低溫陰雨寡照天氣對煙葉生產(chǎn)影響及應(yīng)對措施研究進展

尤 雪，陳正洪，楊 偉，山亞平*

1.襄陽市氣象局，湖北襄陽 441100；2.湖北省氣象服務(wù)中心，湖北武漢 430074

作為常見的自然災(zāi)害，連陰雨常伴隨低溫寡照過程，尤其是會造成農(nóng)作物漬害、陰害或冷害。已有不少學(xué)者深入研究了連陰雨特征及其災(zāi)害影響，但對煙葉生長的影響研究還不夠深入[1-4]。在煙葉生育期多出現(xiàn)陰雨寡照天氣，以持續(xù)性陰雨、低溫、高濕和寡照為基本特征，對需要適宜溫濕度和充足光照條件的煙葉生長十分不利。基于此，綜述了國內(nèi)外有關(guān)低溫陰雨寡照天氣對煙葉生長發(fā)育、光合作用特性、產(chǎn)量質(zhì)量影響以及應(yīng)對措施。

1 低溫陰雨寡照天氣

1.1 低溫陰雨寡照天氣的定義

隨著對連陰雨災(zāi)害研究的深入，針對研究目標(biāo)特性，不同地區(qū)對低溫陰雨的定義不同。例如：氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《早稻播種育秧期低溫陰雨等級》中將單站日平均氣溫＜12 ℃且持續(xù)3～5 d，過程平均日照時數(shù)＜3 h即可認(rèn)為是一次輕度低溫陰雨。湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《連陰雨等級》中將單站某日期段的第一日和最后一日均為降水日，且連續(xù)4 d及以上，至多有1 d不是降水日，同時該日日照時數(shù)＜2 h或連續(xù)7 d及以上，至多有2 d不是降水日，同時這2 d不相鄰且日照時數(shù)＜2 h認(rèn)為是一次連陰雨過程。有研究將單站連續(xù)3 d及以上日降水量≥0.1 mm，且日平均氣溫均為-5～12 ℃，則認(rèn)為一次低溫陰雨過程[5]。

還有研究采用以下連陰雨氣象資料統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)：在每年11月1日至翌年4月30日期間，凡單站滿足日最低氣溫Tmin≤4 ℃且日最高氣溫Tmax≤10 ℃，日照s=0，降水量R≥0.1 mm條件時(其中，當(dāng)日照s缺測時，云量=100；當(dāng)降水量R缺測時，相對濕度≥85%)，定為單站低溫陰雨事件[6]。

1.2 低溫陰雨寡照天氣的相關(guān)指標(biāo)

對低溫陰雨寡照天氣進行風(fēng)險評估時，需綜合考慮連陰雨發(fā)生的頻次、持續(xù)時間及超過作物溫光閾值后的積累情況等。目前，有不少研究者設(shè)定各種指標(biāo)，包括連陰雨指標(biāo)、低溫強度指標(biāo)、冷害指數(shù)等，但目前尚沒有被用于綜合衡量低溫陰雨寡照天氣的指標(biāo)。持續(xù)性低溫陰雨事件的等級劃分可以參考?xì)庀笮袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)《南方春季低溫陰雨等級》，以日平均氣溫、日平均氣溫持續(xù)天數(shù)、日照時數(shù)為基礎(chǔ)，分為輕度、中度、重度3個等級[7]。也有研究通過建立溫陰雨過程綜合評估模型，將低溫陰雨過程強程度級別分為4個等級：很強、強、較 強、一般[8]。

1.3 低溫陰雨寡照天氣的特征

孫照渤等[9]研究了我國秋季連陰雨特征，發(fā)現(xiàn)我國秋季連陰雨在長江中上游地區(qū)頻發(fā)，形成連陰雨天氣的主要原因是東亞大槽槽后偏北氣流引導(dǎo)北方冷空氣南下，副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)南方暖空氣北上，冷、暖空氣在此交匯造成。鄭治斌[10]研究指出湖北省春季連陰雨過程發(fā)生頻次南部多、北部少；秋季連陰雨過程發(fā)生頻次則是西南地區(qū)最多，西部顯著多于東部，南部多于北部。曹磊等[11]分析1961—2018年中國南方地區(qū)春冬季低溫陰雨過程發(fā)現(xiàn)，25°～31°N的大部分地區(qū)均出現(xiàn)過較長時間的低溫陰雨過程，且南方地區(qū)低溫陰雨日數(shù)空間分布呈一致型變化。

2 低溫陰雨寡照天氣對煙草生長發(fā)育的影響

2.1 低溫陰雨寡照天氣對煙草生育進程的影響

在煙葉苗期，適宜的平均氣溫約為4.0～10.0 ℃，若最低氣溫低于0 ℃，同時伴有雨雪冰凍，則對烤煙的出苗不利。張加云等[12]評估了影響云南烤煙的倒春寒過程，在倒春寒天氣過程中，低溫脅迫不僅危害烤煙幼苗根部，還危害烤煙幼苗地上部分。黃建等[13]研究發(fā)現(xiàn)，煙草葉片中在低溫脅迫下會大量生成活性氧，從而引起細(xì)胞膜相變或氧化損傷，極端低溫會打破細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡和影響植物的正常代謝。在煙葉苗期溫度＜4.0 ℃時，移栽后的煙苗在受到低溫寒潮影響時，會出現(xiàn)早花現(xiàn)象，直接影響煙葉生長和質(zhì)量。駱啟章等[14]研究發(fā)現(xiàn)，煙草6～12片真葉時受低溫的影響較為敏感。

移栽期若雨水過多、低溫持續(xù)時間較長，煙田易澇漬，造成移栽后煙葉生長緩慢，團棵期會推遲10～15 d，且因降水量過多，煙葉暴發(fā)花葉病的風(fēng)險升高。段雯等[15]指出，不同階段煙草對低溫脅迫敏感性差異顯著，江西煙葉種植區(qū)初春溫度偏低，日照不足，移栽后的煙苗易受到“倒春寒”侵襲，對煙葉質(zhì)量有較大影響。

旺長期烤煙生長需水量為100～130 mm/月，烤煙旺長期若遇陰雨寡照天氣，光照不足導(dǎo)致光合作用受到影響，干物質(zhì)積累下降，品質(zhì)下降。

2.2 低溫陰雨寡照天氣易導(dǎo)致煙葉病蟲害

研究表明，低溫陰雨與煙草生長過程中的部分病蟲害有一定的關(guān)系，如影響煙草花葉病、赤星病菌、寄生蜂的發(fā)生發(fā)展。陳乾錦等[16]研究煙葉寄生蜂與溫濕度的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，寄生蜂寄生率、成蜂存活率、羽化率和成蜂壽命與溫濕度均呈顯著正相關(guān)。李文峰等[17]研究了發(fā)生規(guī)律，發(fā)現(xiàn)降水與濕度是影響最大的氣象因子。鄭美秀[18]分析認(rèn)為濕度與降水是閩西北地區(qū)煙草花葉病毒的發(fā)生與發(fā)展最主要的影響因素。

3 低溫陰雨寡照天氣對煙草光合作用、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

3.1 低溫陰雨寡照天氣對煙草光合作用特性的影響

光合生產(chǎn)方面，低溫陰雨寡照天氣會抑制葉綠素的生成，導(dǎo)致葉面積指數(shù)下降，莖葉氣孔導(dǎo)度下降，以及葉片氣體交換率與光合作用率下降。在低溫脅迫下，葉片中與光合作用有關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)量明顯減少，嚴(yán)重影響了葉片光合系統(tǒng)的生理活性，阻礙了葉綠體細(xì)胞器的正常運轉(zhuǎn)。同時，植物若受低溫?fù)p傷，會生成大量活性氧，活性氧屬于低溫信號分子，對正常細(xì)胞有氧化破壞作用，但是在植物體中存在活性氧清除體系，使活性氧處于正常值。低溫破壞煙草氧化系統(tǒng)，能誘導(dǎo)過氧化氫酶的產(chǎn)生、與活性氧清除系統(tǒng)有關(guān)的酶，如硫氧還蛋白過氧化物酶表達(dá)上調(diào)。

3.2 低溫陰雨寡照天氣對煙草干物質(zhì)積累的影響

植物葉片干物質(zhì)的量指的是除去所有水分剩下的干物質(zhì)(包括自由水和結(jié)合水)。葉綠素含量大，光合作用強，有利于煙葉內(nèi)干物質(zhì)的積累。王鵬翔[19]在對煙草葉綠素研究方面指出，煙草在低溫誘導(dǎo)時，也會提高自身葉綠素穩(wěn)定性和含量，從而提高煙草品種的產(chǎn)量，但嚴(yán)重冷害葉綠素含量則與溫度下降呈現(xiàn)正相關(guān)。低溫冷害會導(dǎo)致煙葉干物質(zhì)累積下降，烤后煙葉葉片變薄，油分減少，產(chǎn)量和質(zhì)量均受影響，低溫陰雨天氣一直是氣象界、煙草部門共同關(guān)注和研究的熱點問題。

3.3 低溫陰雨寡照天氣對煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

研究表明，煙葉生長與氣象條件緊密相關(guān)。煙草苗期低溫會促進花芽分化起始時間提前；生育期間短暫氣溫驟降，會出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，造成產(chǎn)量和質(zhì)量下降；日照時數(shù)減少且光強不足則會導(dǎo)致煙草葉片薄、重量輕、煙株生長減慢且植株矮小。蘇亮等[20]通過低溫脅迫試驗結(jié)果顯示，在移栽后低溫處理的6葉齡煙株的有效葉數(shù)均少于18片葉，且比對照組少1～2片葉，其表現(xiàn)為植株矮，葉數(shù)減少，葉片窄而小，證實了低溫脅迫造成煙葉減產(chǎn)。周米良等[21]分析了湘西山區(qū)煙葉生長期主要氣候事件對煙葉產(chǎn)量的影響，指出5月低溫與重度連陰雨同時出現(xiàn)時，煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量嚴(yán)重下降，6月連陰雨對煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量影響較小，7月連陰雨有助于煙葉的生長。左天覺[22]指出光照不足時，葉片生長不良，無法達(dá)到葉片成熟狀態(tài)，繼而對煙葉質(zhì)量產(chǎn)生影響；在日照充足、溫度適中的情況下，利于煙草干物質(zhì)的生產(chǎn)與累積。

4 防御措施

煙草生長受到諸多因素影響，人為難以改變氣象因素，只能通過趨利避害減少損失。因此，氣象部門對煙草相關(guān)部門及煙農(nóng)適時開展精細(xì)化氣象服務(wù)，及時發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害預(yù)警信息，尤其是低溫連陰雨、寒潮、干旱、冰雹等預(yù)警，聯(lián)合開展病蟲害防治和氣象預(yù)報，科學(xué)、合理安排農(nóng)事活動，為煙葉生產(chǎn)合理規(guī)避風(fēng)險，提質(zhì)增產(chǎn)。

4.1 開展煙草低溫陰雨災(zāi)害風(fēng)險評估與區(qū)劃

近年來，關(guān)于氣象災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃方面的研究已日趨成熟，如孟丹等[23]根據(jù)災(zāi)害學(xué)系統(tǒng)理論，利用GIS平臺對鄂西煙草種植氣象災(zāi)害風(fēng)險進行評價與區(qū)劃。現(xiàn)階段，中國烤煙氣象研究集中在以下方面：煙草適宜性分區(qū)和氣象因子對煙草生長和品質(zhì)的影響。全國范圍來看，福建、湖北、貴州、湖南、云南等廣泛開展了煙草種植氣候分析、適宜性分區(qū)、氣象災(zāi)害風(fēng)險評價、種植區(qū)劃方面的研究。煙草是喜溫作物，煙葉干物質(zhì)的積累離不開適宜的光照和溫度，因此開展煙草低溫陰雨災(zāi)害風(fēng)險評估和區(qū)劃，對煙草生產(chǎn)和相關(guān)氣象服務(wù)起到促進作用。

4.2 提供更精細(xì)化的氣象服務(wù)

加強氣象部門與煙草部門的聯(lián)合，提供更精細(xì)化的氣象服務(wù)，龍志長等[24]建議氣象部門需要拓寬氣象信息發(fā)布渠道，開展直通式氣象服務(wù)，解決“最后一公里”問題，讓氣象信息發(fā)布更加及時、準(zhǔn)確；開展煙草生產(chǎn)培訓(xùn)和宣傳，涵蓋常見氣象災(zāi)害及其防御、防災(zāi)減災(zāi)等知識，增強煙農(nóng)災(zāi)害防范意識。黃延炎等[25]建議氣象部門在煙草大田生產(chǎn)期間，加強天氣氣候預(yù)測預(yù)報工作，適時開展病蟲害預(yù)測預(yù)報工作，提供精細(xì)化的專題氣象服務(wù)，多舉措及時做好防寒防凍、防低溫陰雨、防病蟲害等工作。

4.3 采取有效的栽培耕作措施

有研究表明，煙苗在移栽后遭遇低溫陰雨寡照天氣，不利于煙苗根部的發(fā)育，選用高壟、單行種植可以改善煙草田間環(huán)境。因為高壟受熱面積擴大利于增溫，且不易使田間積水澇漬，利于通風(fēng)排濕。高云等[26]建議在煙草生長不同播期覆蓋地膜，適時揭膜，增溫保墑，排水保肥，降低病蟲害的影響，提高種植效益。林麗燕等[27]認(rèn)為針對煙草大田期前期溫度低的問題，可以通過引入煙草“井窖式”移栽法，有效升高煙苗移栽后的環(huán)境溫度，延長高海拔煙區(qū)大田生長期，有利于提高煙草質(zhì)量。加強田間規(guī)范化操作，改善田間小氣候，提高煙株抗逆能力，最大限度地降低自然災(zāi)害對煙草的影響。

5 結(jié)束語

當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展處于關(guān)鍵期，氣象災(zāi)害的影響日益突出，針對氣候因素影響下的糧食作物種植和品質(zhì)等問題，很多學(xué)者就連陰雨致災(zāi)指標(biāo)、氣候年際變化、災(zāi)害風(fēng)險評估等進行了較系統(tǒng)的研究，并取得了豐富的成果，但大多是針對糧油作物等大宗農(nóng)產(chǎn)品，關(guān)于低溫陰雨寡照天氣對煙草的影響評估的研究較少。煙草是葉用植物，以收獲葉片為主，煙葉的品質(zhì)直接關(guān)系到其經(jīng)濟效益，氣溫、光照、降雨量等氣象要素與煙葉的品質(zhì)息息相關(guān)。氣象災(zāi)害往往伴隨著次生災(zāi)害，煙草生產(chǎn)除面臨低溫陰雨和冷害外，還面臨干旱等災(zāi)害，因此單一災(zāi)害的研究具有局限性。此外，煙葉不同品種間的耐受性也存在很大的差異，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟狀況、烤煙生產(chǎn)水平、品質(zhì)等指標(biāo)，后期研究可開展多災(zāi)種、多品種的綜合性分析，為合理規(guī)避煙葉生產(chǎn)風(fēng)險、減少災(zāi)害損失等提供參考。