基于多源融合LAPS格点资...泸州烤烟气候适宜性种植区划_何兴潼.pdf

南方农业South China Agriculture第16卷第23期Vol.16 No.232022年12月Dec.2022烤烟（烟叶），一年生草本，茄科，高1 m左右，原产南美洲。由于其适应性强，不论山区、平原或丘陵地区均能种植。自引入我国后，很多省市均有种植1。近年来，我国烤烟种植业重心区位变化趋向西南烟区。泸州市位于长江上游、四川盆地南部，地处川滇黔三省交界处，是四川盆地与云贵高原过渡地带，分布着山地、丘陵等不同地貌，地势呈北低南高，海拔落差可达1 500 m。泸州市下辖三区四县，属亚热带湿润季风气候，雨热同季，无霜期长，光照适宜，非常适宜烤烟种植，北部地区（江阳区、龙马潭区、纳溪区、泸县、合江县）以丘陵地形为主，南部地区（叙永县、古蔺县）以高山地形为主。泸州从20世纪90年代初开始种植烤烟。随着产业不断扩大，烤烟逐渐成为泸州市重要经济作物，对泸州市发展有重要支撑作用。其中古蔺县、叙永县南部等适宜种植烤烟的地区，常年种植面积约1.33万hm2，年均收购烟叶2 500万kg，已成为古蔺、叙永两县财政增效、烟农增收的主要支柱产业之一。对助力贫困山区人民脱贫致富、乡村振兴及促进地区社会稳定和发展发挥重要作用2。但每年烤烟生育期由高温干旱、阴雨寡照等不利气象条件造成的损失约为20%，已成为制约泸州烤烟产业发展的重要因素之一。泸州市现共有198个气象自动观测站，其中叙永、古蔺主要烤烟区内共有21个区域自动气象观测站，自2008年逐步开始观测，观测要素多为雨量、气温。由于受叙永、古蔺山区地形影响，气候要素时空差异大，因此利用现有区域自动气象观测资料开展研究时，存在气象资料时间序列长短不一、与烤烟种植区收稿日期：2022-06-30基金项目：泸州市气象局科学技术研究开发课题（泸开2021-02）。作者简介：何兴潼（1994），男，四川南充人，硕士，工程师，主要从事气象服务与研究。E-mail：。*为通信作者，E-mail：。何兴潼，罗再潜，赖自力，等.基于多源融合LAPS格点资料的泸州烤烟气候适宜性种植区划J.南方农业，2022，16（23）：33-38.基于多源融合LAPS格点资料的泸州烤烟气候适宜性种植区划何兴潼1，罗再潜2，赖自力1，雷晓3，李晓勇1，黄忠华1，王翔1*（1.泸州市气象局，四川泸州 646000；2.泸州市叙永县气象局，四川泸州 646000；3.四川省烟草公司泸州市公司，四川泸州 646000）摘要基于多源融合LAPS格点资料对泸州现有烤烟种植区20092020年的气温、降水观测值做了对比分析，并对各烤烟种植区做了年际变化趋势分析和气候适宜性种植区划，主要结论如下：1）旬累计降水、旬平均气温LAPS格点值与观测值总体误差不大，分别为-0.3 mm、0.3，但旬累计降水的偏差幅度略大于旬平均气温；2）现有烤烟种植区20092020年大田生育期的降水及热量条件较为符合烤烟生长发育，但从2015年开始气温和降水均呈现出上升趋势，而降水偏少、气温偏高均不利于烤烟品质的提升；3）基于LAPS格点数据并结合泸州烤烟种植区情况，将泸州现有烤烟种植区做了适宜气候分区，优质区为叙永县观兴、枧槽和古蔺县双沙、皇华、石宝、大寨、德耀、马嘶、箭竹、丹桂、茅溪等中海拔山区乡镇；适宜区为叙永县摩尼、分水、水潦、麻城、后山和古蔺县观文、龙山等乡镇；次适宜区为叙永县合乐、赤水和古蔺县金兰等乡镇。关键词多源融合格点资料；烤烟；气候区划；四川省泸州市中图分类号：S572文献标志码：ADOI：10.19415/ki.1673-890 x.2022.23.00833南方农业South China Agriculture第16卷第23期Vol.16 No.232022年12月Dec.2022实况气象数据可能存在差异等问题。随着社会对精细化气象产品需求的不断提升，中国气象局公共服务中心以 LAPS 系统3为基础进行本地化，通过调整权重等参数，使得分析场与观测实况非常接近4，最终研发出一套基本覆盖全国、基于实际地形、接近实际观测的全国3 km3 km地面多要素客观分析产品5，在气象服务中发挥了显著的社会效益。基于此，本文利用烤烟种植区内现有21个气象观测站资料，以及LAPS多源实况格点资料，以期在全球变暖的大背景下6，分析得到泸州烤烟区的气候适宜种植区划，做到趋利避害，提高烟叶产量，保障烤烟产业可持续发展。1资料与方法1.1研究区概述及数据来源古蔺、叙永两县地处川南边缘，与云南、贵州接壤，境内以山地为主，属盆周山区，经济发展欠发达7。叙永南部、古蔺作为泸州主要烤烟种植区，主要烤烟种植品种为云烟87，蜜甜香型，截至2020年共有20个乡镇、街道（叙永9个，古蔺11个），总种植面积1.26万hm2（古蔺0.63万hm2、叙永0.63万hm2），海拔为5381 319 m。本研究所用数据分为2部分：1）叙永县、古蔺县内21个气象观测站20092020年日降水、平均2 m气温资料（本文平均气温均代指2 m平均气温）来源于泸州市气象局；2）中国气象局 LAPS（3 km3 km）20092020年日降水、平均2 m气温多源实况融合格点资料（下文简称LAPS格点数据）来源于中国气象局，本文研究区分布如图1所示。1.2研究方法依据泸州烤烟种植生育期研究和调查，将叙永、古蔺烤烟种植区大田生育期（49月）大致划分为：团棵期（4月上旬至5月中旬）、旺长期（5月下旬至6月下旬）、成熟期（7上旬至9月下旬）。将各烤烟种植区的气温、降水观测日资料和LAPS 日资料均处理为旬资料，选取均方根误差（RMSE）、平均误差（ME）对 LAPS 资料进行差异检验评估，方法如下：均方根误差（RMSE）：反映了该区域内误差幅度的平均状况，表示随机误差，计算公式为：RMSE=in()xi-yi2n(1)平均误差（ME）：表征当站点观测平均值高于格点融合产品的时，平均误差大于0，反之小于0。计算公式为8：ME=1nin()Xi-Yi(2)式（1）、式（2）中，Xi为旬平均气温、旬累计降水的观测值，Yi为旬平均气温、旬累计降水的LAPS格点值。活动积温（K1）以及有效积温（K2）计算公式分别如下：K1=inTi-T0(3)K2=inTi-T1(4)其中 Ti为第 i日平均温度，T0定为 0，T1定为10，n为生育期天数。2结果与分析2.1观测资料与LAPS差异性检验本节选取烤烟生长发育受外界气温、降水等因素影响最大且最为关键的大田生育期进行差异检验，其图1泸州烤烟种植区分布图34南方农业South China Agriculture第16卷第23期Vol.16 No.232022年12月Dec.2022中部分区域站受建站时间限制，起始观测时间段不尽相同，故将各站点的LAPS数据的时间序列长度与观测时间序列长度保持一致，将烤烟种植区内各站点日观测资料与 LAPS 格点融合日数据均处理为旬资料，再应用式（1）、式（2）进行误差、均方根误差计算，结果见表1。表1泸州烤烟种植点实况资料与LAPS检验结果（20092020年）站点分水观兴摩尼麻城后山枧槽合乐水潦赤水金兰龙山石宝箭竹德耀大寨丹桂茅溪皇华双沙观文马嘶平均49月旬累计雨量/mm误差-0.2-0.6-0.6-0.1-0.5-0.6-0.1-2.1-0.50.0-0.10.3-0.30.70.40.1-0.3-0.40.6-0.5-0.7-0.3均方根误差1.72.82.12.02.72.12.35.22.20.82.12.11.72.01.92.11.72.32.62.42.32.249月旬平均气温/误差0.40.40.00.10.7-0.13.30.6-0.2-0.20.30.50.4-0.5-0.70.40.20.2-1.01.9-0.30.3均方根误差1.01.20.80.82.81.33.51.02.10.80.61.10.61.71.02.80.40.61.11.90.71.3从各种植烤烟点大田生育期的旬累计降水、旬平均气温的观测资料与LAPS资料的误差和均方根误差结果来看，总体相差不大，旬累计降水的LAPS资料较观测资料平均偏高0.3 mm，其中叙永水潦站点的误差最大，偏高2.1 mm，其余站点误差均小于1.0 mm；旬降水的均方根误差总体平均为2.2 mm，叙永水潦站点较大为5.2 mm，其余站点为2.0 mm左右，反映出水潦站点部分时段的LAPS降水数据较观测数据偏差幅度明显高于其余站点。旬平均气温的 LAPS 数据较观测数据平均偏低0.3，其中叙永合乐、古蔺观文站点的误差较大，分别偏低3.3、1.9，其余站点均小于1.0；其均方根误差结果也显示总体平均为1.3，偏差幅度较大的有合乐、后山、丹桂，其均方根误差可达2 以上，其余站点1 左右。LAPS格点融合数据与观测数据的差异性检验结果表明，旬累计降水、旬平均气温总体偏差不大，基本与观测资料较为符合，其平均误差分别为-0.3 mm、0.3，仅水潦、营山、合乐、观文等站点误差相对较大；此外，旬累计降水与旬平均气温的平均误差绝对值虽相近，但从均方根误差的结果可看出，旬累计降水的总体误差和偏差幅度却大于旬平均气温，反映了LAPS格点融合数据较观测数据在泸州烤烟种植区内的旬平均气温比旬累计降水更接近实际且偏差幅度更小。2.2气象要素年际变化利用LAPS格点数据将种植烤烟区作为整体，对20092020年大田生育期的累计降水、平均气温、活动积温、有效积温的年际变化进行分析，结果见表2。表2大田烤烟生育期各气象要素年变化（20092020年）及上等烟比例年份200920102011201220132014201520162017201820192020平均变异系数累计降水/mm732.8440.4398.4669.3683.8842.2615.0695.5643.9719.5656.1838.4661.30.201平均气温/21.320.721.520.622.020.520.621.121.421.821.121.021.10.023活动积温/3 822.53 719.13 836.13 691.93 934.63 687.13 666.43 806.13 844.53 910.33 798.13 733.93 787.60.023有效积温/2 008.61 901.32 053.91 872.82 138.51 864.11 878.21 976.12 021.42 099.91 985.41 979.61 981.70.045上等烟比例/%53.948.532.642.633.649.253.254.748.051.249.848.547.20.155从各气象要素的年际平均可知，大田生育期的累计降水、平均气温、活动积温、有效积温的年平均值分别为661.3 mm、21.1、3 787.6、1 981.7，满足烤烟生育发育所需降水及光热条件，较为适宜烤烟种植。再从各气象要素变异系数（标准差/平均值）计算35南方农业South China Agriculture第16卷第23期Vol.16 No.232022年12月Dec.2022结果可知，累计降水最大为 0.201，其次为有效积温（0.045），活动积温和平均气温最小，均为0.023，反映出降水量的年变化最为明显，特别是2010、2011年的累计降水较平均值偏低 220.9 mm、262.9 mm，而2014年、2020年则偏高180.9 mm、177.1 mm，年际变化幅度为 26.8%39.7%；而 2013年的平均气温、活动积温、有效积温与其均值相差（年变化幅度）最大，分别为0.9（4.1%）、147.0（3.9%）、156.8（7.9%），也反映出烤烟种植区的累计降水年波动幅度明显高于平均气温等要素，光热条件较降水条件年际变化稳定。此外，各气象要素在 20092014 年波动变化明显，但从2015年开始，气温和降水均呈现出缓慢上升趋势，也呈现出泸州烤烟种植区在全球变暖的大背景下，具有降水、气温均上升的特点。而相关烤烟品质