豫南煙區烤煙生長環境氣溫特征變化及適宜性分析

郝浩浩，劉曉敏，唐培培，周 全，邵惠芳，韓 丹，許自成，吳俊林

（1.河南省煙草公司駐馬店市公司，河南駐馬店 463000；2.河南農業大學煙草學院，鄭州 450002；3.河南省駐馬店市煙草公司泌陽縣分公司，河南泌陽 463700）

烤煙在生長過程中受生態環境的影響較大，適宜的氣候條件能夠提高烤煙的品質和產量［1，2］。已有研究表明，影響烤煙生長的主要氣象因子有日照時數、氣溫和降雨量［3］，其中，氣溫對烤煙生長的影響最大。楊恕良等［4］的研究發現，平均氣溫是影響貴州省煙葉質量的主要氣象因子，約占所有氣象因子的38.7%。胡穎梅等［5］的研究表明，整個生育期平均溫度占烤煙所有氣象影響因子權重的0.471。姬興杰［6］等的研究表明，對河南省煙區烤煙中部葉化學成分影響因子中，以溫、熱因素的影響程度為最大，水、濕因素次之、光照因素最小。全球氣溫逐漸變暖，有研究發現，1960—2018 年中國年平均溫度呈上升趨勢，平均每10 年增溫約0.278 ℃［7］，氣候變暖增大了極端降水的概率［8］，使農業生產面臨巨大風險。豫南是中國南北方過渡地帶，包括信陽市、南陽市和駐馬店市，屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，是河南省烤煙種植的主產區［9，10］，因此，對豫南煙區氣溫進行研究具有重要意義。在以往的研究中，人們常常把所有氣象因子作為整體去研究［11，12］，針對影響烤煙生長的主要氣象因子氣溫的研究還鮮見報道。本研究通過分析2010—2017 年豫南煙區烤煙不同生育期的平均氣溫、日平均最高氣溫、日平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫等數據，研究豫南各市烤煙生長環境氣溫的變化和適宜性，以期為當地優質烤煙栽培及大田管理提供理論參考。

1 數據來源與處理

1.1 數據來源

豫南煙區（包括信陽市、南陽市和駐馬店市）2010—2017 年的氣象資料由河南省氣象局提供。氣象資料包括駐馬店市、信陽市和南陽市3 個植煙市在烤煙伸根期、旺長期和成熟期的平均氣溫、日平均最高氣溫、日平均最低氣溫、極端最高氣溫和極端最低氣溫等氣候指標，豫南煙區總體氣溫指標為各市氣溫指標的平均值。根據當地烤煙生產節令，伸根期為4 月20 日至5 月31 日，旺長期為6 月1—31日，成熟期為7 月1 日至8 月31 日。

1.2 適宜性分析

參考龍懷玉等［13］建立的烤煙氣候適宜性評價模型，對平均氣溫的適宜指數進行計算，氣溫指標、隸屬函數及拐點值見表1。隸屬函數中的拋物線型函數的計算式如下。

表1 豫南煙區氣溫適宜性評價指標及其隸屬度函數拐點

式中，x1、x2、x3、x4分別為各氣候因素指標的下限值、最優下限值、最優上限值、上限值。

1.3 數據處理

采用SPSS 26.0 和Excel 2019 軟件完成各項指標的統計分析。

2 結果與分析

2.1 豫南煙區烤煙大田不同時期平均氣溫變異特征及適宜性分析

由2010—2017 年豫南煙區烤煙大田不同時期的平均氣溫值（表2）可知，豫南煙區在烤煙生長相同時期各市平均氣溫相差不大，在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.26、25.71、27.42 ℃。豫南煙區烤煙生長不同時期的平均氣溫變異系數在4.00%左右，其中，南陽市烤煙旺長期的平均氣溫變異系數最高，為5.37%，在信陽市烤煙旺長期的平均氣溫變異系數最低，為3.16%。結果表明，烤煙在伸根期適宜溫度范圍為18.00～28.00 ℃，旺長期適宜溫度范圍為20.00～28.00 ℃，成熟期適宜溫度范圍為20.00～25.00 ℃［14］。豫南地區烤煙伸根期和旺長期平均氣溫適宜指數均為1.00，說明該區處于優質煙生長適宜溫度范圍內，成熟期平均氣溫偏高，其中以駐馬店市適宜指數最高，為0.80，信陽市適宜指數較低，為0.76。

表2 2010—2017 年豫南煙區烤煙大田不同時期平均氣溫變異特征及適宜性

2.2 豫南煙區大田不同時期平均氣溫變化分析

豫南地區烤煙大田不同時期平均氣溫隨年份變化如圖1 所示，在伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫隨年份增加均呈先升高后降低再升高的趨勢，趨勢線擬合方程分別為y=0.081 6x3-1.139 9x2+4.565x+16.571、y=0.07x3-1.002 3x2+3.813x+22.776 和y=0.050 4x3-0.666 8x2+2.461 6x+25.173，R2分 別 為0.802 8、0.856 4 和0.154 1。在烤煙伸根期和旺長期趨勢線擬合程度較好，烤煙生長成熟期平均氣溫在2013 年出現了極端值，為30.0 ℃，在2014 年又急劇下降，平均氣溫為26.0 ℃，2014—2017 年又呈上升趨勢。

圖1 2010—2017 年豫南煙區不同時期平均氣溫年際變化

2.3 豫南煙區大田不同時期日平均最高氣溫、日平均最低氣溫分析

對豫南各市從2010—2017 年烤煙生長不同時期的日平均最高氣溫和日平均最低氣溫進行分析（表3、表4），在烤煙伸根期各市日平均最高氣溫相近，日平均最低氣溫以駐馬店市最低，為12.83 ℃。在烤煙旺長期，各市日平均最高氣溫在29.0～32.0 ℃，以駐馬店市和南陽市氣溫略高，2 個城市日平均最低氣溫相差不大。在烤煙成熟期，各市日平均最高氣溫和日平均最低氣溫均差距不大。研究表明，烤煙在大田生長期的最適宜溫度為20.0～28.0 ℃［15］。從表3 中可以發現，各市烤煙伸根期的日平均最高氣溫和旺長期、成熟期的日平均最低氣溫均處于最適溫度范圍內，而在旺長期和成熟期的日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高，伸根期日平均最低氣溫比烤煙生長最適溫度偏低。

表3 2010—2017 年豫南煙區日平均最高氣溫變化（單位：℃）

表4 2010—2017 年豫南煙區日平均最低氣溫變化（單位：℃）

2.4 豫南煙區日平均最高、最低氣溫年際變化分析

豫南煙區日平均最高、最低氣溫隨年份變化如圖2 所示，在烤煙伸根期日平均最高溫隨年份變化總體呈上升趨勢，日平均最低溫呈下降趨勢，溫差逐漸增大。在烤煙旺長期日平均最高、日平均最低氣溫隨年份變化均呈下降趨勢，且下降的趨勢較為明顯。在烤煙成熟期日平均最高、日平均最低氣溫隨年份增加而緩慢下降，但自2015 年之后，日平均最高溫和日平均最低溫均呈上升趨勢。

圖2 2010—2017 年豫南煙區日平均最高、最低氣溫年際變化

2.5 豫南煙區極端最高、最低氣溫分析

對豫南各市2010—2017 年烤煙生長不同時期的極端最高和最低氣溫進行分析（圖3），在烤煙伸根期駐馬店市和南陽市出現大于35 ℃的極端最高氣溫和小于10 ℃的極端最低氣溫比例較高，信陽市極端最高氣溫在32～35℃，極端最低氣溫在10～13℃的占比較大，相較于駐馬店市和南陽市氣溫表現較為緩和。在烤煙旺長期駐馬店市、信陽市和南陽市均以35～38 ℃的極端最高氣溫和大于15 ℃的極端最低氣溫占比較高，其中，駐馬店市和南陽市存在大于38 ℃的極端最高氣溫年份，而信陽市部分年份存在極端小于35 ℃的情況，整體以駐馬店市和南陽市更易于在烤煙旺長期出現較高的極端高溫天氣。在烤煙成熟期各市的極端最高氣溫均在35 ℃以上，大于38 ℃的極端最高氣溫以信陽市和南陽市占比較高，3 個城市的極端最低氣溫天氣以駐馬店略低。

圖3 2010—2017 年豫南煙區極端最高、最低氣溫分析

3 討論

平均氣溫一般較為穩定，每增加1.0 ℃，對生態環境都能產生巨大影響［16，17］。1971—2005 年豫南煙區在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.80、26.38、26.73 ℃［18］。本 研 究 結 果 發 現，2010—2017 年豫南煙區在烤煙伸根期、旺長期和成熟期平均氣溫分別為21.26、25.71、27.42 ℃，這表明在烤煙伸根期和旺長期的平均氣溫比20 世紀末分別降低了0.54、0.67 ℃，在成熟期平均氣溫增加了0.69 ℃。

烤煙生長受溫度的影響較大，在大田生長的不同時期，對溫度的需求也不相同［19］。本研究發現，在豫南煙區，烤煙伸根期平均氣溫處于優質煙生長適宜溫度范圍內，但伸根期日平均最低溫比烤煙生長最適溫度偏低且呈下降趨勢，日平均最高氣溫隨年份變化總體呈上升趨勢，日平均最高、最低氣溫差逐漸增大。在旺長期，平均氣溫處于優質煙生長適宜溫度范圍內，日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高但隨年份變化呈明顯下降趨勢。成熟期平均氣溫和日平均最高氣溫均超過烤煙生長最適溫度，日平均最高、最低氣溫隨年份變化均呈緩慢下降趨勢，但在2013 年烤煙生長成熟期平均氣溫出現了30.0 ℃的極端值，自2015 年后總體溫度均呈上升趨勢。總體而言，豫南煙區在烤煙伸根期要注意低溫的影響，在旺長期溫度較適宜，在成熟期存在極端高溫的風險。

極端氣溫是影響烤煙生長的重大風險［20］，在伸根期遇到小于13 ℃極端最低氣溫會導致煙苗生長發育受阻，在成熟期遭遇大于35 ℃的極端高溫，葉片易被灼傷且品質下降［21，22］。本研究發現，在烤煙伸根期駐馬店市和南陽市出現大于35 ℃的極端高溫和小于10 ℃的極端低溫占比較高，日平均最低氣溫以駐馬店市最低，為12.83 ℃，信陽市相較于駐馬店市和南陽市氣溫表現較為緩和。在旺長期駐馬店市和南陽市存在大于38 ℃的極端高溫年份，且日平均最高氣溫以駐馬店市和南陽市略高，說明這2 個城市更易于出現較高的極端高溫天氣。成熟期各地區的極端最高氣溫均在35 ℃以上，大于38 ℃的極端最高氣溫以信陽市和南陽市占比較高。

在全球氣候變暖的背景下，本研究以烤煙生育期氣溫變化作為出發點，較為全面地分析了21 世紀初豫南煙區氣溫的適宜性、變化趨勢和風險幾率，以期為當地優質煙葉生產提供理論參考。氣溫變化時往往伴隨著降雨量等氣候的改變，葉明華等［23］研究發現，在安徽省氣溫與降雨量呈中等負相關，在極端天氣下二者變為正相關關系。降雨量對烤煙生長的影響僅次于溫度，但在烤煙生育期間降雨量變異程度較大，未來可進一步研究豫南煙區氣溫與降雨量的關系，從而為當地烤煙生產布局提供更多參考。

4 小結

1）2010—2017 年豫南煙區在烤煙伸根期和旺長期的平均氣溫均在優質煙生長適宜范圍內，分別為21.26、25.71 ℃，成熟期平均氣溫比適宜溫度略高，為27.42 ℃。整體隨年份增加均呈先升高后降低再升高的趨勢。

2）各地區在烤煙伸根期日平均最低氣溫比烤煙生長最適溫度偏低，在旺長期和成熟期的日平均最高氣溫比烤煙生長最適溫度略高，總體均呈下降趨勢。

3）駐馬店市和南陽市在烤煙伸根期出現極端低溫和在旺長期出現極端高溫比例較高，信陽市和南陽市在成熟期出現溫度大于38 ℃的極端高溫天氣占比較高。