山地氣象因子對(duì)烤煙生育期及青枯病的影響

張明發(fā)，張勝，巢進(jìn)，田茂成，田詠梅，馬琳，覃浪，陸魁東，彭宇，孔凡玉

（1湖南湘西州煙草公司生產(chǎn)技術(shù)中心，湖南吉首 416000；2湖南省氣象研究所，長(zhǎng)沙 410128；3湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，長(zhǎng)沙 410100；4中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所/煙草行業(yè)煙草病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266101）

0 引言

生育期分析研究對(duì)準(zhǔn)確模擬作物生長(zhǎng)及生產(chǎn)力形成有重要意義。前人就多種作物生育期間溫光條件、遺傳因素、栽培措施與主要生育階段的關(guān)系進(jìn)行了較多報(bào)道[1-5]，氣候條件的作用凸顯，甚至影響莖稈生長(zhǎng)、穗粒形成、糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、香氣等作物品質(zhì)和產(chǎn)量[6-12]。因此，為合理安排移栽期、預(yù)測(cè)烤煙生長(zhǎng)趨勢(shì)，進(jìn)一步建立了云南烤煙生育期預(yù)測(cè)模型[13]。黎妍妍等[14]開(kāi)展了煙草青枯病流行時(shí)間動(dòng)態(tài)與氣象因素研究。但有關(guān)日照及溫度對(duì)湘西烤煙生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程及青枯病的限制與影響的研究較少，而日照及溫度作為山地烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響關(guān)鍵因子尤為突出。鑒于此，筆者在湘西連續(xù)多年定位研究溫度和光照對(duì)烤煙生育期及青枯病變化規(guī)律的影響，分析它們與烤煙發(fā)育進(jìn)程及青枯病流行的規(guī)律，以期為合理安排湘西烤煙移栽期，掌握青枯病發(fā)生、發(fā)展和流行規(guī)律及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，科學(xué)利用當(dāng)?shù)貧夂驐l件，為錯(cuò)開(kāi)病害發(fā)生高峰期及烤煙生產(chǎn)生態(tài)布局提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019—2020年在湘西龍山縣茨巖點(diǎn)與大安點(diǎn)、永順縣石堤點(diǎn)、花垣縣道二點(diǎn)煙區(qū)采用當(dāng)?shù)刂髟云贩N設(shè)置不同移栽期試驗(yàn)，其中龍山茨巖點(diǎn)與大安點(diǎn)主栽‘K326’、‘HN2146’，永順石堤點(diǎn)、花垣道二點(diǎn)主栽‘云煙87’、‘HN2146’，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)5 個(gè)移栽期處理，均相差7 d，試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。各試驗(yàn)點(diǎn)均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積72 m2（寬4.8 m，長(zhǎng)15 m），3次重復(fù)，純氮用量為112.5～120 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.1:2.8，肥料全部基施，移栽煙苗保持大小一致，種植密度均為行距1.2 m、株距0.5 m，其他田間管理措施保持一致。

表1 各主栽品種不同移栽期的設(shè)計(jì)

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 氣象數(shù)據(jù)采集與分析煙田小氣候自動(dòng)氣象站由中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司提供，地面觀測(cè)部分包括氣溫（平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）、日照時(shí)數(shù)、降水量3 個(gè)要素，地下部分包括2 層地溫和2 層土壤濕度。所有要素自動(dòng)采集頻率為5 min采集一次數(shù)據(jù)。所采集的數(shù)據(jù)可以用U盤直接下載，同時(shí)自動(dòng)發(fā)送至湖南省氣象科學(xué)研究所專用接收電腦進(jìn)行分析[15]。觀測(cè)點(diǎn)包括龍山、永順、花垣3 縣的龍山茨巖、大安、永順石堤、花垣道二共4個(gè)點(diǎn)。

1.2.2 生育期調(diào)查按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》(YC/T 142—2010)調(diào)查記錄煙草生育期，其中，移栽至團(tuán)棵期為團(tuán)棵期，團(tuán)棵期至現(xiàn)蕾期為旺長(zhǎng)期，現(xiàn)蕾期至最下部煙葉成熟為成熟前期，最下部煙葉成熟至最上部煙葉采收結(jié)束為成熟后期。

1.2.3 青枯病病害調(diào)查2019—2020 年系統(tǒng)調(diào)查常年發(fā)病且整個(gè)生育期未噴施化學(xué)藥劑的煙田小氣候自動(dòng)氣象站附近田塊199 塊。移栽后每周調(diào)查一次病情指數(shù)直至采烤基本結(jié)束。采用五點(diǎn)取樣法掛牌定時(shí)定株調(diào)查，每點(diǎn)10株，指數(shù)計(jì)算參照文獻(xiàn)[16]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)利用Excel進(jìn)行，多重比較、相關(guān)分析及通徑分析利用SAS進(jìn)行。其中降水量、2層地溫和2層土壤濕度2年4個(gè)地區(qū)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理，年度地區(qū)變化、年度地區(qū)互作均較大，故僅采用穩(wěn)定一致的氣溫與光照2年4個(gè)地區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同移栽期對(duì)烤煙生育期的影響

表2 顯示，不同品種所有年度及地點(diǎn)試驗(yàn)全生育期均隨移栽期推遲而顯著縮短，其差異主要表現(xiàn)在現(xiàn)蕾之前的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的團(tuán)棵期和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段的旺長(zhǎng)期，其次為生長(zhǎng)后期（成熟后期），而生長(zhǎng)中期（成熟前期）時(shí)間基本一致。

2.2 主栽品種生育期與溫度、光照的關(guān)系

各品種受移栽期影響較大的為團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期生長(zhǎng)階段，各品種生育期與溫度、光照簡(jiǎn)單相關(guān)分析結(jié)果如表3。各品種團(tuán)棵期、生長(zhǎng)前期（團(tuán)棵期+旺長(zhǎng)期）階段與有效積溫?zé)o顯著相關(guān)關(guān)系，僅旺長(zhǎng)期時(shí)間與有效積溫呈顯著或極顯著正相關(guān)。各品種團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期及生長(zhǎng)前期時(shí)間與累積日照時(shí)數(shù)均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，表明累積日照時(shí)數(shù)的減少主要是隨生育時(shí)間縮短而變化的。各品種團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期及生長(zhǎng)前期時(shí)間與平均氣溫均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與平均日照時(shí)數(shù)均呈極顯著正相關(guān)。平均氣溫與平均日照時(shí)數(shù)是影響生育期的主要因素。

表3 主栽品種生育期與溫度、光照相關(guān)系數(shù)

2.3 主栽品種生育期與溫度、光照的通徑分析

將團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期生長(zhǎng)階段與平均日照時(shí)數(shù)、平均氣溫進(jìn)行通徑分析，結(jié)果如表4。平均日照時(shí)數(shù)對(duì)各品種烤煙生育期的直接作用及作用總和均低于平均氣溫，表明影響湘西烤煙生育期變化的主要?dú)庀笠蜃邮瞧骄鶜鉁亍?/p>

表4 生育期與溫度、光照通徑分析

2.4 青枯病病情指數(shù)與溫度、光照的相關(guān)性

以SMSA培養(yǎng)基檢測(cè)的青枯病病菌數(shù)量為因變量(Y)，周平均日照時(shí)數(shù)(X2)和周平均氣溫(X1)為自變量，通過(guò)逐步回歸分析法建立回歸方程Y=-746.211+24.77473X1+0.274462X2，相關(guān)系數(shù)r=0.7664（表5），煙草青枯病病菌數(shù)量與周平均日照時(shí)數(shù)、周平均氣溫呈正相關(guān)。偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，周平均溫度偏相關(guān)系數(shù)(0.6037)明顯大于周平均日照時(shí)數(shù)偏相關(guān)系數(shù)(0.0819)，溫度可能是影響青枯病病菌數(shù)量的主要因素。通徑分析決定系數(shù)與剩余通徑系數(shù)分別為0.6106與0.6171，說(shuō)明光照、溫度對(duì)青枯病影響達(dá)到61.71%。

表5 青枯病病情指數(shù)與溫度、光照相關(guān)系數(shù)

2.5 青枯病病情指數(shù)與溫度、光照的通徑分析

以煙草青枯病病情指數(shù)為因變量(Y)，周平均日照時(shí)數(shù)(X2)、周平均氣溫(X1)為自變量，通過(guò)逐步回歸分析法建立回歸方程Y=- 327.823 + 10.82626X1-0.387621X2，相關(guān)系數(shù)r=0.901042（表6）?？緹熐嗫莶〔【鷶?shù)量與周平均日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與周平均氣溫呈正相關(guān)。周平均溫度(0.7420)偏相關(guān)系數(shù)明顯大于周平均日照時(shí)數(shù)偏相關(guān)系數(shù)(0.0912)，說(shuō)明溫度是影響青枯病病害發(fā)生的主要因素。通徑分析的剩余通徑系數(shù)與決定系數(shù)分別為0.4198、0.8168，說(shuō)明光照、溫度對(duì)青枯病影響達(dá)到81.68%。

表6 青枯病病情指數(shù)與溫度、光照通徑分析

根據(jù)烤煙青枯病流行特點(diǎn)及逐步回歸方程，統(tǒng)計(jì)分析煙草青枯病調(diào)查數(shù)據(jù)，重點(diǎn)防治期為煙葉移栽63 d之前且均溫未達(dá)21.82℃之前，預(yù)防重點(diǎn)期為均溫未達(dá)18.77℃之前且煙葉移栽42 d 之前?；跍囟群颓嗫莶“l(fā)生特點(diǎn)的精準(zhǔn)防控階段對(duì)青枯病的高效防控更具意義。

3 結(jié)論

烤煙團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期隨移栽期延遲而顯著縮短，其原因是溫度隨移栽期推遲而顯著升高，使生育進(jìn)程加快；累積日照時(shí)數(shù)的減少有隨生育時(shí)間減少而變化的趨勢(shì)。溫度、日照對(duì)烤煙的主要效應(yīng)時(shí)期在團(tuán)棵期與旺長(zhǎng)期，主要影響在現(xiàn)蕾以前，其中溫度是影響湘西烤煙生育期的關(guān)鍵因子。平均日照時(shí)數(shù)與平均氣溫是影響生育期的主要因子，其中關(guān)鍵主要因子是平均氣溫。青枯病重點(diǎn)防治期為煙葉移栽63 d之前且均溫未達(dá)21.82℃之前，重點(diǎn)預(yù)防期為均溫未達(dá)18.77℃之前且煙葉移栽42 d之前。溫度對(duì)于指導(dǎo)青枯病的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治具有重要意義。

4 討論

作物生長(zhǎng)發(fā)育不僅受光照、氣溫等因子影響，栽培管理也是關(guān)鍵因素子[17]，生育期隨著移栽期推遲而顯著減少[8]；溫度的升高能使生育期縮短[18]；其中烤煙團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)前期生育時(shí)間明顯減少，現(xiàn)蕾后變化較小[19]；孫延國(guó)等[20]認(rèn)為煙草生育期隨移栽期推遲而減少開(kāi)花之前的生長(zhǎng)時(shí)間，而開(kāi)花后期并未縮短。本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果一致[12,19-21]。由溫度、赤霉素、光周期、春化以及年齡等至少6條途徑可組成作物開(kāi)花的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[22]，而溫度、光照差異實(shí)現(xiàn)了作物生育期的改變；且溫度表現(xiàn)為熱效應(yīng)和春化效應(yīng)[18]，光照表現(xiàn)在光合有效輻射效應(yīng)[18]和光周期效應(yīng)[22]；通過(guò)光溫效應(yīng)模型[11]、積溫非線性模型[2]、積溫線性模型[3]等分析模擬，光溫效應(yīng)在油菜[3]、小麥[2]及光敏品種[23]的生育期分析預(yù)測(cè)較準(zhǔn)確，且積溫理論也較好[24]。本研究結(jié)果與前人在其他作物上的研究結(jié)果一致[24-25]，但與呂尊富等[2]研究的日照時(shí)數(shù)、有效積溫隨播種期推遲均顯著減少的結(jié)果不一致；播種至抽穗階段的生育加快直接造成生育天數(shù)縮短[2]；而湘西煙區(qū)氣候類型為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，雨熱同季；夏季降水充沛；不同海拔高度形成了盆谷地、中低山、中山原等局地小氣候，烤煙移栽時(shí)、團(tuán)棵到現(xiàn)蕾時(shí)均在最適生長(zhǎng)溫度范圍之內(nèi)，分別為18～21、21～23、23～25℃；4 月6 日為中海拔（花垣道二）穩(wěn)定通過(guò)10℃初日，9月5日為＞20℃終日，4月26日為高海拔（龍山大安）穩(wěn)定通過(guò)10℃初日，9月12 日為＞20℃終日等，可能造成山地氣溫與光照的變化，進(jìn)而研究結(jié)果不全一致。

降雨量也是烤煙重要?dú)庀笠蜃?。但?jù)統(tǒng)計(jì)，3 月下旬氣溫開(kāi)始穩(wěn)定通過(guò)10℃，至7月達(dá)到峰值。8月氣溫逐步下降，11 月后降至10℃以下。降水量也是從3月到7 月逐漸增多，8 月降水量一般在100 mm 以下。降水量變化趨勢(shì)與氣溫變化趨勢(shì)基本一致，且降水量較充沛的4—8月熱量資源也較豐富；因此本研究降水量數(shù)據(jù)雖然有待繼續(xù)多年觀察，但這種雨熱同季的氣候環(huán)境論證了僅把溫度和光照作為主要?dú)庀笠蜃拥目尚行浴?/p>

湘西州烤煙全生育期日照時(shí)數(shù)850～1100 h。1—2月日照時(shí)數(shù)大部分地方為40～55 h；3—4 月日照明顯增多，為82～100 h；5—6月為110～130 h，能滿足煙葉生長(zhǎng)的需要；7—8月為170～210 h，有利煙葉成熟；9月開(kāi)始日照逐漸減少?？赡芘c湘西山地地形有關(guān)，日平均日照時(shí)數(shù)低于平原丘陵地區(qū)，故本研究認(rèn)為影響湘西烤煙生育期變化的關(guān)鍵氣象因子是平均氣溫。

本研究圍繞湘西煙區(qū)重點(diǎn)氣象因素、烤煙青枯病流行特點(diǎn)及烤煙生育期特點(diǎn)，提出重點(diǎn)預(yù)防期為均溫未達(dá)18.77℃之前且煙葉移栽42 d之前，重點(diǎn)防治期為煙葉移栽63 d 之前且均溫未達(dá)21.82℃之前。但不同種類土壤烤煙青枯病的病指有一定差異。一般土質(zhì)黏重板結(jié)、低洼漬水與土壤濕度大的地區(qū)發(fā)病嚴(yán)重。

溫度是青枯病病菌繁殖及病害蔓延的主要因素，調(diào)控不同生態(tài)區(qū)域生育期氣溫具有重要價(jià)值[26-28]。建議生產(chǎn)上適當(dāng)提早移栽期，盡量使上部葉成熟采收提前至發(fā)病高峰期[29]。

在不同品種與海拔高度進(jìn)行連年小氣候觀測(cè)和移栽期試驗(yàn)，調(diào)查青枯病發(fā)病情況，構(gòu)建氣象要素與主要烤煙青枯病的關(guān)系模型；利用烤煙移栽期氣象指標(biāo)和歷史氣象資料，結(jié)合最佳的烤煙產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)或病情指數(shù)，可推出或調(diào)整各生態(tài)氣候區(qū)不同品種的最佳移栽期或降低重病區(qū)的病害趨勢(shì)。建議基于歷年氣象大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)病害預(yù)測(cè)、氣象查詢與氣象預(yù)警等智能發(fā)布。