三门峡烟区烤烟经济性状与气候因素的关系

张慢慢，邵惠芳*，许自成，陈彦春，王海波，陈广晴，黄五星

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司三门峡市公司，河南 三门峡 472000；3.河南省烟草公司，河南 郑州 450000)



三门峡烟区烤烟经济性状与气候因素的关系

张慢慢1，邵惠芳1*，许自成1，陈彦春2，王海波2，陈广晴3，黄五星1

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司三门峡市公司，河南 三门峡 472000；3.河南省烟草公司，河南 郑州 450000)

本研究利用三门峡烟区2004-2013年间烤烟经济性状与气候因素的资料，采用灰色关联、灰色优势和回归分析方法对三门峡烟区烤烟主要经济性状与气候因子的关系进行分析，建立相应统计模型。结果表明：①烤烟产量和上、中等烟比例的平均值分别为1872.74 kg/hm2、34.53 % 和52.65 %，烤烟产量和中等烟比例的稳定性较强，上等烟比例稳定性相对较弱。②不同年季间，烤烟产量和上等烟比例变化趋势基本一致，而中等烟比例变化则与之相反；烤烟产量和上等烟比例在不同种植区的表现为灵宝>卢氏>陕县>渑池，中等烟比例陕县>渑池>卢氏>灵宝。③关联度分析表明平均温度、日照时数、日最低气温和降水量对烤烟主要经济性状的影响较大。④回归方程分析可知，在一定范围内，较高的平均温度、降水量、日照时数和日最低气温对提高烤烟主要经济性状是有利的。

烤烟；经济性状；气候因素；灰色关联；回归

烤烟是一种重要的以收获烟叶为主的主要经济作物[1]，着重提高烤烟经济性状和品质成为生产中的重要目标。烤烟的主要经济性状包括产量、上等烟比例、中等烟比例、产值和均价等，生产过程中提高烤烟的主要经济性状才能够实现烟农增产，行业增效和政府增税的目的。周国柱等[2]研究表明，施氮量、留叶数和种植密度均影响烤烟产量，其中施氮量对烤烟产量的影响最大。烤烟旺长期揭膜培土后垄上覆盖秸秆处理能显著提高烤后烟叶的产量和上等烟比例等主要经济性状[3]。烟稻复种连作对烤烟经济性状也有影响，烤烟产量、产值、上等烟比例、均价随连作年限的增加呈现缓慢升高而后下降的趋势，连作12年后烤烟产量和上等烟比例等各项经济性状呈现不同程度的下降[4]。陈代明等[5]研究表明，不同留花打顶方式影响烤烟经济性状，保留中心花打掉周边花且5 d后打顶能显著提高烤烟产量、产值和上中等烟比例。与烤后烟叶的产量和产值密切相关的是高肥力水平下株高和有效叶数，其次为茎围、上部叶面积和中部叶面积[6]。

烤烟的产量、上等烟和中等烟比例等经济性状受多种综合因素的共同影响，其中烤烟在田间生长发育过程中的气候因子是影响其经济性状的重要因子之一。研究烤烟主要经济性状与气候因子的关系，分析影响烤烟经济性状的主要指标，有利于明确生产目标，对于提高烤烟经济性状具有重要的指导意义。鉴于此，本文利用三门峡烟区2003-2014年烤烟主要经济性状指标和气候的相关资料，分析烤烟主要经济性状的现状，并对主要经济指标与气候因子间的关系进行分析，以期为当地烤烟生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

三门峡烟区位于河南省的西部(东经110°21′～112°01′，北纬33°31′～35°05′)，海拔高度300～1500 m，属山地丘陵地貌[7]。暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.8 ℃，年降水量500～800 mm，无霜期为216 d左右[8]。三门峡烟区土壤多红、黄粘土，富含磷钾且土层深厚；较高的地势和较大的昼夜温差有利于烟叶内含物质的积累[9]。

1.2 数据来源

主要调查了三门峡烤烟大田生育期(5-9月)的月平均温度、月平均相对湿度、5-9月总降水量、5-9月总日照时数、月平均日最低气温、月平均日最高气温和月平均最小相对湿度等主要气候因子的气象资料，该气象资料(2004-2013年)由三门峡市气象局提供。2004-2013年三门峡市烤烟产量和上、中等烟比例数据来源于河南省烟草公司三门峡市公司技术中心，其中烤烟产量和上、中等烟比例的数据样本来自渑池(各10个)、陕县(各10个)、卢氏(各10个)和灵宝(各10个)。

1.3 研究方法

1.3.1 描述性分析 利用三门峡市(渑池、陕县、卢氏和灵宝)2004-2013年烤烟主要经济性状(产量、上等烟比例、中等烟比例)的相关资料，应用SPSS 21.0软件进行统计性描述，分析三门峡烟区烤烟主要经济性状的总体状况以及在不同年季和不同种植区的经济性状表现。在Microsoft Excel中进行数据的初步整理、制图表，相关分析和通径分析在SPSS 21.0中实现。

1.3.2 灰色关联度分析 根据灰色系统理论[10-12]，运用灰色关联分析对与烤烟经济性状(产量、上等烟比例、中等烟比例)有关的气候因子(平均温度、相对湿度、降水量、日照时数、日最低气温、日最高气温、最小相对湿度)进行关联系数及关联度分析。将烤烟经济性状(产量、上等烟比例、中等烟比例)作为参考数列(母序列)X0(t)，相关的气候因子作为比较数列(子序列)Xi(t)，i=1,2，……，m，则在t=K时，母序列与子序列的关联系数为L0i，其计算公式为：

式中，△0i(k)为K时刻2个比较序列的绝对差，即|X0(k)-Xi(k)|，(1≤i≤m)；△max和△min分别表示所有比较序列在各个时刻的绝对值中的最大值和最小值，因比较序列变换后互相相交，因此一般取△min=0，其中ρ为分辨系数，ρ∈(0.1～0.5)。综合关联系数，计算子序列与母序列的关联度r0i。

根据灰色关联的原则，灰色关联度系数越大，表示该序列与参考数列的关系越密切，反之则越疏远，以此建立关联序列，并对其进行排列。

1.3.3 回归分析 运用回归分析，分析烤烟经济性状(产量、上等烟比例、中等烟比例)与气候因子的回归关系，进而得出主要气候因子与烤烟经济性状的相关关系及相应的回归方程。

2 结果与分析

2.1 三门峡烟区烤烟经济性状的总体状况

对三门峡烟区的烤烟产量和上、中等烟比例进行统计分析如表1所示。烤烟产量的平均值为1872.74kg/hm2，变幅为1255.34～2288.18kg/hm2，变异系数较小，说明烤烟产量稳定性较强；上等烟比例的变异系数较大，为42.83 %，说明其稳定性较差，中等烟比例的变异系数较上等烟比例的小；从偏度系数可知，烤烟产量和中等烟比例的偏度和峰度系数均为负值，为左偏峰，而上等烟比例的的偏度系数大于0，其整体分布呈现正向偏态峰；而峰度系数均小于0，均表现为平阔峰，说明数据分布较为分散。

表1 烤烟主要经济性状的统计量描述

2.2 三门峡烟区烤烟经济性状的表现

2.2.1 不同年季之间 从图1可知，烤烟产量和上等烟比例随年季间的变化整体呈现出升高-降低-升高-降低的趋势，2004-2006年烤烟产量逐渐升高，上等烟比例在2006年稍有降低；烤烟产量在2007年显著降低，降至近10年最低值，而上等烟比例则升高；2007-2010年烤烟产量逐年增加且在2010年增至近10年最高值，上等烟比例整体上也呈现增加趋势，在2011年增至最高；2012年烤烟产量和上等烟比例均升高，而2013年二者均下降。中等烟比例整体上呈现出降低-升高-降低-升高趋势，2004年中等烟比例最高，而2011年最低。烤烟产量和上、中等烟比例不同年季间的波动变化可能是因为三门峡气候因子等的变化造成的。

2.2.2 不同种植区域之间 如图2所示，对于烟草产量来说，烟草产量在不同种植区的表现为灵宝>卢氏>陕县>渑池。多重比较表明，灵宝和卢氏烟草种植区烤烟产量差异不显著，但其烤烟产量高于陕县和渑池烟草种植区，且差异显著；陕县和渑池2烟区间烤烟产量差异不显著。不同烟草种植区的烤烟产量的变异性均不同，其中渑池烟区的变异系数较高，达24.20 %。

对于烤烟上等烟比例来说，烤烟上等烟比例在不同种植区间的表现为灵宝>卢氏>陕县>渑池，其中渑池和陕县烟区烤烟上等烟比例变异系数较大，分别为73.90 % 和74.55 %，可见样本的稳定性较差，而灵宝和卢氏的稳定性相对较好。多重比较结果表明，灵宝烟区的烤烟上等烟比例显著高于陕县和渑池烟区，F值为7.41。

烤烟中等烟比例在不同烟草种植区间达到极显著水平，其中中等烟比例在不同种植区间的表现为陕县烟草种植区>渑池烟草种植区>卢氏烟草种植区>灵宝烟草种植区。渑池烟区的中等烟比例变异系数较小，说明其样本的稳定性较好。

图1 三门峡烟区烤烟产量和上、中等烟比例在不同年份间的变化Fig.1 Change of the flue-cured tobacco yield and the superior and medium leaves proportion in the different years of Sanmenxia

图2 三门峡不同种植区烤烟产量和上、中等烟比例的变化Fig.2 Change of flue-cured tobacco yield and the superior and medium leaves proportion in different growing areas of Sanmenxia

总的来看，不同烟草种植区之间，灵宝和卢氏烟区烤烟产量和上等烟比例均为最高，而陕县和渑池烟区则中等烟比例较高；不同烟区烤烟上等烟比例变化趋势差异较大，这可能是因为样本的数量较少，导致其稳定性不好。

2.3 烤烟经济性状与气候因素的灰色关联度分析

如表2所示，与烤烟产量关联度最大的是平均温度，关联度为0.714，其次是日照时数、降水量和日最低气温，关联度在0.6～0.7，日最高气温、相对湿度和最小相对湿度与烤烟产量的关联度相对较小；平均温度与烤烟上等烟比例的关联度最大，即平均温度与上等烟比例的关系最为密切，其次是日最低气温>日照时数>降水量>日最高气温>相对湿度>最小相对湿度，最小相对湿度对上等烟比例的影响最小；日照时数与中等烟比例的密切程度最大，其关联度值为0.790，日最低温度次之，而最小相对湿度与中等烟比例的关联程度最小。由此可知，与烤烟主要经济性状密切相关的气候因子主要有平均温度、日照时数、日最低温度和降水量等。

2.4 烤烟经济性状与气候因素的回归分析

2.4.1 烤烟产量与气候因素的回归分析 由表3可知，烤烟产量与平均温度、日照时数、降水量和日最低温度呈线性回归关系，且烤烟产量与平均温度和日照时数的回归方程达到0.01的极显著水平，而其与相对湿度、日最高温度和最小相对湿度的回归方程不显著。

2.4.2 烤烟上等烟比例与气候因素的回归分析 从表4可见，上等烟比例与平均温度和降水量呈线性回归关系，回归方程的齐性检验F值表明，其与平均温度、降水量的回归方程达到极显著水平，而与其他气候因子线性关系不显著；回归方程的决定系数R2决定了上等烟与气候因子拟合度的强弱，其中平均温度的降水量的R2分别为0.640和0.702，说明通过烤烟上等烟比例与常量建立的回归方程可以解释平均温度64 %的变异，解释降水量70.2 %的变异，其回归方程具有代表性，可以解释平均温度和降水量与上等烟之间的关系。

表2 烤烟产量和上、中等烟比例与气候因素的灰色关联矩阵分析

注：*、**分别表示处理间差异达到0.05和0.01显著水平。

Note:*,** indicated the significant differences at the 0.05 and 0.01 levels, respectively.

表4 烤烟上等烟比例与气候因子的回归分析

注：*、**分别表示处理间差异达到0.05和0.01显著水平。

Note:*, ** indicated the significant differences at the 0.05 and 0.01 level, respectively.

表5 烤烟中等烟比例与气候因子的回归分析

注：*、**分别表示处理间差异达到0.05和0.01显著水平。

Note:*, ** indicated the significant differences at the 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.4.3 烤烟中等烟比例与气候因素的回归分析 如表5所示，回归方程的齐性检验(F)结果表明，中等烟比例与日照时数和平均温度的回归方程达到极显著水平，而其与其他气候因子的回归方程关系不显著；由回归方程的决定系数R2可知，回归方程拟合度的强弱为日照时数>平均温度>日最低气温>降水量>日最高气温>相对湿度>最小相对湿度，其中最小相对湿度与中等烟比例的回归方程最弱。

3 结论与讨论

烤烟的主要经济性状是烟草行业重视的重要指标之一，全国烤烟单产均值为1700 kg/hm2左右，上中等烟比例的均值达50 %左右[13]。三门峡烟区烤烟产量均值为1872.74 kg/hm2，高于全国平均水平，上中等烟比例均值为43.59 %，稍低于国家平均水平。烤烟主要经济性状在不同年季间和不同种植区间存在差异，烤烟产量和上等烟比例在2010年达到近10年中最大值2288.18 g/hm2、34.73 %，而2004和2007年烤烟产量则低于全国水平；中等烟比例2011年最高，而2007年最低，差异达到显著水平；灵宝烟区的烤烟产量和上等烟比例均高于其他烟区，其次是卢氏烟区，渑池烟区最低，中等烟比例则陕县最高，卢氏较低。因此，三门峡烟区在烤烟生长发育过程中，在保证烟叶品质的前提下，继续维持或提高现有产量，同时提高烤烟上、中等烟比例，保持其稳定性，以获取更大的经济效益。

三门峡烟区烤烟主要经济性状在不同年份和不用种植区间差异显著，气候因素起着举足轻重的作用，已成为影响烤烟经济性状高低的重要指标之一。灰色关联分析的结果可知，平均温度、日照时数、降水量和日最低气温是影响烤烟产量和上等烟比例的重要气候因子，这与谢远玉等[14]研究的烤烟伸根期至采烤初期的大田平均气温、最低气温与烤烟产量和上等烟比例有明显线性关系且达到极显著水平的研究结果一致。李琦等[15]研究也表明，4月份平均温度和降水量对烤烟产量有显著影响，呈正相关关系。降水量在烤烟生长的不同阶段对其经济性状的影响则不同，在烤烟成熟期，降雨量少有利于烤烟产量和品质的提高，蒋斌等[16]研究表明，黔西南州上等烟比例与5、7和8月的降水量呈显著负相关，降水过多则上等烟比例下降。日照时数的分布情况对烤烟产量和上、中等烟比例有显著影响，日照时数7月份较少8月份较多时，有利于上等烟比例提高，7月份日照时数多而8月份减少时显著提高中等烟比例[17]。而三门峡烟区烤烟中等烟比例与日照时数的关联度最为密切，因此，适宜的日照时数是提高三门峡中等烟比例的关键。

烤烟产量与平均温度、日照时数、降水量和日最低气温达到了极显著或显著的线性回归关系，这与周明昆等[18]的研究结果一致，烤烟产量与9月中旬气温呈正相关，与7月上旬至9月中旬降雨量呈相关关系。许彦平等[19]研究也表明，烤烟产量与5月和7-8月的降水量呈现显著或极显著正相关关系，同时烤烟上等烟和中等烟比例与平均温度、降水量和日照时数呈极显著相关关系，肖修炎等[17]研究也表明烤烟上等烟、上中等烟比例与气温、日照时数、降水量呈显著或微显著相关关系。

综合可知，气候因素对烤烟主要经济性状有影响，有利的气候条件有利于提高烤烟经济效益，但气象因素目前难以人为改变，只能采取趋利避害的方式减少烤烟损失[20-21]。因此，总结出主要气候因素对烤烟经济性状的影响，有利于烟草行业的发展。本研究仅选取了气候因素中的部分指标与烤烟产量的关系进行了研究，而影响烤烟产量的因子还有很多，还需要从实际情况中不断实践，为提高烤烟经济性状做贡献。

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(责任编辑 李山云)

Relationship between Economic Traits and Climatic Factors of Flue-cured Tobacco in Sanmenxia

ZHANG Man-man1, SHAO Hui-fang1*, XU Zi-cheng1, CHEN Yan-chun2, WANG Hai-bo2, CHEN Guang-qing3, HUANG Wu-xing1

(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450002, China; 2.Company of Sanmenxia City of Henan Provincial Tobacco Company, Henan Sanmenxia 472000, China; 3.Henan Provincial Tobacco Company, Henan Zhengzhou 450000, China)

Using the economic characters of flue-cured tobacco and climate factors in Sanmenxia tobacco growing areas from 2004 to 2013 as studied materials, the relationships between the syndrome factor of main economic characters and climate factors by grey correlation, grey advantage and regression were analyzed, and the corresponding statistical model was established. The results showed that (i)The mean of yield and the high and middle class tobacco leaf proportion were 1872.74 kg/hm2, 34.53 % and 52.65 %, the stability of tobacco yield and the proportion of middle class tobacco leaf were stronger, and high class tobacco leaf was relatively weaker. (ii) In different years, the changes of tobacco yield and high class tobacco leaf proportion were basic consistent, and middle class leaf proportion were on the contrary; Tobacco yield and high class tobacco leaf proportion were in order of Lingbao > Lushi > Shanxian > Mianchi in different tobacco growing areas, and middle class leaf proportion of Shanxian > Mianchi > Lushi > Lingbao.(iii) With correlation degree analysis and gray dominance analysis,the average temperature, sunshine hours, daily minimum temperature and precipitation had greater effects on the major economic characteristics of flue-cured tobacco. (iv) In a certain range, the higher average temperature, precipitation, sunshine hours and daily minimum temperature by regression equation analysis were favorable to improve the main economic traits of flue-cured tobacco.

Flue-cured tobacco; Economic traits; Climate factors; Grey correlation; Regression

1001-4829(2016)11-2732-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.041

2015-11-10

河南省烟草公司科技攻关项目(HYKJ 201210、HYKJ 201043)；三门峡东部烟区烟叶质量提升工程(HYKJ201103)

张慢慢(1989-)，女，河南开封人，在读硕士研究生，主要从事烟草栽培与质量评价研究，E-mail: zhangmanman722@126.com，联系电话：15981865823，*为通讯作者：邵惠芳，副教授，E-mail: shf.email@163.com。

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