吉林市烤煙產(chǎn)量與氣象條件的相關(guān)分析

梁 穎 馬樹(shù)慶 楊 琳 徐爭(zhēng)春

（1.蛟河市氣象局，吉林蛟河 132500；2.吉林省氣象臺(tái)，吉林長(zhǎng)春 130062；3.吉林省氣象服務(wù)中心，吉林長(zhǎng)春 130062；4.樺甸市氣象局，吉林樺甸 132400）

1 引言

烤煙是主要經(jīng)濟(jì)作物，烤煙栽培依靠自然氣候和土壤條件，氣象條件變化對(duì)煙葉生長(zhǎng)、產(chǎn)量和生產(chǎn)效益影響較大[1-2]，因而烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)具有敏感的年變化和很強(qiáng)的地域特性[3-4]。氣候和生態(tài)條件對(duì)烤煙栽培和產(chǎn)量的影響一直深受關(guān)注，很多專家學(xué)者在不同領(lǐng)域用不同方法對(duì)此作了大量的研究探討。張慢慢等[5]通過(guò)相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)分析認(rèn)為三門峽煙區(qū)的平均溫度和日照時(shí)數(shù)對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響最大。李小芳等[6]通過(guò)相關(guān)、逐步回歸、通徑和決策等分析發(fā)現(xiàn)，上等煙比率對(duì)旺長(zhǎng)期降水量和采烤前期日照時(shí)數(shù)反應(yīng)敏感，決定烤煙產(chǎn)量的關(guān)鍵因素是旺長(zhǎng)期的平均溫度和降水量。不同地區(qū)氣候環(huán)境對(duì)煙草生長(zhǎng)所需條件的滿足程度不同，因此各地氣候條件對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響有較大差異[7]。吉林市是北方烤煙主產(chǎn)區(qū)之一，處于東北地區(qū)的中東部丘陵區(qū)，氣候溫涼濕潤(rùn)，氣象條件年際、月際和縣（市）際差異均較大[8-9]，但烤煙生產(chǎn)與氣象條件的關(guān)系研究很少有專門的研究報(bào)道，以致氣象要素對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響尚不十分清楚，遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前烤煙栽培布局調(diào)整、現(xiàn)代烤煙生產(chǎn)管理和打造特色烤煙品牌的需要，開(kāi)展烤煙生產(chǎn)氣象服務(wù)也缺乏相關(guān)的科學(xué)依據(jù)。因此本文利用歷年烤煙產(chǎn)量和氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)分析等手段揭示氣象要素對(duì)吉林市各縣（市）烤煙產(chǎn)量的影響指標(biāo)和模式。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

各縣（市）1981—2017年5—9月氣象資料來(lái)源于吉林市氣象局，包括氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照等數(shù)據(jù)。各縣（市）1982—2016年煙葉種植面積、煙葉產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于吉林市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 烤煙氣象產(chǎn)量分解

考察歷年資料顯示，烤煙單產(chǎn)（單位面積干煙葉產(chǎn)量）多有逐年升高的趨勢(shì)。根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)原理，每年烤煙實(shí)際單產(chǎn)（Y）可分解為當(dāng)年的趨勢(shì)單產(chǎn)（Yt）+氣象單產(chǎn)（Yc）。其中趨勢(shì)單產(chǎn)是受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)等非自然因素影響的那部分產(chǎn)量，通常表現(xiàn)為產(chǎn)量隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，根據(jù)歷年產(chǎn)量變化特征，本文采用分段線性方法來(lái)模擬逐年趨勢(shì)產(chǎn)量（圖1虛直線）。每年的氣象單產(chǎn)（Yc）為受天氣氣候變化影響的那部分產(chǎn)量[10]，計(jì)算公式為：Yc=YYt。

圖1 蛟河（a）、樺甸（b）、磐石（c）烤煙單產(chǎn)年變化

采用相關(guān)分析研究吉林市氣象條件對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響，采用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 烤煙生產(chǎn)狀況與氣候條件

3.1.1 吉林市烤煙生產(chǎn)狀況

吉林市位于我國(guó)東北地區(qū)中部，所轄5縣（市）1城區(qū)，屬于低山丘陵區(qū)，溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候、土質(zhì)條件比較適宜種植烤煙[11]?？緹熢诩质薪?jīng)濟(jì)中占有較大的比重，除滿足本地市場(chǎng)需求外，吉林烤煙還遠(yuǎn)銷國(guó)內(nèi)外，是雪茄型和混合型卷煙的原料產(chǎn)地之一。自1981年以來(lái)，受市場(chǎng)供需影響，吉林市烤煙種植面積在600～2 700hm2波動(dòng)，年產(chǎn)煙葉（煙草公司收購(gòu)的干煙葉）450萬(wàn)kg左右。吉林市各縣（市）烤煙單產(chǎn)年際波動(dòng)較大，有隨時(shí)間增長(zhǎng)的趨勢(shì)。其中蛟河、樺甸、磐石的單產(chǎn)趨勢(shì)變化較為顯著（圖1），烤煙單產(chǎn)由20世紀(jì)90年代的2 000kg/hm2左右到近年的2 400kg/hm2左右，煙葉價(jià)格為20元/kg左右，單位農(nóng)田生產(chǎn)效益較高。吉林烤煙主要的生育階段：3—4月為棚內(nèi)育苗階段，5月中下旬煙苗移栽至大田，6月中旬—8月上旬是旺長(zhǎng)階段，8月中旬—9月上旬為成熟階段，9月中旬—10月中旬為采收烘烤階段。大田生長(zhǎng)期一般處于5—9月。

3.1.2 吉林市烤煙氣候條件

烤煙為喜溫作物，因此氣溫是決定烤煙品質(zhì)和產(chǎn)量的一個(gè)重要因素[12]。烤煙生長(zhǎng)前期氣溫影響不大，但中后期要求較高的氣溫[12]。吉林市5—9月各月平均氣溫分別在14.5℃、19.5℃、22.0℃、21.0℃和14.8℃左右，縣際相差1～2℃。一般認(rèn)為，烤煙移栽的最適宜氣溫為日平均氣溫12℃以上[12]，旺盛生長(zhǎng)期日平均氣溫23℃左右較好，成熟期間日均氣溫不宜低于20℃[13]，采收期間15～18℃為宜。吉林烤煙大田生長(zhǎng)期平均氣溫多數(shù)年份低于最適溫度（22～23℃）[14]，但也在適宜溫度下限范圍內(nèi)。吉林市5—9平均降水量550mm左右，各月依次為60mm、110mm、175mm、150mm和56mm，縣際雨量差在正負(fù)8%左右。當(dāng)?shù)乜緹煷筇锲谛杷?10mm左右，大田前期（苗期）和后期（采收期）需水較少，中期（旺長(zhǎng)和成熟期）需水較多[13-14]，這與當(dāng)?shù)亟邓繒r(shí)間變化相適應(yīng)。但當(dāng)?shù)匾圃云诮邓枯^少，多數(shù)年份需要澆水移栽。旺長(zhǎng)期降雨基本能滿足烤煙生長(zhǎng)需求，成熟前期降水量較多，經(jīng)常發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害，對(duì)產(chǎn)量有一定影響。煙葉生長(zhǎng)和成熟期間適宜日照百分率需大于40%[14]。當(dāng)?shù)?—6月日照百分率在47%～52%；7—8月在40%～47%；9月在53%～60%，基本能夠滿足烤煙生長(zhǎng)期對(duì)光照的需求，但有的年份夏季出現(xiàn)連陰雨，光照不足，影響烤煙產(chǎn)量?？諝鉂穸葘?duì)烤煙產(chǎn)量和病、蟲(chóng)害的發(fā)生發(fā)展也有影響[13]。吉林市5—9月空氣相對(duì)濕度在70%～75%，接近烤煙生長(zhǎng)發(fā)育適宜條件（70%～80%[13-14]），但當(dāng)?shù)?—8月濕度較大，且空氣濕度年際變化較大，對(duì)煙葉產(chǎn)量有一定的影響。

3.2 烤煙產(chǎn)量與氣象條件的關(guān)系

3.2.1 氣溫

烤煙的氣象產(chǎn)量與5—9月各月平均氣溫的相關(guān)系數(shù)如表1，磐石和城郊的烤煙產(chǎn)量與5—9月平均氣溫正相關(guān)顯著，其他縣（市）關(guān)系不顯著。各縣（市）產(chǎn)量與8月平均氣溫的關(guān)系都呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，氣溫越高產(chǎn)量越高；5月、6月、9月的關(guān)系不顯著。表明當(dāng)?shù)貧鉁啬軌驖M足煙葉幼苗生長(zhǎng)和成熟的需求。其中城郊烤煙氣象產(chǎn)量與7月、8月和5—9月平均氣溫的線性關(guān)系如圖2，平均氣溫升高1℃，烤煙單產(chǎn)依次增加129.6kg/hm2、146.3kg/hm2和197.4kg/hm2。城郊2000年單產(chǎn)最高，為3 111kg/hm2，當(dāng)年5—9月平均氣溫為20.6℃，7月、8月平均氣溫分別為24.5℃和23.2℃；1987年單產(chǎn)最低，為1741kg/hm2，當(dāng)年5—9月平均氣溫為18.2℃，7月、8月平均氣溫分別為21.6℃和20.1℃。

圖2 吉林市城郊烤煙產(chǎn)量與7月（a）、8月（b）、5—9月（c）平均氣溫的關(guān)系

3.2.2 降水量

吉林市各縣（市）烤煙氣象產(chǎn)量與5—9月各月降水量的相關(guān)系數(shù)如表1，各縣（市）逐月的相關(guān)系數(shù)多為負(fù)值，說(shuō)明當(dāng)?shù)赜炅靠傮w偏多，多數(shù)時(shí)段雨水過(guò)多導(dǎo)致產(chǎn)量下降，但位置偏南、氣溫相對(duì)較高的樺甸市產(chǎn)量與雨量關(guān)系不大。磐石和城郊烤煙產(chǎn)量與6月雨量顯著負(fù)相關(guān)，永吉產(chǎn)量與8月雨量顯著負(fù)相關(guān)。永吉產(chǎn)量與5—9月總雨量顯著負(fù)相關(guān)（圖3），雨量每增加10mm，每公頃產(chǎn)量下降9kg左右。其中2000年永吉烤煙單產(chǎn)最高值為3 305kg/hm2，當(dāng)年5—9月總雨量為397.6mm；1987年單產(chǎn)最低值為1 942kg/hm2，5—9月雨量達(dá)到654.4mm，夏季出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。

圖3 永吉烤煙產(chǎn)量與8月降水量（a）、5—9月降水量（b）的關(guān)系

3.2.3 相對(duì)濕度

由表1可知，吉林市各縣（市）烤煙氣象產(chǎn)量與夏、秋季空氣相對(duì)濕度多呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，說(shuō)明當(dāng)?shù)卮筇镏泻笃诳諝饪傮w過(guò)濕，對(duì)烤煙生長(zhǎng)和產(chǎn)量有負(fù)面影響，空氣相對(duì)干燥利于增產(chǎn)。當(dāng)?shù)?月空氣濕度偏小，與產(chǎn)量的相關(guān)性多為正相關(guān)，但各縣（市）相關(guān)系數(shù)不十分顯著，說(shuō)明春季移栽前后空氣濕度對(duì)產(chǎn)量影響不大。從相關(guān)程度來(lái)看，蛟河9月、永吉7月、城郊6—7月的空氣相對(duì)濕度與烤煙產(chǎn)量相關(guān)達(dá)到顯著水平，5—9月平均相對(duì)濕度對(duì)城郊烤煙產(chǎn)量的影響也達(dá)到顯著水平，其余多不十分顯著。其中，城郊產(chǎn)量與7月空氣相對(duì)濕度相關(guān)最為顯著（圖4），空氣濕度每增加1%，每公頃產(chǎn)量下降24.5kg左右。2000年城郊單產(chǎn)最高，為3 111kg/hm2，7月相對(duì)濕度為64%；1987年單產(chǎn)最低，為1 741kg/hm2，7月相對(duì)濕度為85%?？諝鉂穸却笮∨c同期雨量有關(guān)，多雨的地方和年份空氣濕度一般也較大，因此烤煙產(chǎn)量與雨量和空氣濕度的相關(guān)性總體上相近。

圖4 吉林城郊烤煙產(chǎn)量與7月相對(duì)濕度關(guān)系

表1 烤煙產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)系數(shù)

3.2.4 日照

吉林市各縣（市）烤煙氣象產(chǎn)量與大田期各月日照百分率的相關(guān)系數(shù)如表1，總的看相關(guān)性多為正相關(guān)，說(shuō)明多數(shù)地方多數(shù)時(shí)段日照充分利于增產(chǎn)，但也有負(fù)相關(guān)的。各縣（市）逐月的相關(guān)性都沒(méi)有達(dá)到顯著水平，且相關(guān)性分布無(wú)規(guī)律性，說(shuō)明吉林各地多數(shù)時(shí)段日照條件基本滿足烤煙生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的需求，很少出現(xiàn)持續(xù)寡照影響產(chǎn)量的情況。從相關(guān)程度來(lái)看，永吉7月日照與產(chǎn)量相關(guān)較為顯著（圖5），日照百分率每增加1%，每公頃產(chǎn)量增加11.4kg。2000年永吉單產(chǎn)最高，為3 305kg/hm2，7月日照百分率為41%；1987年單產(chǎn)最低，為1 942kg/hm2，7月日照百分率為46%。

圖5 永吉烤煙產(chǎn)量與7月日照百分率關(guān)系

4 結(jié)語(yǔ)

（1）吉林市烤煙單產(chǎn)與5—9月平均氣溫和日照百分率呈正相關(guān)，與降水、相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)。多數(shù)縣（市）主要生長(zhǎng)期日平均氣溫每升高1℃，烤煙單產(chǎn)增加130～200kg/hm2；期間雨量每增加10mm，產(chǎn)量下降9kg/hm2左右；日照百分率每增加1%，單產(chǎn)約增加11kg/hm2左右；旺長(zhǎng)期空氣濕度偏大導(dǎo)致產(chǎn)量略有下降。相對(duì)而言，5月和9月氣候因子對(duì)烤煙單產(chǎn)影響較小，7—8月氣候因子對(duì)烤煙單產(chǎn)影響較大。主要生長(zhǎng)季氣溫適中或偏高、降水偏少、日照充足、濕度適中或略低有利于提升吉林市烤煙單產(chǎn)。

（2）氣候因子對(duì)吉林市不同縣（市）烤煙產(chǎn)量的影響有共性也有差異，是因?yàn)榭h際氣象條件存在差異所致。從作物氣象與生態(tài)學(xué)原理來(lái)看，同一類烤煙對(duì)氣象條件的需求有一定的一致性，但由于氣象條件地域差異較大，導(dǎo)致影響烤煙產(chǎn)量的氣象要素以及產(chǎn)量與氣象因子的關(guān)系是不同的，即使同一地區(qū)，不同時(shí)段的氣象條件對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響也可能不一致。

（3）本文和相關(guān)研究結(jié)果因地而異是客觀的、可信的。但從相關(guān)系數(shù)的變化看，也有隨機(jī)性和不確定性，例如個(gè)別相鄰縣（市）氣象條件相近，但與產(chǎn)量的相關(guān)性卻有明顯差異，暫時(shí)還無(wú)法科學(xué)解釋，部分模糊結(jié)果有待進(jìn)一步采用其他試驗(yàn)方法分析和解釋。