烟草温光特性研究与利用：Ⅱ.气象因素对山东主栽烤烟品种生长发育及产质量的影响

孙延国 马兴华 姜滨 黄择祥 王德权 宗浩 陈晓雷 梁晓芳 石屹

摘  要：为明确山东烟叶生产限制气象因子，优化气候资源配置，以主栽品种NC55、NC102和ZY100为材料，连续多年设置不同移栽期试验，研究气象因素与烟草生长发育和产量品质的关系。结果表明，移栽期对山东烟草农艺、经济性状有一定影响，对烟叶质量有显著影响;随移栽期推迟，部分试验叶宽增大，产量和产值表现先增后减趋势，大部分试验总植物碱含量显著下降，还原糖、总糖含量和糖碱比呈上升趋势，感官评吸质量呈现先升后降趋势。各气象因素与烟叶质量关联度顺序依次为日平均氣温、日照时数、降水量。构建的基于温度的山东烟叶质量评价回归方程表明，NC55、NC102和ZY100在伸根期适宜平均气温分别为21.2522.86 ℃、21.5322.68 ℃、20.8123.22 ℃，成熟后期适宜平均气温为23.6724.54 ℃、24.3224.83 ℃、22.0324.42 ℃，结合山东省气温实际情况，NC55、NC102和ZY100适宜移栽期分别为5月5—19日、5月7—16日、5月1—25日。

关键词：移栽期;烤烟;产量;质量;平均温度

Abstract： In order to study the relationship between meteorological factors and growth， yield and quality of tobacco， and to clarify the limiting meteorological factors for tobacco leaf production and optimize the allocation of climate resources in Shandong， a series of experiments with different transplanting date treatments using main varieties including NC55， NC102 and ZY100 were conducted in multiple years. The results showed that transplanting date had certain influence on the agronomic and economic traits of tobacco and had significant effects on tobacco leaf quality. As the transplanting date being delayed， the leaf width in some experiments increased， the yield and output value of some experiments increased first and decreased afterwards， the total plant alkali content decreased significantly， the content of reducing sugar and total sugar， and the ratio of sugar to alkali increased， the quality sensory evaluation of tobacco leaves increased first and then decreased. The order of correlation between meteorological factors and tobacco leaf quality was daily average temperature>average sunshine hours>average precipitation. Regression equations for quality assessment of Shandong tobacco based on average temperature were constructed， and the temperature conditions required for the production of high-quality tobacco leaves for each variety were calculated， the results of which indicated that the suitable average temperature for NC55， NC102 and ZY100 were 21.25-22.86 ℃， 21.53-22.68 ℃ and 20.81-23.22 ℃ during root spreading period， 23.67-24.54 ℃， 24.32-24.83 ℃ and 22.03-24.42℃ during late maturity period， respectively， and the inferred suitable transplanting dates for the three varieties was May 5 to 19， May 7 to 16 and May 1 to 25， respectively.

Keywords： transplanting time; flue-cured tobacco; yield; quality; average temperature

烟草生长发育及品质特色是遗传特性、生态条件及栽培措施共同调控的结果[1]。我国清香型、中间香型、浓香型三大香型烟叶均有相对固定产区，不同地区生态条件对烟叶品质与风格特色的形成起决定性作用[2];同一区域内，不同移栽期导致烟株生育期对应的气候条件不同，从而使烟株生长发育和物质积累转化发生变化，进而影响烟叶产量和品质[3-4]。因此，明确气象因素对烤烟生育进程及品质的影响及机理，对于合理安排移栽期、预测烤烟生长趋势有重要意义。

有关移栽期对烤烟的影响及气象因素与烟叶生长发育和产量品质的关系已开展诸多研究[3-8]，由于我国烟区地域分布广泛，且不同香型风格烟叶对气象资源需求存在差异，各地所得结果也各有不同;而许多研究开展年限极为有限，获得的结果有待证实。山东烟区属中间香型烟叶产区，近年来存在种植品种多样（主要有中烟100、NC55、NC102、K326、云烟87）、移栽期不稳定（时间跨度从4月下旬至6月上旬）等问题，导致烟叶产量、化学成分以及感官评吸质量受到影响。针对山东烟草移栽期，前人开展了部分研究，初步明确了潍坊诸城[5]、日照莒县[9]等地适宜移栽期，但多是单个品种或单年度工作，并未明确不同区域影响移栽期的限制气象因子及阈值，因此其在不同地区及年度间的广适性有待进一步证实。作者针对山东主栽品种温光效应不明确的问题，连续多年多点开展移栽期试验，重点解析气象因素与烟草的关系;前期研究结果表明[10]，山东烟草生育期随移栽期推迟而显著缩短，主要在现蕾之前的伸根期和旺长期，温度条件是产生影响的关键气象因子，温度升高是生育进程加快的主要原因，生育期变化符合积温恒定理论，而日照时数相对稳定，非关键影响因子。本文承接上作，主要分析气象因素与山东主栽品种农艺、产量、品质的关系，解析限制气象因子，提出生产优质烟叶气象阈值，以期为合理安排山东烤烟移栽期，优化配置气候资源，实现提质增收提供理论参考。

1  材料与方法

1.1  试验设计

2011—2016年在山东三大烟草主产区潍坊、临沂和日照采用当地主栽品种，其中潍坊为NC55和ZY100，临沂为NC102和ZY100，日照为ZY100，分别设置均相差10 d的4个移栽期处理，详见表1。各点试验均采用随机区组设计，小区面积72 m2（宽4.8 m×长15 m），3次重复，施肥方式为：纯氮用量为4.55.0 kg/667m2，养分比例为m（N）：m（P2O5）：m（K2O）=1：1：3，肥料全部基施，移栽烟苗保持大小一致，种植密度均为行距1.2 m×株距0.5 m，各试验地土壤类型均为棕壤，各地试验均为烟草单作连作，冬季空闲，其他田间管理措施保持一致。

1.2  测定项目及方法

从当地气象部门获得各年度各地点烤烟大田生育期期间气象数据，包括日平均气温、降水量、日照时数等[10]。

按照烟草行业标准YC/T 142—2010进行生育期记载和农艺性状测量。

采收时按小区单收，分别挂杆烘烤，烤后按照国家标准GB 2635—92烤烟 进行分级、称重，计算产量、产值、等级结构。

分别参照烟草行业标准YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2002，利用连续流动法测定烤后中部烟叶（C3F等级）还原糖、总糖、总植物碱、总氮、钾、氯等含量。

参照烟草行业标准YC/T 138—1998对烤后中部烟叶（C3F等级）进行感官质量评价，由农业农村部烟草质量安全风险评估实验室完成，评吸专家均为该实验室评吸委员会成员，每次评吸专家5～7人，指标包括香气质、香气量、余味、杂气、刺激性、燃烧性、灰分、总得分等。

1.3  数据分析

数据统计、分析利用Microsoft Excel 2016、SPSS 19.0、SAS 9.4进行;灰色关联分析按参考文献[11]进行。

2  结  果

2.1  山东烟区气象条件情况

山东烟区试验期间（2011—2016年）与历史常年平均气温、降水量、日照时数情况分别如图1～3所示。各地气温变化规律一致，烟草生育期内均先升高后降低，在7月下旬达到最大值，试验期间气温变化规律与常年相比基本一致。各地降水总体变化趋势基本一致，烟草生育期内均先升高后降低，试验期间6—8月份降水与常年相比有一定波动。各地日照时数变化规律基本一致，各时期日照时数比较均衡，在7月上、中旬略有降低，试验期间日照时数变化规律与常年相比基本一致。

2.2  移栽期对烤烟农艺性状的影响

各品种不同处理烤烟平顶期农艺性状如表2所示（无显著差异试验数据未列出）。株高、茎圍、叶片数目、中部叶长度和宽度等在处理间存在差异的次数占总试验次数的比例分别为33.33%、11.11%、22.22%、33.33%和55.56%。总体来看，移栽期对叶片宽度产生一定影响，而对其他农艺性状影响较小，叶宽随移栽期推迟表现增大趋势。

2.3  移栽期对烤后烟叶经济性状的影响

各品种不同处理烟叶经济性状如表3所示（无显著差异试验数据未列出）。产量、产值、均价、上等烟和中上等烟比例等在处理间存在差异的次数占总试验次数的比例分别为44.44%、44.44%、11.11%、22.22%和11.11%。结果表明，移栽期对产量、产值产生一定影响，而对均价、等级比例影响较小，产量、产值随移栽期推迟表现先增后减趋势。

2.4  移栽期对烤后烟叶品质的影响

2.4.1  移栽期对烤后烟叶化学成分的影响  各品种不同处理烤后烟叶化学成分如表4所示。还原糖、总糖、总植物碱、总氮、钾、氯、糖碱比、氮碱比和钾氯比等在处理间存在差异的次数占总试验次数的比例分别为77.78%、55.56%、77.78%、11.11%、0.00%、0.00%、88.89%、11.11%和0%。结果表明，移栽期对糖、碱含量有显著影响，而对总氮、钾、氯含量影响较小，随移栽期推迟，还原糖、总糖含量和糖碱比呈上升规律，部分试验过度晚栽会使糖含量（NC102 2016年、ZY100 2011年蒙阴、2012年）和糖碱比（NC102 2016年）再下降，而总植物碱含量呈下降趋势。

2.4.2  移栽期对烤后烟叶感官评吸质量的影响  各品种不同处理烤后烟叶感官评吸得分如表5所示。各试验香气质、香气量、余味、杂气、刺激性以及总得分均随移栽期推迟表现出先升后降的趋势，NC55 2011年、2016年，NC102 2011年、2016年，ZY100 2011年莒县、2012年均以5月10—11日最高，NC55 2014年、NC102 2014年以5月5日最高，ZY100 2011年蒙阴以5月20日最高。

2.5  气象因素与烟叶品质的关系

将各品种烤后烟叶感官评吸总得分与各生育期气象因素进行灰色关联分析，如表6所示，灰色关联度越高的指标排名越靠前。各品种气象因子与评吸得分关联度大小排序大部分为平均气温>平均日照时数>平均降水量。NC55、NC102、ZY100与评吸得分关联度前四的气象因子分别为伸根期平均气温、旺长期平均气温、成熟后期平均气温、成熟前期平均气温，成熟前期平均气温、成熟后期平均日照时数、伸根期平均气温、成熟后期平均气温，成熟前期平均气温、旺长期平均气温、伸根期平均气温、成熟后期平均气温。

2.6  基于平均气温的烤烟移栽期优化

根据烟叶质量与气象因子的关系，以比较容易调节的伸根期和成熟后期平均气温为自变量，分别构建各品种评吸得分的模拟方程，如图4、图5所示。各模拟方程均符合典型一元二次曲线特征，除NC102成熟后期均温外，其他模拟方程均达到显著（p<0.05）或极显著（p<0.01）。

烟叶评吸总得分在74分以上被认为质量较好，令评吸总得分≥74.00，计算获得各品种烟叶质量较好所需的平均气温条件，另计算获得各品种曲线的顶点坐标值，即烟叶评吸得分最高值及平均气温，如表7所示。各品种获得优质烟叶所需伸根期和成熟后期的平均气温跨度大小顺序均为ZY100（2.41 ℃、2.39 ℃）>NC55（1.61 ℃、0.87 ℃）>NC102（1.15 ℃、0.51 ℃）;根据山东烟区常年气温情况，推算获得NC55、NC102、ZY100适宜移栽时间分别为5月5—19日、5月7—16日、5月1—25日，最佳移栽时间均为5月12日左右，各品种适宜移栽期范围大小顺序为ZY100（25 d）>NC55（15 d）>NC102（10 d）。

3  讨  论

适期移栽是合理配置区域气候资源的主要途径，是实现烟株正常发育、提质增效的重要前提[12]。近年来，各烟区相继开展了大量移栽期研究，大部分表明烟株生长发育和产量品质因移栽期调整均发生了显著变化，但其结果不尽相同[3-6，13]。本研究表明，移栽期对山东烟草农艺性状影响较小，仅对叶片宽度产生一定影响;部分试验产量、产值随移栽期调整发生变化，其他经济性状无显著变化;烟株生长发育状况并未因移栽期调整发生高频率变异。多个试验晚栽叶片宽度变大，可能是因为晚栽烟草中部叶生长时正处于7月雨热同季时节，高温多雨有利于叶片支脉养分运输畅通，从而使宽度增加[13]。部分试验产量、产值随移栽期推迟表现先增后降趋势，其原因可能与烟叶的烘烤特性产生差异有关，部分试验过早移栽成熟后期遭遇降水过多引起贪青晚熟，过晚移栽成熟后期降温剧烈导致烟叶不能正常成熟，均会使叶片易烤性变差，影响经济产量。

烟叶化学成分尤其是糖碱的协调性，是评价烟叶质量的重要依据，感官评吸是评价烟叶质量最直观的方式。本研究中，大部分试验移栽期对烟叶糖碱物质产生显著影响，随移栽期推迟，糖类成分含量提高，烟碱含量下降，糖碱比呈上升趋势，而烟叶感官评吸质量随移栽期推迟呈现先升高后降低趋势;烟叶质量因移栽期调整发生了高频率的变异。前人多项有关移栽期对烟叶化学成分影响的结论与本研究较为一致[3，13-14]，也证明了移栽期调控烟叶化学物质变化规律的普遍性;但不同产区烟叶感官评吸质量随移栽期调整的变化规律不尽相同[3，5，15]，一方面可能是单个试验结果不能全面反映该区域的变化规律，再者可能与不同香型风格烟叶特征物质合成对气候资源的需求不同有关。诸多研究表明，烟叶质量变化与气候因子的变化密切相关。姬兴杰等[16]研究表明，对河南烟叶化学成分影响程度最大的气候因子为温热，水湿次之，光照最小;时鹏等[17]研究发现，湖北烟区日照时数对烟叶化学成分的影响程度最大，降雨量次之，平均温度和积温最弱;古战朝等[18]分析发现，云南烟叶糖含量与旺長期平均日照时数和平均日照全辐射关联度最大，碱含量与成熟期平均气温关联度最大。本研究表明，各气象因子与烟叶质量关联程度最高的为平均气温，其次为日照时数，最后为降水量。前期研究已经证明[10]，温度是影响山东烤烟生育期的关键气象因素，而各生育期有效积温保持一致，因此在分析中发现恒定的有效积温与变异的烟叶质量无显著相关性，故未在结果中列出;而山东烟区烤烟生育期内日照时数相对稳定，不同移栽期每日光照时数变幅较小，因此与烟叶质量的关联度较小。综合多项研究表明，北方烟区光照充足，温度成为质量限制气象因子，而南方烟区热量较好，日照成为质量限制气象因素。山东、河南同属北方烟区，推测晚栽烤烟生长前期温度升高使糖类物质合成增加，而成熟后期低温及昼夜温差变大使糖类消耗减少，使糖含量高于早栽烤烟;而总植物碱主要在打顶后大量合成，后期温度降低及生育期缩短使总植物碱合成量减少;适当推迟移栽可增糖降碱，提高烟叶化学协调性，提升评吸质量，但过晚移栽成熟后期降温剧烈又会使化学成分比例失调，降低烟叶香气、满足感，使评吸质量下降。

适宜移栽期的确定，需根据烟叶特色需求，针对区域限制气象因子统筹考虑，前人研究多以试验结果为依据，选择某一时间为最适移栽期，缺乏预判性、广适性。山东烤烟外部特征及烟叶产量受移栽期影响较小，故以变异较大的烟叶感官质量为评价标准，选择限制因子伸根期和成熟后期平均气温为自变量，构建山东烟叶质量评价回归方程，获得优质烟叶所需温度条件，并根据山东烟区常年气温情况，推算获得NC55、NC102、ZY100适宜移栽时间，为山东适宜移栽期的选择提供了更准确的参考依据。

4  结  论

移栽期对山东烟草农艺、经济性状有一定影响，随移栽期推迟，部分试验叶片宽度呈增大趋势，产量、产值表现先增后减趋势。移栽期对山东烟叶质量有显著影响，随移栽期推迟，还原糖、总糖含量呈上升趋势，总植物碱含量呈下降趋势，糖碱比呈上升趋势，过度晚栽会使糖含量、糖碱比再下降;烟叶感官评吸质量呈现先升后降趋势。各气象因素与烟叶质量关联度大小顺序依次为日平均气温、日照时数、降水量，对以山东为代表的北方烟区来说，光照资源充足，温度成为烟叶质量限制气象因子。依据构建的山东烟叶质量与平均气温之间的回归方程表明不同品种适宜移栽时间范围大小顺序为ZY100（25 d）>NC55（15 d）>NC102（10 d），其适宜移栽期范围分别为5月1—25日、5月5—19日、5月7—16日，最佳移栽时间均在5月12日左右。

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