昭通煙區(qū)田間小氣候類型及與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性

查宏波，付修廷，李曉燕，黃 韡，陶永萍，趙 芳，倪 霞，陸文林，肖家繁，高順波，陳 松，王文斌，楊 劍，張 勇

（1.云南省煙草公司昭通市公司，云南 昭通 657000；2.云南省昭通市氣象局，云南 昭通 657000）

氣候條件是影響煙葉種植的重要生態(tài)因子，不同的氣候條件下，煙葉的產(chǎn)質(zhì)量和內(nèi)在化學(xué)成分均存在一定的差異[1-12]，對(duì)此，許多煙區(qū)開展了針對(duì)烤煙種植區(qū)域氣候類型及烤煙種植適宜性的相關(guān)研究[13-15]。但在相同宏觀氣候范圍條件下，不同自然環(huán)境和地形地勢(shì)所形成的烤煙田間小氣候的不同也會(huì)造成煙葉產(chǎn)質(zhì)量的差異性。研究烤煙田間小氣候?qū)τ诟纳茻熤晟瞽h(huán)境，提高生產(chǎn)技術(shù)水平，保證穩(wěn)產(chǎn)豐收具有重要作用。有關(guān)烤煙田間小氣候的研究報(bào)道較少，楊龍祥等[16]對(duì)烤煙田間一定高度的氣溫和空氣相對(duì)濕度，不同土壤深度的溫度變化規(guī)律，以及一定深度的土壤濕度變化情況進(jìn)行了研究。王劍英等[17]對(duì)煙地微氣候與規(guī)范化栽培進(jìn)行了研究，劉耀武等[18]也曾對(duì)烤煙膜內(nèi)移栽微氣候特征進(jìn)行了研究。云南昭通位于云貴高原，地形地貌復(fù)雜多樣，立體氣候特征明顯，在這樣的高原地貌和氣候特點(diǎn)條件下，通過(guò)對(duì)昭通不同煙區(qū)代表性區(qū)域田間小氣候與烤煙內(nèi)在化學(xué)成分的相關(guān)性研究，旨在為昭通烤煙生產(chǎn)的擇優(yōu)布局提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間小氣候氣象數(shù)據(jù)的采集

在昭通8個(gè)產(chǎn)煙縣區(qū)11個(gè)代表性煙區(qū)煙田上分別安裝田間自動(dòng)氣象站（表1），各代表性煙區(qū)自動(dòng)氣象站所在區(qū)域分別代表了昭通市不同氣候類型特征：南溫帶煙區(qū)氣候類型，包括昭魯壩區(qū)邊緣的丘陵地帶、東北部洛澤河河谷區(qū)抬升地段的二半山區(qū)、發(fā)達(dá)河河谷抬升地段的一半山區(qū)、一般山區(qū)和二半山區(qū)；北亞熱帶氣候類型地區(qū)，包括金沙江河谷區(qū)抬升地段的二半山區(qū)和牛欄江河谷區(qū)抬升地段的二半山區(qū)。采集2011年5—9月11個(gè)自動(dòng)氣象站田間小氣候數(shù)據(jù)（氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照、總輻射五個(gè)氣象要素），作為數(shù)據(jù)分析資料。

1.2 煙葉樣品采集及化學(xué)成分測(cè)定

在田間自動(dòng)氣象站安裝地塊及附近烤煙種植地塊按部位采集煙葉樣品，掛牌定葉位取樣，從下往上數(shù)，下部葉取4～6葉位，中部葉取9～12葉位，上部葉取15～17葉位。煙葉質(zhì)量以橘黃色為主的分別取B2F、C3F、X2F等級(jí)，煙葉質(zhì)量以檸檬色為主的分別取B2L、C3L、X2L等級(jí)。每個(gè)煙葉樣品采集2 kg，共采集煙葉樣品數(shù)量為：上部葉76個(gè)，中部葉77個(gè)，下部葉73個(gè)。測(cè)定煙葉的細(xì)胞壁物質(zhì)含量、果膠、全纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、總氮、水溶性氯、總灰分、水溶性灰分堿度、水溶性總糖、還原糖、氧化鉀、pH、總揮發(fā)堿、總揮發(fā)酸、總多酚、淀粉、石油醚提取物、氨基氮、總植物堿等20項(xiàng)內(nèi)在化學(xué)成分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié) 果

2.1 昭通煙區(qū)田間小氣候五要素方差及聚類分析

對(duì)8個(gè)產(chǎn)煙縣區(qū)11個(gè)代表性區(qū)域田間小氣候5—9月烤煙大田生育期五氣象要素氣溫、相對(duì)濕度、降水、日照和輻射數(shù)據(jù)資料作方差分析并進(jìn)行LSD法多重比較，結(jié)果見表2，各氣象要素在各地點(diǎn)間有極顯著差異。5—9月平均氣溫昭魯壩區(qū)（昭陽(yáng)布嘎和魯?shù)樘以创笏粒┢?，牛欄江、金沙江河谷區(qū)域（魯?shù)辇堫^山光明和巧家白鶴灘發(fā)土）平均氣溫最高，其余試點(diǎn)平均氣溫介于二者之間。5—9月平均相對(duì)濕度牛欄江、金沙江河谷區(qū)域（魯?shù)辇堫^山光明和巧家白鶴灘發(fā)土）偏低，其余試點(diǎn)（永善黃華米貼、威信金鳳和鎮(zhèn)雄赤水源銀廠等）相對(duì)濕度較高，昭魯壩區(qū)（昭陽(yáng)布嘎和魯?shù)樘以创笏粒┫鄬?duì)濕度介于二者之間。5—9月平均降水量從區(qū)域位置來(lái)看，北部煙區(qū)（威信金鳳、永善黃華米貼、鎮(zhèn)雄堰塘和赤水源銀廠）和南部巧家煙區(qū)降水量較大，中部煙區(qū)其余試點(diǎn)降水量較少。5—9月平均日照自北向南呈遞增趨勢(shì)，平均輻射除威信金鳳外，自北向南也呈遞增趨勢(shì)。

表1 田間自動(dòng)氣象站點(diǎn)基本信息Table1 Field automatic meteorological station information

數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換處理后，按卡方距離離差平方和法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明，可以分為3類（圖1、表3）。

表2 5—9月田間小氣候五氣象要素平均值Table2 The average of field microclimate from May to September

第Ⅰ類：昭魯壩區(qū)，該區(qū)域氣溫偏低，相對(duì)濕度在62.8%～74.3%，降水較少，日照時(shí)數(shù)較長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射較大。

第Ⅱ類：巧家煙區(qū)和魯?shù)榕诮瓱焻^(qū)，該區(qū)域氣溫較高，相對(duì)濕度在58.2%～71.5%，降水較多，日照時(shí)數(shù)較長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射較大。

第Ⅲ類：其他山區(qū)、二半山煙區(qū)，該區(qū)域氣溫介于第Ⅰ類和第Ⅱ類之間，相對(duì)濕度在 69.1%～79.6%，降水較多，日照時(shí)數(shù)較短，太陽(yáng)輻射較小。

2.2 昭通煙區(qū)田間小氣候與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性

由表4看出，成熟期氣溫，特別是8月氣溫，與煙葉總揮發(fā)酸呈顯著負(fù)相關(guān)，9月氣溫與上部煙葉果膠和淀粉呈顯著正相關(guān)。成熟期相對(duì)濕度，特別是前期（7月），對(duì)上部煙葉內(nèi)含物影響較大，分別與上部煙葉果膠、總灰分和氧化鉀呈顯著正相關(guān)，與水溶性氯和總植物堿呈顯著負(fù)相關(guān)。成熟期降水，特別是7月降水，對(duì)上部和下部煙葉化學(xué)成分影響較大，分別與下部煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)含量、全纖維素和石油醚提取物呈顯著正相關(guān)，與下部煙葉淀粉含量呈極顯著正相關(guān)；與上部煙葉總灰分和淀粉含量呈顯著正相關(guān)，與上部煙葉還原糖和總植物堿呈顯著負(fù)相關(guān)；8月降水與中部煙葉氨基氮呈顯著負(fù)相關(guān)，與上部煙葉氨基氮呈極顯著負(fù)相關(guān)；9月降水與上部煙葉木質(zhì)素呈顯著正相關(guān)，與中部煙葉木質(zhì)素呈極顯著正相關(guān)，與中部煙葉總多酚呈顯著負(fù)相關(guān)。成熟期日照對(duì)上部和中部煙葉化學(xué)成分影響較大，分別與上中部煙葉水溶性氯和總植物堿呈顯著或極顯著正相關(guān)，與上中部煙葉總灰分呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；與上部煙葉石油醚提取物呈顯著負(fù)相關(guān)；前期（7月）日照與上部煙葉水溶性總糖和還原糖呈顯著正相關(guān)，后期（9月）日照與上部煙葉果膠呈顯著負(fù)相關(guān)。成熟期輻射，特別是 9月輻射，對(duì)上部煙葉化學(xué)成分影響較大，分別與果膠和淀粉呈顯著負(fù)相關(guān)，與總灰分呈極顯著負(fù)相關(guān)，與總植物堿呈極顯著正相關(guān)；前期（7月）輻射與中部煙葉淀粉呈極顯著負(fù)相關(guān)，8月輻射與中部煙葉淀粉和總植物堿呈顯著負(fù)相關(guān)。

圖1 昭通煙區(qū)田間小氣候5—9月五氣象要素聚類分析Fig.1 Cluster analysis on the five meteorological factors of Zhaotong tobacco field microclimate in May-September

表3 昭通田間小氣候五氣象要素分類Table3 The classification of field microclimate in Zhaotong

3 討 論

一般認(rèn)為烤煙大田生長(zhǎng)期溫度在22～28 ℃，日照時(shí)數(shù)＞500 h，對(duì)烤煙的生長(zhǎng)和質(zhì)量形成較為理想。在氣溫20～28 ℃范圍內(nèi)，煙葉的內(nèi)在質(zhì)量隨著成熟期平均溫度升高而提高，但溫度并不是越高越好。韋成才等[19]對(duì)陜南5個(gè)植煙縣的氣候與其煙葉品質(zhì)關(guān)系的研究表明，5—8月平均氣溫每增加 1℃，總糖含量降低0.6%，還原糖含量降低1.3%。戴冕[20]指出溫度與烤煙還原糖的積累相關(guān)不顯著。昭通各試點(diǎn) 7—9月田間小氣候氣溫對(duì)煙葉還原糖的積累相關(guān)不顯著，這與戴冕的研究結(jié)果一致，但對(duì)煙葉果膠和總揮發(fā)酸影響較大。各試點(diǎn) 5—9月田間小氣候日照時(shí)數(shù)在814.7～1193.1 h，但云南昭通烤煙大田生長(zhǎng)期“兩頭低溫”現(xiàn)象比較突出，日照充沛時(shí)段主要集中在6—8月，且地域分布不均衡，這對(duì)5月烤煙移栽后的生長(zhǎng)和9月烤煙上部煙葉的成熟都有不利影響。謝敬明等[21]發(fā)現(xiàn)，紅河州煙葉的總糖含量受成熟期（8月）日照時(shí)數(shù)的影響，黃中艷等[22]研究認(rèn)為，云南烤煙大田期光、溫、水總量沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)。大田中后期光溫劣勢(shì)顯著，但烤煙生長(zhǎng)期間光溫水的時(shí)段分配和匹配具有獨(dú)特性；大田前期的多光少雨、氣溫偏高，與中后期的寡照多雨、氣溫偏低相匹配；前期氣候有利于糖分快速積累并抑制煙堿和含氮化合物的形成，中后期氣候決定云煙的清香型風(fēng)格，有效降低煙葉糖分的耗失和轉(zhuǎn)移，并提高煙葉含氮量，從而造就了云南烤煙的品質(zhì)風(fēng)格和特點(diǎn)。昭通各試點(diǎn) 7—9月田間小氣候日照對(duì)煙葉水溶性氯、總灰分、石油醚提取物和總植物堿有較大影響。7—9月輻射對(duì)煙葉淀粉和總植物堿有較大影響，9月輻射還對(duì)煙葉水溶性總糖、還原糖、總灰分和果膠有較大影響。

表4 7—9月五氣象要素與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性Table4 The correlation between meteorological data and the tobacco chemical composition from July to September

土壤的水分含量、煙田小環(huán)境的空氣濕度對(duì)煙草的質(zhì)量有重要影響。適宜的水分能促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累和轉(zhuǎn)化，提高煙草品質(zhì)。常規(guī)化學(xué)成分與水分存在一定的相關(guān)性，戴冕[20]指出，雨濕因素對(duì)煙葉煙堿的積累呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。王彪等[6]認(rèn)為，與旺長(zhǎng)期的降雨量有較高相關(guān)度的是還原糖、總植物堿、總氮。韋成才等[19]認(rèn)為，陜南煙堿含量與大田期5—8月平均降水量呈負(fù)相關(guān)，與7月平均相對(duì)濕度亦成負(fù)相關(guān)。昭通上部煙葉煙堿含量與田間小氣候相對(duì)濕度和降水呈負(fù)相關(guān)，這與韋成才等的研究結(jié)果基本一致。此外，7月相對(duì)濕度還對(duì)上部煙葉果膠、水溶性氯、總灰分和氧化鉀影響較大，7月降水對(duì)煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)含量、全纖維素、總灰分、還原糖、淀粉和石油醚提取物影響較大，而8月降水對(duì)煙葉氨基氮有較大影響，9月降水對(duì)煙葉木質(zhì)素和總多酚有較大影響。

昭通8個(gè)產(chǎn)煙縣區(qū)11個(gè)代表性區(qū)域田間小氣候可分為3種類型。第Ⅰ類：昭魯壩區(qū)；第Ⅱ類：巧家煙區(qū)和魯?shù)榕诮瓱焻^(qū)；第Ⅲ類：其他山區(qū)、二半山煙區(qū)。植煙區(qū)域降水較少，煙葉成熟期日照時(shí)數(shù)較長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射較大，易造成對(duì)煙葉水溶性總糖、還原糖、煙堿和氯的較大影響。因此，對(duì)云南昭通不同煙區(qū)，應(yīng)根據(jù)區(qū)域氣候特點(diǎn)和田間小氣候特征，通過(guò)適宜的植煙密度、株行距規(guī)格、大田水分管理等栽培技術(shù)措施，來(lái)調(diào)節(jié)改善烤煙田間小氣候，使烤煙生長(zhǎng)和煙葉品質(zhì)形成盡可能向著有利的方向發(fā)展。

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