烤煙產(chǎn)量與氣候因子的關(guān)系分析

張慢慢，邵惠芳*，許自成，王海波，趙攀攀

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.河南省煙草公司 三門峽市公司，河南 三門峽 472000； 3.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310008)

烤煙產(chǎn)量與氣候因子的關(guān)系分析

張慢慢1，邵惠芳1*，許自成1，王海波2，趙攀攀3

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.河南省煙草公司 三門峽市公司，河南 三門峽 472000； 3.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310008)

為明確三門峽煙區(qū)氣候因素變化及其對烤煙產(chǎn)量的影響，利用三門峽煙區(qū)2004—2013年間的氣候和烤煙產(chǎn)量資料，分析了近10 a來三門峽煙區(qū)氣候的變化趨勢及特點、烤煙產(chǎn)量與氣候因子的關(guān)系。結(jié)果表明，三門峽煙區(qū)烤煙生育期的主要氣候因子均能滿足煙草正常生長發(fā)育的需要，有利于提高烤煙產(chǎn)量；烤煙產(chǎn)量與大田氣候因子的相關(guān)性表現(xiàn)為平均溫度>日照時數(shù)>日最低氣溫>降水量>最小相對濕度>相對濕度>日最高氣溫，且平均溫度、日照時數(shù)、相對濕度、日最高氣溫對烤煙產(chǎn)量起直接作用；灰色關(guān)聯(lián)分析表明，烤煙產(chǎn)量與平均溫度的關(guān)聯(lián)度最大，其次是日照時數(shù)，與最小相對濕度的關(guān)聯(lián)度最小。三門峽煙區(qū)的氣候條件適宜于煙草的生長發(fā)育，且平均溫度和日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量的影響最大。

烤煙； 生育期； 氣候； 產(chǎn)量； 相關(guān)分析； 通徑分析； 灰色關(guān)聯(lián)分析

近年來，人們越來越關(guān)注全球氣候變化，對氣候因子變化的研究也逐漸深入，其中氣候因子對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響成為研究熱點。有研究表明，作物干物質(zhì)和產(chǎn)量隨著溫度的升高而出現(xiàn)降低趨勢[1]。溫度升高導(dǎo)致水稻不育率升高，產(chǎn)量下降[2]。降水量減少或降水分布不均嚴重影響作物產(chǎn)量，在小麥和玉米關(guān)鍵生育時期，多雨會使其增產(chǎn)，而少雨會使小麥和玉米減產(chǎn)[3]。蒲金涌等[4]研究表明，春季和初夏干旱對冬小麥產(chǎn)量影響最大，這個時期如果出現(xiàn)嚴重干旱，小麥產(chǎn)量將降低80%；玉米關(guān)鍵生育期若降雨很少，干旱嚴重，產(chǎn)量將減少50%。

煙草作為我國重要的經(jīng)濟作物之一[5]，其品質(zhì)和產(chǎn)量直接影響著國民經(jīng)濟收入[6]。煙草對氣候條件的變化非常敏感，氣候因子是影響烤煙產(chǎn)量的重要因子之一。趙躍等[7]研究表明，降雨量是影響道真縣烤煙產(chǎn)量的主要氣象因子，其次是日照時數(shù)和氣溫。伸根期至采烤期的平均溫度和日最低溫度對贛南烤煙產(chǎn)量影響很大，達到極顯著水平[8]。大理州的烤煙產(chǎn)量與5月上旬的氣溫、9月上中旬氣溫呈正相關(guān)，與7月上旬至9月下旬的降雨量呈負相關(guān)[9]。雖然有關(guān)于氣候因子與烤煙產(chǎn)量關(guān)系的研究，但由于不同區(qū)域氣候條件的差異性，其對烤煙產(chǎn)量關(guān)系的影響不同。鑒于此，利用三門峽煙區(qū)2003—2014年的氣候和烤煙產(chǎn)量的相關(guān)資料，對氣候因子與三門峽烤煙產(chǎn)量的關(guān)系進行了研究，以期為提高三門峽煙區(qū)烤煙產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

三門峽煙區(qū)位于河南省的西部(110°21′～112°01′E、33°31′～35°05′N)，海拔高度300～1 500 m，屬山地丘陵地貌[10]，為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.8 ℃，年降水量500～800 mm，無霜期為216 d左右[11]。三門峽煙區(qū)土壤多紅、黃黏土，富含磷、鉀且土層深厚；較高的地勢和較大的晝夜溫差有利于煙葉內(nèi)含物質(zhì)的積累[12]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

2004—2013年三門峽烤煙大田生育期的平均溫度、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫、日最高氣溫和最小相對濕度等主要氣候因子的氣象資料由三門峽市氣象局提供。根據(jù)三門峽煙區(qū)烤煙生產(chǎn)情況，重點整理了烤煙大田生育期(5—9月)相關(guān)氣候因子的數(shù)據(jù)。2004—2014年三門峽市烤煙產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于河南省煙草公司三門峽市公司技術(shù)中心。

1.3 研究方法

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論[14-16]，運用灰色關(guān)聯(lián)分析對與烤煙產(chǎn)量有關(guān)的氣候因子(平均溫度、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫、日最高氣溫、最小相對濕度)進行關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度分析。將烤煙產(chǎn)量作為參考數(shù)列(母序列)X0(t)，相關(guān)的氣候因子作為比較數(shù)列(子序列)Xi(t)，i=1,2,…，m，則在t=k時，母序列與子序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)為L0i，其計算公式為：

L0i(k)=Δmin+ρΔmaxΔ0i(k)+ρΔmax

r0i=1N∑Nk=1L0i(k)

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)的原則，灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)越大，表示該序列與參考數(shù)列的關(guān)系越密切，反之則疏遠，以此建立關(guān)聯(lián)序列，并對其進行排列。

2 結(jié)果與分析

2.1 三門峽煙區(qū)烤煙大田生長期的氣候因子變化

2.1.1 氣候因子的統(tǒng)計描述 烤煙生長發(fā)育過程中，最適宜的溫度為22～28 ℃，相對濕度為70%～80%，降水量為450～550 mm，日照時數(shù)為500～700 h[17-18]。由表1可知，三門峽煙區(qū)烤煙生育期的平均溫度和相對濕度均處于其最適范圍，而降水量略低于適宜范圍，日照時數(shù)稍高于適宜范圍，但均能滿足烤煙正常生長發(fā)育的需要。變異系數(shù)分析表明，降水量、日照時數(shù)和平均溫度的變異系數(shù)較大，相對濕度和日最高氣溫的變異系數(shù)較?。怀兆罡邭鉁赝?，其他氣候因子的偏度系數(shù)均小于0，表現(xiàn)為左偏峰；各氣候因子的峰度系數(shù)均較小，表現(xiàn)為平闊峰。

表1 2004—2013年三門峽煙區(qū)烤煙生育期氣候因子的統(tǒng)計量描述

2.1.2 不同氣候因子年度間的變化 由圖1和圖2可知，2004—2013年烤煙生育期的平均溫度、降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫和日最高氣溫整體呈緩慢上升趨勢，田間相對濕度、最小相對濕度則緩慢下降。其中相對濕度與時間的回歸方程決定系數(shù)為0.516 2，相關(guān)系數(shù)r為0.718，F(xiàn)=8.526*，最小相對濕度與時間的回歸方程決定系數(shù)為0.442 3，相關(guān)系數(shù)r為0.665，F(xiàn)=6.356*，相對濕度和最小相對濕度與時間的相關(guān)性均達到顯著水平，而平均溫度、降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫和日最高氣溫的變化與時間的相關(guān)性不顯著。

圖1 2004—2013年三門峽煙區(qū)烤煙大田生長期平均溫度、相對濕度、降水量及日照時數(shù)變化

圖2 2004—2013年三門峽煙區(qū)烤煙大田生長期日最高氣溫、日最低氣溫及最小相對濕度變化

2.2 氣候因子與烤煙產(chǎn)量的關(guān)系分析

2.2.1 氣候因子與烤煙產(chǎn)量的相關(guān)分析 由表2可知，烤煙產(chǎn)量與主要氣候因子之間存在較為密切的相關(guān)關(guān)系?？緹煯a(chǎn)量與烤煙生育期的平均溫度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與降水量、日照時數(shù)和日最低氣溫均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與相對濕度、日最高氣溫、最小相對濕度的相關(guān)關(guān)系不顯著。從相關(guān)系數(shù)絕對值的大小可知，平均溫度與烤煙產(chǎn)量為高度相關(guān)；日照時數(shù)、日最低氣溫、降水量與烤煙產(chǎn)量為中度相關(guān)；最小相對濕度、相對濕度與烤煙產(chǎn)量相關(guān)性極弱；其中，平均溫度與烤煙產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大，其次是日照時數(shù)。由此可知，與烤煙產(chǎn)量密切相關(guān)的氣候因子為平均溫度、日照時數(shù)、日最低氣溫和降水量。

表2 烤煙產(chǎn)量與氣候因子間的簡單相關(guān)系數(shù)

注：*、**分別表示顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)相關(guān)。

2.2.2 氣候因子與烤煙產(chǎn)量的通徑分析 相關(guān)分析結(jié)果僅說明各氣象因子與烤煙產(chǎn)量兩性狀間的表型相關(guān)，并沒有真正反映出各氣候因子對烤煙產(chǎn)量的直接或本質(zhì)的作用。因此，需要在此基礎(chǔ)上對氣候因子與烤煙產(chǎn)量的關(guān)系進行通徑分析，分析出各氣候因子對烤煙產(chǎn)量的直接和間接效應(yīng)，進一步反映各氣候因子與烤煙產(chǎn)量相關(guān)的原因。

對烤煙生育期的平均溫度、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫、日最高氣溫、最小相對濕度與烤煙產(chǎn)量的關(guān)系進行通徑分析，其結(jié)果見表3。由表3可見，大田氣候因子對烤煙產(chǎn)量的直接作用不均等，其對烤煙產(chǎn)量的影響程度表現(xiàn)為平均溫度>日照時數(shù)>日最高氣溫>相對濕度>降水量>最小相對濕度>日最低氣溫。其中，平均溫度、相對濕度、日最低氣溫、日最高氣溫、最小相對濕度對烤煙產(chǎn)量為正的直接作用，降水量和日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量為負的直接作用。

從氣候因子對烤煙產(chǎn)量間接作用的總和可知，各氣候因子對烤煙產(chǎn)量的間接作用也有較大的差異，其中日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量的間接作用最大，其次是降水量，日最高氣溫對其的間接作用最??；降水量、日照時數(shù)、日最低氣溫對烤煙產(chǎn)量是正的間接作用，而平均溫度、相對濕度、日最高氣溫、最小相對濕度對烤煙產(chǎn)量則為負的間接作用。從間接作用的途徑來看，平均溫度主要通過日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量起間接作用；相對濕度、日照時數(shù)通過平均溫度對烤煙產(chǎn)量起間接作用；降水量、日最低氣溫、日最高氣溫通過平均溫度、日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量起間接作用；最小相對濕度通過平均溫度、日最高氣溫和相對濕度對烤煙產(chǎn)量起間接作用。

表3 氣候因子與烤煙產(chǎn)量間的通徑分析

2.2.3 氣候因子與烤煙產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析 相關(guān)分析和通徑分析主要反映了氣候因子與烤煙產(chǎn)量的兩兩表型相關(guān)及氣候因子對烤煙產(chǎn)量的直接和間接作用，并沒有反映出與烤煙產(chǎn)量關(guān)系最為密切的氣候因子，鑒于此，運用關(guān)聯(lián)度分析氣候因子與烤煙產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)性，分析影響烤煙產(chǎn)量的最主要因素。

表4中不同氣候因子與烤煙產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度的大小表示各氣候因子與烤煙產(chǎn)量的密切程度，即氣候因子對烤煙產(chǎn)量的影響程度。綜合分析可知，平均溫度與烤煙產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，為0.714；氣候因子對烤煙產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為平均溫度>日照時數(shù)>降水量>日最低氣溫>日最高氣溫>相對濕度>最小相對濕度。對烤煙產(chǎn)量影響最大的氣候因子為平均溫度，其次是日照時數(shù)，而最小相對濕度對烤煙產(chǎn)量的影響相對較小。由此可知，不同氣候因子對烤煙產(chǎn)量的影響不同，適宜的平均溫度和充足的日照時數(shù)能促進烤煙產(chǎn)量的提高。

表4 氣候因子與烤煙產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析

3 結(jié)論與討論

對三門峽煙區(qū)烤煙生育期的主要氣候因子年度間變化進行分析，日照時數(shù)、平均溫度、降水量和最小相對濕度逐年間變化較大，日照時數(shù)、平均溫度和降水量整體上呈逐年增加的趨勢，且日照時數(shù)和平均溫度的變化幅度較大；而相對濕度和最小相對濕度整體上呈逐年減少的趨勢，但變幅較小。且平均溫度和相對濕度均在烤煙生長發(fā)育最適宜的范圍內(nèi)，降水量和日照時數(shù)能夠滿足其生長發(fā)育的需求。總體來說，三門峽煙區(qū)的氣候條件有利于烤煙品質(zhì)的形成和產(chǎn)量的提高。

三門峽煙區(qū)烤煙整個生育期的平均溫度、日照時數(shù)、降水量、日最低氣溫與烤煙產(chǎn)量的相關(guān)性較為顯著。其中，平均溫度與烤煙產(chǎn)量的相關(guān)性最大，日照時數(shù)次之，且均為正相關(guān)關(guān)系，這與黃廷炎等[19]研究的南平市烤煙產(chǎn)量與平均溫度和日照時數(shù)為正相關(guān)關(guān)系的結(jié)論一致。氣候因子雖然對烤煙產(chǎn)量均有影響，但其影響作用不同?？緹煯a(chǎn)量受大田生育期平均溫度的直接作用影響較大；受日照時數(shù)的直接影響次之，且為負直接影響；受日最低氣溫的直接影響最小，這與杜國偉[20]研究的大田期最低氣溫對重慶市烤煙產(chǎn)量的影響大于其他氣候因子的結(jié)論不一致，可能是因為重慶市的整個氣候條件與三門峽煙區(qū)差異較大，且烤煙生育期的長短不同造成的?？緹煯a(chǎn)量受日照時數(shù)的間接影響最大，而降水量次之。平均溫度、日照時數(shù)、相對濕度、日最高氣溫不僅對烤煙產(chǎn)量起直接作用，還通過其他氣候因子對其產(chǎn)生很大的間接作用，最小相對濕度和日最低氣溫對烤煙產(chǎn)量的直接作用強度較弱。

劉曉宇等[21]的研究顯示，對黑龍江煙葉產(chǎn)量影響最大的氣候因子是5—8月平均溫度；李淑娥等[22]研究表明，烤煙產(chǎn)量與溫度有關(guān)的氣象因子的關(guān)聯(lián)度均很高。日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量的影響也較大，梁水養(yǎng)等[23]對靖西烤煙產(chǎn)量與日照時數(shù)的關(guān)系進行研究，結(jié)果表明，日照時數(shù)增加有利于烤煙產(chǎn)量的提高。本研究結(jié)果表明，在影響烤煙產(chǎn)量的主要氣候因子中，生育期的平均溫度與烤煙產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，即對烤煙產(chǎn)量的影響最大，這與劉曉宇等[21]、李淑娥等[22]的研究結(jié)果相似；日照時數(shù)對烤煙產(chǎn)量的影響僅次于平均溫度；日最小相對濕度與烤煙產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最小，即對烤煙產(chǎn)量的影響最小。

本研究僅對氣候因子中的部分指標(biāo)與烤煙產(chǎn)量的關(guān)系進行了研究，而影響烤煙產(chǎn)量的因子還有很多。因此，為保證并提高烤煙產(chǎn)量，下一步將對影響烤煙產(chǎn)量的其他因子做進一步分析和研究，以期為提高烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

[1] 陳鵬獅,米娜,張玉書,等.氣候變化對作物產(chǎn)量影響的研究進展[J].作物雜志,2009(2):5-9.

[2] Peng S,Huang J,Sheehy J E,etal.Rice yields decline with higher night temperature from global warming[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences,2004,101(27):9971-9975.

[3] 王位泰,張?zhí)旆?姚玉壁,等.黃土高原下半年降水氣候變化特征及對作物產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(1):154-159.

[4] 蒲金涌,張存杰,姚小英,等.干旱氣候?qū)﹄]東南主要農(nóng)作物產(chǎn)量影響的評估[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007,25(1):167-171.

[5] 甘萬祥,康超,張騰,等.不同葉面噴施肥對煙草生理及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,44(9):40-44.

[6] 張慢慢,邵惠芳,鄭勁民,等.烤煙產(chǎn)量的主要影響因素及預(yù)測方法研究進展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,26(10):76-80.

[7] 趙躍,汪燦,甄安忠,等.道真縣烤煙產(chǎn)量與氣象因子關(guān)系的研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2013(2):211-212.

[8] 謝遠玉,郭萌生,肖林長,等.氣候生態(tài)環(huán)境對贛南烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2005,26(4):236-238.

[9] 周明昆,李國燦,張成穩(wěn),等.氣候條件對大理州烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(6):3470-3473.

[10] 汪孝國,王小東,范建立,等.豫西煙區(qū)氣候因子與烤煙化學(xué)品質(zhì)關(guān)系研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2008,21(4):989-992.

[11] 郭松,許自成,蘇永士,等.豫西煙區(qū)烤煙生育期35年日照時數(shù)的變化特征[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(4):558-562.

[12] 陳飛.豫西烤煙主要物理性狀與化學(xué)成分及中性香氣物質(zhì)的關(guān)系分析[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[13] 王蘇斌,鄭海淘,邵謙謙.SPSS統(tǒng)計分析[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

[14] 唐啟義,馮明光.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)——實驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及模型優(yōu)化[M].北京:科學(xué)出版社,2006:907-932.

[15] 馮連軍,朱列書,楊亞,等.烤煙新品種主要數(shù)量性狀與產(chǎn)量產(chǎn)值的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].作物研究,2011,25(1):47-50.

[16] 鄧小華,周冀衡,李曉忠,等.烤煙質(zhì)量與焦油量的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,28(6)：850-854.

[17] 韋成才,馬英明,艾綏龍.陜南烤煙質(zhì)量與氣候關(guān)系研究[J].中國煙草科學(xué),2004(3):38-41.

[18] 王克占.烤煙產(chǎn)質(zhì)形成與氣象因子的關(guān)系[D].萊陽：山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[19] 黃廷炎,沈長華,邱泉成,等.南平市烤煙生產(chǎn)氣象條件分析與氣象服務(wù)[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究,2009,5(3):188-192.

[20] 杜國偉.重慶植煙區(qū)生態(tài)條件與烤煙產(chǎn)量關(guān)系的研究[D].重慶:西南大學(xué),2014.

[21] 劉曉宇,孟軍.基于逐步回歸的黑龍江省煙葉產(chǎn)量預(yù)測[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2012,28(7):223-227.

[22] 李淑娥,劉開平,楊居健.影響白河烤煙生產(chǎn)氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(6):25-27.

[23] 梁水養(yǎng),李靜鋒,趙艷玲,等.日照時數(shù)對靖西烤煙產(chǎn)量的影響分析[J].廣西農(nóng)學(xué)報,2011,26(2):17-18.

Relationship between Yield of Flue-cured Tobacco and Climatic Factors

ZHANG Manman1,SHAO Huifang1*,XU Zicheng1,WANG Haibo2,ZHAO Panpan3

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 3.China Tobacco Zhejiang Industrial Co.,Ltd.,Hangzhou 310008,China)

In order to study the change of climatic factors and its effect on the yield of flue-cured tobacco in Sanmenxia tobacco growing area,the change trend and characteristic of climatic factors and flue-cured tobacco,the relationship between yield and climatic factors were analyzed during 2004—2013.The results showed that the main climate factors during tobacco growing period in the field could meet the needs of normal growth and development of tobacco in Sanmenxia,and it was beneficial to increase the yield of tobacco.The order of correlation between tobacco yield and climate factors was average temperature>sunshine hours>daily minimum temperature>precipitation>minimum relative humidity>relative humidity>daily maximum temperature,and the average temperature,sunshine duration,relative humidity,daily maximum temperature had a direct effect on tobacco yield.The grey correlation analysis showed that the correlation between tobacco yield and the average temperature was the greatest,followed by hours of sunshine,and the correlation between tobacco yield and the minimum relative humidity was the lowest. The climatic conditions were suitable for the growth of tobacco,and average temperature and sunshine hours had great effect on the yield of flue-cured tobacco in Sanmenxia tobacco growing area.

flue cured tobacco; growth period; climate; yield; correlation analysis; path analysis; grey correlation analysis

2016-01-05

河南省煙草公司科技攻關(guān)項目(HYKJ20121，HYKJ201043)；三門峽東部煙區(qū)煙葉質(zhì)量提升工程(HYKJ201103)

張慢慢(1989-)，女，河南開封人，在讀碩士研究生，研究方向：煙草栽培與質(zhì)量評價。 E-mail:zhangmanman722@126.com

*通訊作者：邵惠芳(1971-)，女，河南靈寶人，副教授，博士，主要從事煙葉質(zhì)量評價、數(shù)據(jù)挖掘等方面的研究。 E-mail:shf.email@163.com

S572

A

1004-3268(2016)07-0034-05