地温年际变化对河南烟草根茎类病害影响及其生态调控

李文峰，王海涛，汪可可

（1许昌市气象局，河南许昌 461000；2河南省农业科学院烟草研究所，河南许昌 461000；3洛阳市气象局，河南洛阳 471000）

0 引言

河南是中国最早种植烤烟的省份，种烟历史长导致病虫害危害也相对较重[1]。近年来河南省气候因素变化大，尤其是地温的波动以总体呈明显上升趋势等特点[2-4]，烟草黑胫病、镰刀菌根腐病等根茎类病害的危害大幅上升[5-10]，主要表现在：一是镰刀菌根腐病由以前的次要病害，逐渐发展成为危害最大的根茎病害，二是烟草黑胫病危害仍然较大，导致以前较抗黑胫病的烤烟品种抗性下降，如目前豫中烟区种植面积最大的‘中烟100’，由较抗黑胫病变为中感黑胫病，造成了烟草黑胫病危害加重；三是原来河南未见报道的烟草青枯病，2012 年前后开始在信阳、驻马店等烟区局部发生。多种根茎类病害经常混合发生，药剂防治困难，往往造成烟株死亡。土壤作为根茎类病害病原存活的载体，地温是对根茎类病害的发生、发展最重要的气象因子。目前气候因素对病害的影响研究，除烟草黑胫病的研究相对较多外，镰刀菌根腐病、青枯病受气候因素的影响研究较少，尤其是地温方面的研究较少。因此，有必要对造成烟草根茎类病害危害上升的地温因素进一步研究，明确烟株在不同生育期对地温因素的适应范围以及有利于根茎类病害发生危害的地温条件，通过采取调整移栽期、覆膜、揭膜、灌水等针对性措施进行生态调控，以期为烟株正常生长发育创造有利的生态环境，帮助烟农实现降害增收的目标。

1 材料与方法

1.1 气象数据来源

2011—2020 年河南省重点产烟县市（建安区、襄城、禹州、郏县、宝丰、泌阳、确山、罗山、平桥、邓州、方城、内乡、陕州、卢氏、渑池、灵宝、宜阳、洛宁等18个县市）的0、5、10、20 cm 等不同土层地温数据，来自各市气象局；河南省目前主要有三大烟叶生态区，即是豫南烟区包括南阳、驻马店、信阳，豫中烟区包括许昌、平顶山、漯河，豫西烟区包括三门峡、洛阳及济源。

1.2 烤烟病害数据来源

2011—2021 年烤烟根茎类病害数据来自襄城县烟草公司的普查结果，每年8 月底对全县烤烟根茎类病害进行普查，普查面积不低于植烟面积的10%。

1.3 统计方法

利用襄城县2011—2020年根茎类病普查数据，与当年不同生育期、不同土层的地温进行相关分析、灰色理论分析[11-13]，以根茎类病害的病情指数为因变量，分别以不同生育期、不同土层地温为自变量，分析不同生育期、不同土层地温对根茎类病害的作用。统计软件为Excel 2003、SPSS 26.0。

2 结果与分析

2.1 河南省三大烟叶生态区生育期地温的统计分析

2.1.1 豫南烟区生育期地温的描述性分析 由表1 可知，豫南烟区土壤5 cm 处地温以方城县最低为25.72℃，邓州市最高为26.95℃，豫南烟区5 cm地温均值为26.46℃，各个产区间的温度较为接近；5 cm处地温数据的变异幅度不大，属于低强度变异。土壤10 cm处地温以方城县最低为25.42℃，罗山县最高为26.56℃，豫南烟区10 cm 地温均值为26.10℃，温差相距较小；10 cm 处地温数据的变异系数小于15，属于低强度变异。土壤20 cm 处地温以方城县最低为24.81℃，罗山县最高为25.96℃，温差较小，豫南烟区20 cm地温均值为25.49℃；20 cm处地温数据的变异系数相较于10 cm处有明显降低，变异系数越小说明数据越集中。由上述分析可得，豫南烟区地温最低处全部分布在南阳市的方城县内，地温最高处主要集中在信阳市罗山县内，5 cm 处地温最高区域在邓州市。豫南烟区土壤生育期地温数据的变异系数较小均为低强度变异，说明生育期内各个烟区土壤在相同土壤深度间的地温较为接近，差距较小。

表1 豫南烟区生育期不同土层地温描述性统计

2.1.2 豫中烟区生育期地温的描述性分析 由表2 可知，豫中烟区土壤5 cm 地温以建安区最低为25.33℃，宝丰县最高为26.36℃，豫中烟区5 cm 地温均值为25.94℃，各个产区间的温度较为接近；5 cm 处地温数据的变异幅度不大，属于低强度变异。土壤10 cm 处地温以建安区最低为25.13℃，宝丰县最高为25.96℃，豫中烟区10 cm 地温均值为25.60℃，温差相距较小；10 cm 处地温数据的变异系数小于15，属于低强度变异。土壤20 cm 处地温以建安区最低为24.56℃，宝丰县最高为25.32℃，温差较小，豫中烟区20 cm地温均值为25.03℃；20 cm处地温数据的变异系数相较于10 cm处有明显降低，变异系数越小说明数据越集中。由上述分析可得，豫中烟区地温最低处全部分布在建安区内，地温最高处全部分布在宝丰县内。豫中烟区土壤生育期地温数据的变异系数较小均为低强度变异，说明生育期内各个烟区土壤在相同土壤深度间的地温较为接近，差距较小。

表2 豫中烟区成熟期不同土层地温描述性统计

2.1.3 豫西烟区生育期地温的描述性分析 由表3 可知，豫西烟区土壤5 cm 处地温以卢氏县最低为22.98℃，灵宝县最高为24.58℃，豫西烟区5 cm地温均值为23.90℃；5 cm 处地温数据的变异幅度不大，属于低强度变异。土壤10 cm 处地温以卢氏县最低为22.74℃，灵宝县最高为24.39℃，豫西烟区10 cm 地温均值为23.65℃；10 cm处地温数据的变异系数小于15，属于低强度变异。土壤20 cm处地温以卢氏县最低为22.20℃，灵宝县最高为23.83℃，温差较小，豫西烟区20 cm地温均值为23.07℃；20 cm处地温数据的变异系数相较于10 cm 处有明显降低，变异系数越小说明数据越集中。由上述分析可得，豫西烟区地温最低处全部分布在三门峡市的卢氏县内，地温最高处主要集中在三门峡市灵宝县内。豫西烟区土壤生育期地温数据的变异系数较小均为低强度变异，说明生育期内各个烟区土壤在相同土壤深度间的地温较为接近，差距较小。

表3 豫西烟区生育期不同土层地温描述性统计

2.2 河南烟区2011—2020 年地温年际变化趋势分析——以襄城县为例

襄城是河南浓香型烟叶产区的典型代表，有着“烟叶王国”的盛誉，因此以襄城县为例，分析烤烟不同生育期的0（地表）、5、10、20 cm土层温度的变化趋势，以探究地温的变化情况及其对土壤病虫害发生程度的影响。

2.2.1 烟草伸根期地温的线性趋势 对襄城县土壤地表以及5、10、20 cm深度的温度测量，并做出线性图。由表4可知，襄城县烟区伸根期地表温度在2015年处于近10年最低值25.5℃，在2020年时最高，为29.6℃；5 cm地温在2016 年时最低为23.0℃，在2020 年最高为26.1℃；10 cm 地温在2016 年时最低为22.7℃，在2020年最高为25.7℃；20 cm 地温在2016 年时最低为22.1℃，在2020 年最高为25.3℃。综合可知，襄城县2011—2020 年间伸根期土壤地表温度在2015 年处于最低值，但不同深度的地温在2016 年处于最低值，地表温度和不同土层地温的最高值均在2020年。

表4 襄城县2011—2020年间烟草伸根期不同土层地温 ℃

由图1 可知，襄城县烤烟伸根期地温自2011—2020年间总体呈上升趋势，土壤温度在2011年开始呈波动状态，但总体趋势不变，在2015 年达到地变温度最低值后，气温开始逐步回升，地表温度和土壤温度的趋势变化大致相同，地表温度相对于不同土层地温间的地温更高，且差距十分显著，地表温度相对波动更剧烈，不同土层地温波动较平缓，且根据土壤深度的增加，地温有明显降低，如5 cm 地温>10 cm 地温>20 cm地温，但总体来看3种土层间的温度变化基本相同。

图1 襄城2011—2020年间烤烟伸根期不同土层地温的线性趋势

2.2.2 烟草旺长期地温的线性趋势 由表5 可知，襄城县烤烟旺长期地表温度在2020 年处于最低值28.4℃，在2017年时地表温度最高为34.0℃；5 cm地温在2020年时最低为27.5℃，在2013 年最高为30.7℃；10 cm 地温在2020年时最低为27.4℃，在2013年最高为30.0℃；20 cm 地温在2020 年时最低为27.2℃，在2013 年最高为29.4℃。综合可知，襄城县2011—2020 年间旺长期土壤地表温度在2020年处于最低值，地表温度在2017年最高，不同土层的地温在2013年最高。

表5 襄城县2011—2020年间旺长期不同土层地温 ℃

由图2 可知，襄城县烤烟旺长期地温自2011—2020年间总体呈降低趋势，地表温度于2013年达到较大值后开始下降，于2016年达到一个较低值后地温骤升，并于2017 年达到地表温度最高值，往后地温逐渐下降，在2020 年达到地表和深层土壤温度的最低值，且地表温度和土层温度的趋势变化大致相同，地表温度相对于不同土层地温间的地温更高，且差距十分显著，地表温度相对波动更剧烈，不同土层地温波动较平缓，且根据土壤深度的增加，地温有明显降低，但总体来看3种土层间的温度变化基本相同。

图2 襄城2011—2020年间烤烟旺长期不同土层地温的线性趋势

2.2.3 烟草成熟期地温的线性趋势 由表6 可知，襄城县烤烟成熟期地表温度在2011 年处于近10 年最低值28.4℃，在2013 年时襄城县地表温度最高为34.2℃。土壤5 cm地温在2011年时最低为27.6℃，在2013年最高为31.8℃。土壤10 cm 地温在2011 年时最低为27.4℃，在2013 年最高为31.4℃。土壤20 cm 地温在2011 年时最低为27.1℃，在2013 年最高为30.6℃。综合可知，襄城县2011—2020年间成熟期土壤地表温度和不同土层地温在2011年处于最低值，地表温度和不同土层地温在2013年处于最高值。

表6 襄城县2011—2020年间成熟期不同土层地温 ℃

由图3 可知，襄城县成熟期地温自2011—2020 年间总体呈先升高后降低趋势，在2011年成熟期地温处于最低值，后低地温逐渐升高，于2013 年达到最高值且温度变化较为平缓，但在2020 年地温降低趋显著。地表温度和不同土层的地温趋势变化大致相同，地表温度相对于不同土层地温间的地温更高，且差距十分显著，地表温度相对波动更剧烈，不同土层地温波动较平缓，且根据土壤深度的增加，地温有明显降低，但总体来看3种土层间的温度变化基本相同。

图3 襄城县2011—2020年间烤烟成熟期不同土层地温的线性趋势

2.2.4 生育期地温的线性趋势 由表7 可知，襄城县生育期地表温度在2011年处于近10年最低值27.2℃，在2013 年时襄城县地表温度最高为30.4℃。土壤5 cm地温在2011 年时最低为25.7℃，在2013 年最高为28.3℃。土壤10 cm地温在2011年时最低为25.4℃，在2013年最高为27.9℃。土壤20 cm地温在2011年时最低为25.0℃，在2013年最高为27.3℃。综合可知，襄城县2011—2020 年间生育期土壤地表温度和不同土层地温在2011年处于最低值，地表温度和不同土层地温在2013年处于最高值。

表7 襄城县2011—2020年间生育期不同土层地温 ℃

由图4 可知，襄城县生育期地温自2011—2020 年间总体呈上升趋势，并于2013 年达到最高值，往后逐步趋于平缓，且地表温度和不同土层温度的趋势变化大致相同，地表温度相对于不同土层地温间的地温更高，且差距十分显著，地表温度相对波动更剧烈，不同土层地温波动较平缓，且根据土壤深度的增加，地温有明显降低，但总体来看3 种土层间的温度变化基本相同。

2.3 河南烟区2011—2021年根茎类病害发生趋势分析——以襄城县为例

襄城县的烟草根茎类病害以黑胫病、镰刀菌根腐病为主，根结线虫病、根黑腐病零星发生，未发现烟草青枯病，因此以黑胫病和镰刀菌根腐病为普查对象。

不同年份襄城县根茎类病发生程度存在较大差异，少数年份发生较重，甚至存在部分绝收烟田。从普查结果（图5）来看，2011、2015、2016、2018 年4 年发病相对较轻，平均病情指数在2以下，其次是2012、2014、2019、2020年等4个年份，病情指数在2～4之间，2013、2017、2021（7 月20 日特大洪水期间出现涝灾）年3 年发病较重，平均病指分别为7.93、5.78、15.89，造成烟叶损失相对较大。

图5 襄城县2011—2020年间烤烟根茎类病害普查结果

2.4 根茎类病害发生程度与地温的相关性分析

不同生育期、不同土层地温与烤烟根茎类病害病情指数的相关分析结果表明，根茎类病害的病情指数与伸根期地表温度(0 cm)、5、10、20 cm 地温的相关系数分别为0.36、0.539*、0.539*、0.629*；根茎类病害的病情指数与旺长期地表温度、5、10、20 cm地温的相关系数分别为0.2、0.289、0.27、0.315；根茎类病害的病情指数与成熟期地表温度、5、10、20 cm地温的相关系数分别为0.111、0.111、0.111、0.18。除伸根期5、10、20 cm地温与根茎类病害的相关系数达到显著水平(t0.05)外，其他因素均未达到显著水平。说明伸根期地温对根茎类病害的影响较大，其中20 cm 地温影响最大，而5、10 cm地温的作用相当，而旺长期、成熟期地温对病害的影响相对较小。

2.5 根茎类病害发生程度与地温的灰色理论分析

灰色理论分析结果表明，不同时期的地温中，对根茎类病害的影响伸根期＞旺长期＞成熟期，不同地层地温中，一般20 cm>5 cm、10 cm>地表温度。5、10 cm地温对根茎类病害的影响差异不明显，这与烟株根系主要分布在20 cm左右的土层有关。

3 结论与讨论

（1）2011—2020 年河南地温年际间变化较大，总呈上升趋势，与气温变化趋势基本一致。从烤烟不同生育期来看，同一土层地温均表现为豫南烟区＞豫中烟区＞豫西烟区；

（2）对不同土层、不同生育期地温与烤烟根茎类病害发生程度的相关分析表明，伸根期多个土层地温对根茎类病害病情指数显著相关，其中以20 cm 地温的相关系数最大，其次是5、10 cm地温，而与伸根期地表温度(0 cm)以及旺长期、成熟期的不同土层地温均无明显相关性。烤烟伸根期（移栽后40 d内）地温越高，根茎类病害造成危害的风险越大，尤其是伸根期地温在30℃以上的天数越多，对烟株根系造成的危害越大。

（3）同大多数农作物一样，烟株根系生长发育的最适宜温度在25～28℃[1]，温度过低或过高均不利于烟株根系生长发育，抗病抗逆性就弱。从前述根茎类病害与不同生育期、不同土层地温的相关分析可知，烤烟根茎类病害主要与伸根期地温有关，与其他时期的地温相关性相对较小，因此，通过对地温的生态调控主要在烤烟伸根期进行。

（4）推广小苗膜下移栽、井窖式移栽技术[14-20]。河南烟区一般在4 月下旬—5 月上旬豫南、豫中、豫西先后完成移栽。移栽前后容易出现低温、寒潮天气，减少低温或地温较低对烟苗的影响是重点，因此，因地制宜采取膜下小苗移栽、井窖式移栽技术，提高地温，减少低温天气或温差过大对烟苗的不利影响。

（5）及时破膜、揭膜培土。地温在超过30℃以后，地膜覆盖保温的作用已不需要，膜下高温特别在灌水或降雨条件下可能导致膜下地温过高，导致对根系的伤害。因而需要及时破膜或揭膜培土。

（6）推广秸秆覆盖技术，平抑地温。秸秆覆盖是一种比较有效的栽培模式[21-23]，前期在低温时，有一定的增温作用，对烟苗的根系生长有一定促进作用；后期气温上升，秸秆覆盖不存在地膜下的高温空气环境，对烟株的根系伤害较小，同时还有一定的保墒作用，因而有条件的可以推荐代替地膜使用，多个研究结果表明，秸秆覆盖有较好的增产、防病作用。

（7）适时灌水、优先采用滴灌技术。虽然烤烟在伸根期需水量相对较少，烟苗存活后较长的时间内，不用浇水，有利于烟苗根系的下扎。伸根期内浇水，易造成土壤板结，根系仅在土壤表层生长造成根系较浅，反倒塌不利于烟株后期的生长发育。河南烟区普遍存在春旱情况，因此移栽时尽量浇足穴水，满足烟苗在40 d左右的伸根期的存活需水[24-26]，伸根期末期在气温、地温较高时，如地温稳定在30℃以上时，可以揭膜、灌水。滴灌有着节水、保持地温波动不大以及可实现水肥一体化的优势，应该优先使用。