豫南煙區(qū)烤煙生長環(huán)境氣溫特征變化及適宜性分析

郝浩浩，劉曉敏，唐培培，周 全，邵惠芳，韓 丹，許自成，吳俊林

（1.河南省煙草公司駐馬店市公司，河南駐馬店 463000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002；3.河南省駐馬店市煙草公司泌陽縣分公司，河南泌陽 463700）

烤煙在生長過程中受生態(tài)環(huán)境的影響較大，適宜的氣候條件能夠提高烤煙的品質(zhì)和產(chǎn)量［1，2］。已有研究表明，影響烤煙生長的主要?dú)庀笠蜃佑腥照諘r(shí)數(shù)、氣溫和降雨量［3］，其中，氣溫對(duì)烤煙生長的影響最大。楊恕良等［4］的研究發(fā)現(xiàn)，平均氣溫是影響貴州省煙葉質(zhì)量的主要?dú)庀笠蜃樱s占所有氣象因子的38.7%。胡穎梅等［5］的研究表明，整個(gè)生育期平均溫度占烤煙所有氣象影響因子權(quán)重的0.471。姬興杰［6］等的研究表明，對(duì)河南省煙區(qū)烤煙中部葉化學(xué)成分影響因子中，以溫、熱因素的影響程度為最大，水、濕因素次之、光照因素最小。全球氣溫逐漸變暖，有研究發(fā)現(xiàn)，1960—2018 年中國年平均溫度呈上升趨勢，平均每10 年增溫約0.278 ℃［7］，氣候變暖增大了極端降水的概率［8］，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)。豫南是中國南北方過渡地帶，包括信陽市、南陽市和駐馬店市，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，是河南省烤煙種植的主產(chǎn)區(qū)［9，10］，因此，對(duì)豫南煙區(qū)氣溫進(jìn)行研究具有重要意義。在以往的研究中，人們常常把所有氣象因子作為整體去研究［11，12］，針對(duì)影響烤煙生長的主要?dú)庀笠蜃託鉁氐难芯窟€鮮見報(bào)道。本研究通過分析2010—2017 年豫南煙區(qū)烤煙不同生育期的平均氣溫、日平均最高氣溫、日平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫等數(shù)據(jù)，研究豫南各市烤煙生長環(huán)境氣溫的變化和適宜性，以期為當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培及大田管理提供理論參考。

1 數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 數(shù)據(jù)來源

豫南煙區(qū)（包括信陽市、南陽市和駐馬店市）2010—2017 年的氣象資料由河南省氣象局提供。氣象資料包括駐馬店市、信陽市和南陽市3 個(gè)植煙市在烤煙伸根期、旺長期和成熟期的平均氣溫、日平均最高氣溫、日平均最低氣溫、極端最高氣溫和極端最低氣溫等氣候指標(biāo)，豫南煙區(qū)總體氣溫指標(biāo)為各市氣溫指標(biāo)的平均值。根據(jù)當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)節(jié)令，伸根期為4 月20 日至5 月31 日，旺長期為6 月1—31日，成熟期為7 月1 日至8 月31 日。

1.2 適宜性分析

參考龍懷玉等［13］建立的烤煙氣候適宜性評(píng)價(jià)模型，對(duì)平均氣溫的適宜指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，氣溫指標(biāo)、隸屬函數(shù)及拐點(diǎn)值見表1。隸屬函數(shù)中的拋物線型函數(shù)的計(jì)算式如下。

表1 豫南煙區(qū)氣溫適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)及其隸屬度函數(shù)拐點(diǎn)

式中，x1、x2、x3、x4分別為各氣候因素指標(biāo)的下限值、最優(yōu)下限值、最優(yōu)上限值、上限值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0 和Excel 2019 軟件完成各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豫南煙區(qū)烤煙大田不同時(shí)期平均氣溫變異特征及適宜性分析

由2010—2017 年豫南煙區(qū)烤煙大田不同時(shí)期的平均氣溫值（表2）可知，豫南煙區(qū)在烤煙生長相同時(shí)期各市平均氣溫相差不大，在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.26、25.71、27.42 ℃。豫南煙區(qū)烤煙生長不同時(shí)期的平均氣溫變異系數(shù)在4.00%左右，其中，南陽市烤煙旺長期的平均氣溫變異系數(shù)最高，為5.37%，在信陽市烤煙旺長期的平均氣溫變異系數(shù)最低，為3.16%。結(jié)果表明，烤煙在伸根期適宜溫度范圍為18.00～28.00 ℃，旺長期適宜溫度范圍為20.00～28.00 ℃，成熟期適宜溫度范圍為20.00～25.00 ℃［14］。豫南地區(qū)烤煙伸根期和旺長期平均氣溫適宜指數(shù)均為1.00，說明該區(qū)處于優(yōu)質(zhì)煙生長適宜溫度范圍內(nèi)，成熟期平均氣溫偏高，其中以駐馬店市適宜指數(shù)最高，為0.80，信陽市適宜指數(shù)較低，為0.76。

表2 2010—2017 年豫南煙區(qū)烤煙大田不同時(shí)期平均氣溫變異特征及適宜性

2.2 豫南煙區(qū)大田不同時(shí)期平均氣溫變化分析

豫南地區(qū)烤煙大田不同時(shí)期平均氣溫隨年份變化如圖1 所示，在伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫隨年份增加均呈先升高后降低再升高的趨勢，趨勢線擬合方程分別為y=0.081 6x3-1.139 9x2+4.565x+16.571、y=0.07x3-1.002 3x2+3.813x+22.776 和y=0.050 4x3-0.666 8x2+2.461 6x+25.173，R2分 別 為0.802 8、0.856 4 和0.154 1。在烤煙伸根期和旺長期趨勢線擬合程度較好，烤煙生長成熟期平均氣溫在2013 年出現(xiàn)了極端值，為30.0 ℃，在2014 年又急劇下降，平均氣溫為26.0 ℃，2014—2017 年又呈上升趨勢。

圖1 2010—2017 年豫南煙區(qū)不同時(shí)期平均氣溫年際變化

2.3 豫南煙區(qū)大田不同時(shí)期日平均最高氣溫、日平均最低氣溫分析

對(duì)豫南各市從2010—2017 年烤煙生長不同時(shí)期的日平均最高氣溫和日平均最低氣溫進(jìn)行分析（表3、表4），在烤煙伸根期各市日平均最高氣溫相近，日平均最低氣溫以駐馬店市最低，為12.83 ℃。在烤煙旺長期，各市日平均最高氣溫在29.0～32.0 ℃，以駐馬店市和南陽市氣溫略高，2 個(gè)城市日平均最低氣溫相差不大。在烤煙成熟期，各市日平均最高氣溫和日平均最低氣溫均差距不大。研究表明，烤煙在大田生長期的最適宜溫度為20.0～28.0 ℃［15］。從表3 中可以發(fā)現(xiàn)，各市烤煙伸根期的日平均最高氣溫和旺長期、成熟期的日平均最低氣溫均處于最適溫度范圍內(nèi)，而在旺長期和成熟期的日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高，伸根期日平均最低氣溫比烤煙生長最適溫度偏低。

表3 2010—2017 年豫南煙區(qū)日平均最高氣溫變化（單位：℃）

表4 2010—2017 年豫南煙區(qū)日平均最低氣溫變化（單位：℃）

2.4 豫南煙區(qū)日平均最高、最低氣溫年際變化分析

豫南煙區(qū)日平均最高、最低氣溫隨年份變化如圖2 所示，在烤煙伸根期日平均最高溫隨年份變化總體呈上升趨勢，日平均最低溫呈下降趨勢，溫差逐漸增大。在烤煙旺長期日平均最高、日平均最低氣溫隨年份變化均呈下降趨勢，且下降的趨勢較為明顯。在烤煙成熟期日平均最高、日平均最低氣溫隨年份增加而緩慢下降，但自2015 年之后，日平均最高溫和日平均最低溫均呈上升趨勢。

圖2 2010—2017 年豫南煙區(qū)日平均最高、最低氣溫年際變化

2.5 豫南煙區(qū)極端最高、最低氣溫分析

對(duì)豫南各市2010—2017 年烤煙生長不同時(shí)期的極端最高和最低氣溫進(jìn)行分析（圖3），在烤煙伸根期駐馬店市和南陽市出現(xiàn)大于35 ℃的極端最高氣溫和小于10 ℃的極端最低氣溫比例較高，信陽市極端最高氣溫在32～35℃，極端最低氣溫在10～13℃的占比較大，相較于駐馬店市和南陽市氣溫表現(xiàn)較為緩和。在烤煙旺長期駐馬店市、信陽市和南陽市均以35～38 ℃的極端最高氣溫和大于15 ℃的極端最低氣溫占比較高，其中，駐馬店市和南陽市存在大于38 ℃的極端最高氣溫年份，而信陽市部分年份存在極端小于35 ℃的情況，整體以駐馬店市和南陽市更易于在烤煙旺長期出現(xiàn)較高的極端高溫天氣。在烤煙成熟期各市的極端最高氣溫均在35 ℃以上，大于38 ℃的極端最高氣溫以信陽市和南陽市占比較高，3 個(gè)城市的極端最低氣溫天氣以駐馬店略低。

圖3 2010—2017 年豫南煙區(qū)極端最高、最低氣溫分析

3 討論

平均氣溫一般較為穩(wěn)定，每增加1.0 ℃，對(duì)生態(tài)環(huán)境都能產(chǎn)生巨大影響［16，17］。1971—2005 年豫南煙區(qū)在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.80、26.38、26.73 ℃［18］。本 研 究 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn)，2010—2017 年豫南煙區(qū)在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.26、25.71、27.42 ℃，這表明在烤煙伸根期和旺長期的平均氣溫比20 世紀(jì)末分別降低了0.54、0.67 ℃，在成熟期平均氣溫增加了0.69 ℃。

烤煙生長受溫度的影響較大，在大田生長的不同時(shí)期，對(duì)溫度的需求也不相同［19］。本研究發(fā)現(xiàn)，在豫南煙區(qū)，烤煙伸根期平均氣溫處于優(yōu)質(zhì)煙生長適宜溫度范圍內(nèi)，但伸根期日平均最低溫比烤煙生長最適溫度偏低且呈下降趨勢，日平均最高氣溫隨年份變化總體呈上升趨勢，日平均最高、最低氣溫差逐漸增大。在旺長期，平均氣溫處于優(yōu)質(zhì)煙生長適宜溫度范圍內(nèi)，日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高但隨年份變化呈明顯下降趨勢。成熟期平均氣溫和日平均最高氣溫均超過烤煙生長最適溫度，日平均最高、最低氣溫隨年份變化均呈緩慢下降趨勢，但在2013 年烤煙生長成熟期平均氣溫出現(xiàn)了30.0 ℃的極端值，自2015 年后總體溫度均呈上升趨勢?？傮w而言，豫南煙區(qū)在烤煙伸根期要注意低溫的影響，在旺長期溫度較適宜，在成熟期存在極端高溫的風(fēng)險(xiǎn)。

極端氣溫是影響烤煙生長的重大風(fēng)險(xiǎn)［20］，在伸根期遇到小于13 ℃極端最低氣溫會(huì)導(dǎo)致煙苗生長發(fā)育受阻，在成熟期遭遇大于35 ℃的極端高溫，葉片易被灼傷且品質(zhì)下降［21，22］。本研究發(fā)現(xiàn)，在烤煙伸根期駐馬店市和南陽市出現(xiàn)大于35 ℃的極端高溫和小于10 ℃的極端低溫占比較高，日平均最低氣溫以駐馬店市最低，為12.83 ℃，信陽市相較于駐馬店市和南陽市氣溫表現(xiàn)較為緩和。在旺長期駐馬店市和南陽市存在大于38 ℃的極端高溫年份，且日平均最高氣溫以駐馬店市和南陽市略高，說明這2 個(gè)城市更易于出現(xiàn)較高的極端高溫天氣。成熟期各地區(qū)的極端最高氣溫均在35 ℃以上，大于38 ℃的極端最高氣溫以信陽市和南陽市占比較高。

在全球氣候變暖的背景下，本研究以烤煙生育期氣溫變化作為出發(fā)點(diǎn)，較為全面地分析了21 世紀(jì)初豫南煙區(qū)氣溫的適宜性、變化趨勢和風(fēng)險(xiǎn)幾率，以期為當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供理論參考。氣溫變化時(shí)往往伴隨著降雨量等氣候的改變，葉明華等［23］研究發(fā)現(xiàn)，在安徽省氣溫與降雨量呈中等負(fù)相關(guān)，在極端天氣下二者變?yōu)檎嚓P(guān)關(guān)系。降雨量對(duì)烤煙生長的影響僅次于溫度，但在烤煙生育期間降雨量變異程度較大，未來可進(jìn)一步研究豫南煙區(qū)氣溫與降雨量的關(guān)系，從而為當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)布局提供更多參考。

4 小結(jié)

1）2010—2017 年豫南煙區(qū)在烤煙伸根期和旺長期的平均氣溫均在優(yōu)質(zhì)煙生長適宜范圍內(nèi)，分別為21.26、25.71 ℃，成熟期平均氣溫比適宜溫度略高，為27.42 ℃。整體隨年份增加均呈先升高后降低再升高的趨勢。

2）各地區(qū)在烤煙伸根期日平均最低氣溫比烤煙生長最適溫度偏低，在旺長期和成熟期的日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高，總體均呈下降趨勢。

3）駐馬店市和南陽市在烤煙伸根期出現(xiàn)極端低溫和在旺長期出現(xiàn)極端高溫比例較高，信陽市和南陽市在成熟期出現(xiàn)溫度大于38 ℃的極端高溫天氣占比較高。