曲靖烟区气候因素分析及其对烤烟油分的影响

谢利丽，张 凯，卢秀萍，解 燕，许自成*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002; 2.云南省烟草农业科学研究院，云南 昆明 650000；3.云南省烟草公司 曲靖市公司，云南 曲靖 655000)

曲靖烟区气候因素分析及其对烤烟油分的影响

谢利丽1，张 凯1，卢秀萍2，解 燕3，许自成1*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002; 2.云南省烟草农业科学研究院，云南 昆明 650000；3.云南省烟草公司 曲靖市公司，云南 曲靖 655000)

为明确曲靖烟区气候因素特点与烟叶油分的关系，以云南曲靖烟区9个植烟县(市、区)2 541份烤后烟叶样品为材料，并收集对应采样点的气候数据，分析了曲靖烟区的气候特点及其对烤烟油分的影响。结果表明：与国外优质烟区相比，曲靖烟区大田生育期日照时数相对较少，日平均温度偏低，生育前期降雨适中，生育后期降雨量典型偏多；根据光照、降雨量和热量分配上的差异进行聚类分析可将曲靖烟区的植烟气候分为3类；油分较多的烟叶对应的气候特征表现为生育期内日照时数相对较多，≥17 ℃的有效积温较高，生育前期日平均气温相对较低、降雨量相对较多，生育后期日平均温度相对较高、降雨量相对较少；回归分析表明，当烟草生育期内日照时数>670 h，≥17 ℃的有效积温>180 ℃，生育前期日平均气温在17.0～17.5 ℃、降雨量在122～140 mm，生育后期日平均气温在19.0～19.3 ℃、降雨量在520～590 mm时，有利于烟叶油分的形成。

烤烟； 日照时数； 气温； 降雨量； 烟叶油分； 曲靖

生态因子是烟叶生长发育的基础条件，也是烟叶品质特点和风格特色形成的重要因素[1-2]。在诸多生态因子中，烤烟种植气候是造就优质特色烟叶的主要生态学外因[3-4]，充足的光照、适宜的温度及各时段合理分配的降雨是烟叶产量和品质形成的重要因素[5-8]。烟叶油分作为烟叶品质因素的重要指标，与烟叶的物理特性、化学成分及感官质量关系密切，其含量的多少在一定程度上可以反映烟叶质量的优劣[9-10]。云南曲靖烟区海拔高度差异较大(1 400～2 200 m)，其独特的地形地貌造就了烟区气候的多样性和复杂性，对烟叶品质的形成有重要影响。浦吉存等[11-12]应用GIS技术，推算和模拟曲靖气候要素的空间分布，将曲靖烤烟生态气候相似性区划分为9个区，认为烤烟大田中后期的气候是决定曲靖清香型烟叶形成的主要原因；高旭等[13]研究表明，气候因子中平均气温、平均降雨量、相对湿度和蒸发量对曲靖烟叶质量的影响相对较大。但前人研究中并未具体分析曲靖烟区气候因素特点与烟叶油分的关系，鉴于此，基于曲靖烟区9个植烟县(市、区)2 541个样本的点对点数据(烟叶油分和气候因子)，分析了曲靖烟区的气候特征及烤烟油分与植烟区各时段气候因子的关系，旨在为优质烟叶生产合理布局提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 气候资料来源及处理

由于日照、降雨、气温3项气候指标对烟叶生长发育的影响较大，因此，试验采用云南省曲靖市9个植烟县(市、区)90个乡镇(富源县11个、会泽县14个、陆良县9个、麒麟区5个、罗平县10个、马龙县4个、师宗县7个、宣威市22个、沾益县8个)采样点气象基准站2014年4月下旬—8月下旬的日照时数、气温、降雨量数据，通过Excel 2003进行数据整理，分别计算出4—8月下旬日照时数、4月下旬—5月下旬日平均气温、6月上旬—8月下旬日平均气温、≥17 ℃的有效活动积温、4月下旬—5月下旬降雨量、6月上旬—8月下旬降雨量。国外优质烟区气候数据参考文献[14]。

由于各乡镇气象基准站每小时记录1次数据，因此，各个气候指标每天均有24个数据。每天日照时数和降雨量取24个数据总和，日平均气温取24个数据的平均值。各时期日照时数=∑每日日照时数，各时期平均气温为日平均气温的平均值，≥17 ℃的有效活动积温=∑(日均温-17)，各时期降雨量=∑日降雨量。

1.2 烟叶样品采集

烟叶样品为烤后中部烟叶，均选自各乡镇具有代表性的植烟地块，由专业分级人员从烤后烟叶样本中分别挑出油分“多”、“有”、“稍有”、“少”的烟叶并进行打分,打分标准为：“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,其他分级因素均达到C3F要求,共采集烤后烟叶样本2 541份。品种为当地主栽烤烟品种，包括K326(305份)、NC102(55份)、NC297(59份)、红花大金元(213份)、云烟85(796份)、云烟87(625份)、云烟97(436份)、中烟100(52份)。

2 结果与分析

2.1 曲靖烟区9个植烟县(市、区)气候指标差异分析

以曲靖烟区9个植烟县(市、区)为单位，对各个气候指标进行统计，结果见表1。由表1可以看出，会泽、马龙4月下旬—8月下旬的日照时数显著较高，全生育期日照时数超过690 h，其次为麒麟、陆良、宣威、沾益、罗平，全生育期日照时数在650～680 h，师宗、富源相对较低；从烟株全生育期平均气温来看，生育后期(6月上旬—8月下旬)平均气温均高于生育前期(4月下旬—5月下旬)，增幅在0.83～1.62 ℃，生育前期平均气温表现为：罗平和麒麟显著最高，其次为陆良、师宗、宣威、马龙、富源、沾益、会泽；生育后期平均气温表现为：罗平最高，与会泽、马龙、沾益间差异显著，其他各植烟县间差异不显著；≥17 ℃的有效积温与6月上旬—8月下旬的平均气温关系密切，两者表现一致，依次为罗平>麒麟>师宗>富源>陆良>宣威>会泽>马龙>沾益；从生育期内降雨量来看，罗平、富源、师宗生育前期降雨量和生育后期降雨量均较高，分别高于140 mm和670 mm，会泽相对较低，分别为101.89 mm和482.05 mm，其他植烟县降雨量处于中等水平，生育前期在120 mm左右，生育后期在550 mm左右。

表1 曲靖烟区9个植烟县(市、区)气候指标的统计分析

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 曲靖烟区气候因素与国外优质烟区的差异比较

烟草是喜光喜温作物，其生长过程要求充足而不强烈的光照，温度的要求前期较低，后期较高，成熟期雨水不能太多[15]。对曲靖烟区9个植烟县(市、区)90个乡(镇)的气候指标进行统计分析，其均值和变异情况如表2所示。曲靖烟区大田期日照时数668.42 h，变幅604.81～749.32 h，能满足烟株生长发育的需求,但与美国、巴西、津巴布韦等优质烟区大田期日照时数相比,分别偏低40.84%、14.08%、45.11%；曲靖烟区大田前期和大田后期平均气温均不及美国、巴西、津巴布韦,4月下旬—5月下旬平均气温分别偏低3.60、1.40、2.19 ℃,6月上旬—8月下旬分别偏低7.04、2.74、1.91 ℃；曲靖烟区大田前期降雨量适中,大田后期降雨量典型偏多,分别高于美国、巴西、津巴布韦56.04%、58.77%、40.13%。总之，与美国、巴西、津巴布韦三大国外优质烟区相比,曲靖烟区生育期内日照时数相对较少,大田前期平均气温相对较低,大田后期平均气温相对较低且降雨量相对较多,其中生育后期光照和热量不足、降雨量典型偏多是限制曲靖烟区烟叶质量的主要气候因素。

表2 曲靖烟区气候指标与国外优质烟区的差异比较

2.3 曲靖烟区气候因子的聚类分析

采用K-means聚类法,根据烟草生育期内日照时数、有效积温、平均温度和降雨量的差异对曲靖烟区9个植烟县(市、区)的90个乡镇进行气候评价,可将其大致分为3类,各类对应气候指标及地区分布见表3和表4。第Ⅰ类包括会泽县的62个乡镇,该类烟区的典型特征为生育期内(4月下旬—8月下旬)日照相对充足，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)平均气温相对较低、 降雨量相对较少，≥17 ℃的有效积温也相对较低；第Ⅱ类包括17个乡镇，该类烟区与第Ⅰ类烟区相比，4月下旬—8月下旬日照时数变短,但生育前期和生育后期的降雨量有所增加；第Ⅲ类包括11个乡镇,该类烟区的典型特征为生育前期和生育后期的平均温度较高、降雨量较多，≥17 ℃的有效积温等热量条件较丰富。

表3 曲靖烟区不同植烟县(市、区)气候指标的聚类分析结果

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

表4 聚类分析结果分布

2.4 曲靖烟区气候因素在不同油分档次烤烟之间的差异比较

仅从烤烟油分4个档次与气候特征的数据(表5)来看,油分“多”和“有”的烟叶4月下旬—8月下旬日照时数、≥17 ℃的有效积温、4月下旬—5月下旬降雨量显著高于油分“稍有”和“少”的烟叶；4月下旬—5月下旬平均气温和6月上旬—8月下旬平均气温在油分档次“有”、“稍有”和“少”间差异不显著,油分“多”的烟叶4月下旬—5月下旬平均气温显著低于其他档次的烟叶,6月上旬—8月下旬平均气温显著高于其他档次的烟叶；6月上旬—8月下旬降雨量在不同油分档次间差异显著,依次表现为“稍有”>“少”>“有”>“多”。总体来看,油分较多的烟叶气候特征表现为：生育期内日照时数相对较多,≥17 ℃的有效积温较高,生育前期平均气温相对较低、降雨量相对较多,生育后期平均温度相对较高、降雨量相对较少。

表5 曲靖烤烟不同档次油分下的气候因子差异比较

注：同列不同小写字母表示各气候指标数值在不同油分档次烟叶间差异显著(P<0.05)。

2.5 曲靖烟区气候因素与烟叶油分的回归分析

2.5.1 日照时数 烟草为喜光作物,充足的光照有利于烟叶进行光合作用,提高烟叶产量和品质。日照时数对烟草生长发育有重要影响,日照时数越长,烟叶光合作用时间延长,有利于有机物的积累,烟叶内含物质更加丰富。一般来说,烟叶大田期日照时数达到500～700 h,有利于生产出优质烟叶[16]。由图1A可以看出,曲靖烟区不同油分档次烟叶4月下旬—8月下旬日照时数在650～700 h,在此范围内,随着日照时数的增加,烟叶油分得分逐渐增加，当日照时数超过670 h 时,烟叶油分较充足,达到“多”和“有”档次；二者之间的回归方程达到显著正相关。说明在一定范围内,烟叶油分含量与生育期日照时数呈显著正相关,究其原因,可能是日照时数增加导致烟叶生理代谢增强,石油醚提取物等致香成分的积累量增加所致。

2.5.2 温度 温度条件是影响烟叶产量和品质的一个重要因素。烟草在10～35 ℃均能生长,但从烟草生长发育的特点来看,生育前期温度较低,生育中期温度较高,成熟期温度高于20 ℃(一般在24～25 ℃保持30 d左右)时,生产出的烟叶品质较优[16]。

图1 曲靖烤烟油分与气候因子的回归分析

烟草完成自己的生命周期需要有一定的积温。由图1B可得,曲靖烟区不同油分档次烟叶≥17 ℃的有效积温在120～220 ℃,在此范围内,随着有效积温的增加,烟叶油分得分呈增加趋势,当≥17 ℃的有效积温超过180 ℃时,烟叶油分较多,表现为“多”、“有”的档次,两者之间的回归方程达到显著水平。说明较高的有效积温对烟叶生长产生有利影响,这可能是因为在一定范围内,有效积温越高,烟株生理代谢越旺盛,光合产物大于呼吸消耗,有机物积累量增加。

日平均气温过高或过低都会影响烟叶生长发育,只有在适宜的日平均气温下才能生长出优质烟叶。由图1C可以看出,曲靖烟区不同油分档次烟叶4月下旬—5月下旬(即生育前期)平均气温在16.5～18.0 ℃,并且在该范围内,随着平均气温的增加,烟叶油分得分逐渐减小,当平均气温在17.0～17.5 ℃,烟叶油分含量较高,达到“多”和“有”的档次；两者之间的回归方程达到显著水平。由图1D可以看出,曲靖烟区不同油分档次烟叶6月上旬—8月下旬(即生育后期)平均气温在18.7～19.3 ℃,在此范围内,随着平均气温的增加,烟叶油分得分逐渐增加,当生育后期平均气温在19.0～19.3 ℃时,烟叶油分含量较高,达到“多”和“有”的档次；两者之间的回归方程达到显著水平。由此说明烟草生育前期的高温并不利于烟叶品质的形成,适宜的低温环境有助于提高烟叶品质；生育后期高温有利于烟叶品质的形成,在烟叶成熟时期,适宜的高温有利于烟叶的正常落黄成熟以及香气物质的形成。

2.5.3 降雨量 水分是影响烟草生长发育的主要因子之一,直接影响烟草品质。烤烟大田期总耗水量约为5 010 m3/hm2,相当于约500 mm的降雨量[17-19]。由图1E可以看出,曲靖烟区不同油分档次烟叶生育前期的降雨量在90～150 mm,处于适宜水平,能够满足烟叶生长发育的需要,在此范围内,随着降雨量的增加,烟叶油分呈增加趋势,当降雨量在122～140 mm时,烟叶油分较多,达到“多”和“有”的档次；两者之间的回归方程达到显著水平。由图1F可得,曲靖烟区不同油分档次烟叶生育后期的降雨量在480～660 mm,对烟草生长发育所需的水分来讲,相对较多,在此范围内,烟叶油分得分随降雨量的增加而减小,当降雨量在520～590 mm时,烟叶油分较多,达到“多”和“有”的档次；两者之间的回归方程达到显著水平。由此说明,烟草生育前期降雨量的适度增加对烟草品质的形成产生有利影响,生育后期过多的降雨量不利于烟叶品质的形成,可能是由于过多降雨量不能满足生育后期尤其是成熟期烟叶所需的光照及温、湿度条件所致。

3 结论与讨论

气候条件影响烤烟生长发育及烟叶的产量和品质[20]。与国外优质烟区相比,曲靖烟区整个生育期内日照时数相对较少,烟草生育前期气温偏低,降雨量适中,生育后期气温和热量不足,降雨量典型偏多。曲靖烟区大田后期的少光、多雨和热量不足是限制烟叶质量的主要气候因素,也是云南烟叶逊于美国、巴西、津巴布韦等优质烟叶的主要原因[21]。聚类分析将曲靖烟区9个植烟县(市、区)90个乡镇分为3类,第Ⅰ类包括富源县、会泽县、陆良县、马龙县、麒麟区、师宗县、宣威市、沾益县的62个乡镇;第Ⅱ类包括富源县、陆良县、罗平县、师宗县、宣威市的17个乡镇;第Ⅲ类包括富源县、罗平县、师宗县、宣威市的11个乡镇。各类烟区在烟草生长季节中光、温、水的分配上存在较大差异。因此，生产上应根据不同植烟县(市、区)各乡镇的气候特征,合理调整移栽期,充分利用优势气候资源,对烟草区划种植及提高烟草品质有重要意义。

烤烟油分对烟叶品质的影响主要通过感官质量表现出来,而在生态因素中,光照、温度、水分等气候因子对烟叶感官质量的贡献率最大[22]。研究表明,烤烟气候与烟叶油分关系密切。烟草生育期内日照时数较多、≥17 ℃的有效积温较高、生育前期和生育后期适宜的温度和降雨量对烟叶油分的提高均产生有利影响。对曲靖烟区烤烟油分与气候指标的回归分析结果显示,在一定范围内,烟叶油分得分随烟草生育期内日照时数和≥17 ℃有效积温的增加而增加,随生育前期平均气温和生育后期降雨量的增加而减少,随生育前期降雨量和生育后期平均气温的增加而增加,并且烟叶油分得分与气候指标间的回归方程均达到显著性水平,当生育期内日照时数>670 h,≥17 ℃的有效积温>180 ℃,生育前期平均气温在17.0～17.5 ℃、降雨量在122～140 mm,生育后期平均气温在19.0～19.3 ℃、降雨量在520～590 mm时,烟叶油分较多,达到“多”和“有”的档次。

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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

中国烟草总公司云南省公司科技攻关项目(2011YN02，06A05)

谢利丽(1990-)，女，河南巩义人，在读硕士研究生，研究方向：烟草品质生态与质量评价。 E-mail：lili2152@126.com

*通讯作者：许自成(1964-)，男，河南汝南人，教授，博士，主要从事烟草品质生态与质量评价研究。 E-mail：zcxu@sohu.com

S572

A

1004-3268(2016)05-0028-07