湘西山地区域不同移栽期气象因子对烤烟‘HN2146’农艺性状的影响

张明发，张 胜，袁小康，巢 进，田茂成，田咏梅，马 琳，覃 浪，陆魁东，彭 宇，孔凡玉，田 峰

（1湖南湘西州烟草公司生产技术中心，湖南吉首 416000；2湖南省气象研究所，长沙 410128；3湖南中烟工业有限责任公司，长沙 410100；4中国农业科学院烟草研究所/烟草行业烟草病虫害监测与综合治理重点实验室，山东青岛 266101）

0 引言

适宜的烤烟移栽期对生产优质烟叶具有重要意义[1]。前人就多种作物生育期间温光条件、遗传因素、栽培措施与主要生育阶段的关系进行了较多报道[2-5]，气候条件的作用凸显，甚至影响烤烟化学成分、茎秆生长、穗粒形成好、糖质量分数、香气等作物品质和产量[6-12]。因此，为合理安排移栽期、预测烤烟生长趋势，前人建立了云南烤烟生育期预测模型以保护烟株免受霜冻危害[13-14]；刘冰等[3]开展了烟草香气成分特征的区域差异及与气象因素研究相关研究。但有关日照、降水量及温度对湘西烤烟生长发育进程的限制与影响的研究较少，而日照、降水量及温度作为山地烤烟产质量影响关键因子尤为突出。鉴于当前对气象效应的研究中多为单因素研究[16-18]，多因素研究却报道不多。本研究通过3 a田间试验及简单相关分析、典型相关分析和主成分分析，旨在阐明不同移栽期和农艺性状及生长的协调作用机理，探讨气象因子作为评价烤烟质量指标的可行性，在湘西通过烟田小气候自动气象站连续多年定位研究温度、降水量和光照对烤烟生长的影响，分析它们与烤烟发育进程的规律，以期为合理安排湘西烤烟移栽期，科学利用当地气候条件，为烤烟生产生态布局提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2019—2021年在湘西龙山县茨岩点与大安点、永顺县石堤点、花垣县道二点烟区采用当地主栽品种‘HN2146’设置不同移栽期试验，每个试验点设5个移栽期处理，均相差7 d，试验处理见表1。各试验点均采用随机区组设计，3次重复，小区面积72 m2（宽4.8 m，长15 m），3 次重复，纯氮用量为112.5～120 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.1:2.8，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，其他田间管理措施保持一致。

表1 烤烟‘HN2146’不同移栽期的设计

1.2 测定项目及方法

气象数据采集与分析：烟田小气候自动气象站由中环天仪（天津）气象仪器有限公司提供，包括地面观测部分：气温（平均气温、最高气温、最低气温）、日照时数、降水量3 个要素。地下部分包括2 层地温和2层土壤湿度，共计5 个要素。所有要素自动采集频率为5 min 采集一次数据。所采集的数据可以用U盘直接下载，同时自动发送至湖南省气象科学研究所专用接收电脑进行分析[19]。观测点包括龙山、永顺、花垣三县的龙山茨岩、大安、永顺石堤、花垣道二共4个点。

生育期调查：按照烟草行业标准YC/T142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》调查记录烟草生育期，其中，移栽至团棵为团棵期，团棵至现蕾为旺长期，现蕾至最上部烟叶采收结束为成熟期。移栽后每周调查一次农艺性状直至采烤基本结束。采用五点取样法挂牌定时定株调查，每点10株。

1.3 数据分析

数据统计利用Excel进行；多重比较、相关分析及通径分析利用SAS进行。

2 结果与分析

2.1 不同移栽期对气象因子的影响

将2019、2020、2021年不同移栽期下烤烟‘HN2146’的关键生育期内日照时数、降水量和12℃以上有效积温分别进行统计（表2）。结果显示：在2019年，随移栽期推迟，团棵期、旺长期12℃以上有效积温与团棵期日照时数均呈增加趋势，但降水量随移栽推迟变化规律不明显；在2020年，随移栽期推迟，团棵期与旺长期≥12℃有效积温和成熟期日照时数均呈增加趋势，团棵期日照时数、旺长期日照时数和成熟期≥12℃有效积温呈减少趋势，团棵期和成熟期降水量随移栽期增加至T3后减少；2021年则随移栽期推迟，团棵期、旺长期≥12℃有效积温和团棵期、成熟期日照时数均呈增加趋势，旺长期日照时数呈减少趋势，成熟期≥12℃有效积温和团棵期降水量随移栽期增加至T3后减少。

表2 不同烤烟移栽期下不同生育期气象因子特征

所有年份不同移栽期烤烟团棵期、旺长期与成熟期有效积温均无显著差异。所有年份团棵期、旺长期、成熟期日照时数与降水量随移栽期推迟而显著变化。同时可以看出，T1 处理与其他处理相比，气象各指标相对较好，说明T1处理对区域气象因子的调节优于其他4个不同移栽期处理。

2.2 不同移栽期气象因子和农艺性状的关联分析

烤烟农艺性状是评价烤烟生长的重要指标[20]，气象因子对烤烟农艺性状有极大的影响，为探究烤烟农艺性状、气象因子和不同移栽期之间的关系，特进行简单相关分析、典型相关分析和主成分分析。

将2019、2020 与2021 年不同移栽期下烤烟‘HN2146’成熟期农艺性状进行比较，结果如表3。以7、14、21、28 与35 分别代替3 a 所有T1、T2、T3、T4、T5处理(x)，经与农艺性状数据分析拟合，其对应的株高、茎围、中部叶长和中部叶面积变化(y)可拟合成“S”型曲线，它们曲线公式分别如式(1)～(4)所示。

表3 不同移栽期下烤烟成熟期农艺性状

说明株高、茎围与烤烟移栽期中等相关，中部叶长和中部叶面积与它强相关；同时T1（4 月12 日、4 月19日与4月26日）移栽的烤烟株高、茎围和叶面积最大，相比于其他4 个时期的平均值增幅分别为6.14%±2.98%、5.35%±1.69%、19.38%±5.83%。因此，从农艺性状看，4月12日、4月19日与4月26日分别是湘西低中高海拔地区‘HN2146’烤烟品种最佳移栽期。

但上部叶长和上部叶面积与移栽期的相关系数极低，与烤烟中后期打顶早迟及留叶数等人为操作有关[21]。

2.2.1 简单相关分析 表4 显示，不仅≥12℃有效积温、降水量、日照时数3 种气象因子两两之间均呈极显著正相关，而且与多数农艺性状指标均呈极显著相关；其中除与上部叶长和上部叶面积呈显著负相关外，与其他农艺性状均呈极显著正相关关系。说明3种气象因子在有效叶数、中部叶面积方面与促进烤烟生长方面起重要作用。同时可见，同一种气象因子对多种农艺性状指标有极显著或显著的相关性，说明3 种气象因子均影响了表中所有农艺性状指标的变化过程，密切关联着烤烟的农艺性状指标的变化。

表4 气象因子与烤烟生长及主要农艺性状的相关系数

2.2.2 典型相关分析 根据不同移栽期的农艺性状指标和气象因子的典型分析及典型变量构成（表5），构建气象因子典型变量(U)和农艺性状指标典型变量(V)的线性表达式。其第一对典型变量表达式如式(5)～(6)所示。

表5 气象因子与烤烟生长及主要农艺性状的典型变量

第二对如式(7)～(8)所示。

从表达式系数符号来看，第一对线性表达式中3种气象因子两两之间呈正相关关系；除上部叶叶长与面积外的5种农艺性状指标均与其他农艺性状指标和气象因子正相关；从表达式构成来看，≥12℃有效积温特征向量为0.4379，绝对值最大，在气象因子综合因子中起主要作用，叶数和中部叶长特征向量分别为0.4344、0.5436，绝对值明显较大，在农艺性状综合因子中起主要作用。同理第二线性表达式中，降水量在第二气象因子综合因子中起主要作用，株高和中部叶长在农艺性状综合因子中起主要作用，降水量与其他两种气象因子呈负相关，上部叶长、中部叶长与其他农艺性状呈负相关。前两对典型变量卡方检验结果呈极显著相关(P＜0.01)，典型相关系数分别为0.9735 与0.9584（表6），说明农艺性状与气象因子存在极显著的典型相关关系，烤烟不同移栽期主要影响降水量与≥12℃有效积温及叶数和中部叶长的大小。

表6 典型变量的显著性检验

2.2.3 主成分分析 为了深入探讨烤烟不同移栽期的气象因子与农艺性状的关系，对二者进行主成分分析以寻找主要影响因子。由表7 可见，特征值大于或略等于1 的有2 个，此2 个主成分的累计方差贡献率为87.9508%，大于85%，能用于反映气象因子及农艺性状系统全部信息。其中第一主成分的方差贡献率达79.9343%，可以近似地表示烤烟的气象因子及农艺性状系统信息；且其系数（可理解为权重）与载荷（可理解为贡献大小）的绝对值较为接近、正负符号基本相同，说明调节不同烤烟移栽期能改善气象因子与烤烟农艺性状，在效应上具有相似的特点（表8）。其他和典型相关分析的结果近似。

表8 不同烤烟移栽期农艺性状与气象因子的标准化特征向量矩阵

第二主成分的方差贡献率仅为8.0165%，不能代表气象与农艺性状信息，主要反映了烤烟生理生化过程的部分变化。其系数与载荷的绝对值差别大、正负符号多不相同，但上部叶面积、上部叶长、中部叶面积、茎围、株高、≥12℃有效积温均有相对较大的载荷，从第二主成分表达式可见，中部叶面积、上部叶面积随着株高减少而减小、而茎围、上部叶长却随着增加。说明不同烤烟移栽期在影响气象因子与农艺性状上的主要差异是上部叶面积、上部叶长、中部叶面积、茎围、株高、≥12℃有效积温的变化（表8）。

3 结论

株高、茎围与烤烟移栽期中等相关，中部叶长和中部叶面积与它强相关；同时T1（4月12日、4月19日、4月26日）移栽的低中高烤烟株高、茎围和叶面积最大，相比于其他4 个时期的平均值增幅分别为6.14%±2.98%、5.35%±1.69%、19.38%±5.83%。简单相关分析表明，≥12℃有效积温、降水量、日照时数3种气象因子两两之间均呈极显著正相关，而且与多数农艺性状指标均呈极显著相关；典型相关分析结果表明，农艺性状与气象因子存在极显著的典型相关关系，烤烟不同移栽期主要影响降水量与≥12℃有效积温及叶数和中部叶长的大小；主成分分析结果显示，第一主成分说明调节不同烤烟移栽期能改善气象因子与烤烟农艺性状，在效应上具有相似的特点。第二主成分说明不同烤烟移栽期在影响农艺性状与气象因子上的主要差异是上部叶面积、上部叶长、中部叶面积、茎围、株高、≥12℃有效积温的变化。因此，从农艺性状看，4月12日、4月19日与4月26日是湘西低中高海拔地区‘HN2146’烤烟品种最佳移栽期。

4 讨论

（1）本研究得出“烤烟‘HN2146’不同移栽期均可显著调节区域气象因子，株高、茎围与烤烟移栽期中等相关，中部叶长和中部叶面积与它强相关；同时T1（4月12 日、4 月19 日与4 月26 日）分别移栽的低中高海拔烤烟株高、茎围和叶面积最大。”这与白应香等[22]的研究结果不甚相符，这与本试验品种为耐低温品种烤烟‘HN2146’，而前人试验品种为不耐低温品种烤烟‘云烟87’有关。说明不耐低温品种烟叶移栽过早，对农艺性状有不利影响；但耐低温品种移栽期较早的烤烟提高了成熟期的积温，进而提高了烤烟质量。但与孙延国等[23]的研究结果基本相符。

（2）对气候适宜性评价强调的是综合整体适宜性，典型相关分析显示3种气象因子及农艺性状因子并不是孤立的单项指标，均不同程度地直接或间接地关联烤烟生长。气象因子两两之间均呈极显著正相关，除上部叶叶长与面积外的5 种农艺性状指标均与其他农艺性状指标和气象因子正相关；从表达式构成来看，≥12℃有效积温特征向量为0.4379，绝对值最大，在气象因子综合因子中起主要作用，叶数和中部叶长特征向量分别为0.4344、0.5436，绝对值明显较大，在农艺性状综合因子中起主要作用。与胡颖梅等[24]的研究基本相符。但降雨量在月度、年份间均波动较大，是较大的烤烟种植风险因素[25]，广大从烟人员应高度重视。

（3）适宜性评价与烤烟生长状况分析中[26]，全面分析所有气象及农艺性状因子单项指标不仅工作量大，而且不易找出问题的主要方面；气象因子具有明显的区域特征，在植烟气候适宜性区划和特色优质烟叶生产中，往往从很多的气象及农艺性状因子评价指标中找出能反映该区域气象及农艺性状特征的部分指标；主成分分析结果得出；调节不同烤烟移栽期能改善气象因子与烤烟农艺性状，在效应上具有相似的特点；且它们主要效应差异是上部叶面积、上部叶长、中部叶面积、茎围、株高与≥12℃有效积温的变化，因此在湘西州气候适宜性评价分级及烤烟不同移栽期设计中，应重点研究上述气象与农艺性状因子。

（4）气象综合适宜性受海拔、品种、栽培习惯等因素综合影响。雪茄烟的叶长、叶宽、叶面积及比叶面积与光照负相关[27]。反映不同生态区域气候适宜性的气象因子的重要性各不相同。烤烟气象农艺性状因子间的关系具有区域性与特殊性。本研究只是针对湖南湘西烤烟‘HN2146’不同移栽期调整温光水的效果，对指导湖南湘西烤烟‘HN2146’移栽期具有重要意义，但本研究方法在其他地区可以借鉴。