劉楊洋，陳 飛，盧曉寧，蔡嘉靖，雍 星

（1.德陽市氣象局，四川德陽 618000；2.德陽市公積金中心，四川德陽 618000；3.成都信息工程大學，成都 610000）

中國是煙草大國，中國科技人員在煙草高產、優(yōu)質生產上進行了大量的研究［1-4］。在煙草生產過程中，品種、水分含量、礦物質含量等對煙草的產量和質量都有重要影響。何川生等［5］對云南省的晾曬煙種質資源進行了普查研究，挑選出了15 個優(yōu)異地方晾曬煙品種資源。在煙草大田生產中，漂浮育苗栽培方法運用較為普遍［6］。中國煙草除了在栽培、育種、病蟲害等方面有大量的研究，在生態(tài)適宜性方面也有很多相關的研究。本研究從土壤和氣候方面對德陽市曬煙的生態(tài)適宜性進行評價。

1 種植區(qū)域概況

德陽市地處30°30＇—31°30＇N，104°—105°E，位于四川盆地成都平原東北邊緣，地勢西北高東南低。德陽市位于北半球中緯度亞熱帶濕潤季風區(qū)，四季氣候溫和，境內地形地貌多樣，氣候差異大，具有多種氣候類型，主要有山地亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶、亞寒帶等。德陽市年平均氣溫16.0～16.7 ℃，年總降水量771.2～968.4 mm，年平均無霜期283～290 d，常年農作物耕種面積約18 萬hm2。大部分土質為壤土，少數(shù)為黏土，以水稻土、紫色土為主，有少部分黃壤、新積土、黃褐土；全市土壤pH 微酸性（5.5～6.5）約占20%，中性（6.5～7.5）約占20%，微堿性（7.5～8.5）約占50%以上。

德陽市曬煙栽種面積常年穩(wěn)定在4 000 hm2以上。什邡、綿竹等地形成了大規(guī)模種植，產量和品質都位居全國前茅，1983 年什邡被國家列為著名曬煙生產縣，曬煙成為當?shù)剞r民的主要收入來源。什邡毛煙在德陽市具有悠久種植歷史，該品種所產煙葉具有色澤深褐油亮、彈性好、吃味豐滿、灰色潔白等特點。什煙1 號是什邡毛煙的代表，廣泛種植在德陽市，育苗方式為漂浮育苗和傳統(tǒng)育苗2 種，散戶大多是傳統(tǒng)育苗，煙草公司集中育苗采取漂浮育苗，傳統(tǒng)育苗10 月上旬播種，次年3 月上旬移栽至大田，漂浮育苗11 月上旬播種，次年3 月上旬移栽至大田，2種育苗方式移栽后大田生長期間田間管理相似，次年5 月10 日左右開始收割第一片煙葉，持續(xù)至6 月收割完成，隨后進入調制期，進行晾曬。

2 結果與分析

2.1 德陽市氣候變化及時空分布情況

2.1.1 年平均氣溫時間序列演變 對德陽市1961—2015 年氣溫做趨向擬合，結果見圖1。由圖1可知，德陽市年平均氣溫呈上升趨勢，增速為0.19 ℃/10 年，55 年升溫1.05 ℃。

圖1 德陽市年平均氣溫時間序列演變

2.1.2 德陽市年總降水量及季節(jié)時間序列演變 德陽市1961—2015 年總降雨量隨時間呈減少趨勢，下降率為33.2 mm/10 年，55 年降水量減少了182.6 mm（圖2）；夏季降水量呈減少趨向，下降率為20.4 mm/10 年，55 年降雨量減少了112.2 mm；秋季降水量下降率為9.3 mm/10 年，55 年降水量減少了51.2 mm；冬季降雨量略有增加，增漲率為0.28 mm/10 年，55年增漲了15 mm。

圖2 德陽市年總降水量時間序列演變

2.1.3 德陽市年總日照時數(shù)及分季節(jié)時間序列演變 1961—2015 年德陽市年日照時間呈波動式下降趨勢，下降速率為53.3 h/10 年，55 年共減少了293.2 h（圖5）。春、夏、秋、冬季日照時數(shù)均呈減少趨勢，下降速率分別為2.51、27.45、8.14、14.44 h/10年，55 年分別減少了13.8、150.98、44.77、794.2 h。

圖3 德陽市年日照時數(shù)時間序列演變

2.2 德陽市曬煙產量與環(huán)境氣候的關系分析

生態(tài)環(huán)境、遺傳和栽培技術是影響煙葉品質的三大重要因素，三者相互作用、合理搭配才能得到優(yōu)質高產的煙葉［7，8］。由于各地區(qū)生態(tài)條件和品種不同，利用栽培措施進行改善和控制［9］；通過對煙草種質資源進行基因改進，對曬煙品質有一定程度改善和提高。在了解德陽市曬煙的物候特征基礎上，探討影響區(qū)域曬煙產量的關鍵生態(tài)因子，為區(qū)域曬煙的適宜性區(qū)劃的評價指標的選取和體系的建立奠定基礎。

2.2.1 曬煙的物候期特征 曬煙生長發(fā)育有營養(yǎng)生長和生殖生長2 大階段，從萌芽到生根、長莖為營養(yǎng)生長階段，從花芽分化到現(xiàn)蕾、開花結果為生殖生長階段。從栽培生產的角度來講，又分為苗床期、大田期和調制期3 個大的階段。生產上，從播種到移栽前都為苗床期，苗床期又分為萌發(fā)出苗期、生根活棵期和成苗期。各煙草種植的地域不同、品種不同，苗床期長短差異較大，一般為50～60 d。德陽市曬煙的苗床期在大棚中度過，從10 月一直持續(xù)到次年3月。大田期整個過程可以分為還苗期、伸根期、旺長期和成熟期，還苗期是從移栽到成活的過程，伸根期是從成活到團棵的過程，旺長期是從煙株團棵到現(xiàn)蕾的過程，成熟期是從煙株開花到采煙結束的過程。煙葉采收到成品曬煙是調制期，曬煙的調制過程大多在露天晾曬或房間內陰干。大田期對曬煙的產量和品質尤其重要，由于大田期的栽培條件至關重要，因此氣候、土壤等環(huán)境條件影響重大，重點研究了德陽市曬煙大田期的生態(tài)條件，從而區(qū)劃出適宜曬煙生產的區(qū)域。

2.2.2 不同物候期曬煙生長與溫度、水分、土壤環(huán)境、光照的關系 德陽市曬煙為一年生，整個生長過程對溫度要求都比較高，8～38 ℃能夠生長，最適宜的溫度為25～28 ℃，當溫度降至（-3）～（-2）℃時，煙株會死亡。種子萌發(fā)的最適溫度為24～29 ℃，若溫度低于7.5 ℃，種子將停止萌發(fā)，高于30 ℃則萌發(fā)十分緩慢，超過35 ℃已萌動的煙種將失去生命活力。煙草移栽到大田的過程中，氣溫應不低于10 ℃，且在耕層土壤10 cm 的溫度也應在10 ℃以上。葉片成熟期的最適日平均溫度為24 ℃，且日均溫大于24 ℃的天數(shù)超過30 d 最佳。晝夜溫差大有利于煙株的生長發(fā)育和干物質積累，對提高煙葉品質有一定積極作用。大田生育期的有效積溫在1 000～1 800 ℃能夠滿足煙葉的生長需要［10］。

煙草根系深且喜濕忌澇，在整個生長過程中，葉片的含水量損失60%～80%會發(fā)生萎蔫現(xiàn)象，影響煙草產量和質量。一般煙草的整個生長所需降水量450～550 mm，煙株生長的前、中期需水量大，后期需水較少。從各個生育期來看，煙葉苗床期需水適中，土壤水分保持在田間持水量70%左右為宜，在煙株移栽到大田前10～15 d 要停止供水，進行斷水煉苗，煙苗移栽后，降水較多有利于伸根還苗，移栽期到還苗期的葉面蒸騰速率較小，需水量不大，土壤水分保持在田間持水量60%為宜，此時若土壤水分低于田間持水量40%則煙株生長受阻，高于田間持水量80%則會造成根系生長差，對后期煙株的生長發(fā)育不利；還苗期過后，降水量稍有減少則有利于煙苗的生根，團棵期和旺長期需水量最大，需要充足的降水或灌溉，現(xiàn)蕾至成熟期的需水量有所減少，土壤水分維持在田間持水量的60%，水分稍微減少有利于提高煙葉的品質，若土壤水分過多容易導致成熟延遲和品質下降，成熟期后要適時采收，防止返青。

在土壤肥力方面，肥力水平的高低很大程度影響煙草的產量及品質。適宜的土壤有機質含量較易生產出高產、優(yōu)質的煙葉；但土壤有機質含量水平過高，出產的煙葉葉片主脈粗壯且葉片肥厚，葉片中含氮物質比率較高，會導致煙葉色澤較差，品質不良。如果土壤有機質含量水平過低，煙株生長發(fā)育缺乏養(yǎng)分，煙株長勢弱，植株矮小，煙葉葉片小而且薄，產量和品質均較差。因此，在中等肥力和肥力較低但適當施肥的土地種煙較為適宜。

不同質地土壤上種植的煙草品質差異大，表土疏松的輕壤、心土略緊實的中壤的混合土質最適合煙草生長，其保水保肥能力、排水通氣能力強。在該混合質地土壤上種植煙草，前、中期營養(yǎng)生長旺盛，后期又能適時地落黃，產量和品質均好。如土壤質地黏重，排水和通氣性較差，土壤溫度較為恒定，不易上升，土壤中各種養(yǎng)分供應能力也表現(xiàn)遲緩，在這類土壤上種植的煙株，水分養(yǎng)分有延遲，生長前、中期生長緩慢，后期則成熟較遲。在沙質土壤上種植，土壤雖抗?jié)车至魇н^快，不耐旱，保水保肥能力差，生長后期有脫肥現(xiàn)象，所以產量低，且葉片薄、色澤淡，油分不足，品質也差。

煙草適合在光照充足的環(huán)境中生長，全生育期對光照強度有一定的要求，充足光照條件有利于光合物質積累，提高產量和品質。但對光照長短要求不嚴格，日平均光照時數(shù)8～10 h 為最佳。在生育后期，日照充足而不過于強烈是生產優(yōu)質煙葉的最佳條件。光照欠缺對煙株的生長發(fā)育影響很大，容易造成早花現(xiàn)象，減少葉片數(shù)，會降低煙葉的產量；光照欠缺則葉片干物質積累較少，生長成熟緩慢，晾曬后煙葉的油份少，彈性差，整體品質都受到影響。最適宜的大田生育期日照時為500～700 h，成熟期日照時數(shù)要在300 h 以上，日照百分率要在50%以上。

2.2.3 德陽市曬煙豐產與欠產年份的氣候比較分析 選取德陽市5 個縣市區(qū)1960—1988 年豐產年份（單產最低年份）與欠產年份（單產最高年份），并選取曬煙種植大田關鍵期3—5 月的月平均氣溫、月累計降水量及月累計日照時數(shù)，對3 項氣候指標進行對比，結果見圖4。

圖4 德陽市產量豐、欠年份氣候條件對比

與欠產年相比，豐產年各地3 月平均溫度較低，3 月春季多發(fā)倒春寒，倒春寒對曬煙還苗有不可逆轉的影響，若3 月溫度較高則易發(fā)生倒春寒，不利于曬煙的生根還苗。旺長期、成熟期豐產年與欠產年間差別不大。

豐欠年與欠產年間降水量差距較為明顯。豐產年3 月生根還苗期水分在30～40 mm 較為適宜，欠產年水分太多或發(fā)生春旱，影響了還苗質量，豐產年旺長期水分適中，成熟期水分較為充沛，整個大田期間不缺水，利于煙苗的營養(yǎng)生長。

豐產年日照時數(shù)均大于欠產年，光照充沛為大田生長奠定了有機積累的基礎條件。

適宜的溫度，適中的水分，充沛的光照是豐產年德陽市曬煙單產高的重要氣候特征。

2.4 德陽市曬煙種植區(qū)劃因子的選取

氣候條件是曬煙煙葉產量與品質的重要影響因素，也是影響種植適宜度的主要生態(tài)環(huán)境因素。光、溫、水作為氣候因素的主要組成部分，在德陽市曬煙生長的過程中起關鍵性的作用。作為德陽市曬煙適宜性區(qū)劃中關鍵部分，區(qū)劃因子的選擇對區(qū)劃結果的準確性、科學性與實用性起著決定性的作用。德陽市雖面積不大，但地形地貌復雜，海拔高度落差較大，氣候立體性較顯著。在進行曬煙適宜性區(qū)劃的過程中，選擇有代表性且有較好數(shù)據(jù)支撐的因子作為區(qū)劃因子［10-20］。

分析全國曬煙種植的區(qū)劃研究的成果發(fā)現(xiàn)，日平均氣溫20 ℃持續(xù)天數(shù)、日照時數(shù)、35 ℃高溫日數(shù)及海拔高度是曬煙種植的重要的氣候區(qū)劃指標。這些指標在德陽市這一特殊的地理環(huán)境下，對該區(qū)域的曬煙的生長沒有明顯的影響，主要原因如下。

全國把日平均氣溫20 ℃持續(xù)的天數(shù)作為烤煙適宜種植的評判標準。在全面考慮德陽市曬煙區(qū)播種早、需越冬，且常年日照時數(shù)不多，但陰天散射光充足等特點的基礎上，20 ℃持續(xù)天數(shù)不能很好地應用于德陽市曬煙區(qū)劃的工作中。

全國將日照時數(shù)作為衡量適宜種植曬煙的重要標準，予以較重的權重比例。德陽市處于四川盆地，日照時數(shù)不多但散射光充沛，氣象儀器很難測量出散射時數(shù)，而散射光波段更有益于綠葉植物的生長，因此在3、4 月，曬煙煙苗的營養(yǎng)生長時期，充沛的散射光更利于其煙葉的生長，日照時數(shù)不應在德陽市曬煙區(qū)劃中占有過大權重。

35 ℃高溫日照數(shù)常用來表示該地高溫危害天數(shù)。但德陽市曬煙大田種植期間3—5 月很少出現(xiàn)氣溫大于35 ℃情況，因此不適合作為評價曬煙適合種植的區(qū)劃因子。

海拔高度也被用作山區(qū)作物氣候區(qū)劃的重要指標，但降水量、日照時數(shù)和氣溫隨海拔升高呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，所以海拔高度對曬煙種植區(qū)劃的影響可以通過對氣象要素間接表達出來，在德陽市不宜選用海拔高度作分區(qū)指標。

土壤是影響曬煙產量與品質的主要生態(tài)因子，其理化性質與煙葉的化學成分密切相關。不同質地的土壤直接影響曬煙煙苗礦質營養(yǎng)的吸收與積累，沖擊形成的沙質壤土最適宜煙草的種植。曬煙煙葉化學含量與土壤中所含化學成分顯著相關，曬煙煙葉的含糖量與土壤中的速效磷、全磷有關，煙葉中的植物堿、煙葉鉀等與土壤速效鉀、速效磷、全氮等正相關，與土壤pH 負相關。因此，土壤質地、土壤成分直接影響到了曬煙生產成為雪茄后的感官質量。

在深入分析德陽市歷史氣候條件的基礎上。本研究選取了土壤pH、速效磷和全氮、3—5 月的月平均氣溫、月累計降水量及大田期3—5 月累計日照時數(shù)作為氣候方面的區(qū)劃因子。

2.5 德陽市曬煙適宜性區(qū)劃因子的處理

由于獲取的大部分數(shù)據(jù)都是點狀數(shù)據(jù)，在GIS平臺支持下，應用反距離權重的插值方法，將樣點數(shù)據(jù)插值得到面狀的數(shù)據(jù)，并對呈面狀分布的各區(qū)劃因子分析，了解在德陽市的空間分布規(guī)律。

對兩百多個氣象區(qū)域觀測站點的數(shù)據(jù)進行篩選，篩選出較為完整的近70 個站點結合資料進行空間結構建模及生成分布圖。利用反距離權重方法進行空間插值。利用月平均和各站點的經(jīng)度、緯度生成3—5 月的雨量分布。2011—2015 年平均月累計降水3 月、4 月西北較東南偏多，降水主要分布在什邡、綿竹的沿山地帶，3 月最多達42.3 mm，4 月達69.5 mm，什邡、綿竹平壩地區(qū)及旌陽、羅江和中江北部降水較為適中，3月在10～30 mm，4月在15～45 mm。5 月進入初夏，德陽市降水較為均勻，各地區(qū)都較為充沛，最高降水量達140.82 mm。

3—5 月月平均氣自西北到東南呈上升趨勢，但分布不均。3 月主要出現(xiàn)在旌陽區(qū)，4 月主要分布在中江北部及廣漢、旌陽區(qū)部分地區(qū)。5 月主要出現(xiàn)在廣漢西北部沿山海拔高，氣溫明顯低于平壩地區(qū)。

德陽市土壤pH 由南向北逐漸由堿性到酸性，在8.14～5.22；土壤全氮從西北到東南逐漸降低，在2.91～0.38，其中什邡綿竹平壩地區(qū)最高，羅江、中江一帶最低。

2.6 德陽市曬煙大田生育期間日照時數(shù)

2011—2015 年德陽市曬煙3—5 月日照時數(shù)見圖5。由圖5 可知，德陽市曬煙大田期2013 年日照最為充沛，2015 年次之，3 月日照時數(shù)最少，5 月最多；從地域上看，中江日照最為充沛，廣漢、旌陽次之，什邡、綿竹較為欠缺。德陽市地處四川盆地，日照時數(shù)不多但散射光充沛，更利于煙葉的生長，因此日照時數(shù)不應在德陽市曬煙區(qū)劃中占有過大權重。

圖5 2011—2015 年德陽市曬煙3—5 月日照時數(shù)

2.7 德陽市曬煙種植的適宜性區(qū)劃評價因子權重的賦值

通過征詢與德陽市曬煙種植有關的專家的意見，如煙草公司技術人員、專家、老師等，對選取的因子權重進行打分，收集打分意見后，對專家的意見進行統(tǒng)計、分析和歸納，客觀地綜合多數(shù)專家的主觀判斷分數(shù)，對各個因子對整個曬煙大田生長影響權重做出合理估算，對各個影響因子進行主觀權重賦值。再用層次分析法，建立矩陣進行計算，并通過一致性檢驗。

為消除還苗生根期、旺長期、成熟期氣溫和降水量及大田期的日照時數(shù)、土壤pH、土壤速效磷、土壤全氮10 個評價因子中各自包含指標的量綱和數(shù)量級的差異，規(guī)范化處理所有指標值。也為避免出現(xiàn)0 值影響最后評價結果的準確性，將結果標準化到［0.5，1.0］區(qū)間，規(guī)范化公式如下。

式中，Dij是j區(qū)第i個指標的歸一化值，Aij是j區(qū)第i個指標值；mini和maxi分別為第i個指標中的最小值和最大值

2.8 德陽市曬煙種植的適宜性區(qū)劃實現(xiàn)

德陽市曬煙適宜性區(qū)劃分布見圖6。由圖6 可知，德陽市被劃分為7 個等級區(qū)域，其中第1 和第7級區(qū)域屬不適宜區(qū)，第2 和第6 級區(qū)域屬不太適宜區(qū)，第3 和第5 級屬較適宜區(qū)，第4 級區(qū)域屬最適宜區(qū)。德陽市西北部沿山一帶的紅白鎮(zhèn)西部、清平鄉(xiāng)和天池鄉(xiāng)的大部分區(qū)域及綿竹漢旺、拱星、東北鎮(zhèn)的大部分區(qū)域，孝德鎮(zhèn)、白馬關的少部分區(qū)域，廣漢的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，中江東南部的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，都屬于第1、第2、第6、第7 等級，屬于不適宜和不太適宜的區(qū)域。什邡西南部湔氐鎮(zhèn)、洛水鎮(zhèn)、隱豐鎮(zhèn)、南泉鎮(zhèn)、元石鎮(zhèn)、回瀾鎮(zhèn)、和豐鎮(zhèn)及綿竹中部的廣濟、土門、遵道、興隆、九龍、金花鎮(zhèn)南部、紅白的東南小部分區(qū)域，旌陽區(qū)孝泉鎮(zhèn)、德新鎮(zhèn)、黃許鎮(zhèn)、雙東鎮(zhèn)少部分區(qū)域、新中鎮(zhèn)，羅江調元鎮(zhèn)和金山鎮(zhèn)的少部分區(qū)域、慧覺鎮(zhèn)、新盛鎮(zhèn)及中江富新鎮(zhèn)、杰興鎮(zhèn)、東北鎮(zhèn)、凱江鎮(zhèn)、南華鎮(zhèn)東北部、集鳳鎮(zhèn)東南部、石泉鄉(xiāng)為第4 級區(qū)域，屬于最適宜區(qū)域，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬較為適宜區(qū)域。

圖6 德陽市曬煙適宜性區(qū)劃分布

3 小結

德陽市中部和東北部屬適宜或較適宜種植曬煙的區(qū)域、最理想的因子包括伸根、還苗期需水及旺長期需水，土壤pH、土壤肥力及非直射太陽輻射。在降水方面，大田營養(yǎng)生長期間降水適中北部沿山地帶降水偏多，德陽市地處都江堰灌溉區(qū)域，春季除天然降水外，若遇到春旱，人民渠灌溉也能滿足其伸根還苗以及旺長期的需水量，大大減少了干旱帶來的損失。德陽市地處盆地底部，除中江丘陵地區(qū)日照時數(shù)較為充沛外，其他各縣市區(qū)常年處于欠缺狀態(tài)，但春、夏兩季的散射光充沛，其波段更匹配作物的光合波段，利于有機物的積累。最適合曬煙種植的略酸性土壤（pH 為5.5～6.5）的分布區(qū)域在中部廣漢西部、什邡、綿竹的東南部，其他較為適宜的范圍較廣，處于旌陽、羅江及中江北部一帶。德陽市溫度種植曬煙略有欠缺，3 月月平均溫度在8.4～13.3 ℃，移栽時大部分地方還未達到最適宜的平均溫度，因此移栽后應注意采取保溫措施，后期旺長至成熟期，4 月底至5 月初還未達到曬煙成熟期最適溫度，因此可能成熟較為緩慢，5 月中下旬成熟條件較好，應抓住有利天氣采摘已成熟的煙葉。在氣候變化的背景下，曬煙的最適宜種植區(qū)域從什邡、綿竹又擴展到旌陽、羅江和中江的少部分區(qū)域，古老的種植區(qū)域也有些變化，從最適宜變化成為較為適宜的區(qū)域，在曬煙種植中，可參考本研究的結論，科學合理地進行規(guī)劃布局，可將種植區(qū)域擴展到旌陽區(qū)、羅江縣、中江縣的最適宜種植區(qū)域，以拉動德陽市的農民增收。