烤煙煙葉鉀含量與氣象因子的關系分析

郝浩浩　張正楊　畢樂樂　王發展　李林　賈峰　周權　李翔

摘要? ? 為了研究煙葉鉀含量與氣象因子的關系，利用灰色關聯理論結合生產實際選出與煙葉鉀含量相關的平均溫度、平均濕度、平均日照時數和平均降水量等4個氣象因子，并建立了煙葉鉀含量（因變量）與4個氣象因子（自變量）之間的3D交互效應圖。單因子效應分析表明，對煙葉鉀含量影響的程度依次為平均溫度>平均濕度>平均日照時數>平均降水量>總日照時數>≥15 ℃有效積溫>總降水量>≥25 ℃有效積溫>≥20 ℃有效積溫。兩因子交互效應分析表明，在一定范圍內，平均氣溫和平均濕度、平均氣溫和平均日照時數、平均濕度和平均日照時數、平均濕度和平均降水量、平均日照時數和平均降水量對鉀含量存在協同作用;而平均氣溫和平均降水量對煙葉鉀含量的影響在低溫和高濕情況下相互獨立。這些研究結果可為利用氣象因素提升烤煙煙葉元素含量提供參考。

關鍵詞? ? 烤煙;鉀含量;氣象因子;灰色關聯分析

中圖分類號? ? S572;S162.5? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）03-0001-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Analysis? on? Relationship? Between? Potassium? Content? in? Flue-cured? Tobacco? and? Meteorogical? Factors

HAO Hao-hao 1? ? ZHANG Zheng-yang 2? ? BI Le-le 3? ? WANG Fa-zhan 4? ? LI Lin 5? ? JIA Feng 6? ? ZHOU Quan 1? ? LI Xiang 1 *

（1 Zhumadian Company of Henan Tobacco Company，Zhumadian Henan 463002; 2 Jiangxi Tobacco Company; 3 Huahuan International Tobacco Co.，Ltd.; 4 Tobacco College of Henan Agricultural University; 5 Hubei Zhongyan Industry Co.，Ltd.; 6 Bioengineering College，Henan University of Technology）

Abstract? ? In order to study the effect of meteorological factors on potassium content of tobacco，4 key meteorological factors，such as mean daily temperature（MDT），mean relative humidity（MRH），mean sunshine hours（MSH），and mean precipitation（MP），were screened by grey relational analysis（GRA）.The 3D interaction effect diagram on the potassium content（dependent variable） and 4 meteorological factors（independent variables）was established.The results of single-factor analysis showed that the order of these factors affecting potassium content in tobacco leaves was as follows：MDT>MRH>MSH>MP>TSH（total? sunshine hours）>15AT（≥15 ℃ accumulated temperature）>TP（total precipitation）>25AT（≥25 ℃ accumulated temperature）>20AT（≥20 ℃ accumulated temperature）.The results of two-factors interactions showed that there was synergistic effect between MDT and MRH，MDT and MSH，MRH and MSH，MRH and MP and MSH and MP on potassium content within acertain range.However，the effects of MDT and MP on potassium content were mutual independent under the high temperature and high humidity.These results could provide reference for improving the content of elements in flue-cured tobacco leaf by meteorological factors.

Key words? ? flue-cured tobacco;potassium content;meteorological factor;grey relational analysis

烤煙（Nicotiana tabacum L.）對周圍環境極為敏感[1]。有研究表明，氣象因子是影響煙葉化學成分的重要因素，特別是7—8月成熟期的氣溫影響最為顯著[2]。對于文山州的氣象因子與煙葉主要化學成分的分析結果表明，平均溫度的影響明顯大于降水量[3]。同時，氣象因子也能有效影響煙葉DNA甲基化的變化，且各個氣象因子之間具有一定的協同作用或者拮抗作用[4]。

在煙草的生長發育中，鉀是一種必需的礦質元素[5]，對煙葉品質影響較大[6]，對煙葉的品質提升[7]和香氣成分含量[8]等方面起著重要作用。美國和津巴布韋的優質烤煙煙葉中鉀含量多在4%～6%之間[9]，而我國北方煙葉中鉀含量一般都低于2%[10-11]。因此，為了促進烤煙品質的提升，提高我國煙葉中鉀含量成為了重要的研究課題[12]。但是，影響烤煙鉀含量的因素眾多，劉會玲等[13]研究表明，目前施肥情況下，農田中的鉀素一般是虧缺的，且虧缺有效面積在不斷擴大。土壤鉀含量較低是導致煙葉鉀含量較低的主要因素之一，因而通過增加土壤鉀肥的施用量來提高煙葉鉀含量成為重要的方法。楊文錄等[14-15]通過磷、鉀肥來提高煙葉質量，黃貴萍等[16]采用高鉀肥處理，未能顯著提高煙葉鉀含量，提出了影響煙葉含鉀量的主要因子可能是植煙土壤環境。在豫南煙區，周碩野等[17]利用不同種類鉀肥以及生物包膜緩釋鉀肥（鉀肥和碳酸鉀）代替常規硫酸鉀肥能提高煙葉產量和質量。劉曉迪等[18]和鄔興斌[19]利用葉面噴施鉀肥能夠提升煙葉鉀含量且增加香氣物質和上部葉的品質。但是，在不同時期，不同種類的鉀肥和分批次噴施相結合來探討煙葉鉀吸收利用的研究尚不多見。

因此，本研究設置施肥種類、施肥次數、噴施時間等處理，探討了煙葉中鉀含量與烤煙打頂之后的氣象因子的關系;分析了葉面噴施鉀肥次數、噴施時間對烤后煙葉鉀含量及鉀肥的利用量和總利用率的影響，旨在為利用氣象因素提升烤煙煙葉元素含量提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗地概況

試驗地點選在河南省駐馬店市泌陽縣花園鄉禹莊村，烤煙品種選取云煙87，移栽時間為2016年4月15日。試驗田前茬作物為玉米，黃褐土，土壤pH值為5.93，有機質為1.17 g/kg，速效氮為91.09 mg/kg，速效磷為19.50 mg/kg，速效鉀為187.51 mg/kg，緩效鉀為912.50 mg/kg。煙草栽培的株距0.5 m、行距1.15 m，烤煙栽培技術規范遵循當地優質烤煙生產和管理措施。

1.2? ? 試驗設計

根據施肥種類（K2HPO3、K2SO4和K2SO4+MgO）、施肥次數（1、2、3次）、噴施時間（打頂后1 d、下部葉采后1 d和中部葉采后1 d）3個條件，按照正交試驗設計L9（34）設置9個處理和一個對照組，對照組煙草打頂（移栽后60 d）后每隔10 d上部煙葉檢測鉀含量，最后一次取樣后進行標號烘烤和化學成分分析，用于分析氣象因子對煙葉鉀含量的影響。

1.3? ? 煙葉鉀含量的檢測

煙葉的鉀含量檢測方法采用四苯硼鈉沉淀法，具體步驟參考王瑞新[20]，用5% Na2CO3和NH4NO3的混合液（比例為1∶2），用堿性濕法灰化-去離子水溶解后，以測定鉀含量。

1.4? ? 氣象數據的獲取與統計分析處理

參考前期研究結果將氣象因子對煙葉各時期的影響分為兩大類[4]：一類是從煙草移栽到取樣時段的氣象因子的平均值，指標有4個，即平均溫度（mean daily temperature，MDT）、平均日照時數（mean sunshine hours，MSH）、平均相對濕度（mean relative humidity，MRH）和平均降水量（mean precipitation，MP）;一類是從煙草移栽到取樣時段的氣象因子的累積值，指標有5個，≥15 ℃有效積溫（≥15 ℃ accum-ulated temperature，15AT）、≥20 ℃有效積溫（≥20 ℃ accum-ulated temperature，20AT）和≥25 ℃有效積溫（≥25 ℃ accu-mulated temperature，25AT）、總日照時數（total sunshine hours，TSH）和總降雨量（total precipitation，TP）。

1.5? ? 氣象因子與煙葉中鉀肥含量的灰色關聯分析

將煙葉鉀含量與氣象因子幾個參數作為一個灰色系統，在這個系統中運用灰色系統理論進行分析[21]。其中，自變量是這些氣象因子，記作xi=（x1，x2，…，xi），i代表不同的氣象因子;因變量是煙葉中鉀含量，記作y0=[y0（1），y0（2），…，y0（k）]，k代表測定的次數。因變量y0和自變量xi之間采用下列灰色關聯公式進行計算：

其中，Δ0i（k）=|y0（k）-xi（k）|，Δmin=min？坌imin？坌kΔ0i（k），Δmax=max？坌imax？坌kΔ0i（k），ζ∈（0，1）;公式中ζ值選取為0.5。

則灰色關聯度采用下列公式計算：

其中，γ（y0，xi）值的大小表示因變量與自變量的關系密切程度。

1.6? ? 統計分析

分別采用Excel 2007、SPSS 16.0、DPS V6.55和OriginPro 9.0軟件進行煙葉鉀含量的計算、統計分析和制圖，每個樣品鉀含量檢測3次，取平均值。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 煙葉鉀含量與其大田期氣象因子的變化情況

煙草移栽至大田之后，其中60～100 d的大田期氣象因子及其相應的煙葉鉀含量變化情況見表1。可以看出，煙葉在移栽后60～100 d生長期間，平均日照時數為先降低后升高的V型變化，平均濕度和平均溫度在持續升高，而平均降水量變形波動增加;積累值方面均表現為增加趨勢，但有效積溫增加較快，特別是≥15 ℃有效積溫，總日照時數在移栽90 d后增加較快。在移栽60～80 d期間，煙葉中鉀含量逐漸增加，而后隨著煙葉的成熟，煙葉鉀含量逐漸下降。

2.2? ? 煙葉鉀含量與氣象因子之間的灰色關聯分析

煙葉鉀含量與其相應的氣象因子之間的灰色關聯分析結果見表2。可以看出，煙葉鉀含量與氣象因子灰色關聯程度由大至小的排序為平均氣溫、平均濕度、平均日照時數、平均降水量、總日照時數、≥15 ℃有效積溫、總降水量、≥20 ℃有效積溫和≥25 ℃有效積溫，與煙葉鉀含量變化關系密切的為4個平均值，而5個積累值的變化在生長期間持續增加，與煙葉中鉀含量拋物線式的變化差距較大。結合煙葉的生產實踐，選擇平均濕度作為反映濕度指標的氣象因子，選擇平均降水量作為反映降雨量指標的氣象因子，選擇平均氣溫作為反映溫度指標的氣象因子，選擇平均日照時數作為反映日照指標的氣象因子，把這4個氣象因子與煙葉鉀含量引入修正的方程分析，基本能夠較全面反映當地氣象條件與煙葉鉀含量變化的關系。

2.3? ? 煙葉鉀含量與4個氣象因子關系分析

單一氣象因子對煙葉鉀含量的效應分析，對各氣象因子數據進行歸一化處理，以煙葉鉀含量為縱坐標，以各氣象因子的歸一化數值為橫坐標，制作鉀含量對單一氣象因子的散點效應圖。由圖1可以看出，在該觀測期間煙葉鉀含量變化隨著平均溫度和平均濕度的升高呈先升高后下降的拋物線形態，見圖1（a）（b）;而煙葉鉀含量變化與平均日照時數和平均降水量之間表現為復雜形態，見圖1（c）（d）。

2個氣象因子對煙葉鉀含量的3D交互效應曲面圖如圖2所示。可以看出，當平均氣溫和平均濕度處于中間的情況下煙葉鉀含量達到最高，見圖2（a）;而當兩者處于低或者高時煙葉中鉀含量較低，表明二者之間在一定范圍內對鉀含量存在著協同作用。平均氣溫和平均日照時數對鉀含量存在著協同作用，且溫度對鉀含量的影響較大，見圖2（b）。平均氣溫和平均降水量對煙葉鉀含量的影響在低溫和高濕情況下相互獨立，在較高溫度和較低濕度時有交互作用，見圖2（c）。平均濕度和平均日照時數在一定范圍內對鉀含量存在著協同作用，在平均濕度較低時表現明顯，見圖2（d）。平均濕度處于中等和平均降水量較低時對鉀含量存在著協同作用，見圖2（e）。平均日照時數和平均降水量在一定范圍內對鉀含量存在著協同作用，在平均日照時數較短時表現明顯，見圖2（f）。

3? ? 結論與討論

灰色關聯分析表明，煙葉鉀含量與氣象因子關系密切的為平均氣溫、平均濕度、平均日照時數、平均降水量。單一氣象因子對煙葉鉀含量的效應分析結果表明，煙葉鉀含量變化隨著平均溫度和平均濕度的升高呈先升高后下降的拋物線形態;而煙葉鉀含量變化與平均日照時數和平均降水量之間表現為復雜形態。2個氣象因子對煙葉鉀含量的交互效應結果表明，在一定范圍內，平均氣溫和平均濕度、平均濕度和平均日照時數、平均日照時數和平均降水量及平均氣溫和平均日照時數對鉀含量存在著協同作用;平均氣溫和平均降水量對煙葉鉀含量在較高溫度和較低濕度時有交互作用。

4? ? 參考文獻

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