龙山县典型山地特色烟叶大田生育期气候特征研究
Study on the Climate Characteristics during the Field Growth Period of the Typical Mountain Type Tobacco Leaves in Longshan County
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Keywords:
- mountain /
- flue-cured tobacco /
- growing period /
- climate characteristics
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烤烟虽然从热带到温带均有分布，但研究表明：在不同生态环境下栽培的烤烟，其农艺性状、烟叶品质和风格特征都存在显著差异[1-2]。前人大量研究表明：生产优质烟叶需要特定的生态环境，气候条件对其影响尤为显著[3-5]。李平等[6]和陈颐等[7]的研究表明：影响湘南烟区浓香型烟叶形成的主要气象限制因子是烤烟移栽期和伸根期遭遇“低温寡照”；张波等[8]研究表明：四川凉山烟区烤烟钾含量高低受旺长期空气温湿度、日照时间和降水量丰缺的影响；徐庆凯等[9]研究表明：江西烤烟品质的主要气象限制因子是烤烟移栽后长时间遭遇“低温寡照”以及在成熟期遭遇高温强光和强降水。相较于植烟土壤对烤烟生长、烟叶化学成分和品质影响的研究，气候特征的影响还有待深入和全面研究。
龙山县是湖南湘西州典型山地特色烤烟种植大县，但有关龙山典型山地烟叶大田生育期气候特征的研究还鲜见报道。因此，笔者采用回归分析法中的非线性多项式拟合方式，以龙山县连续30年的气象数据为依据，分析了龙山典型山地烤烟不同大田生育期的气候特征，以期为龙山县更加合理利用气候资源、揭示气候对典型山地烟叶生长和品质的影响、指导优质山地烟叶生产提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 研究区概况
龙山县位于湖南省湘西州西北部，地处武陵山脉腹地，E109°13′～109°46′、N28°46′～29°38′，海拔97～1 737 m，多年平均气温15.8 ℃，属于亚热带大陆性湿润季风气候区，夏季温暖湿润，降水丰沛，冬季较寒冷，气温较低，降水较少，山地立体气候明显。龙山县每年烤烟种植面积约4 200 hm2，产量7.5×103 t左右，创税4 500余万元。烤后烟叶具有独特的山地特色风格，外观质量好，化学成分协调，配伍性强。
1.2 气象资料来源
龙山县1986—2015年的逐日平均气温、逐日日照时间、逐日平均降水量和逐日相对湿度4项基础气象数据由龙山县气象局提供。烤烟大田生育期约为120 d，分成伸根期、旺长期、成熟期3个主要时段。根据龙山县烤烟生产节令可知：伸根期为每年4月下旬到5月下旬，旺长期为每年6月上旬到7月下旬，成熟期为每年7月中旬到9月上旬。选择影响龙山县典型山地特色烟叶形成的主要限制因子进行研究，即日平均气温、日照时间、日均降水量和日相对湿度。
1.3 分析方法
采用非线性趋势分析方法表征气象要素的变化趋势[7, 10-11]。该方法在气象学研究中已广泛应用，是一种利用气象要素中的时间序列与自然数数列的相关系数建立y与ti的一元正交多项式回归方程来反映要素变化规律的方法。一元正交多项式回归方法为
${y_i} \!=\! {\partial _0} \!+\! {\partial _1}{\gamma _1 (t)} + {\partial _2 }{\gamma _2 (t)} \!+\! \ldots \!+\! {\partial _k}{\gamma _k(t)} + {\epsilon _i},\,{i \!=\! 1,2,3, \ldots ,n},$
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2. 结果与分析
2.1 龙山烟区烤烟伸根期气候变化的主要特征
由图1可知：龙山烟区烤烟移栽期日均温平均值为20.54 ℃，最低温为19.36 ℃，进入5月上旬后气温持续上升，但在5月中旬之前气温波动较大。龙山烤烟整个伸根期日平均日照时间为3.83 h，但波动较大(2.71～5.31 h)。因此，龙山烤烟伸根期长期存在寡照的情况。龙山烤烟伸根期降水稳中有升，呈现上升趋势，且日平均降水量大，达10.14 mm。因此，容易导致土壤板结、养分流失，进而影响烟株根系的生长发育。相对湿度在4月和5月下旬较低，5月中旬较高。由日平均气温与时间序列拟合的回归趋势线可知：龙山烟区烤烟伸根期的日平均气温和日平均降水量呈相同的非线性变化，前者通过了99.9%显著性检验，后者通过了99.5%显著性检验；日照时间基本保持不变，而相对湿度呈抛物线形变化，且通过了99.9%显著性检验。
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图 1 1986—2015年龙山县烟区伸根期日平均气温、日照时间、日平均降水量和平均相对湿度的变化特征Figure 1. The change characteristics of average daily temperature, average daily hours of sunshine, average daily rainfall and average daily relative humidity at the root spreading stage at Longshan tobacco-growing areas in 1986—20152.2 龙山烟区烤烟旺长期气候变化的主要特征
由图2可知：龙山烟区烤烟旺长期日平均气温最低温为22.57 ℃，最高温为26.57 ℃，气温平均值为24.52 ℃。平均日照时间为4.39 h，但在6月上、中旬的平均值为3.68 h，到6月下旬才逐渐升高。平均降水量为12.14 mm，在6月上、中旬降水量较低，进入6下旬之后快速增加；相对湿度在6月呈上升态势，进入7月后稳中有降，但整个旺长期波动较大。由日平均气温与时间序列拟合的回归趋势线可知：龙山烟区烤烟旺长期的日平均气温呈一次曲线升高，并通过了99.9%显著性检验；日照时间和降水量呈相同的非线性变化，并且二者都通过了99.9%显著性检验；而相对湿度呈抛物线形变化，通过了99.5%显著性检验。
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图 2 1986—2015年龙山县烟区旺长期日平均气温、日照时间、日平均降水量和平均相对湿度的变化特征Figure 2. The change characteristics of average daily temperature, average daily hours of sunshine, average daily rainfall and average daily relative humidity at the rapid growth stage at Longshan tobacco-growing areas in 1986—20152.3 龙山烟区烤烟成熟期气候变化的主要特征
由图3可知：龙山烟区烤烟成熟期日平均气温最低温为21.88 ℃，最高温为27.42 ℃，平均气温为25.62 ℃。7月中旬至8月上旬气温较为稳定，8月中旬之后气温下降较快。日照时间在7月下旬有小幅上升，紧接着以较快速度下降。日平均降水量和相对湿度均在较大的波动中缓慢下降。由平均气温与时间序列拟合的回归趋势线可知：龙山烟区烤烟成熟期的日平均气温随时间的推移由平稳变为快速下降，通过了99.9%显著性检验；日照时间、日平均降水量和相对湿度呈相似的非线性变化，都随时间的推移而下降，其中日照时间下降较快，并且日照时间和相对湿度通过了99.9%显著性检验，日平均降水量通过了99.5%显著性检验。
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图 3 1986—2015年龙山县烟区成熟期日平均气温、日照时间、日平均降水量和平均相对湿度的变化特征Figure 3. The change characteristics of average daily temperature, average daily hours of sunshine, average daily rainfall and average daily relative humidity at the maturing stage at Longshan tobacco-growing areas in 1986—20153. 讨论
研究表明：气候因素是影响烤烟物理特征、化学指标以及品质和风格形成的首要因素[12-14]。烤烟是喜温植物，烟苗生长的最低阈值温度是13 ℃，烤烟大田生长的最适温度是22～28 ℃，烟叶成熟阶段理想的气温是20～25 ℃[15-16]。从30年的气象数据来看，龙山烟区烤烟伸根期、旺长期和成熟期的气温都适宜烤烟生长，有利于烟叶内含物质的积累、品质的形成。
光照是烟株生长发育、烟叶合成内含物质、优质烟叶生产的必要条件。龙山烟区烤烟伸根期和旺长前期(6月上、中旬)日照时间平均值均低于4 h，并且存在较大波动(2.71～5.31 h)，直到6月下旬才逐渐升高。因此，龙山烟区烤烟大田生育前期存在“寡照”的不利气象条件。出现“寡照”可能是因为龙山属山地地形，导致产生较厚的云层和雾气，降低了日照时间。在旺长期后期和成熟期光照充足。
适宜的降水是烟株生长发育、优质烟叶生产的基础。降水量多会导致土壤板结、养分流失，降水量少会导致烟株生长受阻、烟叶产量和品质下降。此外，降水在时间分布上也应与烟株需水规律相吻合。烟草伸根期降水总量在80～100 mm，旺长期降水总量在10～200 mm，成熟期降水总量为100 mm左右较为理想[17]。龙山烟区烤烟伸根期降水总量为427 mm，旺长期降水总量为486 mm，成熟期降水总量为710 mm。因此，龙山烟区烤烟大田生育期各时期降水量明显偏高，所以应高起垄，深挖沟，提高排水能力；勤松土，提高土壤透气性，以利于根系生长发育和吸收养分。
前人研究表明：空气湿度与叶片气孔的大小有密切的关系[18-20]。叶表面气孔张开的大小直接影响CO2吸收，进而影响光合产物的积累。龙山县烤烟整个大田生育期空气相对湿度为75.65%～83.16%，满足优质烤烟生产的要求。伸根期空气相对湿度平均值为78.40%，旺长期为80.58%，成熟期为77.77%。烤烟成熟期空气湿度适当降低有利于烟叶的成熟。
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图 1 1986—2015年龙山县烟区伸根期日平均气温、日照时间、日平均降水量和平均相对湿度的变化特征
Figure 1. The change characteristics of average daily temperature, average daily hours of sunshine, average daily rainfall and average daily relative humidity at the root spreading stage at Longshan tobacco-growing areas in 1986—2015
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图 2 1986—2015年龙山县烟区旺长期日平均气温、日照时间、日平均降水量和平均相对湿度的变化特征
Figure 2. The change characteristics of average daily temperature, average daily hours of sunshine, average daily rainfall and average daily relative humidity at the rapid growth stage at Longshan tobacco-growing areas in 1986—2015
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[1] 肖协忠. 烟草化学[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 1997. [2] 周冀衡, 朱小平, 王彦亭, 等. 烟草生理与生物化学[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 1996. [3] CHEN S Y, SHI Y Y, GUO Y Z, et al. Temporal and spatial variation of annual mean air temperature in arid and semiarid region in northwest China over a recent 46 year period[J]. Journal of Arid Land, 2010, 2(2): 87. DOI: 10.3724/SP.J.1227.2010.00087.
[4] DAVSON J P, RACHERLA P N, LYNN B H, et al. Simulating present-day and future air quality as climate changes: model evaluation[J]. Atmospheric Environment, 2008, 42(2): 4551. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2008.01.058.
[5] 黄中艳, 王树会, 朱勇, 等. 云南烤烟5项化学成分含量与其环境生态要素的关系[J]. 中国农业气象, 2007, 28(3): 312. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2007.03.019 [6] 李平, 周清明, 杨虹琦, 等. 湘南烟区气象因子与烤烟理化指标分析[J]. 烟草科技, 2013(11): 61. DOI: 10.3969/j.issn.1002-0861.2013.11.014 [7] 陈颐, 周清明, 杨虹琦, 等. 湘南典型浓香型烟叶产区烤烟大田生育期气候特征分析[J]. 中国烟草科学, 2015(4): 56. DOI: 10.13496/j.issn.1007-5119.2015.04.010 [8] 张波, 王树声, 史万华, 等. 凉山烟区气象因子与烤烟烟叶化学成分含量的关系[J]. 中国烟草科学, 2010, 31(3): 13. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5119.2010.03.003 [9] 徐庆凯, 张正扬, 王能如, 等. 江西省烟区气候特征分析比较[J]. 中国农学通报, 2013, 29(34): 44. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.2013-0672 [10] 赵增炜, 刘岭, 王文昌. 非线性回归的线性拟合加权最小二乘估计[J]. 中国医院统计, 2008, 15(1): 1. DOI: 10.3969/j.issn.1006-5253.2008.01.001 [11] 卢静波, 吴艺能. 非线性回归模型的线性变换和正交多项式回归[J]. 统计与决策, 2009(23): 13. DOI: 10.13546/j.cnki.tjyjc.2009.23.007 [12] 彭新辉, 邓小华, 易建华, 等. 气候和土壤及其互作对烟叶物理性状的影响[J]. 烟草科技, 2010(2): 48. DOI: 10.3969/j.issn.1002-0861.2010.02.012 [13] 邓小华, 谢鹏吃, 彭新辉, 等. 土壤和气候及其互作对湖南烤烟部分中性挥发性香气物质含量的影响[J]. 应用生态学报, 2010, 21(8): 2063. DOI: 10.13287/j.1001-9332.2010.0296 [14] 易建华, 邓小华, 彭新辉, 等. 土壤和气候及其互作对湖南烤烟还原糖、烟碱和总氮的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(16): 4467 [15] 韩锦峰. 烟草栽培生理学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003. [16] 刘国顺. 烟草栽培学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2009. [17] 尹永强, 邓明辉. 生态因子对烟草生长和品质的影响[J]. 广西烟草, 2007(7): 23 [18] LI J, TERZAGHI W, DENG X W. Genomic basis for light control of plant development[J]. Protein Cell, 2012, 3(2): 106. DOI: 10.1007/s13238-012-2016-7.
[19] 郑明. 光照强度对烤烟生长发育和叶片组织结构及品质影响的研究[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2010. [20] 云菲, 刘国顺, 史宏志. 光氮互作对烟草气体交换和部分碳氮代谢酶活性及品质的影响[J]. 作物学报, 2010, 36(3): 508. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00508 -
期刊类型引用(5)
1. 任恒，曾繁蕊，杜世晔，陈子凡，沈雨，严一霖. 十堰烟区近30年烤烟大田生长期气候因子变化特征分析. 中国农学通报. 2024(24): 92-99 . 
百度学术
2. 张莉，李虎，钱建财，范幸龙，李春顺，李强. 宁远烟区浓香型烟叶生育期气候变化特征分析. 天津农业科学. 2023(08): 17-22 . 百度学术
3. 刘思华，张明发，何娜，范雨娴，李晶，张胜. 基于气象小网格数据推算烤烟最适生长季. 贵州农业科学. 2023(09): 34-46 . 百度学术
4. 倪慧，王玉荣，尚雪娇，张振东，周书楠，郭壮. 龙山地区干豆豉真菌多样性研究. 食品研究与开发. 2020(04): 27-31 . 百度学术
5. 和红晓，杨艳，彭先凤，滕方玲，张新吾，何建勇，颜红. 龙山县慈竹分布及其林地土壤理化性质研究. 湖南林业科技. 2020(01): 29-33 . 百度学术
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