曲靖煙區(qū)氣候因素分析及其對烤煙油分的影響

謝利麗，張 凱，盧秀萍，解 燕，許自成*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002; 2.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650000；3.云南省煙草公司 曲靖市公司，云南 曲靖 655000)

曲靖煙區(qū)氣候因素分析及其對烤煙油分的影響

謝利麗1，張 凱1，盧秀萍2，解 燕3，許自成1*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002; 2.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650000；3.云南省煙草公司 曲靖市公司，云南 曲靖 655000)

為明確曲靖煙區(qū)氣候因素特點(diǎn)與煙葉油分的關(guān)系，以云南曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))2 541份烤后煙葉樣品為材料，并收集對應(yīng)采樣點(diǎn)的氣候數(shù)據(jù)，分析了曲靖煙區(qū)的氣候特點(diǎn)及其對烤煙油分的影響。結(jié)果表明：與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)相比，曲靖煙區(qū)大田生育期日照時數(shù)相對較少，日平均溫度偏低，生育前期降雨適中，生育后期降雨量典型偏多；根據(jù)光照、降雨量和熱量分配上的差異進(jìn)行聚類分析可將曲靖煙區(qū)的植煙氣候分為3類；油分較多的煙葉對應(yīng)的氣候特征表現(xiàn)為生育期內(nèi)日照時數(shù)相對較多，≥17 ℃的有效積溫較高，生育前期日平均氣溫相對較低、降雨量相對較多，生育后期日平均溫度相對較高、降雨量相對較少；回歸分析表明，當(dāng)煙草生育期內(nèi)日照時數(shù)>670 h，≥17 ℃的有效積溫>180 ℃，生育前期日平均氣溫在17.0～17.5 ℃、降雨量在122～140 mm，生育后期日平均氣溫在19.0～19.3 ℃、降雨量在520～590 mm時，有利于煙葉油分的形成。

烤煙； 日照時數(shù)； 氣溫； 降雨量； 煙葉油分； 曲靖

生態(tài)因子是煙葉生長發(fā)育的基礎(chǔ)條件，也是煙葉品質(zhì)特點(diǎn)和風(fēng)格特色形成的重要因素[1-2]。在諸多生態(tài)因子中，烤煙種植氣候是造就優(yōu)質(zhì)特色煙葉的主要生態(tài)學(xué)外因[3-4]，充足的光照、適宜的溫度及各時段合理分配的降雨是煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要因素[5-8]。煙葉油分作為煙葉品質(zhì)因素的重要指標(biāo)，與煙葉的物理特性、化學(xué)成分及感官質(zhì)量關(guān)系密切，其含量的多少在一定程度上可以反映煙葉質(zhì)量的優(yōu)劣[9-10]。云南曲靖煙區(qū)海拔高度差異較大(1 400～2 200 m)，其獨(dú)特的地形地貌造就了煙區(qū)氣候的多樣性和復(fù)雜性，對煙葉品質(zhì)的形成有重要影響。浦吉存等[11-12]應(yīng)用GIS技術(shù)，推算和模擬曲靖氣候要素的空間分布，將曲靖烤煙生態(tài)氣候相似性區(qū)劃分為9個區(qū)，認(rèn)為烤煙大田中后期的氣候是決定曲靖清香型煙葉形成的主要原因；高旭等[13]研究表明，氣候因子中平均氣溫、平均降雨量、相對濕度和蒸發(fā)量對曲靖煙葉質(zhì)量的影響相對較大。但前人研究中并未具體分析曲靖煙區(qū)氣候因素特點(diǎn)與煙葉油分的關(guān)系，鑒于此，基于曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))2 541個樣本的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)(煙葉油分和氣候因子)，分析了曲靖煙區(qū)的氣候特征及烤煙油分與植煙區(qū)各時段氣候因子的關(guān)系，旨在為優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)合理布局提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 氣候資料來源及處理

由于日照、降雨、氣溫3項(xiàng)氣候指標(biāo)對煙葉生長發(fā)育的影響較大，因此，試驗(yàn)采用云南省曲靖市9個植煙縣(市、區(qū))90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(富源縣11個、會澤縣14個、陸良縣9個、麒麟?yún)^(qū)5個、羅平縣10個、馬龍縣4個、師宗縣7個、宣威市22個、沾益縣8個)采樣點(diǎn)氣象基準(zhǔn)站2014年4月下旬—8月下旬的日照時數(shù)、氣溫、降雨量數(shù)據(jù)，通過Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，分別計算出4—8月下旬日照時數(shù)、4月下旬—5月下旬日平均氣溫、6月上旬—8月下旬日平均氣溫、≥17 ℃的有效活動積溫、4月下旬—5月下旬降雨量、6月上旬—8月下旬降雨量。國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)氣候數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[14]。

由于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象基準(zhǔn)站每小時記錄1次數(shù)據(jù)，因此，各個氣候指標(biāo)每天均有24個數(shù)據(jù)。每天日照時數(shù)和降雨量取24個數(shù)據(jù)總和，日平均氣溫取24個數(shù)據(jù)的平均值。各時期日照時數(shù)=∑每日日照時數(shù)，各時期平均氣溫為日平均氣溫的平均值，≥17 ℃的有效活動積溫=∑(日均溫-17)，各時期降雨量=∑日降雨量。

1.2 煙葉樣品采集

煙葉樣品為烤后中部煙葉，均選自各鄉(xiāng)鎮(zhèn)具有代表性的植煙地塊，由專業(yè)分級人員從烤后煙葉樣本中分別挑出油分“多”、“有”、“稍有”、“少”的煙葉并進(jìn)行打分,打分標(biāo)準(zhǔn)為：“多”=10,“多-” =9,“有+” =8,“有”=7,“有-”=6,“稍有+”=5,“稍有”=4,“稍有-”=3,“少”=2,除油分外,其他分級因素均達(dá)到C3F要求,共采集烤后煙葉樣本2 541份。品種為當(dāng)?shù)刂髟钥緹熎贩N，包括K326(305份)、NC102(55份)、NC297(59份)、紅花大金元(213份)、云煙85(796份)、云煙87(625份)、云煙97(436份)、中煙100(52份)。

2 結(jié)果與分析

2.1 曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))氣候指標(biāo)差異分析

以曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))為單位，對各個氣候指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果見表1。由表1可以看出，會澤、馬龍4月下旬—8月下旬的日照時數(shù)顯著較高，全生育期日照時數(shù)超過690 h，其次為麒麟、陸良、宣威、沾益、羅平，全生育期日照時數(shù)在650～680 h，師宗、富源相對較低；從煙株全生育期平均氣溫來看，生育后期(6月上旬—8月下旬)平均氣溫均高于生育前期(4月下旬—5月下旬)，增幅在0.83～1.62 ℃，生育前期平均氣溫表現(xiàn)為：羅平和麒麟顯著最高，其次為陸良、師宗、宣威、馬龍、富源、沾益、會澤；生育后期平均氣溫表現(xiàn)為：羅平最高，與會澤、馬龍、沾益間差異顯著，其他各植煙縣間差異不顯著；≥17 ℃的有效積溫與6月上旬—8月下旬的平均氣溫關(guān)系密切，兩者表現(xiàn)一致，依次為羅平>麒麟>師宗>富源>陸良>宣威>會澤>馬龍>沾益；從生育期內(nèi)降雨量來看，羅平、富源、師宗生育前期降雨量和生育后期降雨量均較高，分別高于140 mm和670 mm，會澤相對較低，分別為101.89 mm和482.05 mm，其他植煙縣降雨量處于中等水平，生育前期在120 mm左右，生育后期在550 mm左右。

表1 曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))氣候指標(biāo)的統(tǒng)計分析

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 曲靖煙區(qū)氣候因素與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的差異比較

煙草是喜光喜溫作物，其生長過程要求充足而不強(qiáng)烈的光照，溫度的要求前期較低，后期較高，成熟期雨水不能太多[15]。對曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))90個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的氣候指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析，其均值和變異情況如表2所示。曲靖煙區(qū)大田期日照時數(shù)668.42 h，變幅604.81～749.32 h，能滿足煙株生長發(fā)育的需求,但與美國、巴西、津巴布韋等優(yōu)質(zhì)煙區(qū)大田期日照時數(shù)相比,分別偏低40.84%、14.08%、45.11%；曲靖煙區(qū)大田前期和大田后期平均氣溫均不及美國、巴西、津巴布韋,4月下旬—5月下旬平均氣溫分別偏低3.60、1.40、2.19 ℃,6月上旬—8月下旬分別偏低7.04、2.74、1.91 ℃；曲靖煙區(qū)大田前期降雨量適中,大田后期降雨量典型偏多,分別高于美國、巴西、津巴布韋56.04%、58.77%、40.13%?？傊?，與美國、巴西、津巴布韋三大國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)相比,曲靖煙區(qū)生育期內(nèi)日照時數(shù)相對較少,大田前期平均氣溫相對較低,大田后期平均氣溫相對較低且降雨量相對較多,其中生育后期光照和熱量不足、降雨量典型偏多是限制曲靖煙區(qū)煙葉質(zhì)量的主要?dú)夂蛞蛩亍?/p>

表2 曲靖煙區(qū)氣候指標(biāo)與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的差異比較

2.3 曲靖煙區(qū)氣候因子的聚類分析

采用K-means聚類法,根據(jù)煙草生育期內(nèi)日照時數(shù)、有效積溫、平均溫度和降雨量的差異對曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))的90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行氣候評價,可將其大致分為3類,各類對應(yīng)氣候指標(biāo)及地區(qū)分布見表3和表4。第Ⅰ類包括會澤縣的62個鄉(xiāng)鎮(zhèn),該類煙區(qū)的典型特征為生育期內(nèi)(4月下旬—8月下旬)日照相對充足，但生育前期(4月下旬—5月下旬)和生育后期(6月上旬—8月下旬)平均氣溫相對較低、 降雨量相對較少，≥17 ℃的有效積溫也相對較低；第Ⅱ類包括17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，該類煙區(qū)與第Ⅰ類煙區(qū)相比，4月下旬—8月下旬日照時數(shù)變短,但生育前期和生育后期的降雨量有所增加；第Ⅲ類包括11個鄉(xiāng)鎮(zhèn),該類煙區(qū)的典型特征為生育前期和生育后期的平均溫度較高、降雨量較多，≥17 ℃的有效積溫等熱量條件較豐富。

表3 曲靖煙區(qū)不同植煙縣(市、區(qū))氣候指標(biāo)的聚類分析結(jié)果

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

表4 聚類分析結(jié)果分布

2.4 曲靖煙區(qū)氣候因素在不同油分檔次烤煙之間的差異比較

僅從烤煙油分4個檔次與氣候特征的數(shù)據(jù)(表5)來看,油分“多”和“有”的煙葉4月下旬—8月下旬日照時數(shù)、≥17 ℃的有效積溫、4月下旬—5月下旬降雨量顯著高于油分“稍有”和“少”的煙葉；4月下旬—5月下旬平均氣溫和6月上旬—8月下旬平均氣溫在油分檔次“有”、“稍有”和“少”間差異不顯著,油分“多”的煙葉4月下旬—5月下旬平均氣溫顯著低于其他檔次的煙葉,6月上旬—8月下旬平均氣溫顯著高于其他檔次的煙葉；6月上旬—8月下旬降雨量在不同油分檔次間差異顯著,依次表現(xiàn)為“稍有”>“少”>“有”>“多”?？傮w來看,油分較多的煙葉氣候特征表現(xiàn)為：生育期內(nèi)日照時數(shù)相對較多,≥17 ℃的有效積溫較高,生育前期平均氣溫相對較低、降雨量相對較多,生育后期平均溫度相對較高、降雨量相對較少。

表5 曲靖烤煙不同檔次油分下的氣候因子差異比較

注：同列不同小寫字母表示各氣候指標(biāo)數(shù)值在不同油分檔次煙葉間差異顯著(P<0.05)。

2.5 曲靖煙區(qū)氣候因素與煙葉油分的回歸分析

2.5.1 日照時數(shù) 煙草為喜光作物,充足的光照有利于煙葉進(jìn)行光合作用,提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。日照時數(shù)對煙草生長發(fā)育有重要影響,日照時數(shù)越長,煙葉光合作用時間延長,有利于有機(jī)物的積累,煙葉內(nèi)含物質(zhì)更加豐富。一般來說,煙葉大田期日照時數(shù)達(dá)到500～700 h,有利于生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煙葉[16]。由圖1A可以看出,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉4月下旬—8月下旬日照時數(shù)在650～700 h,在此范圍內(nèi),隨著日照時數(shù)的增加,煙葉油分得分逐漸增加，當(dāng)日照時數(shù)超過670 h 時,煙葉油分較充足,達(dá)到“多”和“有”檔次；二者之間的回歸方程達(dá)到顯著正相關(guān)。說明在一定范圍內(nèi),煙葉油分含量與生育期日照時數(shù)呈顯著正相關(guān),究其原因,可能是日照時數(shù)增加導(dǎo)致煙葉生理代謝增強(qiáng),石油醚提取物等致香成分的積累量增加所致。

2.5.2 溫度 溫度條件是影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的一個重要因素。煙草在10～35 ℃均能生長,但從煙草生長發(fā)育的特點(diǎn)來看,生育前期溫度較低,生育中期溫度較高,成熟期溫度高于20 ℃(一般在24～25 ℃保持30 d左右)時,生產(chǎn)出的煙葉品質(zhì)較優(yōu)[16]。

圖1 曲靖烤煙油分與氣候因子的回歸分析

煙草完成自己的生命周期需要有一定的積溫。由圖1B可得,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉≥17 ℃的有效積溫在120～220 ℃,在此范圍內(nèi),隨著有效積溫的增加,煙葉油分得分呈增加趨勢,當(dāng)≥17 ℃的有效積溫超過180 ℃時,煙葉油分較多,表現(xiàn)為“多”、“有”的檔次,兩者之間的回歸方程達(dá)到顯著水平。說明較高的有效積溫對煙葉生長產(chǎn)生有利影響,這可能是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi),有效積溫越高,煙株生理代謝越旺盛,光合產(chǎn)物大于呼吸消耗,有機(jī)物積累量增加。

日平均氣溫過高或過低都會影響煙葉生長發(fā)育,只有在適宜的日平均氣溫下才能生長出優(yōu)質(zhì)煙葉。由圖1C可以看出,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉4月下旬—5月下旬(即生育前期)平均氣溫在16.5～18.0 ℃,并且在該范圍內(nèi),隨著平均氣溫的增加,煙葉油分得分逐漸減小,當(dāng)平均氣溫在17.0～17.5 ℃,煙葉油分含量較高,達(dá)到“多”和“有”的檔次；兩者之間的回歸方程達(dá)到顯著水平。由圖1D可以看出,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉6月上旬—8月下旬(即生育后期)平均氣溫在18.7～19.3 ℃,在此范圍內(nèi),隨著平均氣溫的增加,煙葉油分得分逐漸增加,當(dāng)生育后期平均氣溫在19.0～19.3 ℃時,煙葉油分含量較高,達(dá)到“多”和“有”的檔次；兩者之間的回歸方程達(dá)到顯著水平。由此說明煙草生育前期的高溫并不利于煙葉品質(zhì)的形成,適宜的低溫環(huán)境有助于提高煙葉品質(zhì)；生育后期高溫有利于煙葉品質(zhì)的形成,在煙葉成熟時期,適宜的高溫有利于煙葉的正常落黃成熟以及香氣物質(zhì)的形成。

2.5.3 降雨量 水分是影響煙草生長發(fā)育的主要因子之一,直接影響煙草品質(zhì)?？緹煷筇锲诳偤乃考s為5 010 m3/hm2,相當(dāng)于約500 mm的降雨量[17-19]。由圖1E可以看出,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉生育前期的降雨量在90～150 mm,處于適宜水平,能夠滿足煙葉生長發(fā)育的需要,在此范圍內(nèi),隨著降雨量的增加,煙葉油分呈增加趨勢,當(dāng)降雨量在122～140 mm時,煙葉油分較多,達(dá)到“多”和“有”的檔次；兩者之間的回歸方程達(dá)到顯著水平。由圖1F可得,曲靖煙區(qū)不同油分檔次煙葉生育后期的降雨量在480～660 mm,對煙草生長發(fā)育所需的水分來講,相對較多,在此范圍內(nèi),煙葉油分得分隨降雨量的增加而減小,當(dāng)降雨量在520～590 mm時,煙葉油分較多,達(dá)到“多”和“有”的檔次；兩者之間的回歸方程達(dá)到顯著水平。由此說明,煙草生育前期降雨量的適度增加對煙草品質(zhì)的形成產(chǎn)生有利影響,生育后期過多的降雨量不利于煙葉品質(zhì)的形成,可能是由于過多降雨量不能滿足生育后期尤其是成熟期煙葉所需的光照及溫、濕度條件所致。

3 結(jié)論與討論

氣候條件影響烤煙生長發(fā)育及煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[20]。與國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)相比,曲靖煙區(qū)整個生育期內(nèi)日照時數(shù)相對較少,煙草生育前期氣溫偏低,降雨量適中,生育后期氣溫和熱量不足,降雨量典型偏多。曲靖煙區(qū)大田后期的少光、多雨和熱量不足是限制煙葉質(zhì)量的主要?dú)夂蛞蛩?也是云南煙葉遜于美國、巴西、津巴布韋等優(yōu)質(zhì)煙葉的主要原因[21]。聚類分析將曲靖煙區(qū)9個植煙縣(市、區(qū))90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)分為3類,第Ⅰ類包括富源縣、會澤縣、陸良縣、馬龍縣、麒麟?yún)^(qū)、師宗縣、宣威市、沾益縣的62個鄉(xiāng)鎮(zhèn);第Ⅱ類包括富源縣、陸良縣、羅平縣、師宗縣、宣威市的17個鄉(xiāng)鎮(zhèn);第Ⅲ類包括富源縣、羅平縣、師宗縣、宣威市的11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。各類煙區(qū)在煙草生長季節(jié)中光、溫、水的分配上存在較大差異。因此，生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)不同植煙縣(市、區(qū))各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣候特征,合理調(diào)整移栽期,充分利用優(yōu)勢氣候資源,對煙草區(qū)劃種植及提高煙草品質(zhì)有重要意義。

烤煙油分對煙葉品質(zhì)的影響主要通過感官質(zhì)量表現(xiàn)出來,而在生態(tài)因素中,光照、溫度、水分等氣候因子對煙葉感官質(zhì)量的貢獻(xiàn)率最大[22]。研究表明,烤煙氣候與煙葉油分關(guān)系密切。煙草生育期內(nèi)日照時數(shù)較多、≥17 ℃的有效積溫較高、生育前期和生育后期適宜的溫度和降雨量對煙葉油分的提高均產(chǎn)生有利影響。對曲靖煙區(qū)烤煙油分與氣候指標(biāo)的回歸分析結(jié)果顯示,在一定范圍內(nèi),煙葉油分得分隨煙草生育期內(nèi)日照時數(shù)和≥17 ℃有效積溫的增加而增加,隨生育前期平均氣溫和生育后期降雨量的增加而減少,隨生育前期降雨量和生育后期平均氣溫的增加而增加,并且煙葉油分得分與氣候指標(biāo)間的回歸方程均達(dá)到顯著性水平,當(dāng)生育期內(nèi)日照時數(shù)>670 h,≥17 ℃的有效積溫>180 ℃,生育前期平均氣溫在17.0～17.5 ℃、降雨量在122～140 mm,生育后期平均氣溫在19.0～19.3 ℃、降雨量在520～590 mm時,煙葉油分較多,達(dá)到“多”和“有”的檔次。

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Analysis of Climate Factors and Their Influence on Oil in Flue-cured Tobacco at Tobacco-growing Areas of Qujing

XIE Lili1,ZHANG Kai1,LU Xiuping2,XIE Yan3,XU Zicheng1*

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 2.Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences,Kunming 650000,China; 3.Qujing Branch of Yunnan Province Tobacco Company,Qujing 655000,China)

In order to clarify the relationship between climate factors and oil in flue-cured tobacco at tobacco-growing areas of Qujing,the climate factors and their influence on tobacco oil were analyzed through collecting the corresponding climate data of sampling points,and using 2 541 samples of flue-cured tobacco leaves collected in nine tobacco-growing cities(counties) of Qujing as experimental materials.The results showed that compared with foreign high-quality tobacco-growing areas,the light duration was shorter,and the average temperature was lower during field growth period of tobacco in Qujing tobacco-growing areas,precipitation during early growth stage was moderate,while it was typically higher during later growth stage.The climate of Qujing tobacco-growing areas was divided into three groups by cluster analysis methods according to the difference of light duration,precipitation and heat distribution.The corresponding climate characteristics of tobacco leaves with more oil mainly included the following aspects: more light duration in growth period,higher effective accumulated temperature over 17 ℃,relatively lower average temperature and more precipitation in early growing period,and relatively higher average temperature and less precipitation in later growing period.Regression analysis results indicated that when the light duration during growth period was>670 h,effective accumulated temperature over 17 ℃ was >180 ℃,average temperature of early growing period was 17.0—17.5 ℃,rainfall was 122—140 mm,average temperature of later growing period was 19.0—19.3 ℃,rainfall was 520—590 mm,it would be conductive to production of tobacco leaf oil.

flue-cured tobacco; light duration; temperature; precipitation; tobacco leaf oil; Qujing

2015-10-24

中國煙草總公司云南省公司科技攻關(guān)項(xiàng)目(2011YN02，06A05)

謝利麗(1990-)，女，河南鞏義人，在讀碩士研究生，研究方向：煙草品質(zhì)生態(tài)與質(zhì)量評價。 E-mail：lili2152@126.com

*通訊作者：許自成(1964-)，男，河南汝南人，教授，博士，主要從事煙草品質(zhì)生態(tài)與質(zhì)量評價研究。 E-mail：zcxu@sohu.com

S572

A

1004-3268(2016)05-0028-07