區(qū)烤煙產(chǎn)量受損的年份,則用歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)來表示這些年份烤煙產(chǎn)量受損程度。
1.5 減產(chǎn)率發(fā)生概率
減產(chǎn)率發(fā)生概率(p)反映了攀西地區(qū)烤煙相對氣象產(chǎn)量低于某臨界值的累計概率。本研究利用SPSS軟件對各縣(區(qū)、自治州)烤煙相對氣象產(chǎn)量序列進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)和正態(tài)化處理。
設(shè)樣本均值為μ,均方差為σ,x為烤煙相對氣象產(chǎn)量,則概率分布密度函數(shù)和分布函數(shù)分別為
f(x)=12πσe-12σ2(x-μ)2;(4)
F(x)=∫x-a12πσe-12σ2(x-μ)2dx。(5)
設(shè)臨界值為x0(本研究取x0=-5%),則當(dāng)x p(x<x0)=Φx0-μσ。(6) 正態(tài)分布近似公式為 p(x)=12(1+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6)-16。(7) 式中:a1=0.049 867 437,a2=0.021 141 006 1,a3=0.003 277 626 3,a4=0.000 038 003 6,a5=0.000 048 890 6,a6=0.000 005 383。 1.6 綜合風(fēng)險指數(shù) 由歉年平均減產(chǎn)率、歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)、減產(chǎn)率發(fā)生概率量綱不同,因此對它們進(jìn)行歸一化處理,得到歸一化指數(shù)d′、Cv′、p′,然后計算綜合風(fēng)險評估指數(shù)(I),計算公式為 I=(d′+Cv′+p′)/3。(8) 2 結(jié)果與分析 2.1 歉年平均減產(chǎn)率 基于攀西農(nóng)區(qū)15個縣(市、區(qū)、自治縣)烤煙單產(chǎn)數(shù)據(jù),得到1990—2017年歷年相對氣象產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計,近24年來,大多數(shù)年份減產(chǎn)縣(市、區(qū)、自治縣)數(shù)都在6~13個范圍內(nèi),其中有9年出現(xiàn)10個以上縣(市、區(qū)、自治縣)減產(chǎn),尤其是2017年有13個縣(市、區(qū)、自治縣)出現(xiàn)減產(chǎn),在15個縣(市、區(qū)、自治縣)中有10個縣(市、區(qū)、自治縣)1/2以上年份出現(xiàn)減產(chǎn)。 在空間分布上,從圖1可以看出,攀西農(nóng)區(qū)東部的雷波縣、美姑縣、昭覺縣、喜德縣、金陽縣、布拖縣平均減產(chǎn)率在 20%~33%之間,其中布拖縣的部分區(qū)域達(dá)到25%以上;減產(chǎn)率相對低值區(qū)域(<15%)分布比較分散,包括越西縣、冕寧縣、米易縣、會理縣的部分區(qū)域及西昌市和寧南縣的大部;其他區(qū)域減產(chǎn)率大多集中在15%~20%之間。 2.2 歉年減產(chǎn)率變異系數(shù) 從圖2可以看出,攀西農(nóng)區(qū)歉年減產(chǎn)變異系數(shù)在0.65~1.20之間,其中,西昌市、普格縣和德昌縣的大部區(qū)域在1.00以上,說明其減產(chǎn)年份較多,面臨較大的風(fēng)險;其他地區(qū)變異系數(shù)≤1,尤其是攀西農(nóng)區(qū)東北部的美姑縣、雷波縣、昭覺縣以及南部的鹽源縣和會東縣變異系數(shù)相對較小,在0.65~0.80之間。 2.3 減產(chǎn)率發(fā)生概率 從圖3可以看出,減產(chǎn)率發(fā)生概率在5%~76%之間,其中有13縣(市、區(qū)、自治縣)在10%~50%之間,發(fā)生概率在50%以上的縣為德昌縣及會理縣的大部,發(fā)生概率≤30%的區(qū)域?yàn)榕饰鬓r(nóng)區(qū)東北部大部及鹽源縣、會東縣,其中雷波縣、布拖縣、美姑縣、鹽源縣及會東縣的部分區(qū)域減產(chǎn)發(fā)生概率在20%以下,其分布特征和減產(chǎn)率變異系數(shù)類似。 2.4 綜合風(fēng)險指數(shù) 從圖4可以看出,攀西農(nóng)區(qū)綜合風(fēng)險指數(shù)大多在0.1~0.7之間,其中分布情況呈現(xiàn)中間大兩邊小,高風(fēng)險區(qū)(I>0.5)主要分布在攀西農(nóng)區(qū)中南部,包括德昌縣、會理縣及會東縣的大部區(qū)域;該區(qū)域初夏干旱發(fā)生較為嚴(yán)重,影響烤煙移栽成活率,更嚴(yán)重的是延遲山地?zé)煹囊圃怨?jié)令,導(dǎo)致產(chǎn)量不足,質(zhì)量降低;低溫洪澇和冰雹也是影響該區(qū)域烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的主要災(zāi)害因子;低風(fēng)險區(qū)分布在攀西農(nóng)區(qū)的東北部及西部大部區(qū)域,主要有木里藏族自治縣、鹽源縣、鹽邊縣、冕寧縣、美姑縣、雷波縣、金陽縣等;其他區(qū)域?yàn)橹酗L(fēng)險區(qū)。 2.5 烤煙減產(chǎn)綜合風(fēng)險分區(qū)評述 攀西農(nóng)區(qū)烤煙種植模式為春種秋收,生育期跨度為每年的3—9月,對烤煙生長發(fā)育影響較大的氣象因子主要包括全生育期的風(fēng)雹災(zāi)害、旺長期的旱災(zāi)(主要為夏旱伏旱)??緹熅C合高風(fēng)險區(qū)域主要分布在攀西農(nóng)區(qū)中部的德昌縣、南部的會理縣和會東縣。如2006年攀西農(nóng)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重干旱,其中德昌縣、會理縣、會東縣3個縣連旱日數(shù)最高達(dá)30~41 d,烤煙產(chǎn)量嚴(yán)重受損,直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1億多元。2011年攀西農(nóng)區(qū)伏旱較重,連旱日數(shù)10~18 d,其中會理縣和毗鄰的仁和區(qū)烤煙受旱最重。2008年5—7月,德昌縣、會理縣、鹽源縣、普格縣都在不同時間遭受風(fēng)雹災(zāi)害,烤煙受災(zāi)面積達(dá) 6 350 hm2。2009年6月16日、8月22日,會理縣、德昌縣、西昌市、冕寧縣、喜德縣、木里藏族自治縣、普格縣、米易縣烤煙因風(fēng)雹災(zāi)害受損面積達(dá)5 467 hm2,造成直接經(jīng)濟(jì)損失7 000萬元。2010年7月23日、8月9日,會理縣、德昌縣烤煙再遭風(fēng)雹打擊,造成直接經(jīng)濟(jì)損失1 800萬元。不難看出,德昌縣、會理縣、會東縣及其周邊地區(qū)是整個攀西農(nóng)區(qū)夏旱伏旱頻發(fā)區(qū)和大風(fēng)冰雹重災(zāi)區(qū),夏旱伏旱發(fā)生時期恰逢烤煙旺長成熟期,容易造成烤煙植株永久性萎蔫甚至整株枯死,大風(fēng)冰雹也多發(fā)于盛夏的5—7月,此時正值烤煙伸根期和旺長期,寬大葉片和脆弱莖稈極易被大風(fēng)冰雹摧殘。在這些高風(fēng)險的地區(qū),應(yīng)高度重視烤煙防災(zāi)減災(zāi)工作,針對烤煙干旱,應(yīng)采用營養(yǎng)袋育苗方式,建設(shè)煙水配套工程,特別是在山區(qū)修建微型水池,在高海拔地區(qū)推廣地膜覆蓋栽培等技術(shù),能大大增強(qiáng)抗御初夏干旱的能力,保證烤煙在最佳節(jié)令移栽。針對大風(fēng)冰雹,應(yīng)注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境,植樹造林;明晰冰雹路徑和分布規(guī)律,避免烤煙在冰雹多發(fā)區(qū)和主要路徑通道種植;開展人工防雹試驗(yàn)和作業(yè);發(fā)展農(nóng)業(yè)保險。另外,對于低溫冷害也不能忽視,應(yīng)采用薄膜覆蓋育苗和假植袋苗方式,抗旱早栽,爭取多利用中間高溫,避過后期低溫影響,進(jìn)而使烤煙優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)。 3 結(jié)論與討論 攀西農(nóng)區(qū)烤煙歉年平均減產(chǎn)率在20%~33%之間的區(qū)域,主要集中在東北部的雷波縣、美姑縣等6個縣,其他大部分縣(市、區(qū)、自治縣)歉年平均減產(chǎn)率≤20%,其中歉年平均減產(chǎn)率低值區(qū)廣泛分布于農(nóng)區(qū)北部、中部和東南部的部分地區(qū)。
攀西農(nóng)區(qū)各縣(市、區(qū)、自治縣)烤煙歉年減產(chǎn)變異系數(shù)為0.65~1.20,從空間分布上來看,表現(xiàn)為中部地區(qū)產(chǎn)量波動最為明顯,中部周邊區(qū)域和南部較明顯,北部越西縣、甘洛縣和西部次之,東北部和東南部會東縣周邊等其他分散區(qū)域產(chǎn)量波動偏輕。
攀西農(nóng)區(qū)烤煙減產(chǎn)率發(fā)生概率為5%~76%,其中大部分集中在10%~50%之間,空間上基本呈現(xiàn)出南北部大、東西部小的格局,說明攀西農(nóng)區(qū)南北兩頭烤煙產(chǎn)量波動比較明顯,東西部特別是東部產(chǎn)量波動明顯偏輕。
攀西農(nóng)區(qū)烤煙綜合風(fēng)險指數(shù)為0.1~0.7,其中大部為低風(fēng)險區(qū),主要分布在農(nóng)區(qū)西部、北部和東北部,以木里藏族自治縣、鹽源縣、鹽邊縣、美姑縣、雷波縣、金陽縣等為主。高風(fēng)險區(qū)分布在農(nóng)區(qū)中部的德昌縣、農(nóng)區(qū)南部的會理縣和會東縣??臻g上呈現(xiàn)中部南部大、西北部、東部較小的格局,在一定程度上說明在中部和南部地區(qū)對烤煙影響最大的風(fēng)雹災(zāi)害與旱災(zāi)頻發(fā)重發(fā),對產(chǎn)量影響較大,特別是歉年平均減產(chǎn)率和減產(chǎn)率發(fā)生概率相對較大。
對于攀西農(nóng)區(qū)烤煙的研究大多集中在烤煙栽培技術(shù)、品質(zhì)分析等方面,基于氣象要素的烤煙種植適宜性和風(fēng)險區(qū)劃的研究還比較少,僅有少數(shù)針對冰雹等單一災(zāi)害的分析。本研究是針對四川省攀西農(nóng)區(qū)烤煙氣候減產(chǎn)的風(fēng)險與區(qū)劃對攀西農(nóng)區(qū)烤煙種植研究的有效補(bǔ)充。歉年平均減產(chǎn)率、減產(chǎn)率變異系數(shù)和減產(chǎn)率發(fā)生概率3個指標(biāo)在風(fēng)險研究和區(qū)劃過程中長期以來被大量應(yīng)用,方式方法已經(jīng)比較成熟有效,用這3種指標(biāo)評估攀西農(nóng)區(qū)烤煙的種植風(fēng)險是較為可信的。本研究在分區(qū)評述中指出,烤煙種植風(fēng)險較高的地區(qū)正是生育關(guān)鍵時期災(zāi)害頻發(fā)或重發(fā)的地區(qū),分析結(jié)果與農(nóng)區(qū)實(shí)際情況吻合。
攀西農(nóng)區(qū)烤煙種植已經(jīng)有70多年的歷史,但是真正規(guī)?;?、系統(tǒng)性種植推廣是從20世紀(jì)80年代后期開始的,20世紀(jì)90年代烤煙生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)歷史性跨越式增長后才有連續(xù)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計,以至于本研究的數(shù)據(jù)系列不長,對產(chǎn)量的分析研究準(zhǔn)確度難免受到限制。另外,由于氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)以縣(市、區(qū)、自治縣)為單位,因此本研究中的風(fēng)險區(qū)劃研究仍限于以縣(市、區(qū)、自治縣)為分析單元,研究精度還不夠高,這些不足隨著數(shù)據(jù)資料的豐富會得到不斷的完善補(bǔ)充。
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