烟区气候特性及对烤烟生长影响

烟草是一种适应性广的经济作物,可在不同的土壤类型和气候条件下种植。但从生产优质烟叶的角度来分析,烟草对生态条件的反应又较敏感[1],生态因子对烟叶产量和品质影响较大。已有研究表明,气候因子是烟叶品质和风格特色形成的基础[2-4],有关气候因子对烟叶产质量的影响方面前人曾进行了大量研究。谢远玉等[5]提出伸根期到采收初期的日照条件是提高赣南烤烟品质的重要因子;刘国顺等[6]研究发现,在烟叶生长的各个时期,光强减弱后叶片的单叶重、叶质重、叶片厚度和密度降低,进而影响烟叶的物理性状与可用性;李天福等[7-8]研究表明,5~8月的气温与烟叶化学成分显着相关,烟叶香气吸味与旺长期(6月)降雨量成正相关。植物碱、总氮含量与旺长期、成熟期的温度和降雨量有较高的关联度,蛋白质与伸根期、成熟初期降雨量有较高的关联度。另外,在气候适生性方面,国内许多烟区如云南昭通、湖北恩施、河南许昌等已开展了相关研究[9-11],但针对陕西白河烟区的气候适生

性研究尚未见系统报道。因此,运用模糊数学原理,对白河烟区气候因子进行了综合分析评价,旨在寻找影响白河烤烟生产的关键气候因子,为白河烟区气候资源最佳利用和优质烟叶生产提供依据。 1材料与方法

1.1数据来源白河县1990~2009年20年的气象资料来源于白河县气象站,主要气候因子包括生育期气温、降雨量和日照时数等指标;按照烤烟伸根期(还苗-团棵期)、旺长期(团棵-现蕾期)、成熟期(现蕾-采收完毕)等不同生育期对气候因子指标进行分项统计。国内外优质烟区气象数据来源于文献[12]。 1.2统计分析方法采用描述统计的方法计算白河烟区历年来各气象因子的平均值及变异系数。采用隶属函数数学模型和指数和法分析白河烟区烤烟气候适生性。气候适生性指数(CFI)的计算:i=1PCFI=∑WiNi式中:Ni和Wi分别表示第i个气象指标的隶属度值和相应的权重系数;用主成分分析法确定各参评指标的权重。采用统计分析软件SPSS18.0进行方差分析。 2结果与分析

2.1白河烟区气候特点分析白河烟区1990~2009年气候因子的统计结果见表1。白河烟区年平均日照时数为1778.4h,烟草大田生长期平均日照时数为748h;常年日平均气温为15.7℃,烟草大田生长期日平均气温为24.8℃;烟草大田生长

期平均有效积温3030℃以上,能充分满足烤烟大田生长期对光、温的需要。白河烟区年平均降雨量为751.8mm,烟草大田生长期平均降雨量为439.4mm,但降雨量年际间波动性较大,年平均降雨量和大田期平均降雨量变异系数分别为24.1%和31.6%。因此,降雨量在一定程度上影响着白河烟区烟叶的产量和品质。从烤烟品质出发,生产优质烟叶对气温的要求是前期较低,后期比较高,大田期日均温度以≥20℃为宜,<13℃或>35℃对烟草生长不利,成熟期日均温度在24~25℃下持续30d左右较为有利;对降雨的要求通常是充足而均匀,一般要求还苗至伸根期较少,旺长期较多,成熟期又较少,月均降雨量还苗期至伸根期80~l00mm、旺长期100~200mm、成熟期100mm左右[13]。白河烟区烤烟大田伸根期均温(约20.9℃)、旺长期均温(约24.9℃)、伸根期降雨量(约83.9mm)、旺长期降雨量(约105.5mm)、成熟期降雨量(约125mm)均在生产优质烟叶的最适范围内,成熟期均温(约26.6℃)略高于最适范围。与国内外优质烟区相比(图1),白河烟区烤烟大田伸根期均温低于津巴布韦索尔兹佰里烟区,高于其他优质烟区,旺长期、成熟期均温高于国内外其他烟区,且成熟期均温处于最优范围之外。白河烟区烤烟大田伸根期降雨量高于玉溪烟区,低于国外烟区,旺长期、成熟期降雨量高于美国格林斯巴勒烟区,低于其他烟区。白河烟区烤烟大田生长各生育期的均温和降雨量变化趋势与巴西库里蒂巴烟区相似,随生育进程推进,

气温逐渐升高,降雨量也逐渐增大,烟叶生长前中期热量充足,有利于优质烟叶生产,但在成熟后期气温稍偏高,烟叶干物质消耗较快,成熟采收时间区段较小,对适时成熟采收提出更高要求。

2.2气候适生性分析通过专家咨询并参考文献[13-16]确定烤烟大田各生育期均温、降雨量,大田期日照时数、≥10℃有效积温、空气相对湿度等9项气候指标作为评价白河烟区气候适生性的气象因子。基于模糊数学理论[17],根据各气候指标对烤烟生长及烟叶品质影响的特点,结合白河烤烟生产实际,确定各气候指标的函数类型和阈值(表2)。隶属度取值越大表示该指标所处状态越好,即越适于烤烟生长,反之则越差。由于各气象因子对烤烟生长发育的影响程度不同,故根据其重要程度分别赋予不同的权重。采取主成分分析法确定各气候指标的权重,根据特征根>1.0和累计贡献率85%以上的原则[18],提取前3个主成分作为公因子,计算公因子在各指标上的载荷矩阵,进而求出该气候评价指标的权重值(表2)。利用加乘法则计算气候适生性指数(CFI),白河烟区历年来气候适生性指数见图2。CFI值越高,表明气候条件越适宜。白河烟区CFI在59.56~97.55,平均为83.9±9.7,变异系数为11.56%,说明年际间差异较大。总体来看,除个别气候极端异常年份外,白河烟区气候适生性指数CFI均在80%以上,表明白河烟区光照、温度、降雨量与优质烤烟生长需求匹配协调,

适宜优质烤烟生产。

2.3气候适生性较差与较优年份气象因子比较由于白河烟区CFI年际间差异较大,多变的气候对烤烟生产造成较大影响,为找出制约烤烟优质生产的气象因子,从近20年的气候适生性计算结果中筛选出4个适生性得分最低和4个适生性得分最高的年份,并对这些年份烤烟大田各生育期的气象因子进行比较分析。

2.3.1热量特征由表3可知,白河烟区气候适生性较差年份的热量特征值除伸根期均温外,其余均显着高于气候适生性较优年份,且成熟期均温明显高于最优值,因此,严重影响气候适生性的热量因子是烟叶成熟期较高的均温。

2.3.2光照特征由表4可知,白河烟区气候适生性较差年份的光照特征值除伸根期外,其余各生育期均显着高于气候适生性较优年份;各项光照特征值均处于最优范围内,完全能满足优质烟叶生长发育对光照条件的需求。

2.3.3降水特征由表5可知,白河烟区气候适生性较差年份烤烟大田生长期降雨量严重偏少且分布不均,旺长期、成熟期降雨量显着低于气候适生性较优年份,不能满足优质烟叶旺长期和成熟期对水分的需求;气候适生性较优年份全年降雨量较丰富,尤其在烤烟大田生长期降雨充足,各生育期分布均匀,与烟株需水规律相吻合,有利于优质烟叶的生长发育。因此,影响白河烟区气候适生性差异显着的降水因子是旺长期、

成熟期严重不足的降雨量。 3小结

白河烟区烤烟生长季节的气候条件总体较好,表现为烤烟大田生长期间日均气温为24.8℃,日均温≥20℃持续天数较长,≥10℃有效积温在3030℃以上,日照时数、平均空气相对湿度均处于最优条件下,有利于烟叶的正常生长发育及优良品质的形成,但也存在大田生长期间降雨量分布不均,成熟期日均温度偏高等不利因素。与国内外优质烟区相比,白河烟区在烟草大田生长期间降雨量相对较少,后期日均温度相对过高。白河烟区气候适生性指数为83.9±9.7,年际变异程度较高。除个别气候极端异常年份外,白河烟区热量充足,光照和煦,雨热同季,光照、热量、水分匹配协调,适宜优质烟叶生长发育。烤烟成熟期日均温度偏高,旺长期、成熟期降雨量严重偏少是影响白河烟区年度气候适生性最关键的因子。结合烟叶生产实际,应加强烟水配套设施建设,同时可通过适时提早移栽期、配套地膜栽培、完善烟叶适时成熟采收技术等措施,促使烟株旺长和烟叶成熟,规避烟叶成熟后期高温危害。