韶關種植煙草的氣溫適宜度及其與產量構成的關系

陳浩偉，戴 潤，文志強，劉 桔，鄧裕強，張 曙，黃觀榮，陳永明

(1.廣東省韶關市氣象局，廣東 韶關 512000；2.廣東煙草韶關市有限公司，廣東 韶關 512000)

氣候條件作為煙草種植必須依賴的生態(tài)條件之一，不僅決定某個煙草品種在該區(qū)域是否適合種植，還決定種植煙葉的風味與品質[1]，且其影響程度大于品種[2]和土壤因子[3-4]。近年來，有人對云南[5]、河南[6-7]、湖南[8-9]、黑龍江[10]、陜西[11]等煙區(qū)氣候條件進行了適宜度分析，為優(yōu)化煙草的種植生產、規(guī)劃布局和制定種植策略提供了科學依據(jù)。韶關地處亞熱帶季風濕潤區(qū)，雨量充沛，溫熱資源好，干濕季節(jié)分明，具有鮮明的氣候特點。韶關南雄黃煙種植已有300多年歷史，素有“中國黃煙之鄉(xiāng)”的美稱，南雄烤煙具有濃香型風格，已成為卷煙品牌“黃鶴樓”“紅雙喜”“好日子”的主料煙[12]。張小全等[12]研究表明，大田前期氣溫較低、光照時數(shù)短，旺長和成熟期氣溫較高、光照時數(shù)長可能是南雄濃香型煙葉風格特色形成的氣象因素。謝曉斌等[13]利用南雄煙區(qū)近25年氣象數(shù)據(jù)和300份土壤樣品數(shù)據(jù)，提出了南雄煙區(qū)煙葉生產中主要的土壤及氣象限制因子。王軍等[14]分析了影響南雄煙區(qū)煙葉產量構成及其主要化學成分的主要氣象因子，并提出可通過適當調整移栽期來改變烤煙大田各生育期氣候條件達到調控產量構成及化學成分的目的。近年來，韶關地區(qū)煙草種植產區(qū)不僅分布在南雄，而且已擴大至樂昌、乳源和始興等地區(qū)，迄今為止，對韶關4個煙區(qū)種植烤煙氣象條件的適宜度分析，及其與煙葉產量構成關系的研究鮮見報道。為此，選取對烤煙生長至關重要的氣象因素溫度，對4個煙區(qū)的溫度數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，同時分析氣溫與產量構成的關系，以期為韶關煙區(qū)生產優(yōu)質烤煙提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1970—2019年韶關樂昌、南雄、乳源和始興4個煙區(qū)的氣溫數(shù)據(jù)，來源于煙草生長季節(jié)(2—6月)4個煙區(qū)的國家氣象站。2015—2019年煙葉的產量構成數(shù)據(jù)來源于樂昌、南雄、乳源和始興4個煙區(qū)種植基地統(tǒng)計表。

1.2 分析方法

利用線性傾向估計法分析氣溫變化趨勢，運用Mann-Kendall法進行突變檢驗，由于M-K法不能用于多點突變和交叉點位于信度區(qū)間以外的突變檢驗，若出現(xiàn)這種情況利用山本法進一步確定突變點。結合2015—2019年韶關4個煙區(qū)煙葉的產量構成數(shù)據(jù)，先利用t檢驗(LSD法)對不同煙區(qū)之間產量構成進行差異顯著性分析，再進行氣溫與烤煙產量構成的相關性分析。

2 結果與分析

2.1 煙草生長期2—6月平均氣溫的適宜度

從表1看出，韶關4個煙區(qū)1970—2019年2—6月的逐月平均氣溫相差不大，2月為12.5～12.7℃，3月為16.0～16.3℃，4月為21.8～22.2℃，5月為25.0～25.2℃，6月為27.6～28.0℃；2—6月平均氣溫為19.4～19.6℃，與美國、巴西和津巴布韋等國外優(yōu)質煙區(qū)的氣溫特征一致[15]。

表1 韶關4個煙區(qū)1970—2019年2—6月的平均氣溫 ℃

從圖1可知，樂昌、南雄、乳源和始興2—6月平均氣溫呈上升趨勢，上升速度差異小，分別為0.23℃/10a、0.26℃/10a、0.21℃/10a和0.28℃/10a，相關系數(shù)分別為0.509 4、0.533 4、0.450 3和0.545，均一致通過信度為0.05(r=0.278 7，下同)水平的顯著性檢驗。

圖1 韶關4個煙區(qū)1970—2019年2—6月平均氣溫的線性傾向

從圖2可知，韶關4個煙區(qū)2—6月平均氣溫均一致在1970—1975年呈上升趨勢，后開始下降，1985—1995年出現(xiàn)波動，1995年后明顯上升，并在2000年突破0.05顯著性水平的臨界值，表明韶關4個煙區(qū)的平均氣溫上升趨勢顯著。由于4個煙區(qū)的UF和UB曲線在1998年前后相交，交點在信度線之間，且在1998年之后UF曲線持續(xù)上升并通過0.05水平的顯著性，因此確定4個煙區(qū)的2—6月的平均氣溫上升這一突變現(xiàn)象開始于1998年前后。

圖2 韶關4個煙區(qū)1970—2019年2—6月平均氣溫的M-K曲線

由上可知，韶關4個煙區(qū)煙草生長期的氣溫變化特征差異小，其他3個煙區(qū)具備與南雄優(yōu)質烤煙生產區(qū)的基本氣溫條件，且4個煙區(qū)的氣溫于1998年開始明顯上升，總體上使煙草整個種植過程的適宜度顯著提高。

2.2 煙葉生長3個階段的氣溫適宜度

南雄煙區(qū)煙葉生長期分為還苗期與伸根期(2月中旬至3月中旬)、旺長期(3月中旬至4月中旬)和成熟期(4月中旬至6月下旬)3個階段[12]。從表2看出，韶關4個煙區(qū)煙葉生長3個階段的平均氣溫相差不大，還苗期與伸根期為12.5～12.8℃、旺長期為16.4～16.6℃、成熟期為24.2～24.5℃。對比可知，南雄在還苗期與伸根期氣溫偏低，成熟期氣溫偏高，樂昌、乳源和始興還苗期與伸根期氣溫比南雄略偏高，成熟期偏低。

對平均氣溫進行線性傾向分析(表2)發(fā)現(xiàn)，韶關4個煙區(qū)在煙葉生長3個階段的平均氣溫均呈上升趨勢，其中還苗期與伸根期上升速度均在0.2℃/10a以上，但相關系數(shù)在0.22以下，未通過信度為0.05水平的顯著性檢驗；旺長期的上升趨勢均在0.4℃/10a以上，相關系數(shù)均通過信度為0.05水平的顯著性檢驗，說明韶關4個煙區(qū)在旺長期的平均氣溫上升趨勢明顯；成熟期的上升趨勢小于前面2個階段，上升速度均在0.1℃/10a以下，相關系數(shù)均通過信度為0.05水平的顯著性檢驗。

表2 韶關4個煙區(qū)煙葉生長階段的氣溫變化情況

對平均氣溫上升明顯的煙葉生長階段(旺長期和成熟期)進行M-K突變檢測(圖略)，結果顯示，旺長期4個煙區(qū)的UF和UB曲線分別在2006年前后相交，交點均在信度線之間，且之后UF曲線持續(xù)上升并超過0.05水平的顯著性臨界線，因此可確定4個煙區(qū)在煙葉旺長期的平均氣溫于2006年開始明顯上升。成熟期存在差異，樂昌和南雄于1995年左右開始明顯上升，乳源和始興則分別于2007年和2001年明顯上升。

2.3 ≥10℃活動積溫和日均溫≥20℃日數(shù)的適宜度

從表3看出，韶關4個煙區(qū)≥10℃活動積溫的最小值接近2 500℃，最大值在3 100℃以上，多年平均在2 800℃以上，與美國、巴西和津巴布韋等國外優(yōu)質煙區(qū)≥10℃活動積溫的特征一致[15]。從圖3可知，樂昌、南雄、乳源和始興≥10℃活動積溫分別以39.65℃/10a、46.24℃/10a、36.81℃/10a和49.64℃/10a的速率上升，其相關系數(shù)為0.434 1、0.47、0.383 8和0.506 7，均一致通過信度為0.05水平的顯著性檢驗，說明4個煙區(qū)≥10℃活動積溫顯著上升。對4個煙區(qū)≥10℃活動積溫進行M-K突變檢測(圖略)，結果比較一致，即UF曲線在1970—2000年先上升后下降，但均未超出信度水平以外，在2000年UF和UB曲線出現(xiàn)交點，且交點在信度線之內，之后UF曲線持續(xù)上升并超過0.05顯著性水平的臨界線，因此確定4個煙區(qū)≥10℃活動積溫明顯上升始于2000年。

圖3 韶關4個煙區(qū)2—6月≥10℃活動積溫的線性傾向

表3 韶關4個煙區(qū)1970—2019年2—6月≥10℃活動積溫

韶關4個煙區(qū)日均溫≥10℃日數(shù)的差異小，多年平均值在132.9～134.6 d。對其多年日數(shù)進行線性趨勢分析(圖略)，樂昌、南雄、乳源、始興的日均溫≥10℃日數(shù)分別以0.885 d/10a、1.157 d/10a、0.729 d/10a和1.196 d/10a速率增加，但相關系數(shù)均未通過0.05水平的顯著性檢驗，說明4個煙區(qū)日均溫≥10℃日數(shù)并無顯著增加。

韶關4個煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)平均值在79.8～82.3 d。對其線性趨勢分析(圖4)，樂昌、南雄、乳源、始興的日均溫≥20℃日數(shù)分別以1.907 d/10a、2.125 d/10a、1.774 d/10a和2.051 d/10a速率增加，相關系數(shù)分別為0.475 1、0.463 9、0.391 8和0.433 3，均一致通過信度為0.05水平的顯著性檢驗，說明4個煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)顯著上升。進行M-K檢測(圖略)，4個煙區(qū)的突變特征比較一致，UF曲線在1970—1990年呈波動下降趨勢，但未超出信度線以外，在1990年以后UF曲線持續(xù)上升，并在2002年左右與UB曲線相交，在2011年超出0.05水平的顯著性臨界線，因此確定4個煙區(qū)日均溫≥20℃日數(shù)明顯增加始于2001年。

圖4 韶關4個煙區(qū)2—6月日均溫≥20℃日數(shù)的線性傾向

2.4 烤煙產量構成及其與氣溫的相關性

2.4.1 烤煙產量構成 從表4看出，2015—2019年韶關4個煙區(qū)中，乳源烤煙的單株產量最高，平均為252.56 g，經(jīng)顯著性分析，乳源烤煙的單株產量極顯著高于樂昌和南雄，顯著高于始興；乳源烤煙的單產為238.26 kg/667m2，極顯著高于南雄，顯著高于始興和樂昌，始興顯著高于南雄；始興、乳源烤煙的單葉重分別為13.08 g和12.8 g，均顯著高于樂昌。乳源烤煙下部單葉重為9.65 g，顯著高于南雄和樂昌；始興烤煙的中部單葉重為17.01 g，極顯著高于南雄和樂昌，乳源顯著高于樂昌；南雄烤煙的上部單葉重為17.59 g，顯著高于樂昌。始興的下部葉產量比例為34.84%，顯著高于南雄和乳源30.61%；中部葉產量比例為38.98%，極顯著高于其余3個煙區(qū)；上部葉產量比例為26.18%，極顯著小于南雄和乳源，顯著小于樂昌。

表4 2015—2019年韶關4個煙區(qū)煙葉的產量構成

2.4.2 烤煙產量構成與氣溫的相關性 由于煙區(qū)產量數(shù)據(jù)僅有2015—2019年的資料，樣本量較小，計算所得的相關系數(shù)會離總體相關系數(shù)甚遠，所以計算無偏相關系數(shù)取代[16]。經(jīng)統(tǒng)計，南雄的單株產量與伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著正相關(r=0.986 4**、r=0.999 5**)，與≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.882 6*)；單產與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.919 3*)；單葉重與2—6月平均氣溫、≥10℃積溫呈顯著正相關(r=0.899 1*、r=0.954 9*)；下部單葉重和中部單葉重與氣溫無顯著相關，上部單葉重與2—6月平均氣溫、伸根期氣溫、≥10℃積溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=0.993 5**、r=0.995 8**、r=0.998 7**、r=0.968 3**)，與成熟期氣溫呈顯著正相關(r=0.912 9*)；下部葉產量比例與伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負相關(r=-0.963 5**、r=-0.974 4**、r=-0.989 9**)，中部葉產量比例與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負相關(r=-0.990**、r=-0.961 5**)，與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.926 2*)，上部葉產量比例與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=0.985 7**、r=0.988 4**)，與伸根期氣溫呈顯著正相關(r=0.943 5*)。

始興的單株產量與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=999 5**、r=0.984 1**)，與成熟期氣溫呈顯著正相關(r=0.878 7*)；單產與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=999 8**、r=0.9873**)，與2—6平均氣溫、成熟期氣溫呈顯著正相關(r=0.899 1*、r=0.954 9*)；單葉重與伸根期氣溫呈極顯著正相關(r=0.999 7**)，與2—6月平均氣溫、≥10℃積溫、≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.896 9*、r=0.927 4*、r=0.943 3*)；下部單葉重與伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著正相關(r=9625**、r=0.989 4**)，與2—6月平均氣溫呈顯著正相關(r=0.910 7*)，中部單葉重與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.957*、r=0.924 7*)，上部單葉重與伸根期氣溫呈極顯著正相關(r=0.991 6**)，與≥10℃積溫呈顯著正相關(r=0.857 8**)；下部葉產量比例與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.904 8*)，中部葉產量比例與氣溫無明顯相關，上部葉產量比例與≥10℃日數(shù)呈顯著負相關(r=-0.911 4*)。

樂昌的單株產量、單產、單葉重、上部單葉重與氣溫無顯著相關；中、下部單葉重與成熟期氣溫呈顯著正相關(r=0.888 1*、r=0.905*)；中、下部葉產量比例均與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=0.999 9**、r=0.978 4**、r=0.996 3**、r=0.993 3**)，與2—6月平均氣溫呈顯著正相關(r=0.889 6*，r=0.937 5*)，上部葉產量比列與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負相關(r=-0.998 5**、r=-0.981 9**)，與2—6月平均氣溫呈顯著負相關(r=-0.910 3*)。

乳源的單株產量與氣溫無顯著相關；單產與成熟期氣溫呈極顯著負相關(r=-0.969 5**)，與≥10℃日數(shù)呈顯著正相關(r=0.955 1*)；單葉重與伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈極顯著負相關(r=-0.967 6**、r=-0.992 6**、r=-0.993 7**)，與2—6月平均氣溫呈顯著負相關(r=-0.920 9*)；下部單葉重與≥10℃日數(shù)呈極顯著正相關(r=0.988 9**)，中部單葉重與≥20℃日數(shù)呈極顯著負相關(r=-0.960 9**)，與伸根期氣溫呈顯著負相關(r=-0.927*)，上部單葉重與2—6月平均氣溫、伸根期氣溫、≥10℃積溫呈極顯著負相關(r=-0.992 9**、r=-0.979 5**、r=-0.999 9**)，與≥20℃日數(shù)呈顯著負相關(r=-0.938*)。

3 結論與討論

韶關樂昌、南雄、乳源和始興4個煙區(qū)烤煙生長期(2—6月)的氣溫變化差異小，具備優(yōu)質烤煙生產區(qū)的基本氣溫條件，且4個煙區(qū)2—6月的氣溫于1998年開始明顯上升，總體上對烤煙整個生長過程的適宜度顯著提高。在伸根期，4個煙區(qū)平均氣溫無明顯變化，而旺長期和成熟期呈現(xiàn)明顯上升趨勢，可能是適宜韶關煙區(qū)濃香型煙葉生長發(fā)育的氣候要素之一，與張小全等[12]認為南雄煙區(qū)大田前期氣溫較低，旺長和成熟期的氣溫較高是南雄濃香型煙葉風格特色形成的氣候要素的結論相似。韶關4個煙區(qū)≥10℃活動積溫在2 800℃以上，在2000年以后明顯增加；日均溫≥20℃日數(shù)在80 d以上，且在2001年以后明顯增多。根據(jù)中國農業(yè)科學院煙草研究所提出的烤煙適宜生長區(qū)域劃分指標系統(tǒng)，2—6月≥10℃活動積溫在2 600℃以上，日均溫≥20℃日數(shù)在70 d以上具備生產優(yōu)質烤煙的氣候條件。由此表明，韶關4個煙區(qū)具備生產優(yōu)質烤煙的溫熱條件。

韶關4個煙區(qū)中，烤煙單株產量、單產、上中下部煙葉單葉重及其產量比例與氣溫存在不同的相關性，南雄烤煙的產量構成主要與≥10℃積溫、伸根期氣溫、成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關；始興的主要與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)、2—6月平均氣溫、≥10℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關；樂昌的主要與成熟期氣溫、≥20℃日數(shù)、2—6月平均氣溫呈顯著或極顯著相關；乳源主要與伸根期氣溫、≥20℃日數(shù)、≥10℃日數(shù)呈顯著或極顯著相關。因此，在煙草種植季節(jié)期間不同煙區(qū)可根據(jù)相關性顯著或極顯著的氣溫因子，提前獲取氣溫因子數(shù)據(jù)和預測結論，為提高煙草產量提供有利的生態(tài)環(huán)境。由于烤煙生長所需的生態(tài)環(huán)境因素不僅有氣溫，還包括降水、日照、輻射量等氣象因子，而本研究使用韶關煙區(qū)所在的國家氣象觀測站氣溫資料進行適宜度及與產量構成相關性的分析，不夠全面和深入，下一步將對多個氣象要素進行較系統(tǒng)的全面綜合分析。