湖北烟区气象因子对烟叶质量的影响——以恩施州利川市元堡乡为例

孙敬国，张允政，孙光伟，谭本奎，张鹏龙，李建平，冯 吉，陈振国

（1.湖北省烟草科学研究院，武汉 430030；2.十堰市烟草公司，湖北 十堰 442000；3.宜昌市烟草公司，湖北 宜昌 443000；4.恩施州烟草公司，湖北 恩施 445000）

湖北省是中国重要的烟叶产区之一，烟区烤烟整体质量较好，根据2017年《全国烤烟烟叶香型风格区划》，湖北烟区划分为武陵秦巴生态区。该区域烟叶以干草香、醇甜香为主体，气象因子是彰显烟叶品质的重要因素之一，因此，根据气象因子制定该区域适宜的措施是提高烟叶品质的根本途径。

烟草是品质和产量兼顾的经济作物，对自然环境条件的变化敏感［1］，其生长发育与土壤、气候和地理属性相关［2-6］。气象因素是烟草生长发育依赖的生态因子［7-9］，由于其自然属性的特性，通过烟区之间的气候比较，寻求不同区域烟叶的差异性，制定相适宜的农艺操作措施，从而保障烟叶品质凸显。

湖北省恩施州利川市元堡乡是“清江源”特色优质品牌烟叶的重要组成部分，是浙江中烟利群卷烟品牌原料基地。本研究通过对该烟区气象因子的分析，以期对该地区烟叶的生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 气象资料收集

收集2014—2019年恩施州利川市元堡乡常规观测资料，包括日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、降水量等。

1.2 方法

收集了2014—2019年利川市元堡乡烟叶质量数据。烤烟质量由烟叶感官质量和烟叶化学成分组成。数据主要来源于湖北省烟草科学研究院长期定位监测点所检测数据。选取C3F烟叶，采用AA3连续流动分析仪测定烟叶中烟碱［10］、总氮［11］、总糖［12］和钾［13］含量。

烟叶感官质量测定：参考YC/T 138—1998烟草及烟草制品感官评价方法。感官质量指标包括香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、燃烧和灰色，其满分分值分别为18、16、16、20、22、4和4分，总分为100分。

1.3 数据分析

采用SQL SERVER、Excel等软件，利用各站点日气象资料分别计算出逐旬平均气温、降水总量、日照时数，及相邻连续2～15个旬的平均气温、累积旬降水量、累积旬日照时数。

距平=（实测值-同期历史均值）/同期历史均值

采用SAS10.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 气象因子分析

2.1.1 温度 由图1可知，在烟叶移栽后，在烟叶大田生育期（5月中旬到9月中旬130 d），平均气温高于15℃。其中，平均气温在15～20℃约60 d，包括5月中旬至6月中旬、9月上旬和中旬；温度在20℃以上的约70 d，包括6月下旬至8月下旬。

图1 利川市元堡乡2017—2019年平均气温

2.1.2 日照时数 由图2可知，2017—2019年在烟叶大田生育期，利川市元堡乡总日照时数分别为543.50、691.80、596.50 h。移栽到团颗期（5月中下旬）总日照时数平均为86.73 h，团棵到打顶期（6月和7月）总日照时数平均为297.10 h，成熟及采烤期（8月和9月上中旬）总日照时数平均为226.77 h。

图2 利川市元堡乡2017—2019年日照时数

2.1.3 降水量 由图3可知，2017—2019年在大田生育期，利川元堡总降雨量分别为920.0、657.4、452.1 mm。在移栽后至缓苗期（5月中旬），雨水适中平均降雨量为50.8 mm，在移栽到团棵期（5月中旬到6月中旬）降水量在27.6～82.9 mm，旺长期（6月下旬到7月中旬）降水量在134.9～346.9 mm，成熟期（7月中旬到8月上旬）降水量在146.3～304.1 mm。

图3 利川市元堡乡2017—2019年降雨量

2.2 气象因子与烟叶质量相关性分析

2.2.1 与烟叶钾含量的相关性 由表1可知，2017—2019年在利川市元堡乡，5月下旬、6月上中旬、7月中旬、7月下旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水距平与烟叶钾含量呈显著正相关；5月上旬、8月中旬日照时数距平与烤烟钾含量呈显著正相关；6月上旬到7月下旬、9月气温距平与对烤烟钾含量呈显著负相关。

2.2.2 与烟叶烟碱含量的相关性 由表1可知，2017—2019年在利川市元堡乡，5月下旬、6月上中旬、8月上旬、8月下旬降水距平与烟叶烟碱含量呈显著负相关；6月中下旬、7月中旬和9月上中旬日照时数距平和5月下旬、7月中旬、9月下旬平均气温距平与烟碱含量呈显著正相关。

表1 气象因子与烟叶钾和烟碱含量的相关性（2017—2019年）

2.2.3 与烟叶总氮含量的相关性 由表2可知，2017—2019年在利川市元堡乡，4月下旬到5月上旬、6月下旬到9月上旬降水距平与烟叶总氮含量呈显著负相关，9月中旬降水距平与烟叶总氮含量呈显著正相关；6月下旬、7月下旬和9月上旬日照时数距平与总氮含量呈显著正相关，8月上旬日照时数与总氮含量呈显著负相关；5月下旬、7月中旬、8月上旬、8月下旬、9月下旬气温距平与总氮含量呈显著负相关，6月中下旬气温距平与总氮含量呈显著正相关。

2.2.4 与烟叶总糖含量的相关性 由表2可知，2017—2019年在利川市元堡乡烟区，5月上旬、8月中旬到9月中旬降水距平与总糖含量呈显著负相关，6月中旬呈显著正相关；4月下旬至5月上旬、5月下旬、8月中旬、8月下旬日照时数距平与总糖含量呈显著正相关，6月上中旬日照时数距平与总糖含量呈显著负相关；4月下旬至5月上旬、6月下旬至7月上旬、8月中下旬温度距平与总糖含量呈显著正相关，7月中旬、9月中下旬温度距平与总糖含量呈显著负相关。

表2 气象因子与烟叶总氮和总糖含量的相关性（2017—2019年）

2.2.5 与烟叶感官质量的相关性 采用气象距平的方法进行了利川市元堡乡烟区气象因子与感官质量的相关分析，结果（表3）显示，在利川市元堡乡，6月中下旬、7月上旬以及9月中上旬的距平降水量，5月中下旬、8月下旬、9月下旬的距平气温，5月中旬和9月下旬的距平日照时数，均与烤烟感官质量呈显著正相关；而6月上旬和9月下旬的距平降水量，6月中旬到7月上旬、7月下旬、9月上中旬的距平气温，6月中旬、7月下旬、9月上中旬的距平日照时数均与烤烟感官质量呈显著负相关。

表3 距平气象因子与烟叶感官质量的相关分析（2017—2019年）

2.2.6 影响烟叶品质的关键气象因子研究 气象因子对烟叶品质具有重要意义，根据不同时间段对烟叶品质的影响，对气象因子进行了权重分析，结果（表4）显示，8月下旬和9月下旬温度对烟叶品质影响权重较大，此时烟叶处于成熟采烤期，烟叶对光热条件要求比较高，高温天气多对烤烟品质不利。

表4 影响烤烟品质的重要气象因子权重排序分析（2017—2019年）

6月中下旬到7月中下旬，此阶段为烤烟旺长期，对光、温、水的需求比较高，而此时鄂西地区处于干旱时期，水分的供需矛盾较大，因此，此时期降水对烤烟品质比较重要。

5月中下旬到6月上旬，此阶段是烟叶团棵期到旺长期，由于山区春季回温慢，阴雨寡照，而烤烟移栽后需要充足的光热，此时期的热量条件供需存在矛盾，因此，5月中下旬到6月上旬的日照时数、气温是对烤烟品质的影响较大。

3 讨论

3.1 温度对烟叶的影响

温度是影响烤烟品质重要因素之一［14］，温度过高或过低都会抑制烟株生长［15］，曹仕明等［16］研究认为，生产优质烤烟要求前期温度较低，后期温度较高。利川市元堡乡在烟叶生长后期，温度高于25℃以上有20 d左右，可见该地区满足优质烟叶生产的温度需求。

利川市元堡乡气温与烟叶钾含量、烟碱、总氮、总糖和烟叶感官质量性显著。王彪等［17］和古战朝等［18］在不同年份对云南烤烟化学成分和气象因子进行灰色关联分析，烤后烟叶中烟碱和总氮含量与成熟后期的温度有较高的关联度。刘逊［19］探讨了湘西自治州烟区烤烟品质和生态因子的关系，发现大田期平均气温对烟叶物理性状和烟叶化学成分（总糖、还原糖、总氮、烟碱）有显著影响。杜国伟［20］通过研究重庆植烟区生态因子对烤烟产量和品质影响，发现均温对烤烟上中等烟比例具有重要影响，均温是对烤烟评吸质量的作用程度最大。王育军等［21］运用简单相关和典型相关分析方法对云南保山烟区气象因子与烤后烟叶化学成分含量的关系进行研究，发现大田期均温对烟叶蛋白质、还原糖、总氮及钾氯比影响较大，5—7月平均气温与C3F烟叶蛋白质呈显著负相关，5—9月均温与C3F烟叶还原糖呈显著负相关，总氮与5月均温之间呈显著负相关，钾氯比与8—9月均温之间呈显著正相关。

3.2 日照时数对烟叶的影响

烟草是喜光作物，光照条件对烟草的生长发育和生理代谢都有较大的影响［22］。2017—2019年，在利川市元堡乡烟叶大田生育期，总日照时数在543.5～691.8 h，烤烟生长最合适的光照条件是全年日照时数大于2 000 h，大田生长期日照时数大于500 h［23］，可见，利川市元堡乡有满足优质烟叶生产的光照条件。

利川元堡乡5—10月日照时数与烟叶质量相关性显著，蒋斌等［24］对黔西南州的研究指出，优质烤烟生产受5月、7月、9月和5—9月累计日照影响比较大。5月上旬、8月中旬日照时数距平与烤烟钾含量呈显著正相关。谢敬明等［25］研究了红河州中低海拔日照时数对烟叶品质的影响，结果表明，施木克值和钾含量受旺长期到烟叶成熟期日照时数影响较大。6月中下旬、7月中旬和9月中上旬日照时数距平与烟碱含量呈显著正相关，5月上旬、5月下旬、8月中下旬日照时数距平与总糖含量呈显著正相关。朱振乾［26］研究了昭通烤后烟叶主要内在化学成分与气候因子的相关性，发现烟叶总糖和还原糖含量与日照时数之间呈显著或极显著正相关。

3.3 降雨量对烟叶的影响

水分是影响烤烟生产的重要因素，烟草的需水量大，大田期总耗水量约为5 010 m3/hm2，约500 mL降水量。利川元堡乡在移栽到团棵期降水量在27.6～82.9 mm，旺长期降水量在134.9～346.9 mm，成熟期降水量在146.3～304.1 mm。龙怀玉等［27］研究认为，优质烟叶生产对降雨的要求是移栽至团棵期较少，胚长期较多，成熟期又较少，具体而言，还苗期与伸根期降雨量80～100 mm、旺长期降雨量100～200mm、成熟期降雨量80～120 mm。可见，利川市元堡乡的降水量符合优质烟的生产需求。

本研究中，5月下旬、6月中上旬、7月中旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水与烟叶钾含量呈正相关，且相关性显著；5月下旬、6月中上旬、8月上旬和8月下旬降水距平与烟叶烟碱含量呈显著负相关。韦成才等［28］研究表明，烟碱含量与大田期5—8月平均降水量呈负相关。4月下旬到5月上旬、6月下旬到9月上旬降水距平与烟叶总氮含量呈显著负相关，9月中旬到10月上旬呈显著正相关；5月上旬、8月中旬到9月中旬降水量距平与总糖含量呈显著负相关，6月中旬呈显著正相关。

4 结论

通过对湖北烟区气象因子对烟叶质量的影响研究，取得主要结论如下：

1）恩施州利川市元堡乡气象因子符合优质烟叶生产的需求；

2）恩施州利川市元堡乡5月下旬到7月中旬、9月下旬温度与烟碱含量呈正相关；5月上旬、6月下旬到7月上旬，8月中下旬温度与总糖含量呈正相关；5月中下旬、8月下旬、9月下旬的温度与烤烟感官质量呈正相关；6月上旬到7月下旬，9月温度与对烤烟钾含量呈负相关；5月下旬、7月中旬、8月上旬、8月下旬、9月下旬温度与总氮含量呈显著负相关。

3）恩施州利川市元堡乡5月上旬、8月中旬日照时数与烤烟钾含量呈正相关；6月中下旬，7月中旬和9月中上旬日照时数与烟碱含量呈显著正相关；6月下旬、7月下旬和9月上旬日照时数与总氮含量呈显著正相关；5月上旬、5月下旬、8月中下旬日照时数与总糖含量呈显著正相关；5月中旬和9月下旬日照时数与烤烟感官质量呈正相关。

4）恩施州利川市元堡乡5月下旬、6月中上旬、7月中旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水与烟叶钾含量呈正相关；6月中下旬、7月上旬以及9月中上旬的降水量与烤烟感官质量呈正相关；5月下旬、6月中上旬、8月上旬、8月下旬降水与烟叶烟碱含量呈负相关；5月上旬、6月下旬到9月上旬降水与烟叶总氮含量呈负相关；5月上旬、8月中旬到9月中旬降水与总糖含量呈负相关。

5）恩施州利川市元堡乡气象因子对烟叶质量的影响权重大小具体为7月下旬、8月下旬和9月下旬的平均旬气温对烟叶质量影响最大，其次为5月中旬和6月中旬的平均旬日照时数，再次为5月中旬、6月和9月上旬的降水量。