韶關(guān)種植煙草的氣溫適宜度及其與產(chǎn)量構(gòu)成的關(guān)系

陳浩偉，戴 潤，文志強(qiáng)，劉 桔，鄧裕強(qiáng)，張 曙，黃觀榮，陳永明

(1.廣東省韶關(guān)市氣象局，廣東 韶關(guān) 512000；2.廣東煙草韶關(guān)市有限公司，廣東 韶關(guān) 512000)

氣候條件作為煙草種植必須依賴的生態(tài)條件之一，不僅決定某個(gè)煙草品種在該區(qū)域是否適合種植，還決定種植煙葉的風(fēng)味與品質(zhì)[1]，且其影響程度大于品種[2]和土壤因子[3-4]。近年來，有人對(duì)云南[5]、河南[6-7]、湖南[8-9]、黑龍江[10]、陜西[11]等煙區(qū)氣候條件進(jìn)行了適宜度分析，為優(yōu)化煙草的種植生產(chǎn)、規(guī)劃布局和制定種植策略提供了科學(xué)依據(jù)。韶關(guān)地處亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū)，雨量充沛，溫?zé)豳Y源好，干濕季節(jié)分明，具有鮮明的氣候特點(diǎn)。韶關(guān)南雄黃煙種植已有300多年歷史，素有“中國黃煙之鄉(xiāng)”的美稱，南雄烤煙具有濃香型風(fēng)格，已成為卷煙品牌“黃鶴樓”“紅雙喜”“好日子”的主料煙[12]。張小全等[12]研究表明，大田前期氣溫較低、光照時(shí)數(shù)短，旺長和成熟期氣溫較高、光照時(shí)數(shù)長可能是南雄濃香型煙葉風(fēng)格特色形成的氣象因素。謝曉斌等[13]利用南雄煙區(qū)近25年氣象數(shù)據(jù)和300份土壤樣品數(shù)據(jù)，提出了南雄煙區(qū)煙葉生產(chǎn)中主要的土壤及氣象限制因子。王軍等[14]分析了影響南雄煙區(qū)煙葉產(chǎn)量構(gòu)成及其主要化學(xué)成分的主要?dú)庀笠蜃樱⑻岢隹赏ㄟ^適當(dāng)調(diào)整移栽期來改變烤煙大田各生育期氣候條件達(dá)到調(diào)控產(chǎn)量構(gòu)成及化學(xué)成分的目的。近年來，韶關(guān)地區(qū)煙草種植產(chǎn)區(qū)不僅分布在南雄，而且已擴(kuò)大至樂昌、乳源和始興等地區(qū)，迄今為止，對(duì)韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)種植烤煙氣象條件的適宜度分析，及其與煙葉產(chǎn)量構(gòu)成關(guān)系的研究鮮見報(bào)道。為此，選取對(duì)烤煙生長至關(guān)重要的氣象因素溫度，對(duì)4個(gè)煙區(qū)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)分析氣溫與產(chǎn)量構(gòu)成的關(guān)系，以期為韶關(guān)煙區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1970—2019年韶關(guān)樂昌、南雄、乳源和始興4個(gè)煙區(qū)的氣溫?cái)?shù)據(jù)，來源于煙草生長季節(jié)(2—6月)4個(gè)煙區(qū)的國家氣象站。2015—2019年煙葉的產(chǎn)量構(gòu)成數(shù)據(jù)來源于樂昌、南雄、乳源和始興4個(gè)煙區(qū)種植基地統(tǒng)計(jì)表。

1.2 分析方法

利用線性傾向估計(jì)法分析氣溫變化趨勢，運(yùn)用Mann-Kendall法進(jìn)行突變檢驗(yàn)，由于M-K法不能用于多點(diǎn)突變和交叉點(diǎn)位于信度區(qū)間以外的突變檢驗(yàn)，若出現(xiàn)這種情況利用山本法進(jìn)一步確定突變點(diǎn)。結(jié)合2015—2019年韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)煙葉的產(chǎn)量構(gòu)成數(shù)據(jù)，先利用t檢驗(yàn)(LSD法)對(duì)不同煙區(qū)之間產(chǎn)量構(gòu)成進(jìn)行差異顯著性分析，再進(jìn)行氣溫與烤煙產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草生長期2—6月平均氣溫的適宜度

從表1看出，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)1970—2019年2—6月的逐月平均氣溫相差不大，2月為12.5～12.7℃，3月為16.0～16.3℃，4月為21.8～22.2℃，5月為25.0～25.2℃，6月為27.6～28.0℃；2—6月平均氣溫為19.4～19.6℃，與美國、巴西和津巴布韋等國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的氣溫特征一致[15]。

表1 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)1970—2019年2—6月的平均氣溫 ℃

從圖1可知，樂昌、南雄、乳源和始興2—6月平均氣溫呈上升趨勢，上升速度差異小，分別為0.23℃/10a、0.26℃/10a、0.21℃/10a和0.28℃/10a，相關(guān)系數(shù)分別為0.509 4、0.533 4、0.450 3和0.545，均一致通過信度為0.05(r=0.278 7，下同)水平的顯著性檢驗(yàn)。

圖1 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)1970—2019年2—6月平均氣溫的線性傾向

從圖2可知，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)2—6月平均氣溫均一致在1970—1975年呈上升趨勢，后開始下降，1985—1995年出現(xiàn)波動(dòng)，1995年后明顯上升，并在2000年突破0.05顯著性水平的臨界值，表明韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)的平均氣溫上升趨勢顯著。由于4個(gè)煙區(qū)的UF和UB曲線在1998年前后相交，交點(diǎn)在信度線之間，且在1998年之后UF曲線持續(xù)上升并通過0.05水平的顯著性，因此確定4個(gè)煙區(qū)的2—6月的平均氣溫上升這一突變現(xiàn)象開始于1998年前后。

圖2 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)1970—2019年2—6月平均氣溫的M-K曲線

由上可知，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)煙草生長期的氣溫變化特征差異小，其他3個(gè)煙區(qū)具備與南雄優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)區(qū)的基本氣溫條件，且4個(gè)煙區(qū)的氣溫于1998年開始明顯上升，總體上使煙草整個(gè)種植過程的適宜度顯著提高。

2.2 煙葉生長3個(gè)階段的氣溫適宜度

南雄煙區(qū)煙葉生長期分為還苗期與伸根期(2月中旬至3月中旬)、旺長期(3月中旬至4月中旬)和成熟期(4月中旬至6月下旬)3個(gè)階段[12]。從表2看出，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)煙葉生長3個(gè)階段的平均氣溫相差不大，還苗期與伸根期為12.5～12.8℃、旺長期為16.4～16.6℃、成熟期為24.2～24.5℃。對(duì)比可知，南雄在還苗期與伸根期氣溫偏低，成熟期氣溫偏高，樂昌、乳源和始興還苗期與伸根期氣溫比南雄略偏高，成熟期偏低。

對(duì)平均氣溫進(jìn)行線性傾向分析(表2)發(fā)現(xiàn)，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)在煙葉生長3個(gè)階段的平均氣溫均呈上升趨勢，其中還苗期與伸根期上升速度均在0.2℃/10a以上，但相關(guān)系數(shù)在0.22以下，未通過信度為0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；旺長期的上升趨勢均在0.4℃/10a以上，相關(guān)系數(shù)均通過信度為0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，說明韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)在旺長期的平均氣溫上升趨勢明顯；成熟期的上升趨勢小于前面2個(gè)階段，上升速度均在0.1℃/10a以下，相關(guān)系數(shù)均通過信度為0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。

表2 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)煙葉生長階段的氣溫變化情況

對(duì)平均氣溫上升明顯的煙葉生長階段(旺長期和成熟期)進(jìn)行M-K突變檢測(圖略)，結(jié)果顯示，旺長期4個(gè)煙區(qū)的UF和UB曲線分別在2006年前后相交，交點(diǎn)均在信度線之間，且之后UF曲線持續(xù)上升并超過0.05水平的顯著性臨界線，因此可確定4個(gè)煙區(qū)在煙葉旺長期的平均氣溫于2006年開始明顯上升。成熟期存在差異，樂昌和南雄于1995年左右開始明顯上升，乳源和始興則分別于2007年和2001年明顯上升。

2.3 ≥10℃活動(dòng)積溫和日均溫≥20℃日數(shù)的適宜度

從表3看出，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫的最小值接近2 500℃，最大值在3 100℃以上，多年平均在2 800℃以上，與美國、巴西和津巴布韋等國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫的特征一致[15]。從圖3可知，樂昌、南雄、乳源和始興≥10℃活動(dòng)積溫分別以39.65℃/10a、46.24℃/10a、36.81℃/10a和49.64℃/10a的速率上升，其相關(guān)系數(shù)為0.434 1、0.47、0.383 8和0.506 7，均一致通過信度為0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，說明4個(gè)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫顯著上升。對(duì)4個(gè)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫進(jìn)行M-K突變檢測(圖略)，結(jié)果比較一致，即UF曲線在1970—2000年先上升后下降，但均未超出信度水平以外，在2000年UF和UB曲線出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在信度線之內(nèi)，之后UF曲線持續(xù)上升并超過0.05顯著性水平的臨界線，因此確定4個(gè)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫明顯上升始于2000年。

圖3 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)2—6月≥10℃活動(dòng)積溫的線性傾向

表3 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)1970—2019年2—6月≥10℃活動(dòng)積溫

韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)日均溫≥10℃日數(shù)的差異小，多年平均值在132.9～134.6 d。對(duì)其多年日數(shù)進(jìn)行線性趨勢分析(圖略)，樂昌、南雄、乳源、始興的日均溫≥10℃日數(shù)分別以0.885 d/10a、1.157 d/10a、0.729 d/10a和1.196 d/10a速率增加，但相關(guān)系數(shù)均未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，說明4個(gè)煙區(qū)日均溫≥10℃日數(shù)并無顯著增加。

韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)平均值在79.8～82.3 d。對(duì)其線性趨勢分析(圖4)，樂昌、南雄、乳源、始興的日均溫≥20℃日數(shù)分別以1.907 d/10a、2.125 d/10a、1.774 d/10a和2.051 d/10a速率增加，相關(guān)系數(shù)分別為0.475 1、0.463 9、0.391 8和0.433 3，均一致通過信度為0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，說明4個(gè)煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)顯著上升。進(jìn)行M-K檢測(圖略)，4個(gè)煙區(qū)的突變特征比較一致，UF曲線在1970—1990年呈波動(dòng)下降趨勢，但未超出信度線以外，在1990年以后UF曲線持續(xù)上升，并在2002年左右與UB曲線相交，在2011年超出0.05水平的顯著性臨界線，因此確定4個(gè)煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)明顯增加始于2001年。

圖4 韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)2—6月日均溫≥20℃日數(shù)的線性傾向

2.4 烤煙產(chǎn)量構(gòu)成及其與氣溫的相關(guān)性

2.4.1 烤煙產(chǎn)量構(gòu)成 從表4看出，2015—2019年韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)中，乳源烤煙的單株產(chǎn)量最高，平均為252.56 g，經(jīng)顯著性分析，乳源烤煙的單株產(chǎn)量極顯著高于樂昌和南雄，顯著高于始興；乳源烤煙的單產(chǎn)為238.26 kg/667m2，極顯著高于南雄，顯著高于始興和樂昌，始興顯著高于南雄；始興、乳源烤煙的單葉重分別為13.08 g和12.8 g，均顯著高于樂昌。乳源烤煙下部單葉重為9.65 g，顯著高于南雄和樂昌；始興烤煙的中部單葉重為17.01 g，極顯著高于南雄和樂昌，乳源顯著高于樂昌；南雄烤煙的上部單葉重為17.59 g，顯著高于樂昌。始興的下部葉產(chǎn)量比例為34.84%，顯著高于南雄和乳源30.61%；中部葉產(chǎn)量比例為38.98%，極顯著高于其余3個(gè)煙區(qū)；上部葉產(chǎn)量比例為26.18%，極顯著小于南雄和乳源，顯著小于樂昌。

表4 2015—2019年韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)煙葉的產(chǎn)量構(gòu)成

2.4.2 烤煙產(chǎn)量構(gòu)成與氣溫的相關(guān)性 由于煙區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)僅有2015—2019年的資料，樣本量較小，計(jì)算所得的相關(guān)系數(shù)會(huì)離總體相關(guān)系數(shù)甚遠(yuǎn)，所以計(jì)算無偏相關(guān)系數(shù)取代[16]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，南雄的單株產(chǎn)量與伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著正相關(guān)(r=0.986 4**、r=0.999 5**)，與≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.882 6*)；單產(chǎn)與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.919 3*)；單葉重與2—6月平均氣溫、≥10℃積溫呈顯著正相關(guān)(r=0.899 1*、r=0.954 9*)；下部單葉重和中部單葉重與氣溫?zé)o顯著相關(guān)，上部單葉重與2—6月平均氣溫、伸根期氣溫、≥10℃積溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.993 5**、r=0.995 8**、r=0.998 7**、r=0.968 3**)，與成熟期氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.912 9*)；下部葉產(chǎn)量比例與伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.963 5**、r=-0.974 4**、r=-0.989 9**)，中部葉產(chǎn)量比例與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.990**、r=-0.961 5**)，與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.926 2*)，上部葉產(chǎn)量比例與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.985 7**、r=0.988 4**)，與伸根期氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.943 5*)。

始興的單株產(chǎn)量與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=999 5**、r=0.984 1**)，與成熟期氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.878 7*)；單產(chǎn)與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=999 8**、r=0.9873**)，與2—6平均氣溫、成熟期氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.899 1*、r=0.954 9*)；單葉重與伸根期氣溫呈極顯著正相關(guān)(r=0.999 7**)，與2—6月平均氣溫、≥10℃積溫、≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.896 9*、r=0.927 4*、r=0.943 3*)；下部單葉重與伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著正相關(guān)(r=9625**、r=0.989 4**)，與2—6月平均氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.910 7*)，中部單葉重與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.957*、r=0.924 7*)，上部單葉重與伸根期氣溫呈極顯著正相關(guān)(r=0.991 6**)，與≥10℃積溫呈顯著正相關(guān)(r=0.857 8**)；下部葉產(chǎn)量比例與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.904 8*)，中部葉產(chǎn)量比例與氣溫?zé)o明顯相關(guān)，上部葉產(chǎn)量比例與≥10℃日數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.911 4*)。

樂昌的單株產(chǎn)量、單產(chǎn)、單葉重、上部單葉重與氣溫?zé)o顯著相關(guān)；中、下部單葉重與成熟期氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.888 1*、r=0.905*)；中、下部葉產(chǎn)量比例均與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.999 9**、r=0.978 4**、r=0.996 3**、r=0.993 3**)，與2—6月平均氣溫呈顯著正相關(guān)(r=0.889 6*，r=0.937 5*)，上部葉產(chǎn)量比列與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.998 5**、r=-0.981 9**)，與2—6月平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.910 3*)。

乳源的單株產(chǎn)量與氣溫?zé)o顯著相關(guān)；單產(chǎn)與成熟期氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.969 5**)，與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.955 1*)；單葉重與伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.967 6**、r=-0.992 6**、r=-0.993 7**)，與2—6月平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.920 9*)；下部單葉重與≥10℃日數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.988 9**)，中部單葉重與≥20℃日數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.960 9**)，與伸根期氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.927*)，上部單葉重與2—6月平均氣溫、伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.992 9**、r=-0.979 5**、r=-0.999 9**)，與≥20℃日數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.938*)。

3 結(jié)論與討論

韶關(guān)樂昌、南雄、乳源和始興4個(gè)煙區(qū)烤煙生長期(2—6月)的氣溫變化差異小，具備優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)區(qū)的基本氣溫條件，且4個(gè)煙區(qū)2—6月的氣溫于1998年開始明顯上升，總體上對(duì)烤煙整個(gè)生長過程的適宜度顯著提高。在伸根期，4個(gè)煙區(qū)平均氣溫?zé)o明顯變化，而旺長期和成熟期呈現(xiàn)明顯上升趨勢，可能是適宜韶關(guān)煙區(qū)濃香型煙葉生長發(fā)育的氣候要素之一，與張小全等[12]認(rèn)為南雄煙區(qū)大田前期氣溫較低，旺長和成熟期的氣溫較高是南雄濃香型煙葉風(fēng)格特色形成的氣候要素的結(jié)論相似。韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)≥10℃活動(dòng)積溫在2 800℃以上，在2000年以后明顯增加；日均溫≥20℃日數(shù)在80 d以上，且在2001年以后明顯增多。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所提出的烤煙適宜生長區(qū)域劃分指標(biāo)系統(tǒng)，2—6月≥10℃活動(dòng)積溫在2 600℃以上，日均溫≥20℃日數(shù)在70 d以上具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的氣候條件。由此表明，韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的溫?zé)釛l件。

韶關(guān)4個(gè)煙區(qū)中，烤煙單株產(chǎn)量、單產(chǎn)、上中下部煙葉單葉重及其產(chǎn)量比例與氣溫存在不同的相關(guān)性，南雄烤煙的產(chǎn)量構(gòu)成主要與≥10℃積溫、伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)；始興的主要與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)、2—6月平均氣溫、≥10℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)；樂昌的主要與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)、2—6月平均氣溫呈顯著或極顯著相關(guān)；乳源主要與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)、≥10℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)。因此，在煙草種植季節(jié)期間不同煙區(qū)可根據(jù)相關(guān)性顯著或極顯著的氣溫因子，提前獲取氣溫因子數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)論，為提高煙草產(chǎn)量提供有利的生態(tài)環(huán)境。由于烤煙生長所需的生態(tài)環(huán)境因素不僅有氣溫，還包括降水、日照、輻射量等氣象因子，而本研究使用韶關(guān)煙區(qū)所在的國家氣象觀測站氣溫資料進(jìn)行適宜度及與產(chǎn)量構(gòu)成相關(guān)性的分析，不夠全面和深入，下一步將對(duì)多個(gè)氣象要素進(jìn)行較系統(tǒng)的全面綜合分析。