涼山煙區(qū)氣象因子與烤煙煙葉化學(xué)成分含量的關(guān)系

張 波，王樹聲，史萬(wàn)華，宋 俊，邢小軍，吳曉彥，馮俊喜，王樹林

(1.農(nóng)業(yè)部煙草類作物質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京100081；3.四川省煙草公司涼山州公司，四川 西昌 615000)

煙草是適應(yīng)性很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)作物，從北緯60°到南緯45°的廣闊區(qū)域內(nèi)都有煙草種植[1]，然而煙草對(duì)生態(tài)條件的變化十分敏感，生態(tài)條件的變化不僅影響煙草的形態(tài)特征和農(nóng)藝性狀，而且還直接影響煙葉的化學(xué)成分和質(zhì)量[2]。大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐[3-6]表明，生態(tài)因素中的氣象因素是影響煙葉化學(xué)成分和質(zhì)量的主要生態(tài)學(xué)外因。涼山煙區(qū)是四川省第一大煙葉產(chǎn)區(qū)，涼山州內(nèi)各地都明顯呈現(xiàn)出立體氣象,氣象因素對(duì)煙葉質(zhì)量的影響尤為明顯。筆者從直接影響煙草生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)的氣象因子著手，研究涼山煙區(qū)主要?dú)庀笠蜃訉?duì)煙葉化學(xué)成分的影響，以期為該煙區(qū)發(fā)揮生態(tài)優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉及合理進(jìn)行種植區(qū)劃提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)調(diào)查和樣品采集

1.1.1 氣象數(shù)據(jù)調(diào)查 煙區(qū)的降水量、日均溫、日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差、空氣相對(duì)濕度等氣象資料(1995—2007年)均由涼山州氣象局提供。涼山煙區(qū)烤煙一般于4月底、5月初移栽，各地點(diǎn)按照烤煙大田期（移栽—成熟采收完畢）、伸根期（還苗—團(tuán)棵）、旺長(zhǎng)期（團(tuán)棵—現(xiàn)蕾）、成熟期（現(xiàn)蕾—采收完畢）等不同生育期氣象進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

1.1.2 樣品采集 2008年從涼山州的德昌、會(huì)東、會(huì)理、冕寧、普格、西昌、寧南、鹽源、越西9個(gè)主要植煙縣選取了140份C3F的煙葉樣品進(jìn)行化驗(yàn)分析，品種主要為云煙85和云煙87。

1.2 方法

1.2.1 煙樣的測(cè)定 檢測(cè)項(xiàng)目包括：還原糖、總糖、總氮、總植物堿、鉀、氯，共6項(xiàng)。其中，總糖和還原糖采用鐵氰化鉀比色法進(jìn)行測(cè)定；總氮、總植物堿、鉀、氯分別按照YC/T 33-1996，YC/T 34-1996，YC/T 35-1996，YC/T 173-2003，YC/T 153-2001進(jìn)行測(cè)定；并運(yùn)用推算法得出糖堿比（還原糖/總植物堿）、氮堿比（總氮/總植物堿）、鉀氯比（鉀/氯）、兩糖差（總糖-還原糖）。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理方法 運(yùn)用SAS 9.0軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)和典型相關(guān)分析。將氣象因子（日均溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差、空氣相對(duì)濕度）看作一組變量，把煙葉化學(xué)成分（總糖、還原糖、總氮、總植物堿、鉀、氯）看作另一組變量，進(jìn)行典型相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 氣象因素

涼山煙區(qū)烤煙大田生育期主要?dú)庀笠蜃右姳?。整個(gè)大田生育期平均溫度為21.50℃，變幅范圍在 20.07～23.86℃之間；整個(gè)大田生育期降水量平均值為817.16 mm，變幅范圍在716.98～892.36 mm之間，大田生長(zhǎng)前期降水量平均值為327.94 mm，成熟期降水量平均值為489.22 mm，大田生育期降水量主要集中在7月上旬至8月中旬，以7月中旬最多，這與烤煙伸根期短期干旱有利于根系生長(zhǎng)，旺長(zhǎng)期和成熟期需水較多的需水規(guī)律較為符合；整個(gè)大田生育日照時(shí)數(shù)平均值為806.71 h，變幅范圍在694.15～1069.57 h之間，大田生育前期日照時(shí)數(shù)平均值為 417.31 h，成熟期日照時(shí)數(shù)平均值為389.39 h。

2.2 煙葉化學(xué)成分

涼山煙區(qū)烤煙煙葉主要化學(xué)成分狀況見表2，還原糖、總糖含量偏高；鉀含量屬中等稍偏低水平；氯含量變幅較大，變異系數(shù)達(dá)83.90%，含量極不穩(wěn)定。糖堿比、鉀氯比、兩糖差均偏高；總植物堿、總氮、氮堿指標(biāo)比較適宜。

表1 涼山煙區(qū)烤煙大田生育期氣象因子分析Table 1 Climatic data during field growth period of flue-cured tobacco leaves in Liangshan, Sichuan province

表2 涼山煙區(qū)煙葉化學(xué)成分含量Table 2 Chemical component contents of flue-cured tobacco leaves in Liangshan, Sichuan Province

2.3 主要?dú)庀笠蜃优c煙葉化學(xué)成分含量的相關(guān)性

將涼山州德昌、會(huì)東、會(huì)理、冕寧、普格、西昌、寧南、鹽源、越西9個(gè)植煙縣的煙葉化學(xué)成分與各項(xiàng)氣象因子指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析（表3），結(jié)果表明，煙葉常規(guī)化學(xué)成分中，還原糖與成熟期降水量和大田期降水量呈極顯著正相關(guān)，與伸根期降水量呈顯著負(fù)相關(guān)，與成熟期空氣相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)；總糖與成熟期降水量呈極顯著正相關(guān)，與大田期降水量呈顯著正相關(guān)，與大田期日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；氯與成熟期日均溫、旺長(zhǎng)期空氣相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與旺長(zhǎng)期氣溫日較差呈顯著正相關(guān)。煙葉化學(xué)成分派生值中，糖堿比與成熟期降水量呈極顯著正相關(guān)；鉀氯比與旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與成熟期氣溫日較差呈顯著正相關(guān)。

2.4 氣象因子與煙葉化學(xué)成分含量的典型相關(guān)分析

表4結(jié)果表明，在氣象因子變量的線性組合中，煙葉化學(xué)成分與伸根期氣溫、旺長(zhǎng)期氣溫、成熟期氣溫、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)、旺長(zhǎng)期空氣相對(duì)濕度、成熟期空氣相對(duì)濕度表現(xiàn)為較高的相關(guān)，其中與伸根期氣溫、成熟期氣溫、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)、成熟期空氣相對(duì)濕度表現(xiàn)為正相關(guān)，與旺長(zhǎng)期氣溫、旺長(zhǎng)期空氣相對(duì)濕度表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。這些氣象因子與化學(xué)成分含量相關(guān)大小依次為：旺長(zhǎng)期氣溫＞伸根期氣溫＞成熟期氣溫＞旺長(zhǎng)期空氣相對(duì)濕度＞成熟期空氣相對(duì)濕度＞旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)。溫度與化學(xué)成分含量相關(guān)大小為：旺長(zhǎng)期＞伸根期＞成熟期；降水與化學(xué)成分含量相關(guān)大小為：成熟期＞旺長(zhǎng)期＞伸根期；日照時(shí)數(shù)與化學(xué)成分含量相關(guān)大小為：旺長(zhǎng)期＞成熟期＞伸根期；氣溫日較差與化學(xué)成分含量相關(guān)大小為：伸根期＞成熟期＞旺長(zhǎng)期；空氣相對(duì)濕度與化學(xué)成分含量相關(guān)大小為：旺長(zhǎng)期＞成熟期＞伸根期。在煙葉化學(xué)成分的組合中，還原糖、總糖、總植物堿、鉀含量與氣象因子有著較高的正相關(guān)，說(shuō)明煙葉中還原糖、總糖、總植物堿、鉀的含量受氣象因子的影響較大。

表3 氣象因子與化學(xué)成分的簡(jiǎn)單相關(guān)分析Table 3 Simple correlation analysis between climatic factors and chemical components

表4 氣象因子與煙葉化學(xué)成分含量的典型相關(guān)系數(shù)分析Table 4 Canonical correlation analysis between weather factors and chemical constitution of flue-cured tobacco leaves

3 討 論

煙株整個(gè)大田生育期中，在一定范圍內(nèi)，伸根期溫度較高有利于根系的發(fā)育；旺長(zhǎng)期溫度過(guò)高，煙株主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，消耗大量的干物質(zhì)，不利于干物質(zhì)的含量；成熟期氣溫較高有利于煙葉的成熟；伸根期降水少有利于根系的發(fā)展，為旺長(zhǎng)期打下良好的基礎(chǔ)；旺長(zhǎng)期有足夠的雨水能促進(jìn)莖葉的迅速生長(zhǎng)，但不利于碳水化合物的積累；成熟期降水太多會(huì)影響成熟，降低品質(zhì)[7]，但適量的降水有利于煙葉的成熟；旺長(zhǎng)期日照充足，光合作用旺盛，能促進(jìn)煙葉碳水化合物的合成及積累；成熟期空氣相對(duì)濕度較高，通過(guò)影響10 cm地溫[8]促進(jìn)煙葉的成熟，均與涼山煙區(qū)烤煙煙葉碳水化合物的變化規(guī)律相符。旺長(zhǎng)期氣溫較高、空氣濕度較低促進(jìn)煙株的蒸騰作用，導(dǎo)致水分向上運(yùn)輸，促進(jìn)了鉀離子的向上運(yùn)輸；成熟期降水量增加有利于鉀的吸收，與鉀含量的變化規(guī)律相符。

雖然氣溫日較差對(duì)化學(xué)成分整組的影響較小，但對(duì)總糖和還原糖的積累影響較明顯，伸根期、旺長(zhǎng)期氣溫日較差對(duì)總糖和還原糖的積累為正效應(yīng)，成熟期影響為負(fù)效應(yīng)。伸根期氣溫日較差大，有利于白天地溫的升高儲(chǔ)溫，促進(jìn)生根，夜間地溫降低較慢，有利于保護(hù)根系；旺長(zhǎng)期氣溫日較差大，白天氣溫相對(duì)較高，基本處于烤煙生長(zhǎng)的最適宜溫度范圍；而夜間氣溫低，呼吸作用弱，有機(jī)物質(zhì)消耗少，干物質(zhì)積累多，特別是糖分積累多[7]；煙葉成熟期氣溫日較差較小，有利于同化產(chǎn)物向葉片內(nèi)積累，提高煙葉品質(zhì)[2,9]。

本研究進(jìn)一步探討了大田生育期氣象因子對(duì)烤煙煙葉化學(xué)成分的影響，細(xì)化了各個(gè)月份內(nèi)的氣象因子。李天福等研究了云南代表煙區(qū)氣象因子與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系，發(fā)現(xiàn) 5、8月氣溫為促進(jìn)因子，6、7月氣溫為限制因子[10]；汪國(guó)孝研究了 3個(gè)主要?dú)夂蛞蜃优c烤煙化學(xué)成分的關(guān)聯(lián)程度，發(fā)現(xiàn)氣溫＞日照＞降水，生育前期氣溫對(duì)烤煙還原糖含量影響較大[11]，該結(jié)論與本研究結(jié)果一致。另外，韋成才等研究了陜南烤煙質(zhì)量與氣象的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)總糖和還原糖與大田期（5―8月）平均氣溫均呈顯著的負(fù)相關(guān)[12]；周翔研究認(rèn)為，總糖和還原糖與5―8月降水量呈正相關(guān)[13]；戴冕研究認(rèn)為，日照總時(shí)數(shù)與煙葉還原糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，日照時(shí)數(shù)過(guò)多對(duì)還原糖積累不利[14]；丁根勝研究認(rèn)為，煙葉中碳水化合物和含氮化合物的含量受整個(gè)大田生育期的日均溫直接影響最大，受降水的直接影響次之，受日照時(shí)數(shù)的直接影響較小[15]。他們的結(jié)論與本研究結(jié)果存在某些差異，可能是各產(chǎn)煙區(qū)決定煙株發(fā)育的關(guān)鍵氣候不同，或者是選取的各種氣候因子不同導(dǎo)致分析結(jié)果稍有變化。

4 結(jié) 論

通過(guò)簡(jiǎn)單相關(guān)和典型相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)涼山煙區(qū)煙葉化學(xué)成分的含量受幾個(gè)主要?dú)庀笠蜃又械娜站鶞赜绊懽畲?，受空氣相?duì)濕度的影響次之，受日照時(shí)數(shù)的影響較小，降水量與氣溫日較差的影響最小。整個(gè)大田生育期中以旺長(zhǎng)期的氣象因子對(duì)化學(xué)成分影響最大。涼山煙區(qū)氣象因子對(duì)煙葉化學(xué)成分中的還原糖、總糖、總植物堿和鉀含量影響最大，影響大小為鉀＞總植物堿＞還原糖＞總糖。

整個(gè)大田生育期的氣溫對(duì)鉀含量影響最大，在一定范圍內(nèi)，旺長(zhǎng)期的溫度和空氣相對(duì)濕度降低、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)和成熟期降水增多能明顯提高煙葉的鉀含量。旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)增多，旺長(zhǎng)期氣溫日較差增大有利于氯的積累。糖堿比與還原糖和總植物堿的變化規(guī)律吻合，與成熟期降水量成正相關(guān)。

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