江西烤煙生育期主要氣象災害及防御措施分析

高 云，許自成

（河南農業大學煙草學院，河南鄭州450002）

江西烤煙生育期主要氣象災害及防御措施分析

高 云，許自成

（河南農業大學煙草學院，河南鄭州450002）

烤煙大田期的光照、溫度、降雨量等是影響優質煙葉產量和品質的重要氣候生態學因素?？緹熥鳛橹饕洕魑镏?，在贛南老煙區及贛北、贛中新煙區均有大量種植，然而，其在生長發育過程中常有不同程度的氣象災害發生，已成為烤煙生產的重要限制因素。概述了烤煙不同生育期的氣象災害，即育苗期低溫凍害及膜內高溫高濕、移栽期低溫陰雨、旺長期多雨寡照及高溫高濕、腳葉成熟期高溫高濕及頂葉成熟期高溫強光；從蛋白質組學及代謝組學的角度探討了氣象災害對煙草蛋白質和煙草代謝物合成與積累的影響，并提出了避免和防御災害的措施。關鍵詞：烤煙；氣象災害；蛋白質組學；代謝組學；防御措施

1 江西煙區氣候條件同國內外優質煙區的對比分析

江西省地域較廣，地形多樣，氣候條件的區域差異性較為明顯?？傮w來看，江西省氣候溫暖，雨量充沛，比較適合煙草生產，但與國內外優質煙葉產區氣候條件還是存在一定差異。

江西省各主要產煙區烤煙生產氣候特征表現為溫度充足，但煙草大田生長前期溫度偏低，若遇異常低溫年份對煙草生長不利；煙草成熟階段溫度比較高，常伴隨35℃以上高溫，容易出現高溫逼熟現象，給煙葉品質的形成帶來負面影響；降雨豐沛，且年際間變異較大，尤其是煙葉成熟期日照偏少，雨水偏多，影響煙草正常生長發育。

與國內外優質烤煙產區相比，江西省烤煙在生育期和大田生長期平均溫度與美國非常接近，比云南玉溪、福建三明、巴西和津巴布韋等地要高，苗期溫度最低，成熟期溫度最高；平均日照時長比福建三明略高，比云南玉溪、巴西和津巴布韋要低，遠低于美國；烤煙在大田期與成熟期平均降水同福建三明相當，遠比云南玉溪、巴西、津巴布韋和美國要多。因此，江西省主產煙區盡管具有溫暖溫潤的氣候，但是相比國內外優質煙區，也表現出煙草生長前后期溫度差異大、日照不足、降雨量分配不均的劣勢。

通過聚類分析[11]，把江西16個植煙縣（市、區）劃為3類，第Ⅰ類包括安福、會昌、樂安、峽江、永豐、泰和等6個縣；第Ⅱ類包括贛縣、資溪、興國等3個縣；第Ⅲ類包括廣昌、石城、瑞金、寧都、宜黃、信豐、黎川等7個縣。3類煙區在煙草生育期光照、溫度、水分分配中有很大差異，故而在生產中要根據不同植煙縣（市、區）的氣候特點，適當調整移栽期，合理運用氣候資源，進而提高煙葉品質。

2 江西煙區的主要氣象災害

2.1 育苗期低溫凍害及膜內高溫高濕

在烤煙苗期，較為適宜的平均氣溫約在4.0～10.0℃，若最低氣溫在0℃以下，并且伴有冰雪，會影響到烤煙的出苗[12-13]。烤煙從播種至移栽大概需要90 d，在這一時間段，煙苗既遭受冬天寒冷低溫影響，暖冬年份又得承受棚內高溫高濕。低溫凍害加上雨雪天氣使得江西煙區烤煙出苗推遲7～10 d，長勢也非常慢，甚至到3月底還不能達到8葉1心。苗期生長天數的延長，會導致移栽期及大田采收期推遲近15 d。由于下半年較為干旱，晴天時間多，棚內氣溫平均要比棚外高3～5℃。正午時分棚內氣溫大于30℃，相對濕度約為95%。這種情況若不適時通風，高溫高濕會造成煙苗底部腐爛，上部葉灼黃[14]。江西煙區基本實行煙稻輪作制，少部分地區旱地種植。若不提早播種,二晚栽插勢必會受到影響。

2.2 移栽期低溫陰雨

江西適宜移栽期在3月上旬至4月上旬。期間如遇低溫陰雨天氣不能及時進行移栽，使大田生育期推遲，既耽誤二晚栽插，后期高溫強光又會使上部煙葉的品質受到影響。查閱氣象資料顯示，在贛北及贛中北部出現春季陰雨低溫最長時間高達16 d，在贛中南部最短也有6 d。十幾年來，春季氣溫均低于多年平均氣溫，稍偏寒。3月份是贛南烤煙的移栽期，降水較多，4月份是贛北烤煙的移栽期，降水也較多，移栽期如果雨水過多，低溫時間長，煙田就容易發生澇漬，導致移栽后煙葉生長發育減慢，團棵期會延后10～15 d，并且因為雨水過多，煙葉暴發花葉病的概率也會增大。

2.3 旺長期多雨寡照及高溫高濕

烤煙生長期需水量大概是每月100～130 mm。五六月份為江西汛期，就降雨量而言，遠比烤煙生長需求要多，甚至有的年份發生洪澇災害。五六月正值烤煙旺長期，平均每天日照需求一般不超過8 h，但江西這十幾年來，日照時數都明顯減少。特別是江西東部、中部區域減少更加嚴重?？緹熗L期若遇多雨寡照天氣，光合作用減弱，致使有機物積累下降，品質降低。五六月份溫度上升的快，特別是大雨過后帶來的高溫高濕，極易形成烤煙氣候斑病。根據江西省五六月氣象資料，并結合煙草發病情況分析，初步確定連續2次暴雨或是暴雨后帶來高溫高濕天氣都會引發氣候斑病病指升高。

2.4 腳葉成熟期高溫高濕及頂葉成熟期高溫強光

贛南煙區大概在6月初腳葉開始成熟，贛中及贛北大概在6月中旬。此期間正是多雨時節，降雨過多加之高于30℃的氣溫使煙葉極易出現底烘現象。7月中旬正值贛北頂部葉成熟期，這一階段降雨少，迎來高溫強光的盛夏，每天都是高于30℃的氣溫，甚至高于35℃的情況時有發生。由于烤煙長期暴露于高溫強光狀態中，遠遠超出煙葉本身需要的光飽和點，且高溫強光使得上部葉生長受限，阻礙其長成優質煙。

3 從蛋白質組學及代謝組學分析氣象災害對煙草的影響

3.1 氣象災害對煙草蛋白質合成與積累的影響

低溫在造成煙株地理分布格局不合理的同時也使煙葉在增產方面受限[15]。煙株在遭遇低溫脅迫之后會誘發脅迫應答基因表達，使之合成一種特殊蛋白質用來抵抗低溫，從而增強抗寒能力[16]。但迄今為止，低溫脅迫造成煙株在生長及代謝過程中受到影響的分子機制尚未有結論。JIN等通過運用2-DE及毛細管液相色譜串聯質譜（CapLC-MS/MS analysis）的方式探究了煙株在遭受4℃低溫脅迫長達4 h之后葉片蛋白質表達狀況[17]。101個蛋白點的表達有明顯差異，其中，單在處理組葉片表達的有22個蛋白點，單在對照組葉片表達的是50個蛋白點，處理葉片中21個蛋白點的表達下調，8個蛋白點的表達上調。質譜檢測出能差異表達的蛋白質共有73個，按功能可分為2類——調控類蛋白質與脅迫類蛋白質，調控類蛋白質主要負責信號的傳遞、翻譯、核酸以及蛋白質等分子的加工，脅迫類蛋白質關鍵同光合作用、光呼吸、氧化還原反應、碳氮代謝和能量代謝有關。調控類蛋白質表達的差異性揭示了煙株在抵御低溫時會出現各類繁雜的調控機制。葉片在遭受低溫脅迫之后，與光合作用有關的蛋白質表達數量顯著下降，表明低溫嚴重影響葉片光合系統的生理活性，阻礙葉綠體細胞器的正常運轉，這就清楚地闡釋了煙株對低溫脅迫特別敏感的原因。與此同時，若植物遭受了低溫傷害，就會生成大量活性氧，而活性氧是一種低溫信號分子，會氧化損害正常細胞，但是在植物體內有活性氧的清除系統，把活性氧固定在正常范圍內。低溫會造成煙草氧化系統損傷，可誘導活性氧清除系統有關酶類如過氧化氫酶、硫氧還蛋白過氧化物酶等的上調表達。

3.2 氣象災害對煙草代謝物合成和積累的影響

近年來，隨著氣相色譜－質譜聯用、液相色譜－質譜聯用和核磁共振技術的廣泛應用，煙草代謝譜分析法逐步成熟起來，基于代謝組學提高煙草抗性、改善煙草品質已成為探究熱點[18-25]。有關煙草增產提質的研究大多側重于煙草植株代謝與其生長環境之間的關系。煙草代謝水平高低不僅與植物基因型有關，還受光、溫、水、土等生態因子的調節。因此，能夠通過代謝組學的方法深入研究不同生態條件對于煙草代謝物合成和積累的作用。其中對代謝物與氣候因子的研究表明，溫度與其呈顯著相關，會改變半乳糖脂及脂肪酸的不飽和度及多酚的積累。對代謝物與氣候因子進行相關性分析，結果表明，干旱會促進糖和氨基酸的積累。MA等[26]對印度、美國、巴西煙葉中揮發性物質進行GC-MS和頂空固相微萃?。℉S-SPME）聯合技術分析顯示，不同國家煙葉中代謝物主要是日齊素、降茄二酮、螺巖蘭草酮等存在差異。說明代謝組學可以有效檢測不同生態環境下煙草代謝物的差異水平。

生物會在漫長的進化中對所處環境逐步適應，產生次生代謝物。想要深入探究環境差異對煙草體內香味物質合成和積累的影響，需要檢測不同環境條件下煙草香味物質變化情況。通過對江西各產區煙草種質資源及生態環境對烤煙次生代謝產物，如生物堿、有機酸、多酚、甾醇等代謝水平的研究，結果顯示，不同種質資源對次生代謝產物的影響不大，但生態環境與其顯著相關。紫外線輻射處理可明顯增加植物多酚含量，提高植物抗逆性，同時適宜的微量強度處理可增強烤煙光合作用及總糖含量，但一旦超過范圍，煙葉中葉綠素、糖、煙堿含量會隨輻射強度的增加顯著下降[27]。喬瑞麗[28]研究表明，煙葉茄尼醇含量在低光照處理下有所下降，而適宜范圍內的紫外光處理和稀土元素可加快茄尼醇的生成，提高其含量。梁太波等[29]對干旱條件下烤煙抗氧化代謝的研究顯示，干旱脅迫環境中施用脯氨酸及甜菜堿，都會使烤煙葉片中葉綠素含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性在一定程度上提高，從而增加脯氨酸的積累，使丙二醛（MDA）的含量下降，這就是為什么噴施脯氨酸及甜菜堿可以增強烤煙的抗旱能力。

4 江西煙區烤煙氣象災害的防御對策

4.1 直播漂浮育苗，通風排濕，確保壯苗

“苗好一半收”，說的就是培育壯苗可以提高烤煙產量及品質。江西各煙區的播種至移栽期通常在12月上旬至4月上旬，育苗方式主要采用大棚漂浮法[30]。采用此法使煙苗的個體發育加快，次生根的數量增多，對縮短移栽還苗時間進而促進大田期煙株旱發快長起到一定的調節作用，培育出適齡、高莖、根系發達、抗逆性強的壯苗。在育苗期，可能會遭遇晴暖天氣，使棚內氣溫過高，要打開棚門通風，做到及時開門，適時關門，通風排濕。如果能夠合理調控大棚內的溫濕度，無論正常年份還是特殊年份，都可以培育出健壯煙苗。

4.2 高壟單行、合理密植，提高產質量

由于江西進入春季雨量較大，多數煙田都為水稻田，土壤黏重且含水量高，如果煙苗在移栽后遇到低溫陰雨、土壤濕漬，就會對煙苗根部的發育造成不利影響[31]。5—6月份雨量較多，會影響烤煙的產量和品質。若選用高壟、單行進行合理密植，會有利于改善田間環境。原因一是高壟的壟背受熱面積變大，增溫效果好，單行比雙行的日均地表溫度要高2.3℃；二是高壟會使地下水位相對下降，不容易發生澇漬，土壤得以通風透氣，排濕干燥。

4.3 地膜覆蓋，適時揭膜，實現優質高產

5—6月烤煙經歷旺長、現蕾、開花及腳葉成熟各階段。但雨多光少、高溫高濕的氣候使得煙葉貪青晚熟，抑或腳葉盡數爛掉無法采烤，產質量受到很大影響。在不同播期進行地膜覆蓋，不但可以增溫保墑，還可以排水保肥，減少病蟲害，實現優質高產。地膜覆蓋有利于煙葉能夠分層落黃，適時采烤，提高產量；即使覆膜有很大的優勢，可如果不能及時揭膜，使得覆膜時間太長，膜內的溫度大都處于高溫上限，會抑制煙葉生長，植株弱小，很難成為優質煙，使得品質下降。旺長期后，若外界溫度達到21℃還不揭膜，會使溫效增大，造成膜內高溫，發生底烘現象。當遭遇大雨甚至暴雨，高溫高濕使膜內多數水分被煙葉根系所吸收，進而輸送至葉片，沖開氣孔，葉片氣孔內涌入大量臭氧，會引發氣候斑病，病情指數增高，結果造成減產。旺長期后若能適時揭膜培土，有利于煙株間散熱通風。所以，適時揭膜有助于烤煙達到優質高產。

4.4 高溫期間注意遮光，促進干物質積累

進入7月上旬以后，會頻繁出現35℃以上高溫、日照時數大于10 h的天氣。高溫強光會使上部葉生長遭到抑制，特別是使干物質積累速度減慢。在上部煙葉成熟時，可以用遮陽網進行遮光降溫，使直射光減弱，散射光增強，進而使上部煙葉的質量得以改善[32-33]。

5 展望

目前，國內外科學工作者在氣候因素對煙葉影響方面從宏觀到微觀，從地上部到地下部已做大量研究，但多數定性于優質煙葉適宜生態環境的要求以及一種或多種氣候因素對煙葉外觀質量、物理性狀、化學品質、感官質量的研究，關于氣候因素對煙葉品質的影響機理大多側重于生理生化層面，其中，激素調節、基因調控等方面的探究鮮有報道。今后應在合理利用現有材料與技術的基礎上，運用煙草蛋白質組學與代謝組學以及采用細胞工程、基因工程、原子示蹤技術等先進設備及方法，更深層次探究基因組結構與功能，揭示煙草在生長發育、進化規律及代謝調控等方面的生命活動機理。

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Analysis of Main Meteorological Disasters and Prevention Measures during the Growth Period of Flue Cured Tobacco in Jiangxi

GAOYun，XUZicheng
（College of Tobacco，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Light,temperature and rainfall during the field period of flue cured tobacco are important climatic factors which can influence the yield and quality of tobacco.As an main commercial crop,tobacco is widely cultivated in old south Jangxi tobacco-growing area and north/centre Jiangxi new tobacco-growing area.However,varying degrees of meteorological disaster happened during the process of growth and development of flue cured tobacco is an important limiting factor of tobacco manufacture.This study summarized meteorological disaster of flue cured tobacco in different growth period,temperature freezing and intramembrane high temperature and humidity in nursery stage,low-temperature rain in transplanting stage,sublime climate and high temperature and humidity in vigorous growing stage,high temperature and humidity in sand leaf mature period,high temperature and light in top leaf mature period.From the perspective of proteomics and metabonomics,this study discussed the influence of meteorological disaster on tobacco protein and the synthesis and accumulation of tobacco metabolin,and put forward some measures to avoid and defend the disasters.

flue cured tobacco;meteorological disasters;proteomics;metabolomics;defensive measures

S572

A

1002-2481（2017）10-1686-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.27

近年來，全球氣候的不斷變化被大眾日漸關注，對氣候因子變化的研究也層層深入，氣候因子一定程度上影響農作物產量這一課題自然而然成為了研究新熱點。研究發現，作物干物質及產量隨著溫度升高呈現降低趨勢[1]。溫度升高會增加水稻的不育率，迫使產量下降[2]。降水分布不均或降雨量減少都會給作物產量帶來負面影響，在玉米、小麥的關鍵生長階段，多雨產量增加，少雨產量降低[3]。蒲金涌等[4]通過大量試驗發現，暖春及初夏干旱會給冬小麥的產量造成極大影響，如若這個階段發生嚴重干旱，小麥產量大概降低80%；在玉米的關鍵生育期如若降雨量過低，嚴重干旱，產量大概降低50%。

煙草作為我國重要經濟作物之一[5]，其產質量會使國民經濟收入發生波動[6]。煙草對氣候條件的感知變化很敏銳，因此，氣候成為影響烤煙產量的重要因素。趙躍等[7]研究結果表明，在使烤煙產量發生變化的主要氣象因子中，影響程度依次為降雨量＞日照時數＞氣溫。伸根期至采烤期平均氣溫與日最低氣溫給贛南烤煙產量帶來的影響最大，且呈極顯著水平[8]。大理州烤煙產量同5月上旬及9月中旬氣溫呈正相關，同7月上旬至9月下旬降水呈負相關[9]。雖然有關生態因子和烤煙產量關系的研究很多，但是因不同地區氣候條件有差異，給烤煙產量帶來的影響也不盡相同[10]。因此，分析江西煙區2006—2016年氣候條件及烤煙產量的資料，對比江西煙區與國內外優質煙區的氣候條件差異，提出江西煙區存在的氣象災害問題，對氣候因子同江西烤煙產量的關系進行了探究，以期為提高江西煙區烤煙產量提供理論支持。

2017-05-22

中國煙草總公司江西省公司科技攻關項目（201201007）

高 云（1991-），女，遼寧西豐人，在讀碩士，研究方向：煙草營養與質量評價。許自成為通信作者。