氣候變化對洛陽市烤煙種植及品質的影響

張文冉

（封丘縣氣象局，河南封丘 453300）

洛陽市是河南省主要煙葉種植區，在河南省煙葉生產中占有重要地位，于1986 年被河南省農業區劃委員會確定為優質煙草種植區。洛陽市煙草種植區主要集中在洛寧縣、新安縣和宜陽縣，該區域位于洛陽市的西北部，其他縣市煙草種植面積較小。煙草種植區內山川丘陵交錯，地形復雜，其中山區約占總面積的45.51%，丘陵約占總面積的40.73%，平原約占總面積的13.8%。近年來，洛陽地區煙草種植面積保持穩中有增的趨勢，其中，2016 年洛寧縣種植煙葉面積達6 866.67 hm2，新安縣煙葉面積4 814 hm2，宜陽縣煙葉面積9 814 hm2，分別比歷年均值增長12.5%、13.4%和14.1%，比2015 年分別增長14.5%、12.9%和13.2%，取得了顯著經濟效益。隨著煙草種植面積的不斷擴大，經濟效益增長迅速，2010 年建成了全省優質煙草生產基地。

近年來，不少學者選取不同的氣候要素指標進行組合，針對河南省或省內部分烤煙種植地區開展了氣候適宜性研究和區劃［1-8］，張慢慢等分析了煙草成分與氣候要素的關系［9］。煙草的生長發育對氣候要素條件有較高的要求，氣候要素變化對煙葉生長發育及品質形成影響較大［10-12］。以往的研究側重于加快煙葉生產布局或單一品質指標，對煙葉品質與氣候變化的相互關系缺乏研究，煙草種植布局和結構調整沒有科學的依據。

本研究旨在分析煙葉品質特征和氣候條件的關系，闡明氣候條件對煙草品質的影響，使煙草種植趨利避害，是發展當地煙草生產的關鍵。完善煙草種植管理技術和措施，科學利用氣候資源提高煙葉質量，穩定種植面積，促進煙葉品質的提高具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 洛陽市氣候概況

洛陽市屬于暖溫帶向亞熱帶過渡地區，氣候特點是四季分明，氣候宜人。年平均氣溫14.2 ℃，年降水量403.3～1 386.6 mm，平均降水量546 mm，年日照時數2 103 h，無霜期210 d。洛陽市海拔最高為2 212.5 m，最低處不足100 m，導致各縣區氣候變化存在較大差異。

1.2 資料來源

逐日的降水量、平均氣溫、極端最高和最低氣溫、日照時數等氣候資料來自洛陽市所轄（洛寧縣、新安縣和宜陽縣）氣象站，時間范圍為1981—2016 年；煙葉化學成分含量數據由洛陽市煙草公司和洛陽市卷煙廠提供。

1.3 研究方法

主要采取相關性分析法：相關分析是對兩個對等數列，用數學方法測定一個反映它們之間變動的聯系程度和聯系方向的抽象化數值，即相關系數。回歸分析是在兩個或兩個以上有聯系的數列中，確定一個為因變量數列，其他為自變量數列，為它們配合一定的數學模型，并用統計方法估計模型參數，得出回歸方程。

直線相關系數計算方法，設x和y為兩個不分因變量和自變量的對等變量，n代表成對變量值數目，則相關系數的算式為：

r值的范圍在+1～-1，其值越接近1 或-1，表示兩變量直線相關的程度越高，越接近0 相關程度越低；正號表示兩變量有同增同減的變動關系，而負號則表示一增一減的異方向變動關系。

2 結果與分析

2.1 洛陽煙草種植區氣候變化趨勢分析

2.1.1 降水量變化

通過對1981—2016 年各月降水資料分析可知，洛陽煙草區各月最大降水量出現在7 月（達到190.2 mm）；月降水量最小值出現在1 月（僅為15.6 mm）；一年中降水量主要集中出現在5—9 月，約占全年總降水量的73.1%，接近全年的3/4。洛陽煙草種植區春季降水量為160.7 mm，約占全年總降水量的19.5%；夏季降水量為441.0 mm，占全年降水量的54.7%，超過了全年降水的50%；秋季降水量為155.4 mm，占全年總量的19.1%；冬季降水量只有50.7 mm，僅占全年6.4%。年平均降水量為729.7 mm，且呈波動遞減的變化趨勢，氣候變化傾向率為-54.44 mm/10 年，一般在600～1 000 mm。年最大降水量為1 345.2 mm，出現在1984 年；最小降水量為454.5 mm，出現在1988 年，二者相差890.7 mm，降水量最多年是最少年的近2 倍。

2.1.2 氣溫變化

通過對1981—2016 年各月氣溫變化進行分析可知，洛陽煙草種植區年平均氣溫為14.96 ℃，其中4—10 月的月平均溫度在15 ℃以上；月平均最低值氣溫為1.08 ℃，出現在1 月，月平均氣溫最高值為27.27 ℃，出現在7 月，二者相差26.19 ℃。各月平均最高溫度的最大值出現在8月，達到30.0 ℃，而最高氣溫最小值出現在1月，為4.7 ℃，最大、最小值二者相差25.3 ℃；各月平均最低溫度的最大值（24.6 ℃）、最小值（-1.8 ℃）出現日期均與最高氣溫出現的月份一致，最大、最小值相差26.4 ℃。

年平均氣溫為14.3 ℃，年平均氣溫最大值為15.3 ℃，出現在2002 年；年平均氣溫最小值為13.3 ℃，出現在1984 年和1985 年，二者相差2.0 ℃。其中，在2004 年與2005 年變化幅度最大，達到1.3 ℃。年平均氣溫的氣候傾向率為0.139 ℃/10 年，整體上是呈上升趨勢。

2.1.3 日照時數變化

根據近36 年的各月平均日照時數變化，年平均日照時數為2 075.6 h；年內各月日照時數基本上呈拋物線型波動變化，2—5 月呈連續上升變化，5 月日照時數達到最大值，而后5—12 月呈連續下降變化。月平均日照時數均大于130 h，且在5 月達到最大值214.1 h，在2 月達到最小值133.1 h，二者相差81 h。

近36 年來，洛陽煙草種植區年平均日照時數為2 097.8 h。多年平均日照時數的線性傾向率為-62.22 h/10年，呈下降趨勢。日照時數最多的年份是1997 年，為2 441.3 h，日照時數最少的年份是2007 年，為1 744.2 h，二者相差697.1 h。

2.2 氣候變化對煙草品質的影響

2.2.1 烤煙大田期氣候要素變化特征分析

在洛陽煙區，煙草的大田生長期間平均氣溫為20.3 ℃，最大差值為2.6 ℃，氣溫偏低，年度間變化不大；≥10 ℃積溫平均為3 132.0 ℃，最大差值為1 943.0 ℃，年際間變化幅度較大；平均日照時數為874.7 h，最大差值為403.3 h，年度間變化較大；生長期降水量為472.1 mm，降水量年際變化較大，年內季節分布差異明顯；平均氣溫為20 ℃持續天數為87.5 d，最大差值達24 d，年度間變異較大。同時，在煙草的還苗伸根期、旺長期、成熟期平均氣溫變化幅度較小，年際間變化差異較小。對照煙草各生育時段對溫度條件的要求（表1）分析，可知：在煙草的整個大田生長期內，平均氣溫、均溫、≥10 ℃積溫等要素的變化幅度較小，年際差異不明顯；日照時數年度間變化幅度較大。總之，洛陽煙草種植區各個氣候要素都基本滿足優質煙葉生產需求。

表1 煙草各生育時段對溫度條件的要求

洛陽煙草種植區多為丘陵和低山，降水量時空分布不均，干旱或洪澇時有發生，嚴重影響煙葉質量和產量的提高，不同生長期煙葉植株遭遇干旱就會出現不出苗、燒苗、葉面萎縮、枯萎和死株等現象，2015 年3—4 月降雨較少，春旱嚴重，導致煙草出苗率降低。

2.2.2 溫度對煙草的影響

煙草是一種喜溫植物，適宜的生長溫度為22～28 ℃（見表1），煙草在8～38 ℃范圍內均可發芽生長，溫度變化空間較大，在煙草生長的還苗伸根期，當日平均氣溫低于13.8 ℃時，影響煙草的正常生長發育，在煙草生長的中后期（旺長、成熟期)，當日平均氣溫低于20 ℃時，嚴重影響煙葉的正常發育成熟。統計洛陽煙草種植區氣候資料發現：洛陽煙區2006 年和2013 年的平均氣溫、≥10 ℃積溫較高；2011 年平均氣溫較低；2010 年平均氣溫日較差小于10 ℃；2008 年、2011 年、2014 年和2015 年平均氣溫均大于12℃，且平均氣溫日較差較高；2007 年和2013 年平均氣溫≥20 ℃的天數較多，分別達到100 d 和97 d，2011 年最少（76 d），滿足生產優質煙葉要求［8］。烤煙生長發育適宜的溫度范圍是地上部分8～38 ℃，最適宜溫度是28 ℃左右，但如果長期生長在適宜溫度下，生長迅速，營養體較大，造成植株纖維偏弱，難以達到優質煙葉的標準，如果生長在發育前期日平均氣溫低于18℃，尤其是在13℃以下時，將抑制生長發育，造成早花，影響產量和煙草品質。煙草旺長期平均溫度除2013 年、2015 年以外，其他年份均≥22℃，處于優質煙葉適宜生長范圍內。

研究表明：在煙草生產的中后期，當日平均氣溫小于20 ℃時，將直接影響煙草的化學成分及其含量，導致煙葉無法正常成熟，隨著氣溫的降低，煙葉的質量也將越來越差。煙葉成熟期氣溫變化對煙草的產量和質量的影響最為大，當煙葉成熟期的氣溫介于20～28 ℃時，煙葉的質量是隨著氣溫的升高而提高［8］。

氣溫總體變化有上升趨勢，見表2。氣候變暖直接導致煙葉植株無法正常生長發育，一旦氣溫發生變化就會造成煙草發育期提早或延遲，影響煙葉質量的提升，播種期溫度低于5 ℃，不利于煙草出苗和生長；成熟期的溫度大于35 ℃，則會造成煙草葉面灼傷，影響煙葉質量。

表2 2011—2016 年煙草生長期間（3—6 月）氣象要素

2.2.3 水分對煙草生長發育的影響

通過分析煙草對水分的需要可知：正常煙株平均含水量為70%～80%，旺長期煙葉含水量最高，達到了90%以上，成熟期煙葉含水量80%～90%。試驗（溫室內測定）表明：每生產l g 煙葉，蒸騰就需耗水500 g 以上。在洛陽煙區，煙草生長期內，月平均降水量為100～130 mm，完全可以滿足煙草生長需求。

煙草生長的各個階段對土壤含水量的要求不同：煙草從播種至2 片真葉（苗床期），適宜土壤水分含量在70%左右；在大十字期，土壤水分含量在50%～60%時為宜；在豎葉-成苗期耗水量較大，土壤水分含量需保持80%以上，同時在移栽前10～15 d 內停止水分供給，提高幼苗的適應能力；煙草在還苗-團棵期，適宜土壤水分含量為60%，如果低于40%或者高于80%，就會影響煙草的正常生長發育和根系生長，導致煙草后期生長發育不利；煙草在團棵-旺長期，適宜土壤水分含量為80%；現蕾-成熟期，適宜土壤水分含量為60%，土壤水分偏少有利于提高煙葉品質，如果土壤水分含量過高，往往造成煙草成熟期推遲和煙葉品質下降。一般來說，優質烤煙生產區大田降水量在450～550 mm，分布均勻為最好。洛陽市煙草生產區多雨季節與煙草生長需水旺盛期基本吻合，有利于產量和品質的提高。優質煙葉生長最佳降水分布：移栽-旺長階段需水量較多，有利于煙草幼苗伸根和旺盛生長；成熟期雨量少，有利于煙葉成熟落黃。而洛陽煙草種植區降水變化基本與煙草需水周期一致，可以滿足煙草生長需水。

2.2.4 日照時數對煙草生長發育的影響

充足的日照時數有利于煙草植株的生長旺盛，使煙草葉厚莖粗。煙草的整個生長期要求日照充足，日照時數以8～10 h·d-1為宜，特別是在煙草的成熟期，日照充足，有利于提高煙草的產量和品質。在一定范圍內，日照充足，有利于光合作用，增加有機物質的合成；當光照不足時，煙株生長緩慢，植株矮小，葉色黃綠，甚至發生畸形；日照有利于提高煙葉的品質和產量，日照時數＞5 h，煙葉質量最為理想生長條件［10］。

2.2.5 氣象要素與煙草化學成分的關系

通過相關關系方法計算，可以獲得洛陽煙草品質與氣溫、降水量、日照時數條件的相互關系以及各個發育期氣象條件的相互關系，見表3。

由表3 可知，總糖、還原糖、蛋白質、MW 堿性總量均與大田期氣溫呈極顯著的正相關關系；蛋白質、石油MW 總量與旺長期氣溫也呈現出顯著的正相關關系；煙堿與伸根期氣溫呈顯著的負相關關系，而與旺長期氣溫、降水、成熟期的晝夜氣溫差的大小呈正相關關系；氮/堿比、鉀氯比、糖/堿比值與旺長期氣溫呈顯著的負相關關系，同時，糖/堿比值與≥10 ℃活動積溫均呈負相關關系；氮/堿比、糖/堿比與伸根期氣溫呈顯著的正相關關系；兩糖比與成熟期氣溫呈顯著的負相關關系；總揮發酸與伸根期氣溫呈較顯著的負相關關系；煙堿、總氮含量與伸根期、旺長期平均氣溫和≥10 ℃活動積溫均呈正相關關系；還原糖與旺長期降水均呈負相關關系，均通過了0.05 的水平顯著性檢驗。這與汪孝國等的研究結論一致［12］。

表3 洛陽煙草品質和氣溫單相關分析

煙堿、總氮含量與伸根期、旺長期平均氣溫和≥10 ℃活動積溫均呈正相關關系，相關系數在0.44～0.58，均通過0.05 的顯著水平；煙堿含量與成熟期晝夜溫差呈正相關；淀粉與≥10 ℃活動積溫均呈負相關關系，相關系數為-0.63，均通過0.05 的顯著水平；糖/堿比值與旺長期均溫、≥10 ℃活動積溫均呈負相關關系，相關系數分別為-0.44 和-0.47，均通過0.05 的顯著水平；氮/堿比值與成熟期均溫呈負相關關系；煙堿與旺長期降水呈正相關，淀粉、糖/堿比值、氮/堿比值、還原糖與旺長期降水均呈負相關，均通過了0.05 的水平顯著性檢驗。

3 結論

1）洛陽煙草種植區近36年年平均降水量為807.91 mm；其中冬季降水少，夏季降水多，春秋二季降水相當；年平均氣溫為14.96 ℃，在7 月平均氣溫最高，1 月最小；年平均日照時數為2 075.6 h，日照時數均在5 月達到最大值，2 月最小。

2）洛陽煙草種植區自20 世紀90 年代起，年平均氣溫有明顯的上升趨勢，并在1991 年產生突變；而年日照時數變化趨勢不顯著，未出現突變現象。

3）煙草生長期間主要的氣候氣候災害有煙苗生長期的低溫冷害和煙草旺長期（7 月、8 月）較為集中強降水，易造成農田積水等洪澇災害。

4）煙草的化學成分主要受氣溫和活動積溫關系密切；煙堿、還原糖與降水相關關系密切。

總之，洛陽煙草種植區降水量、日照時數均能滿足煙草的生長發育，對提高煙草的產量和品質影響相對較小。