湘西山地區域不同移栽期氣象因子對烤煙‘HN2146’農藝性狀的影響

張明發，張 勝，袁小康，巢 進，田茂成，田詠梅，馬 琳，覃 浪，陸魁東，彭 宇，孔凡玉，田 峰

（1湖南湘西州煙草公司生產技術中心，湖南吉首 416000；2湖南省氣象研究所，長沙 410128；3湖南中煙工業有限責任公司，長沙 410100；4中國農業科學院煙草研究所/煙草行業煙草病蟲害監測與綜合治理重點實驗室，山東青島 266101）

0 引言

適宜的烤煙移栽期對生產優質煙葉具有重要意義[1]。前人就多種作物生育期間溫光條件、遺傳因素、栽培措施與主要生育階段的關系進行了較多報道[2-5]，氣候條件的作用凸顯，甚至影響烤煙化學成分、莖稈生長、穗粒形成好、糖質量分數、香氣等作物品質和產量[6-12]。因此，為合理安排移栽期、預測烤煙生長趨勢，前人建立了云南烤煙生育期預測模型以保護煙株免受霜凍危害[13-14]；劉冰等[3]開展了煙草香氣成分特征的區域差異及與氣象因素研究相關研究。但有關日照、降水量及溫度對湘西烤煙生長發育進程的限制與影響的研究較少，而日照、降水量及溫度作為山地烤煙產質量影響關鍵因子尤為突出。鑒于當前對氣象效應的研究中多為單因素研究[16-18]，多因素研究卻報道不多。本研究通過3 a田間試驗及簡單相關分析、典型相關分析和主成分分析，旨在闡明不同移栽期和農藝性狀及生長的協調作用機理，探討氣象因子作為評價烤煙質量指標的可行性，在湘西通過煙田小氣候自動氣象站連續多年定位研究溫度、降水量和光照對烤煙生長的影響，分析它們與烤煙發育進程的規律，以期為合理安排湘西烤煙移栽期，科學利用當地氣候條件，為烤煙生產生態布局提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

2019—2021年在湘西龍山縣茨巖點與大安點、永順縣石堤點、花垣縣道二點煙區采用當地主栽品種‘HN2146’設置不同移栽期試驗，每個試驗點設5個移栽期處理，均相差7 d，試驗處理見表1。各試驗點均采用隨機區組設計，3次重復，小區面積72 m2（寬4.8 m，長15 m），3 次重復，純氮用量為112.5～120 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.1:2.8，肥料全部基施，移栽煙苗保持大小一致，種植密度均為行距1.2 m、株距0.5 m，其他田間管理措施保持一致。

表1 烤煙‘HN2146’不同移栽期的設計

1.2 測定項目及方法

氣象數據采集與分析：煙田小氣候自動氣象站由中環天儀（天津）氣象儀器有限公司提供，包括地面觀測部分：氣溫（平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）、日照時數、降水量3 個要素。地下部分包括2 層地溫和2層土壤濕度，共計5 個要素。所有要素自動采集頻率為5 min 采集一次數據。所采集的數據可以用U盤直接下載，同時自動發送至湖南省氣象科學研究所專用接收電腦進行分析[19]。觀測點包括龍山、永順、花垣三縣的龍山茨巖、大安、永順石堤、花垣道二共4個點。

生育期調查：按照煙草行業標準YC/T142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》調查記錄煙草生育期，其中，移栽至團棵為團棵期，團棵至現蕾為旺長期，現蕾至最上部煙葉采收結束為成熟期。移栽后每周調查一次農藝性狀直至采烤基本結束。采用五點取樣法掛牌定時定株調查，每點10株。

1.3 數據分析

數據統計利用Excel進行；多重比較、相關分析及通徑分析利用SAS進行。

2 結果與分析

2.1 不同移栽期對氣象因子的影響

將2019、2020、2021年不同移栽期下烤煙‘HN2146’的關鍵生育期內日照時數、降水量和12℃以上有效積溫分別進行統計（表2）。結果顯示：在2019年，隨移栽期推遲，團棵期、旺長期12℃以上有效積溫與團棵期日照時數均呈增加趨勢，但降水量隨移栽推遲變化規律不明顯；在2020年，隨移栽期推遲，團棵期與旺長期≥12℃有效積溫和成熟期日照時數均呈增加趨勢，團棵期日照時數、旺長期日照時數和成熟期≥12℃有效積溫呈減少趨勢，團棵期和成熟期降水量隨移栽期增加至T3后減少；2021年則隨移栽期推遲，團棵期、旺長期≥12℃有效積溫和團棵期、成熟期日照時數均呈增加趨勢，旺長期日照時數呈減少趨勢，成熟期≥12℃有效積溫和團棵期降水量隨移栽期增加至T3后減少。

表2 不同烤煙移栽期下不同生育期氣象因子特征

所有年份不同移栽期烤煙團棵期、旺長期與成熟期有效積溫均無顯著差異。所有年份團棵期、旺長期、成熟期日照時數與降水量隨移栽期推遲而顯著變化。同時可以看出，T1 處理與其他處理相比，氣象各指標相對較好，說明T1處理對區域氣象因子的調節優于其他4個不同移栽期處理。

2.2 不同移栽期氣象因子和農藝性狀的關聯分析

烤煙農藝性狀是評價烤煙生長的重要指標[20]，氣象因子對烤煙農藝性狀有極大的影響，為探究烤煙農藝性狀、氣象因子和不同移栽期之間的關系，特進行簡單相關分析、典型相關分析和主成分分析。

將2019、2020 與2021 年不同移栽期下烤煙‘HN2146’成熟期農藝性狀進行比較，結果如表3。以7、14、21、28 與35 分別代替3 a 所有T1、T2、T3、T4、T5處理(x)，經與農藝性狀數據分析擬合，其對應的株高、莖圍、中部葉長和中部葉面積變化(y)可擬合成“S”型曲線，它們曲線公式分別如式(1)～(4)所示。

表3 不同移栽期下烤煙成熟期農藝性狀

說明株高、莖圍與烤煙移栽期中等相關，中部葉長和中部葉面積與它強相關；同時T1（4 月12 日、4 月19日與4月26日）移栽的烤煙株高、莖圍和葉面積最大，相比于其他4 個時期的平均值增幅分別為6.14%±2.98%、5.35%±1.69%、19.38%±5.83%。因此，從農藝性狀看，4月12日、4月19日與4月26日分別是湘西低中高海拔地區‘HN2146’烤煙品種最佳移栽期。

但上部葉長和上部葉面積與移栽期的相關系數極低，與烤煙中后期打頂早遲及留葉數等人為操作有關[21]。

2.2.1 簡單相關分析 表4 顯示，不僅≥12℃有效積溫、降水量、日照時數3 種氣象因子兩兩之間均呈極顯著正相關，而且與多數農藝性狀指標均呈極顯著相關；其中除與上部葉長和上部葉面積呈顯著負相關外，與其他農藝性狀均呈極顯著正相關關系。說明3種氣象因子在有效葉數、中部葉面積方面與促進烤煙生長方面起重要作用。同時可見，同一種氣象因子對多種農藝性狀指標有極顯著或顯著的相關性，說明3 種氣象因子均影響了表中所有農藝性狀指標的變化過程，密切關聯著烤煙的農藝性狀指標的變化。

表4 氣象因子與烤煙生長及主要農藝性狀的相關系數

2.2.2 典型相關分析 根據不同移栽期的農藝性狀指標和氣象因子的典型分析及典型變量構成（表5），構建氣象因子典型變量(U)和農藝性狀指標典型變量(V)的線性表達式。其第一對典型變量表達式如式(5)～(6)所示。

表5 氣象因子與烤煙生長及主要農藝性狀的典型變量

第二對如式(7)～(8)所示。

從表達式系數符號來看，第一對線性表達式中3種氣象因子兩兩之間呈正相關關系；除上部葉葉長與面積外的5種農藝性狀指標均與其他農藝性狀指標和氣象因子正相關；從表達式構成來看，≥12℃有效積溫特征向量為0.4379，絕對值最大，在氣象因子綜合因子中起主要作用，葉數和中部葉長特征向量分別為0.4344、0.5436，絕對值明顯較大，在農藝性狀綜合因子中起主要作用。同理第二線性表達式中，降水量在第二氣象因子綜合因子中起主要作用，株高和中部葉長在農藝性狀綜合因子中起主要作用，降水量與其他兩種氣象因子呈負相關，上部葉長、中部葉長與其他農藝性狀呈負相關。前兩對典型變量卡方檢驗結果呈極顯著相關(P＜0.01)，典型相關系數分別為0.9735 與0.9584（表6），說明農藝性狀與氣象因子存在極顯著的典型相關關系，烤煙不同移栽期主要影響降水量與≥12℃有效積溫及葉數和中部葉長的大小。

表6 典型變量的顯著性檢驗

2.2.3 主成分分析 為了深入探討烤煙不同移栽期的氣象因子與農藝性狀的關系，對二者進行主成分分析以尋找主要影響因子。由表7 可見，特征值大于或略等于1 的有2 個，此2 個主成分的累計方差貢獻率為87.9508%，大于85%，能用于反映氣象因子及農藝性狀系統全部信息。其中第一主成分的方差貢獻率達79.9343%，可以近似地表示烤煙的氣象因子及農藝性狀系統信息；且其系數（可理解為權重）與載荷（可理解為貢獻大小）的絕對值較為接近、正負符號基本相同，說明調節不同烤煙移栽期能改善氣象因子與烤煙農藝性狀，在效應上具有相似的特點（表8）。其他和典型相關分析的結果近似。

表8 不同烤煙移栽期農藝性狀與氣象因子的標準化特征向量矩陣

第二主成分的方差貢獻率僅為8.0165%，不能代表氣象與農藝性狀信息，主要反映了烤煙生理生化過程的部分變化。其系數與載荷的絕對值差別大、正負符號多不相同，但上部葉面積、上部葉長、中部葉面積、莖圍、株高、≥12℃有效積溫均有相對較大的載荷，從第二主成分表達式可見，中部葉面積、上部葉面積隨著株高減少而減小、而莖圍、上部葉長卻隨著增加。說明不同烤煙移栽期在影響氣象因子與農藝性狀上的主要差異是上部葉面積、上部葉長、中部葉面積、莖圍、株高、≥12℃有效積溫的變化（表8）。

3 結論

株高、莖圍與烤煙移栽期中等相關，中部葉長和中部葉面積與它強相關；同時T1（4月12日、4月19日、4月26日）移栽的低中高烤煙株高、莖圍和葉面積最大，相比于其他4 個時期的平均值增幅分別為6.14%±2.98%、5.35%±1.69%、19.38%±5.83%。簡單相關分析表明，≥12℃有效積溫、降水量、日照時數3種氣象因子兩兩之間均呈極顯著正相關，而且與多數農藝性狀指標均呈極顯著相關；典型相關分析結果表明，農藝性狀與氣象因子存在極顯著的典型相關關系，烤煙不同移栽期主要影響降水量與≥12℃有效積溫及葉數和中部葉長的大小；主成分分析結果顯示，第一主成分說明調節不同烤煙移栽期能改善氣象因子與烤煙農藝性狀，在效應上具有相似的特點。第二主成分說明不同烤煙移栽期在影響農藝性狀與氣象因子上的主要差異是上部葉面積、上部葉長、中部葉面積、莖圍、株高、≥12℃有效積溫的變化。因此，從農藝性狀看，4月12日、4月19日與4月26日是湘西低中高海拔地區‘HN2146’烤煙品種最佳移栽期。

4 討論

（1）本研究得出“烤煙‘HN2146’不同移栽期均可顯著調節區域氣象因子，株高、莖圍與烤煙移栽期中等相關，中部葉長和中部葉面積與它強相關；同時T1（4月12 日、4 月19 日與4 月26 日）分別移栽的低中高海拔烤煙株高、莖圍和葉面積最大。”這與白應香等[22]的研究結果不甚相符，這與本試驗品種為耐低溫品種烤煙‘HN2146’，而前人試驗品種為不耐低溫品種烤煙‘云煙87’有關。說明不耐低溫品種煙葉移栽過早，對農藝性狀有不利影響；但耐低溫品種移栽期較早的烤煙提高了成熟期的積溫，進而提高了烤煙質量。但與孫延國等[23]的研究結果基本相符。

（2）對氣候適宜性評價強調的是綜合整體適宜性，典型相關分析顯示3種氣象因子及農藝性狀因子并不是孤立的單項指標，均不同程度地直接或間接地關聯烤煙生長。氣象因子兩兩之間均呈極顯著正相關，除上部葉葉長與面積外的5 種農藝性狀指標均與其他農藝性狀指標和氣象因子正相關；從表達式構成來看，≥12℃有效積溫特征向量為0.4379，絕對值最大，在氣象因子綜合因子中起主要作用，葉數和中部葉長特征向量分別為0.4344、0.5436，絕對值明顯較大，在農藝性狀綜合因子中起主要作用。與胡穎梅等[24]的研究基本相符。但降雨量在月度、年份間均波動較大，是較大的烤煙種植風險因素[25]，廣大從煙人員應高度重視。

（3）適宜性評價與烤煙生長狀況分析中[26]，全面分析所有氣象及農藝性狀因子單項指標不僅工作量大，而且不易找出問題的主要方面；氣象因子具有明顯的區域特征，在植煙氣候適宜性區劃和特色優質煙葉生產中，往往從很多的氣象及農藝性狀因子評價指標中找出能反映該區域氣象及農藝性狀特征的部分指標；主成分分析結果得出；調節不同烤煙移栽期能改善氣象因子與烤煙農藝性狀，在效應上具有相似的特點；且它們主要效應差異是上部葉面積、上部葉長、中部葉面積、莖圍、株高與≥12℃有效積溫的變化，因此在湘西州氣候適宜性評價分級及烤煙不同移栽期設計中，應重點研究上述氣象與農藝性狀因子。

（4）氣象綜合適宜性受海拔、品種、栽培習慣等因素綜合影響。雪茄煙的葉長、葉寬、葉面積及比葉面積與光照負相關[27]。反映不同生態區域氣候適宜性的氣象因子的重要性各不相同。烤煙氣象農藝性狀因子間的關系具有區域性與特殊性。本研究只是針對湖南湘西烤煙‘HN2146’不同移栽期調整溫光水的效果，對指導湖南湘西烤煙‘HN2146’移栽期具有重要意義，但本研究方法在其他地區可以借鑒。