江西烤烟生育期主要气象灾害及防御措施分析

高 云，许自成

（河南农业大学烟草学院，河南郑州450002）

江西烤烟生育期主要气象灾害及防御措施分析

高 云，许自成

（河南农业大学烟草学院，河南郑州450002）

烤烟大田期的光照、温度、降雨量等是影响优质烟叶产量和品质的重要气候生态学因素。烤烟作为主要经济作物之一，在赣南老烟区及赣北、赣中新烟区均有大量种植，然而，其在生长发育过程中常有不同程度的气象灾害发生，已成为烤烟生产的重要限制因素。概述了烤烟不同生育期的气象灾害，即育苗期低温冻害及膜内高温高湿、移栽期低温阴雨、旺长期多雨寡照及高温高湿、脚叶成熟期高温高湿及顶叶成熟期高温强光；从蛋白质组学及代谢组学的角度探讨了气象灾害对烟草蛋白质和烟草代谢物合成与积累的影响，并提出了避免和防御灾害的措施。关键词：烤烟；气象灾害；蛋白质组学；代谢组学；防御措施

1 江西烟区气候条件同国内外优质烟区的对比分析

江西省地域较广，地形多样，气候条件的区域差异性较为明显。总体来看，江西省气候温暖，雨量充沛，比较适合烟草生产，但与国内外优质烟叶产区气候条件还是存在一定差异。

江西省各主要产烟区烤烟生产气候特征表现为温度充足，但烟草大田生长前期温度偏低，若遇异常低温年份对烟草生长不利；烟草成熟阶段温度比较高，常伴随35℃以上高温，容易出现高温逼熟现象，给烟叶品质的形成带来负面影响；降雨丰沛，且年际间变异较大，尤其是烟叶成熟期日照偏少，雨水偏多，影响烟草正常生长发育。

与国内外优质烤烟产区相比，江西省烤烟在生育期和大田生长期平均温度与美国非常接近，比云南玉溪、福建三明、巴西和津巴布韦等地要高，苗期温度最低，成熟期温度最高；平均日照时长比福建三明略高，比云南玉溪、巴西和津巴布韦要低，远低于美国；烤烟在大田期与成熟期平均降水同福建三明相当，远比云南玉溪、巴西、津巴布韦和美国要多。因此，江西省主产烟区尽管具有温暖温润的气候，但是相比国内外优质烟区，也表现出烟草生长前后期温度差异大、日照不足、降雨量分配不均的劣势。

通过聚类分析[11]，把江西16个植烟县（市、区）划为3类，第Ⅰ类包括安福、会昌、乐安、峡江、永丰、泰和等6个县；第Ⅱ类包括赣县、资溪、兴国等3个县；第Ⅲ类包括广昌、石城、瑞金、宁都、宜黄、信丰、黎川等7个县。3类烟区在烟草生育期光照、温度、水分分配中有很大差异，故而在生产中要根据不同植烟县（市、区）的气候特点，适当调整移栽期，合理运用气候资源，进而提高烟叶品质。

2 江西烟区的主要气象灾害

2.1 育苗期低温冻害及膜内高温高湿

在烤烟苗期，较为适宜的平均气温约在4.0～10.0℃，若最低气温在0℃以下，并且伴有冰雪，会影响到烤烟的出苗[12-13]。烤烟从播种至移栽大概需要90 d，在这一时间段，烟苗既遭受冬天寒冷低温影响，暖冬年份又得承受棚内高温高湿。低温冻害加上雨雪天气使得江西烟区烤烟出苗推迟7～10 d，长势也非常慢，甚至到3月底还不能达到8叶1心。苗期生长天数的延长，会导致移栽期及大田采收期推迟近15 d。由于下半年较为干旱，晴天时间多，棚内气温平均要比棚外高3～5℃。正午时分棚内气温大于30℃，相对湿度约为95%。这种情况若不适时通风，高温高湿会造成烟苗底部腐烂，上部叶灼黄[14]。江西烟区基本实行烟稻轮作制，少部分地区旱地种植。若不提早播种,二晚栽插势必会受到影响。

2.2 移栽期低温阴雨

江西适宜移栽期在3月上旬至4月上旬。期间如遇低温阴雨天气不能及时进行移栽，使大田生育期推迟，既耽误二晚栽插，后期高温强光又会使上部烟叶的品质受到影响。查阅气象资料显示，在赣北及赣中北部出现春季阴雨低温最长时间高达16 d，在赣中南部最短也有6 d。十几年来，春季气温均低于多年平均气温，稍偏寒。3月份是赣南烤烟的移栽期，降水较多，4月份是赣北烤烟的移栽期，降水也较多，移栽期如果雨水过多，低温时间长，烟田就容易发生涝渍，导致移栽后烟叶生长发育减慢，团棵期会延后10～15 d，并且因为雨水过多，烟叶暴发花叶病的概率也会增大。

2.3 旺长期多雨寡照及高温高湿

烤烟生长期需水量大概是每月100～130 mm。五六月份为江西汛期，就降雨量而言，远比烤烟生长需求要多，甚至有的年份发生洪涝灾害。五六月正值烤烟旺长期，平均每天日照需求一般不超过8 h，但江西这十几年来，日照时数都明显减少。特别是江西东部、中部区域减少更加严重。烤烟旺长期若遇多雨寡照天气，光合作用减弱，致使有机物积累下降，品质降低。五六月份温度上升的快，特别是大雨过后带来的高温高湿，极易形成烤烟气候斑病。根据江西省五六月气象资料，并结合烟草发病情况分析，初步确定连续2次暴雨或是暴雨后带来高温高湿天气都会引发气候斑病病指升高。

2.4 脚叶成熟期高温高湿及顶叶成熟期高温强光

赣南烟区大概在6月初脚叶开始成熟，赣中及赣北大概在6月中旬。此期间正是多雨时节，降雨过多加之高于30℃的气温使烟叶极易出现底烘现象。7月中旬正值赣北顶部叶成熟期，这一阶段降雨少，迎来高温强光的盛夏，每天都是高于30℃的气温，甚至高于35℃的情况时有发生。由于烤烟长期暴露于高温强光状态中，远远超出烟叶本身需要的光饱和点，且高温强光使得上部叶生长受限，阻碍其长成优质烟。

3 从蛋白质组学及代谢组学分析气象灾害对烟草的影响

3.1 气象灾害对烟草蛋白质合成与积累的影响

低温在造成烟株地理分布格局不合理的同时也使烟叶在增产方面受限[15]。烟株在遭遇低温胁迫之后会诱发胁迫应答基因表达，使之合成一种特殊蛋白质用来抵抗低温，从而增强抗寒能力[16]。但迄今为止，低温胁迫造成烟株在生长及代谢过程中受到影响的分子机制尚未有结论。JIN等通过运用2-DE及毛细管液相色谱串联质谱（CapLC-MS/MS analysis）的方式探究了烟株在遭受4℃低温胁迫长达4 h之后叶片蛋白质表达状况[17]。101个蛋白点的表达有明显差异，其中，单在处理组叶片表达的有22个蛋白点，单在对照组叶片表达的是50个蛋白点，处理叶片中21个蛋白点的表达下调，8个蛋白点的表达上调。质谱检测出能差异表达的蛋白质共有73个，按功能可分为2类——调控类蛋白质与胁迫类蛋白质，调控类蛋白质主要负责信号的传递、翻译、核酸以及蛋白质等分子的加工，胁迫类蛋白质关键同光合作用、光呼吸、氧化还原反应、碳氮代谢和能量代谢有关。调控类蛋白质表达的差异性揭示了烟株在抵御低温时会出现各类繁杂的调控机制。叶片在遭受低温胁迫之后，与光合作用有关的蛋白质表达数量显著下降，表明低温严重影响叶片光合系统的生理活性，阻碍叶绿体细胞器的正常运转，这就清楚地阐释了烟株对低温胁迫特别敏感的原因。与此同时，若植物遭受了低温伤害，就会生成大量活性氧，而活性氧是一种低温信号分子，会氧化损害正常细胞，但是在植物体内有活性氧的清除系统，把活性氧固定在正常范围内。低温会造成烟草氧化系统损伤，可诱导活性氧清除系统有关酶类如过氧化氢酶、硫氧还蛋白过氧化物酶等的上调表达。

3.2 气象灾害对烟草代谢物合成和积累的影响

近年来，随着气相色谱－质谱联用、液相色谱－质谱联用和核磁共振技术的广泛应用，烟草代谢谱分析法逐步成熟起来，基于代谢组学提高烟草抗性、改善烟草品质已成为探究热点[18-25]。有关烟草增产提质的研究大多侧重于烟草植株代谢与其生长环境之间的关系。烟草代谢水平高低不仅与植物基因型有关，还受光、温、水、土等生态因子的调节。因此，能够通过代谢组学的方法深入研究不同生态条件对于烟草代谢物合成和积累的作用。其中对代谢物与气候因子的研究表明，温度与其呈显著相关，会改变半乳糖脂及脂肪酸的不饱和度及多酚的积累。对代谢物与气候因子进行相关性分析，结果表明，干旱会促进糖和氨基酸的积累。MA等[26]对印度、美国、巴西烟叶中挥发性物质进行GC-MS和顶空固相微萃取（HS-SPME）联合技术分析显示，不同国家烟叶中代谢物主要是日齐素、降茄二酮、螺岩兰草酮等存在差异。说明代谢组学可以有效检测不同生态环境下烟草代谢物的差异水平。

生物会在漫长的进化中对所处环境逐步适应，产生次生代谢物。想要深入探究环境差异对烟草体内香味物质合成和积累的影响，需要检测不同环境条件下烟草香味物质变化情况。通过对江西各产区烟草种质资源及生态环境对烤烟次生代谢产物，如生物碱、有机酸、多酚、甾醇等代谢水平的研究，结果显示，不同种质资源对次生代谢产物的影响不大，但生态环境与其显著相关。紫外线辐射处理可明显增加植物多酚含量，提高植物抗逆性，同时适宜的微量强度处理可增强烤烟光合作用及总糖含量，但一旦超过范围，烟叶中叶绿素、糖、烟碱含量会随辐射强度的增加显著下降[27]。乔瑞丽[28]研究表明，烟叶茄尼醇含量在低光照处理下有所下降，而适宜范围内的紫外光处理和稀土元素可加快茄尼醇的生成，提高其含量。梁太波等[29]对干旱条件下烤烟抗氧化代谢的研究显示，干旱胁迫环境中施用脯氨酸及甜菜碱，都会使烤烟叶片中叶绿素含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性在一定程度上提高，从而增加脯氨酸的积累，使丙二醛（MDA）的含量下降，这就是为什么喷施脯氨酸及甜菜碱可以增强烤烟的抗旱能力。

4 江西烟区烤烟气象灾害的防御对策

4.1 直播漂浮育苗，通风排湿，确保壮苗

“苗好一半收”，说的就是培育壮苗可以提高烤烟产量及品质。江西各烟区的播种至移栽期通常在12月上旬至4月上旬，育苗方式主要采用大棚漂浮法[30]。采用此法使烟苗的个体发育加快，次生根的数量增多，对缩短移栽还苗时间进而促进大田期烟株旱发快长起到一定的调节作用，培育出适龄、高茎、根系发达、抗逆性强的壮苗。在育苗期，可能会遭遇晴暖天气，使棚内气温过高，要打开棚门通风，做到及时开门，适时关门，通风排湿。如果能够合理调控大棚内的温湿度，无论正常年份还是特殊年份，都可以培育出健壮烟苗。

4.2 高垄单行、合理密植，提高产质量

由于江西进入春季雨量较大，多数烟田都为水稻田，土壤黏重且含水量高，如果烟苗在移栽后遇到低温阴雨、土壤湿渍，就会对烟苗根部的发育造成不利影响[31]。5—6月份雨量较多，会影响烤烟的产量和品质。若选用高垄、单行进行合理密植，会有利于改善田间环境。原因一是高垄的垄背受热面积变大，增温效果好，单行比双行的日均地表温度要高2.3℃；二是高垄会使地下水位相对下降，不容易发生涝渍，土壤得以通风透气，排湿干燥。

4.3 地膜覆盖，适时揭膜，实现优质高产

5—6月烤烟经历旺长、现蕾、开花及脚叶成熟各阶段。但雨多光少、高温高湿的气候使得烟叶贪青晚熟，抑或脚叶尽数烂掉无法采烤，产质量受到很大影响。在不同播期进行地膜覆盖，不但可以增温保墒，还可以排水保肥，减少病虫害，实现优质高产。地膜覆盖有利于烟叶能够分层落黄，适时采烤，提高产量；即使覆膜有很大的优势，可如果不能及时揭膜，使得覆膜时间太长，膜内的温度大都处于高温上限，会抑制烟叶生长，植株弱小，很难成为优质烟，使得品质下降。旺长期后，若外界温度达到21℃还不揭膜，会使温效增大，造成膜内高温，发生底烘现象。当遭遇大雨甚至暴雨，高温高湿使膜内多数水分被烟叶根系所吸收，进而输送至叶片，冲开气孔，叶片气孔内涌入大量臭氧，会引发气候斑病，病情指数增高，结果造成减产。旺长期后若能适时揭膜培土，有利于烟株间散热通风。所以，适时揭膜有助于烤烟达到优质高产。

4.4 高温期间注意遮光，促进干物质积累

进入7月上旬以后，会频繁出现35℃以上高温、日照时数大于10 h的天气。高温强光会使上部叶生长遭到抑制，特别是使干物质积累速度减慢。在上部烟叶成熟时，可以用遮阳网进行遮光降温，使直射光减弱，散射光增强，进而使上部烟叶的质量得以改善[32-33]。

5 展望

目前，国内外科学工作者在气候因素对烟叶影响方面从宏观到微观，从地上部到地下部已做大量研究，但多数定性于优质烟叶适宜生态环境的要求以及一种或多种气候因素对烟叶外观质量、物理性状、化学品质、感官质量的研究，关于气候因素对烟叶品质的影响机理大多侧重于生理生化层面，其中，激素调节、基因调控等方面的探究鲜有报道。今后应在合理利用现有材料与技术的基础上，运用烟草蛋白质组学与代谢组学以及采用细胞工程、基因工程、原子示踪技术等先进设备及方法，更深层次探究基因组结构与功能，揭示烟草在生长发育、进化规律及代谢调控等方面的生命活动机理。

［1］陈鹏狮，米娜，张玉书，等.气候变化对作物产量影响的研究进展[J].作物杂志，2009（2）：59.

［2］ PENG S，HUANG J，SHEEHY J E，et al.Rice yields decline with higher night temperature from global warming[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2004，101（27）：9971-9975.

［3］王位泰，张天封，姚玉壁，等.黄土高原下半年降水气候变化特征及对作物产量的影响 [J].干旱地区农业研究，2008，26（1）：154-159.

［4］蒲金涌，张存杰，姚小英，等.干旱气候对陇东南主要农作物产量影响的评估[J].干旱地区农业研究，2007，25（1）：167-171.

［5］甘万祥，康超，张腾，等.不同叶面喷施肥对烟草生理及产量、品质的影响[J].河南农业科学，2015，44（9）：40-44.

［6］张慢慢，邵惠芳，郑劲民，等.烤烟产量的主要影响因素及预测方法研究进展[J].江西农业学报，2014，26（10）：76-80.

［7］赵跃，汪灿，甄安忠，等.道真县烤烟产量与气象因子关系的研究[J].农业与技术，2013（2）：211-212.

［8］谢远玉，郭萌生，肖林长，等.气候生态环境对赣南烤烟产量和品质的影响[J].中国农业气象，2005，26（4）：236-238．

［9］周明昆，李国灿，张成稳，等.气候条件对大理州烤烟产量和质量的影响[J].安徽农业科学，2012，40（6）：3470-3473.

［10］张超，陆魁东，黄晚华，等.基于气候差异性的湖南烟叶品质气候分型研究[J].中国农学通报，2013，29（1）：80-84．

［11］钱时祥，陈学平，郭家明.聚类分析在烟草种植区划上的应用[J].安徽农业大学学报，1994，21（1）：21-25.

［12］沈少君，郭学清，郑玉木，等.低温胁迫对烤烟生长和产质量的影响[[J].中国烟草科学，2010，31（6）：35-37.

［13］金磊，晋艳，周冀衡，等.苗期低温对烤烟花芽分化及发育进程的影响[J].中国烟草科学，2007，28（6）：1-5.

［14］陆永恒.生态条件对烟叶品质影响的研究进展[J].中国烟草科学，2007，28（3）：43-46.

［15］余泺，高明，王子芳，等.土壤水分对烤烟生长、物质分配和养分吸收的影响 [J].植物营养与肥料学报，2011，17（4）：989-995.

［16］江力，曹树青，戴新宾，等.光强对烟草光合作用的影响[J].中国烟草学报，2006（4）：17-20.

［17］FRANKLIN K A.Light and temperature signal crosstalk in plant development[J].Current Opinion in Plant Biology，2009，12：63-68.

［18］ FANKHAUSER C，CHORY J.Light control of plant development[J].Annu Rev Cell Dev Bio，1997，13：203-229.

［19］陈卫国，李永亮，周冀衡，等.烤烟品种耐寒性及相关生理指标的研究[J].中国烟草科学，2008，29（3）：39-42.

［20］郭子武，李宪利，高东升，等.植物低温胁迫响应的生化与分子生物学机制研究进展 [J].中国生态农业学报，2004，12（2）：54-57.

［21］ JIN Y，ZHANG C H，YANG H，et al.Proteomic analysis of cold stress responses in tobacco seedlings[J].African Journal of Biotechnology，2011，10：18991-19004.

［22］ CHOI H K，CHOI Y H，VERBERNE M，et al.Metabolic fingerprinting of wild type and transgenic tobacco plants by1H NMR and multivariate analysis technique[J].Phytochemistry，2004，65（7）：857-864.

［23］ ZHANG J，ZHANG Y，DU Y，et al.Dynamic metabonomic responses of tobacco（Nicotiana tabacum）plants to salt stress[J].Journal of Proteome Research，2011，10（4）：1904-1914.

［24］KIMS W，KIMJ H，AHNMS，et al.Metabolic evaluation of cellular differentiation of tobacco leaf explants in response to plant growth regulators in tissue cultures using1H NMR spectroscopy and multivariate analysis[J].Plant Cell，Tissue and Organ Culture，2012，108（2）：303-313.

［25］部强，余菩，陈磊，等.基于动态顶空成分的烟叶原料香型特征判别分析[[J].计算机与应用化学，2012，29（3）：309-312.

［26］ MA D M，GANDRA S V S，SHARMA N，et al.Integration of GC-MS based non-targeted metabolic profiling with headspace solid phase microextraction enhances the understanding of volatile differentiation in tobacco leaves from North Carolina，India and Brazil [J].American Journal of Plant Sciences，2012，12：1759-1769.

［27］黄勇，周冀衡，郑明，等.UV-B对烟草生长发育及次生代谢的影响[J].中国生态农业学报，2009，17（1）：140-144.

［28］乔瑞丽.生态因子对烟草中类菇代谢的影响[D].郑州：郑州大学，2011.

［29］梁太波，张景玲，田雷，等.干旱胁迫下外源甜菜碱和脯氨酸对烤烟抗氧化代谢的影响[J].烟草科技，2013（2）：68-71.

［30］许自成，张婷，程昌新，等.不同覆盖措施对烤烟生理特性及经济性状的影响[J].中国生态农业学报，2007，15（2）：69-72.

［31］ ZHANG L I，WANG X Y，GUO J Z，et al.Metabolic profiling of Chinese tobaccoleaf of different geographical origins by GC-MS[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2013，61（11）：2597-2605.

［32］ZHAO Y N，ZHAO C X，WU N，et al.Investigation of the relationship between the metabolic profile of tobacco leaves in different planting regions and climate factors using a pseudotargeted method based on gas chromatography/mass spectrometry[J].Journal of Proteome Research，2013，12（11）：5072-5083.

［33］LI L，ZHAOC X，CHANG Y W，et al.Metabolomics study of cured tobacco using liquid chromatography with mass spectrometry：Method development and its application in investigating the chemical differences of tobacco from three growing regions[J].Journal of Separation Science，2014，37（9/10）：1067-1074.

Analysis of Main Meteorological Disasters and Prevention Measures during the Growth Period of Flue Cured Tobacco in Jiangxi

GAOYun，XUZicheng
（College of Tobacco，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Light,temperature and rainfall during the field period of flue cured tobacco are important climatic factors which can influence the yield and quality of tobacco.As an main commercial crop,tobacco is widely cultivated in old south Jangxi tobacco-growing area and north/centre Jiangxi new tobacco-growing area.However,varying degrees of meteorological disaster happened during the process of growth and development of flue cured tobacco is an important limiting factor of tobacco manufacture.This study summarized meteorological disaster of flue cured tobacco in different growth period,temperature freezing and intramembrane high temperature and humidity in nursery stage,low-temperature rain in transplanting stage,sublime climate and high temperature and humidity in vigorous growing stage,high temperature and humidity in sand leaf mature period,high temperature and light in top leaf mature period.From the perspective of proteomics and metabonomics,this study discussed the influence of meteorological disaster on tobacco protein and the synthesis and accumulation of tobacco metabolin,and put forward some measures to avoid and defend the disasters.

flue cured tobacco;meteorological disasters;proteomics;metabolomics;defensive measures

S572

A

1002-2481（2017）10-1686-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.27

近年来，全球气候的不断变化被大众日渐关注，对气候因子变化的研究也层层深入，气候因子一定程度上影响农作物产量这一课题自然而然成为了研究新热点。研究发现，作物干物质及产量随着温度升高呈现降低趋势[1]。温度升高会增加水稻的不育率，迫使产量下降[2]。降水分布不均或降雨量减少都会给作物产量带来负面影响，在玉米、小麦的关键生长阶段，多雨产量增加，少雨产量降低[3]。蒲金涌等[4]通过大量试验发现，暖春及初夏干旱会给冬小麦的产量造成极大影响，如若这个阶段发生严重干旱，小麦产量大概降低80%；在玉米的关键生育期如若降雨量过低，严重干旱，产量大概降低50%。

烟草作为我国重要经济作物之一[5]，其产质量会使国民经济收入发生波动[6]。烟草对气候条件的感知变化很敏锐，因此，气候成为影响烤烟产量的重要因素。赵跃等[7]研究结果表明，在使烤烟产量发生变化的主要气象因子中，影响程度依次为降雨量＞日照时数＞气温。伸根期至采烤期平均气温与日最低气温给赣南烤烟产量带来的影响最大，且呈极显著水平[8]。大理州烤烟产量同5月上旬及9月中旬气温呈正相关，同7月上旬至9月下旬降水呈负相关[9]。虽然有关生态因子和烤烟产量关系的研究很多，但是因不同地区气候条件有差异，给烤烟产量带来的影响也不尽相同[10]。因此，分析江西烟区2006—2016年气候条件及烤烟产量的资料，对比江西烟区与国内外优质烟区的气候条件差异，提出江西烟区存在的气象灾害问题，对气候因子同江西烤烟产量的关系进行了探究，以期为提高江西烟区烤烟产量提供理论支持。

2017-05-22

中国烟草总公司江西省公司科技攻关项目（201201007）

高 云（1991-），女，辽宁西丰人，在读硕士，研究方向：烟草营养与质量评价。许自成为通信作者。