我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)氣候相似性分析

鞠英芹 陳正洪 馬德栗 袁 芳* 劉 軍 曾 琦 方 怡

1)(中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院湖北分院，武漢 430074)2)(湖北省氣象服務(wù)中心，武漢 430074)3)(武漢區(qū)域氣候中心，武漢 430074)

引 言

氣候相似原理是由德國學(xué)者邁爾為使農(nóng)業(yè)充分利用氣候資源而創(chuàng)立的，是指將植物從一個地區(qū)移植到另一地區(qū)，需嚴(yán)格按照地區(qū)的氣候條件相似性進(jìn)行。它不僅能科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生物引種，而且在技術(shù)引進(jìn)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、氣候區(qū)劃和農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃發(fā)展等方面起重要作用[1-6]。

煙草是適應(yīng)性很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)作物。優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的分布有很大的區(qū)域地域性，主產(chǎn)區(qū)主要集中在30°S～45°N。我國是世界煙草種植第一大國，種植面積達(dá)1.3×106hm2，約占全球的42%[7]。煙區(qū)分布廣泛，其中以亞熱帶煙區(qū)居多。我國亞熱帶地區(qū)具有冬溫夏熱、四季分明、降水豐沛的特點(diǎn)，季節(jié)時間分配較均勻，適合種植水稻、茶葉、油菜、煙草等多種作物。該地區(qū)的自然條件與煙草類型分布、生長發(fā)育、栽培措施、煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)品品質(zhì)關(guān)系密切，尤其是氣候因子對烤煙品質(zhì)的影響較為明顯。通過不同煙區(qū)之間氣候因子的相似性分析，判斷烤煙的適應(yīng)性、推斷烤煙品質(zhì)與風(fēng)格特色、預(yù)測烤煙的化學(xué)成分、精細(xì)區(qū)劃烤煙的種植區(qū)域，已成為重要研究方向[8-14]。

近年人們針對河南三門峽、河南平頂山、湖南湘西州、湖北煙區(qū)、陜西白河煙區(qū)、貴州黔西南等地區(qū)與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)進(jìn)行了氣候相似性分析。徐光輝等[9]評價了平頂山煙區(qū)烤煙種植的氣候適生性，并對不同移栽期的氣候條件與國外煙區(qū)進(jìn)行相似性分析，為烤煙生產(chǎn)選擇適宜移栽期、發(fā)揮濃香型特色優(yōu)質(zhì)烤煙優(yōu)勢奠定基礎(chǔ)。張燕燕等[15]運(yùn)用氣候相似性分析進(jìn)行三門峽市優(yōu)質(zhì)烤煙區(qū)域劃分，為精準(zhǔn)種植提供科學(xué)依據(jù)。邵惠芳等[16]通過定量估算氣候適生性指數(shù)(CFI)合理評價三門峽烤煙氣候適生性，并與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)進(jìn)行氣候相似性分析，為充分利用自然資源提供參考依據(jù)。李震等[17]分析了黔西南氣候特征及與國外優(yōu)質(zhì)烤區(qū)的差異，得出大田期的月平均氣溫是主要影響因子。

目前氣候相似性分析常采用計算歐氏距離的方法，對揭示任意兩地之間氣候相似程度具有可靠性，能較為全面、綜合地反映多時段、多要素的相似程度。鄧小華等[10]、邵惠芳等[16]、許自成等[18]運(yùn)用歐氏距離計算得到兩地氣候相似性，但未考慮不同氣候因子對烤煙生長發(fā)育的權(quán)重影響。張燕燕等[15]運(yùn)用多維空間相似距離進(jìn)行分析，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)重法進(jìn)行權(quán)重處理，但未考慮氣候因子之間的相關(guān)性。李麗純等[19]運(yùn)用模糊相似優(yōu)先比方法分析時，采用層次分析方法賦權(quán)重，但受主觀影響較大。

判斷優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的氣候條件，傳統(tǒng)方法是與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)進(jìn)行氣候因子比較[10，20]，而所研究區(qū)域的煙草品種在本地選育、本地生長并適應(yīng)多年，形成獨(dú)有的風(fēng)格，與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的煙草生育期及生育指標(biāo)差別大，不具有可比性。湖北省作為中北亞熱帶煙葉的重要產(chǎn)區(qū)，主要有清江源和金神農(nóng)兩大品牌，研究其與周邊煙區(qū)的氣候相似性，并根據(jù)氣候因子的差異性探究煙葉生長發(fā)育的氣象規(guī)律，對煙葉生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。因此，本文擬采用最新的發(fā)育期劃分方法，結(jié)合最新的煙草品種，通過實地調(diào)查和收集整理得到中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)的關(guān)鍵發(fā)育期指標(biāo)，統(tǒng)計分析1991—2020年大田期及各發(fā)育期(伸根期、旺長期、成熟期)的氣溫、日照時數(shù)、降水量等主要?dú)夂蛞蜃?，并將湖北省兩大煙區(qū)與周邊煙區(qū)各發(fā)育期氣候因子特征進(jìn)行比較，依據(jù)氣候相似原理，采用改進(jìn)的歐氏距離和聚類分析兩種方法對綜合氣候因子指標(biāo)開展相似性分析，從中找到與湖北省兩大煙區(qū)氣候因子特征最相近的煙區(qū)，為不同區(qū)域間借鑒生產(chǎn)經(jīng)驗、提高煙葉品質(zhì)、優(yōu)化烤煙種植布局和開發(fā)特色優(yōu)質(zhì)煙葉提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 站點(diǎn)選取

根據(jù)前期研究，結(jié)合全國烤煙煙葉香型風(fēng)格區(qū)劃[8，21]、煙田的生態(tài)考評[22]及實地考察，依據(jù)產(chǎn)地環(huán)境、地理條件、煙葉化學(xué)特征、香型風(fēng)格、土傳病害、土壤地力等主要方面，得到我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)生態(tài)煙區(qū)，共12個。選取的地區(qū)及代表城市見表1，其分布見圖1。

圖1 我國中北亞熱帶煙區(qū)國家級氣象站分布

表1 我國中北亞熱帶煙區(qū)站點(diǎn)選取

本文插圖中所涉及的中國省界基于審圖號為GS(2019)1822號標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

1.2 數(shù)據(jù)來源

我國中北亞熱帶煙區(qū)(包括安徽、湖南、陜西、四川、河南及湖北省的主要煙區(qū))180個國家級氣象站的逐日氣象數(shù)據(jù)(1991—2020年)來源于中國氣象局。數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制，整理得到煙草大田期以及各發(fā)育期(伸根期、旺長期、成熟期)的降水量(單位：mm)、平均氣溫(單位：℃)、最高氣溫(單位：℃)、最低氣溫(單位：℃)、氣溫日較差(單位：℃)、日照時數(shù)(單位：h)、日照百分率(單位：%)、相對濕度(單位：%)，共32個氣候因子。另外，選取大田期日平均氣溫大于等于20℃的持續(xù)日數(shù)(單位：d)、大田期日平均氣溫大于等于10℃積溫(單位：℃)，最終得到34個氣候因子。

1.3 優(yōu)質(zhì)煙葉的氣候判斷指標(biāo)

優(yōu)質(zhì)煙葉生長發(fā)育需要在一定的光、溫、水等氣候條件下才能順利進(jìn)行。優(yōu)質(zhì)烤煙在大田期要求日平均氣溫達(dá)到20℃以上，持續(xù)日數(shù)達(dá)70 d以上，大于等于10℃積溫大于2600℃·d[7,23-24]，空氣相對濕度為70%～80%，日照時數(shù)達(dá)到600 h以上，日照百分率約為40%[25]。

1.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重的確定可分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩大類，主觀賦權(quán)法有專家打分法和層次分析法等，在根據(jù)屬性本身含義確定權(quán)重方面具有優(yōu)勢，但受人為因素影響較大，客觀性較差?？陀^賦權(quán)法有秩和比法、灰色關(guān)聯(lián)法、主成分法、熵權(quán)法和標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)重法等，充分考慮了指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系[26-28]?？紤]到氣候因子之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，運(yùn)用主成分分析方法求取指標(biāo)權(quán)重，即以主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重[18，29]。具體步驟如下：

①對原始數(shù)據(jù)(我國中北亞熱帶煙區(qū)180個國家級氣象站34個氣候因子30年平均統(tǒng)計值)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)矩陣。

②根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)矩陣建立協(xié)方差矩陣R。

③根據(jù)協(xié)方差矩陣R求出特征值、主成分貢獻(xiàn)率和累計方差貢獻(xiàn)率，確定主成分?jǐn)?shù)量。將特征值要求大于1且累計貢獻(xiàn)率達(dá)80%以上的特征值λ1，λ2，…，λp所對應(yīng)的1，2，…，p(p≤m)，其中，整數(shù)p為主成分?jǐn)?shù)量，m為氣候因子數(shù)量，m=34。

④根據(jù)③，求取指標(biāo)在不同主成分線性組合中的系數(shù)和主成分的方差貢獻(xiàn)率。

⑤根據(jù)綜合模型中指標(biāo)系數(shù)進(jìn)行歸一化得出指標(biāo)權(quán)重。

1.5 氣候相似分析方法

設(shè)有樣本X，

(1)

式(1)中，n為樣本量，即我國中北亞熱帶烤煙煙區(qū)數(shù)量，n=12。每個個體均可看作m維空間的1個點(diǎn)。運(yùn)用歐氏距離進(jìn)行氣候相似性分析充分考慮了各時段、各因子的相似程度[30]。歐式距離越小，相似程度越高；反之，歐式距離越大，相似程度越低?？紤]到各氣候因子影響不同，也為了降低各氣候因子的數(shù)量級，采用改進(jìn)的歐式距離公式：

(2)

式(2)中，d′ij是i地和j地兩地之間改進(jìn)的歐氏距離，其中，i，j分別為任意兩個烤煙煙區(qū)；k表示任意氣候因子(k=1,2,…,m)；x′ik和x′jk分別為i地和j地第k個氣候因子30年平均統(tǒng)計值的標(biāo)準(zhǔn)化值[23，31]；wk為利用主成分分析方法求取的第k個因子的權(quán)重系數(shù)[29]。

1.6 聚類分析

聚類分析是研究多要素的客觀分類方法，使用最多的方法是系統(tǒng)聚類法[32-33]，該方法將n個樣本各自作為類，規(guī)定樣本之間的距離(或相似系數(shù))和類與類之間的距離(或相似系數(shù))，根據(jù)距離(或相似系數(shù))選擇最相似的一對并成一個新類，計算新類與其他類的距離(或相似系數(shù))，再將距離最近(或相似系數(shù)最小)的兩類合并，依次下去，直至所有樣本并成一類或各類之間的距離(或相似系數(shù))大于給定閾值。本文將我國中北亞熱帶12個不同煙區(qū)影響烤煙生長發(fā)育的光、溫、水等34個氣候因子30年平均統(tǒng)計值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用歐氏距離計算12個煙區(qū)之間的樣本間距離，選用組平均法計算類間距離，將距離最近(或相似系數(shù)最小)的兩類進(jìn)行合并，直至所有煙區(qū)并成一類，運(yùn)用SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行計算。

2 我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)氣候相似性分析

2.1 我國中北亞熱帶煙區(qū)的發(fā)育期劃分

按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》調(diào)查記錄大田期(從移栽到煙葉采收完畢)，大田期劃分為伸根期、旺長期、成熟期。湖北省煙區(qū)大田期數(shù)據(jù)通過實地調(diào)查和觀測確定，其他煙區(qū)數(shù)據(jù)通過文獻(xiàn)收集整理得到[9，34-41](表2)。數(shù)據(jù)顯示：我國中北亞熱帶煙區(qū)的大田期平均約為120 d，最低為110 d，位于皖東南煙區(qū)，最高是140 d，位于川西南煙區(qū)；伸根期約為30～40 d，旺長期約為20～50 d，成熟期約為40～80 d。大田期最早開始時間是3月下旬(湘南)，最遲是5月中旬(豫西)；最早結(jié)束時間是7月中旬(皖東南)，最遲是9月下旬(鄂西南)。

表2 我國中北亞熱帶煙區(qū)的大田期及各發(fā)育期時間表

2.2 我國中北亞熱帶煙區(qū)煙葉的氣候因子特征

根據(jù)2.1節(jié)的發(fā)育期時間，統(tǒng)計分析1991—2020年我國中北亞熱帶煙區(qū)煙草大田期以及各發(fā)育期(伸根期、旺長期、成熟期)的主要?dú)夂蛞蜃犹卣鳌?/p>

2.2.1 大田期各氣候因子分析

影響煙葉生長發(fā)育的氣候因素很多，主要依據(jù)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的氣候判斷指標(biāo)，分析中北亞熱帶煙區(qū)大田期主要的氣候因子變化規(guī)律(表3)。

表3 不同煙區(qū)大田期氣候因子統(tǒng)計值

煙草是喜溫作物，在10～35℃的范圍內(nèi)均能生長，低于17℃光合速率受阻，高于35℃煙柱生長受抑制[7，42]。大田期平均氣溫在20～26℃條件下有利于煙葉品質(zhì)的形成，促進(jìn)光合作用及代謝。我國中北亞熱帶煙區(qū)大田期的平均氣溫為21.9℃(皖東南)～25.6℃(湘中)，平均最高氣溫為27.4℃(皖東南)～30.6℃(豫中)，平均最低氣溫為17.7℃(皖東南)～22.1℃(湘中)，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉生長的溫度條件。相比其他煙區(qū)，鄂西北和鄂西南煙區(qū)的大田期平均氣溫適中，平均最高氣溫和平均最低氣溫中等，熱量適宜，有利于煙葉生長。

氣溫日較差是影響大田期煙葉生長的因素之一，日較差大有利于同化物質(zhì)向根、莖等器官運(yùn)輸，對煙葉的生長發(fā)育有利[3]。大田期的氣溫日較差為7.9℃(湘南)～10.5℃(陜南)。鄂西北煙區(qū)的氣溫日較差中等，為10.3℃；鄂西南煙區(qū)的氣溫日較差相對偏高，為9.5℃，均有利于優(yōu)質(zhì)煙葉生長。

積溫亦是煙葉生長發(fā)育和穩(wěn)定高產(chǎn)的重要條件。大田期大于等于10℃的積溫為2429.4℃·d(皖東南)～3507.4℃·d(湘西)，除皖東南煙區(qū)，其他煙區(qū)均超過2600℃·d，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉生長的積溫條件。其中，鄂西北和鄂西南煙區(qū)大田期大于等于10℃積溫相對中等，分別為3278.3℃·d和3322.1℃·d。

大田期大于等于20℃的持續(xù)日數(shù)為47 d(皖東南)～99 d(湘西)，除陜南、湘南、川西南、皖東南煙區(qū)，其他煙區(qū)均超過70 d，有利于優(yōu)質(zhì)煙葉生長。

相對濕度是影響煙葉正常生長發(fā)育所需環(huán)境因素之一，適宜的相對濕度(70%～80%)對提高烤煙品質(zhì)有重要意義。大田期平均相對濕度為70%(豫南)～79%(豫西)，有利于優(yōu)質(zhì)煙葉生長。鄂西北和鄂西南煙區(qū)相對濕度適中，略高于平均值(76%)。

光照條件對煙葉生長發(fā)育和新陳代謝均有較大影響。對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉而言，和煦而充足的光照較為有利。在一定范圍內(nèi)，日照時間長可以增加有機(jī)物質(zhì)的合成。大田期的日照時數(shù)為543.8 h(皖東南)～813.4 h(豫南)，除川東南、湘南和皖東南煙區(qū)，其他煙區(qū)均超過600 h，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉的日照條件。大田期的日照百分率為33%(湘南)～44%(豫中、豫西)，除川東南和湘南煙區(qū)日照百分率低于35%，其余煙區(qū)均在40%左右，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉的日照條件。鄂西北和鄂西南煙區(qū)日照時數(shù)適量，日照百分率適中。通過以上分析得知，我國中北亞熱帶煙區(qū)中的鄂西南、鄂西北、豫西、豫南、豫中、湘西和湘中煙區(qū)大田期氣候因子統(tǒng)計值均滿足優(yōu)質(zhì)煙葉的生長發(fā)育，基本具備了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的氣候條件。

2.2.2 不同煙區(qū)各發(fā)育期的氣候因子分析

2.2.2.1 平均氣溫

煙葉不同發(fā)育期的溫度要求是前期低、后期高。由不同煙區(qū)各發(fā)育期平均氣溫(圖2a)可知，各煙區(qū)成熟期均滿足煙葉生長的最適宜溫度條件，有利于優(yōu)質(zhì)煙葉生長。伸根期的平均氣溫為16.3℃(皖東南)～22.8℃(川西南)，旺長期的平均氣溫為20.6℃(皖東南)～26.9℃(豫中)，成熟期的平均氣溫為22.6℃(川西南)～28.7℃(湘中)。除川西南外，伸根期的平均氣溫均低于旺長期、成熟期；豫西、豫南、陜南、川西南煙區(qū)旺長期平均氣溫高于成熟期，而在鄂西北和鄂西南煙區(qū)隨著發(fā)育期變化，溫度呈增加趨勢。

2.2.2.2 相對濕度

由各煙區(qū)不同發(fā)育期的相對濕度統(tǒng)計值(圖2b)可知，伸根期的相對濕度為58%(川西南)～81%(湘南)，旺長期的相對濕度為73%(豫中)～82%(湘西)，成熟期的相對濕度為75%(湘中)～82%(豫中)。皖東南、鄂西北、湘西、湘中、川西南、川東南、和豫中烤煙煙區(qū)的相對濕度隨發(fā)育期變化呈先增后減趨勢，在旺長期達(dá)到最大值，而豫南、陜南、豫西、鄂西南隨發(fā)育期變化呈增加趨勢，湘南則相反。

2.2.2.3 降水量

煙葉在大田生長期的降水量及分布特征直接影響烤煙的產(chǎn)量與品質(zhì)。不同發(fā)育期的降水量要求是前期低、中期高、成熟后期低。由各煙區(qū)不同發(fā)育期降水量(圖2c)可知，伸根期的降水量為85.1 mm(豫西)～237.7 mm(湘中)，旺長期的降水量為97.9 mm(皖東南)～291.7 mm(川西南)，成熟期的降水量為130.5 mm(豫西)～500.1 mm(皖東南)。除皖東南和川東南外，其他煙區(qū)的伸根期相比旺長期和成熟期，降水量最低。除豫南和豫西煙區(qū)外，隨著發(fā)育期變化降水量呈增加趨勢，到成熟期降水量達(dá)到最大。研究表明：將成熟期分為成熟前期、成熟中期和成熟后期更有利于研究煙葉的生長發(fā)育與氣候因子之間的關(guān)系，后期將繼續(xù)開展研究。

2.2.2.4 日照時數(shù)

由各煙區(qū)不同發(fā)育期日照時數(shù)的統(tǒng)計值(圖2d)可知，伸根期日照時數(shù)為84.5 h(湘南)～288.6 h(豫西)，旺長期的日照時數(shù)為102.3 h(皖東南)～306.9 h(豫西)，成熟期的日照時數(shù)為217.9 h(豫西)～453.2 h(湘西)。除豫西、豫中煙區(qū)，其他煙區(qū)各發(fā)育期的日照時數(shù)隨發(fā)育期變化呈先降低后增加趨勢。

圖2 不同煙區(qū)各發(fā)育期氣候因子變化(a)平均氣溫,(b)相對濕度,(c)降水量,(d)日照時數(shù)

2.3 我國中北亞熱帶煙區(qū)的氣候相似性分析

2.3.1 氣候因子的權(quán)重分析

運(yùn)用主成分分析方法得到34個氣候因子的權(quán)重(表略)，不同氣候因子的權(quán)重系數(shù)為0.024～0.032，其中旺長期最高氣溫權(quán)重系數(shù)最大，為0.032，最低是成熟期20：00—次日20：00(北京時，下同)降水量和大田期20：00—次日20：00降水量，權(quán)重系數(shù)均為0.024。

2.3.2 基于改進(jìn)的歐氏距離相似性分析

鑒于烤煙種植南北界限、海拔高度、品質(zhì)等因素，結(jié)合我國中北亞熱帶地區(qū)烤煙種植情況，確定相似度的判斷規(guī)則：01.3為不相似。

運(yùn)用改進(jìn)的歐氏距離方法，將湖北省兩大煙區(qū)分別與周邊其他煙區(qū)進(jìn)行氣候相似性分析，結(jié)果(圖3和表4)表明：鄂西北煙區(qū)與陜南煙區(qū)的歐式距離為0.67，為高度相似；與豫南、豫中煙區(qū)的歐式距離為0.7～1.0，為中度相似；與豫西、川東南、湘西、川西南的歐式距離為1.0～1.3，為低度相似；與皖東南、湘南和湘中煙區(qū)的歐氏距離大于1.3，為不相似。鄂西南煙區(qū)與湘西和川東南煙區(qū)的歐式距離分別為0.69和0.70，為高度相似；與陜南、豫南、湘中、湘南、川西南和豫中煙區(qū)的歐氏距離為1.0～1.3，為低度相似；與皖東南和豫西煙區(qū)的歐氏距離大于1.3，為不相似。

圖3 我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)氣候相似距離分布(a)鄂西北煙區(qū)，(b)鄂西南煙區(qū)

表4 我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)氣候相似距離

2.3.3 我國中北亞熱帶煙區(qū)的氣候因子聚類分析

運(yùn)用SPSS統(tǒng)計軟件中的系統(tǒng)聚類方法，以影響煙葉生長發(fā)育的主要?dú)夂驐l件作為聚類變量，對我國中北亞熱帶煙區(qū)進(jìn)行聚類分析(圖4)。由圖4可知，若將12個煙區(qū)分成兩大類，則一類是皖東南和湘南煙區(qū)，其他煙區(qū)組成一類。若分成三大類，則一類是皖東南和湘南煙區(qū)，這兩個煙區(qū)平均氣溫偏低，日照時數(shù)偏少，相對濕度偏低，大田期大于等于10℃積溫偏低，降水量偏低，氣候條件適宜煙葉的生長，但均未滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的氣候環(huán)境；一類是鄂西南、湘西、川東南和湘中煙區(qū)，這4個煙區(qū)平均氣溫偏高，日照時數(shù)相對適中，相對濕度較為適宜，大田期大于等于10℃積溫中等，除湘西煙區(qū)降水量偏多外，其余煙區(qū)較為適中，烤煙在這4個煙區(qū)廣泛種植，具有明顯的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的氣候優(yōu)勢；一類是豫南、豫中、豫西、鄂西南、陜南和川西南，這6個煙區(qū)平均氣溫較為中等，大田期大于等于10℃積溫相對適宜，相對濕度較為適宜，降水量偏少，日照時數(shù)偏高，適宜烤煙的生長發(fā)育。其中鄂西南、湘西和川東南煙區(qū)最為接近，鄂西北和陜南煙區(qū)也最為接近。

圖4 我國中北亞熱帶煙區(qū)聚類分析

綜上所述，不論是用改進(jìn)的歐式距離方法還是聚類分析方法，均得出一致結(jié)論，即鄂西北與陜南煙區(qū)的氣候因子較為接近，鄂西南與湘西、川東南煙區(qū)的氣候因子最為接近。

3 結(jié)論與討論

運(yùn)用氣候相似原理對我國中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)大田期及各發(fā)育期(伸根期、旺長期、成熟期)的氣候因子進(jìn)行相似性分析，得到如下結(jié)論：

1)根據(jù)影響優(yōu)質(zhì)煙葉生長發(fā)育的大田期氣候因子，分析我國中北亞熱帶煙區(qū)(共12個)的氣候因子可知，鄂西南、鄂西北、豫西、豫南、豫中、湘西、湘中煙區(qū)大田期的氣溫、降水、日照等氣候因子統(tǒng)計值均滿足優(yōu)質(zhì)煙葉生長的氣候條件，具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的氣候條件。

2)分析影響我國中北亞熱帶烤煙的各發(fā)育期(伸根期、旺長期和成熟期)的氣溫、降水、相對濕度、日照等氣候因子變化可知，平均氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、日照百分率的不同發(fā)育期差值伸根期最大，旺長期次之，成熟期最小;降水量的不同發(fā)育期差值成熟期最大，旺長期次之，伸根期最小。鄂西北和鄂西南煙區(qū)相比于其他煙區(qū)，不同發(fā)育期各氣候因子中等，較為適宜，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉的生長發(fā)育條件。

3)運(yùn)用改進(jìn)的歐氏距離和聚類分析方法分析 中北亞熱帶優(yōu)質(zhì)烤煙煙區(qū)的氣候相似性可知，鄂西北煙區(qū)與陜南煙區(qū)的氣候因子具有較高相似性，鄂西南煙區(qū)與湘西煙區(qū)、川東南煙區(qū)的氣候因子也具有較高的相似性。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件關(guān)系密切[43-46]，針對烤煙而言，不同氣候條件下煙葉的生長發(fā)育以及煙葉的產(chǎn)量、品質(zhì)有明顯差異，反映了關(guān)鍵發(fā)育期的氣候差異性以及如何充分利用當(dāng)?shù)貧夂驐l件，避免或減少在烤煙生產(chǎn)過程中，不利的氣候因子造成煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的損失。如中北亞熱帶不同烤煙煙區(qū)成熟期的降水量差異大，豫西煙區(qū)偏低，可能存在某些年偏旱現(xiàn)象，需采取合理的灌溉措施，減輕干旱帶來的不利影響；而其他部分煙區(qū)，成熟期處于華西秋雨期，偏澇的概率明顯偏大，一旦發(fā)生連陰雨或澇災(zāi)對煙草生產(chǎn)不利，需及時排澇。而鄂西北和鄂西南煙區(qū)相比其他煙區(qū)各發(fā)育期氣候因子條件中等，較為適宜，應(yīng)對氣象防災(zāi)減災(zāi)的壓力較小，滿足優(yōu)質(zhì)煙葉的生長發(fā)育，達(dá)到適產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。

影響煙葉生長發(fā)育的氣候指標(biāo)中不同氣候因子作用不同，需要對各氣候因子進(jìn)行權(quán)重處理，由于氣候因子之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，本文運(yùn)用主成分分析方法求取指標(biāo)權(quán)重，其優(yōu)勢是簡化方差和協(xié)方差的結(jié)構(gòu)以降維，即在一定約束條件下，將代表各原始變量的各坐標(biāo)通過旋轉(zhuǎn)得到一組具有某種良好方差性質(zhì)的新變量，從中選取前幾個變量代替原變量，增強(qiáng)了科學(xué)性和實用性，但僅能得到有限的主成分權(quán)重，無法獲得各個獨(dú)立指標(biāo)的客觀權(quán)重。因此，針對氣候因子的指標(biāo)權(quán)重方法的選擇仍具有一定局限性，后期也將圍繞各氣候因子的權(quán)重開展深入研究。

改進(jìn)的歐式距離和聚類方法是氣候相似性分析較為常用的兩種方法。改進(jìn)的歐氏距離方法能結(jié)合不同氣候因子的權(quán)重，將各時段、各氣候因子進(jìn)行相似性分析，但未考慮不同氣候因子之間的相關(guān)性；聚類分析方法將參與聚類的樣本(或變量)視為一類，根據(jù)兩類之間的距離或相似性，逐步合并直到合并為一個大類，能考慮不同氣候因子的相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)形式直觀、簡單明了，然而樣本量較大時運(yùn)算量也較大。