張輝紅，張亞恒，沈勰，王唯，劉勝傳，吳方蓮，張仕祥，陳發(fā)元

（1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002；2貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，貴陽(yáng) 550000；3貴州省煙草公司黔西南州公司，貴州興義 562400；4中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450002）

0 引言

黔西南州位于貴州省西南部、云貴高原東南端，是云南、廣西、貴州三省（區(qū)）結(jié)合部，黔西南州屬典型的低緯度高海拔地區(qū)(104°35′—106°32′ E，24°38′—26°11′N)，地形為西高東低，全州幅員總面積16804 km2。境內(nèi)氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，氣候適宜，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量、熱量充足，雨熱同季。烤煙種植主要集中在海拔1000～1700 m 的丘陵地區(qū)，是中國(guó)西南地區(qū)代表性烤煙產(chǎn)區(qū)。

煙葉質(zhì)量對(duì)于卷煙產(chǎn)品品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響，而優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)需要適宜的生態(tài)條件[1]。生態(tài)條件中氣候條件對(duì)烤煙品質(zhì)的影響較為明顯[2]，而氣候條件主要包括降雨量、溫度和光照等，適宜的氣候條件是完成烤煙正常生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件[3]，是煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的關(guān)鍵外因之一，可作為區(qū)劃烤煙種植的重要依據(jù)[4-7]。煙株生長(zhǎng)發(fā)育期間主要利用的水分來(lái)源是降雨量，但降雨量會(huì)出現(xiàn)時(shí)空分布不均勻的特點(diǎn)，水分不足或者過(guò)多都會(huì)嚴(yán)重影響到煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。煙株短時(shí)間處于低溫或高溫條件下后，再經(jīng)歷適宜的溫度條件下，可以恢復(fù)煙株的正常生長(zhǎng)發(fā)育[9]，如果長(zhǎng)時(shí)間處于低溫或高溫條件下，則會(huì)導(dǎo)致參與光合和呼吸作用的各種酶的活性下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致煙株組織和器官受到嚴(yán)重的損傷[10]。當(dāng)烤煙大田生育期間溫度高于30℃，特別是35℃時(shí)干物質(zhì)的消耗增多會(huì)大于積累，造成煙葉質(zhì)量出現(xiàn)明顯降低[11]?？緹熧|(zhì)量和品質(zhì)與大田期的平均氣溫以及日平均氣溫≥20℃的持續(xù)時(shí)間緊密相關(guān)[12]，煙葉生長(zhǎng)前期足夠的有效積溫有利于形成煙葉的糖類物質(zhì)，但不利于含氮化合物的形成[13]。適宜的光照能夠促進(jìn)煙株的正常生長(zhǎng)發(fā)育，一方面，光照是煙株進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源，不同的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間會(huì)對(duì)參與煙株光合作用的酶的活性造成影響，從而會(huì)對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育和物質(zhì)的合成產(chǎn)生影響；另一方面，光還會(huì)通過(guò)光敏色素等作用途徑調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，通過(guò)環(huán)境信號(hào)的方式作用于煙株[14]。本研究主要從與烤煙生長(zhǎng)發(fā)育緊密相關(guān)的降雨量、光照、溫度等氣候因素入手，對(duì)貴州中煙黔西南基地不同產(chǎn)地的氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在為優(yōu)化植煙區(qū)域布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究貴州中煙黔西南基地2010—2021 年氣象數(shù)據(jù)由黔西南州氣象局提供。主要地點(diǎn)包括興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣等6個(gè)黔西南州主要植煙縣/市，氣象數(shù)據(jù)的代表性強(qiáng)，選取了與煙草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程和田間管理密切相關(guān)的降雨量、日照時(shí)數(shù)、平均氣溫、有效積溫4項(xiàng)氣候要素。

1.2 生育期劃分

根據(jù)黔西南基地6 個(gè)不同產(chǎn)地烤煙生產(chǎn)狀況，將煙草大田生育期劃分為6 個(gè)階段：還苗期（4 月下旬）、伸根期（5月）、旺長(zhǎng)期（6月+7月上旬）、成熟前期（7月中下旬）、成熟中期（8月中上旬）、成熟后期（8月下旬+9 月上旬）。分別計(jì)算黔西南不同產(chǎn)地烤煙種植大田生育期4 月下旬—9 月上旬的旬降水量、平均氣溫、日照時(shí)數(shù)、有效積溫等氣象指標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2019處理數(shù)據(jù)，采用Pearson法進(jìn)行指標(biāo)間的相關(guān)性分析，使用Origin 2018 和Microsoft Visio軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期降水量變化

2010—2021年黔西南州興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣煙草還苗期平均降雨量分別為25.9、28.8、32.9、28.1、25.5、37.2 mm，其中2013 年晴隆縣和興仁縣達(dá)到最高，分別為75.1、71.8 mm，且明顯高于其他年份和產(chǎn)地降雨量，2011年和2012年整體降雨量偏少，其中2012 年貞豐縣降雨量最低為1 mm（圖1A）；煙草伸根期興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣平均降雨量分別為157.6、144.3、134.6、185.1、157.1、150.9 mm，貞豐縣平均降雨量最高，2011年整體降雨量偏低，其中晴隆縣降雨量最低為36 mm（圖1B）；煙草旺長(zhǎng)期興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣平均降雨量分別為347.9、334.0、286.7、319.7、272.0、373.1 mm，其中晴隆縣平均降雨量最高達(dá)到373.1 mm，2019、2020、2021年晴隆縣降雨量都是最高，分別為591.3、656.0、425.7 mm，2011、2015 年安龍縣降雨量都低于同時(shí)期其他產(chǎn)地降雨量，分別為110.0、110.5 mm（圖1C）；煙草成熟前期6 個(gè)縣/市平均降雨量分別為175.5、129.6、145.1、130.4、121.5、144.7 mm，其中興義市平均降雨量最高（圖1D）；煙草成熟中期6個(gè)縣/市平均降雨量144.8、96.1、120.2、139.3、125.9、140.9 mm，其中2011 年整體降雨量偏低（圖1E）；煙草成熟后期6 個(gè)縣/市平均降雨量分別為134.0、110.6、118.5、111.9、98.4、112.4 mm，由圖可以看出2013 年興義市降雨量明顯高于其他縣/市降雨量（圖1F）。

圖1 2010—2021年黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期降雨量變化

2.2 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期平均氣溫變化

如圖2所示，2010—2021年黔西南州興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣烤煙生育期不同時(shí)間的平均氣溫變化趨勢(shì)基本一致。煙草還苗期6個(gè)烤煙生產(chǎn)地的平均氣溫范圍在12.6～24.0℃，在2012—2021年興義市的平均氣溫都高于其他產(chǎn)地，普安縣的平均氣溫在這12 a 都處于最低（圖2A）；煙草伸根期6個(gè)烤煙生產(chǎn)基地的平均氣溫范圍在17.7～23.4℃（圖2B）；煙草旺長(zhǎng)期6 個(gè)烤煙生產(chǎn)地的平均氣溫范圍在19.6～24.1℃，貞豐縣和興義市的平均氣溫基本高于其他產(chǎn)地的平均氣溫（圖2C）；煙草成熟前期、中期、后期6 個(gè)烤煙生產(chǎn)地的溫度都比較高，平均氣溫分別是20.6～25.4℃（圖2D）、19.9～24.5℃（圖2E）、19.2～23.5℃（圖2F），12 a間平均氣溫基本符合貞豐縣＞興義市＞興仁縣＞安龍縣＞晴隆縣＞普安縣。

圖2 2010—2021年黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期平均氣溫變化

2.3 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期日照時(shí)數(shù)變化

2010—2021年黔西南州興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣煙草還苗期日照時(shí)數(shù)波動(dòng)較大，最高日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)到93.4 h，最低0 h，因?yàn)?017年日照異常，多為陰天或者雨天，日照時(shí)長(zhǎng)較低（圖3A）；煙草伸根期日照時(shí)數(shù)范圍在81.7～233 h，其中2015 年安龍縣日照時(shí)數(shù)最高，且在2016、2017、2018年和2021年安龍縣日照時(shí)數(shù)均為最高（圖3B）；煙草旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)范圍在91.7～268.3 h，其中2020 年貞豐縣日照時(shí)數(shù)最高，安龍縣的日照時(shí)數(shù)總體處于較高水平，12 a間的平均日照時(shí)數(shù)193.85 h（圖3C）；煙草成熟期3 個(gè)階段的日照時(shí)數(shù)分別在37.9～160.1 h（圖3D）、51.3～166.4 h（圖3E）、50.8～182.6 h（圖3F），其中成熟期3 個(gè)階段貞豐縣的日照時(shí)數(shù)均在不同年份處于最高值。

圖3 2010—2021年黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期日照時(shí)數(shù)變化

2.4 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期有效積溫變化

如圖4所示，2010—2021年黔西南州興義市、興仁縣、普安縣、貞豐縣、安龍縣、晴隆縣烤煙生育期有效積溫的變化趨勢(shì)大體一致。煙草還苗期的有效積溫較低，一般在26.2～139.4℃，其中2012年貞豐縣有效積溫最高，普安縣有效積溫都處于最低（圖4A）；煙草伸根期和旺長(zhǎng)期的有效積溫較高，其中伸根期有效積溫處于238.4～410.2℃（圖4B），旺長(zhǎng)期有效積溫處于382.4～552.4℃（圖4C）；煙草成熟期有效積溫貞豐縣＞興義市＞興仁縣＞安龍縣＞晴隆縣＞普安縣，其中成熟前期貞豐縣有效積溫較高，12年間平均有效積溫270.9℃（圖4D）。

圖4 2010—2021年黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期有效積溫變化

2.5 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期各氣象指標(biāo)變化的主成分分析、隨機(jī)森林圖、相關(guān)性分析以及熱圖分析

將黔西南州不同產(chǎn)地作為處理，不同年份作為重復(fù)，通過(guò)主成分分析(PCA)的方法研究了不同產(chǎn)地、不同年份對(duì)烤煙生育期不同時(shí)期氣象指標(biāo)的影響，其中PC1 和PC2 的貢獻(xiàn)率分別占據(jù)了總方差的51.6%和16.2%（圖5A）。通過(guò)圖5B發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地不同時(shí)期的氣象指標(biāo)沒(méi)有顯著分離；PC1 顯著影響了成熟前期降雨量、還苗期有效積溫、成熟前期平均氣溫、成熟中期平均氣溫、旺長(zhǎng)期平均氣溫、成熟后期平均氣溫、伸根期平均氣溫、還苗期日照時(shí)數(shù)、還苗期平均氣溫，PC2顯著影響了成熟前期降雨量、成熟后期降雨量、還苗期降雨量（圖5C）。隨機(jī)森林圖（圖5D）結(jié)果顯示，對(duì)于有效積溫的變化，平均精度下降值由大到小依次為伸根期有效積溫、成熟中期有效積溫、成熟后期有效積溫、成熟前期有效積溫、旺長(zhǎng)期有效積溫；對(duì)于平均氣溫的變化，平均精度下降值由大到小依次為成熟后期平均氣溫、成熟中期平均氣溫、成熟前期平均氣溫、旺長(zhǎng)期平均氣溫、伸根期平均氣溫；對(duì)于日照時(shí)數(shù)的變化，平均精度下降值由大到小依次為伸根期日照時(shí)數(shù)、成熟中期日照時(shí)數(shù)、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)、成熟后期日照時(shí)數(shù)。

圖5 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期各氣象指標(biāo)變化的主成分分析(A、B、C)和隨機(jī)森林圖(D)

根據(jù)相關(guān)性分析圖（圖6A）和熱圖（圖6B）結(jié)果分析表明，還苗期、成熟中期、成熟后期降雨量，伸根期、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)，旺長(zhǎng)期、成熟中期、成熟前期、成熟后期有效積溫這部分指標(biāo)之間呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)；生育期不同時(shí)期的平均氣溫之間呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與還苗期日照時(shí)數(shù)、還苗期有效積溫之間呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)；還苗期、成熟中期、成熟后期降雨量，伸根期、旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)，旺長(zhǎng)期、成熟中期、成熟前期、成熟后期有效積溫與生育期不同時(shí)期的平均氣溫之間呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。

圖6 黔西南不同產(chǎn)地烤煙生育期各氣象指標(biāo)變化的相關(guān)性分析(A)和熱圖(B)

3 結(jié)論與討論

氣候因子對(duì)烤煙內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)形成的影響具有重要作用，烤煙對(duì)環(huán)境變化十分敏感，氣候條件的變化會(huì)對(duì)煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量有較大的影響[15]。適宜的光照、氣溫、降水量有利于煙葉物理質(zhì)量的形成，通常認(rèn)為，大田生育期光照500～700 h[16]、氣溫25～28℃[17]、降水量500 mm[18]左右較好。

煙草大田生育期降雨量的強(qiáng)度與時(shí)空分布情況，會(huì)對(duì)煙葉的產(chǎn)量和香氣品質(zhì)產(chǎn)生直接影響[19]。降水通過(guò)影響土壤水分含量而影響煙草的生長(zhǎng)發(fā)育和物質(zhì)養(yǎng)分吸收、運(yùn)輸及轉(zhuǎn)化，從而影響煙葉化學(xué)成分[18,20]。高陽(yáng)華[21]等研究指出，煙草大田生育期降水過(guò)多會(huì)對(duì)根系發(fā)育造成不利影響；降水不足則會(huì)導(dǎo)致煙株長(zhǎng)勢(shì)差，造成質(zhì)量下降。因此，降雨量過(guò)多過(guò)少都會(huì)對(duì)煙株的生長(zhǎng)產(chǎn)生不影響，對(duì)于烤煙整個(gè)生育期而言，移栽期降水量增多，光照不宜太強(qiáng)，有利于煙株幼苗還苗成活；伸根期降雨量不宜太多，光照宜充足，以促進(jìn)根系的生長(zhǎng)；旺長(zhǎng)期宜充足的降水宜滿足煙株生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需求；進(jìn)入成熟期后，降水不宜過(guò)多，否則會(huì)推遲煙葉的成熟，降低最后品質(zhì)[18]。本研究表明，還苗期、伸根期降雨量較低，有利于根系的生長(zhǎng)，旺長(zhǎng)期降雨量增多，隨后成熟期降雨量降低，能夠保證煙葉的適時(shí)成熟。晴隆縣降雨量在烤煙生育期各個(gè)時(shí)期較適宜，有利于煙株的生長(zhǎng)發(fā)育和較高品質(zhì)煙葉的生產(chǎn)。

烤煙屬于喜溫作物，適宜生長(zhǎng)的溫度范圍比較寬，在10～35℃都能生長(zhǎng)，但25～28℃是烤煙最適宜的生長(zhǎng)溫度[18]。本研究中，黔西南主要煙區(qū)還苗期平均氣溫范圍在12.6～24.0℃，成熟期的平均氣溫較高基本在20～25℃范圍。有研究表明，當(dāng)煙葉成熟期的平均氣溫介于20～28℃時(shí)，煙葉的品質(zhì)會(huì)隨著氣溫的升高而提高[22]。當(dāng)成熟期的溫度大于35℃時(shí)，會(huì)造成煙草葉面的灼傷，對(duì)煙葉質(zhì)量造成影響[23]，若成熟期的日平均氣溫低于17℃時(shí)，煙草的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受到阻礙，并且會(huì)降低煙草對(duì)病蟲害的抵抗力，煙葉的品質(zhì)也會(huì)受到影響[5]。根據(jù)2010—2021年對(duì)黔西南州不同基地大田生育期平均氣溫的分析，發(fā)現(xiàn)貞豐縣平均氣溫較高，符合大田生育期間煙草生長(zhǎng)的適宜溫度，煙葉品質(zhì)會(huì)相對(duì)較高，普安縣的平均氣溫較低，但不會(huì)對(duì)煙葉的品質(zhì)造成較大的影響，依然能夠滿足煙草生長(zhǎng)。

光照時(shí)長(zhǎng)偏少，光合作用降低，干物質(zhì)積累量減少，煙株生長(zhǎng)速度變緩，煙株矮小，煙葉葉片變薄，易受到病蟲害危害，會(huì)造成煙葉煙堿含量下降，油分不足，香氣不足，口感變差；光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)，則會(huì)造成煙葉葉片變厚，形成粗筋爆葉，煙葉煙堿含量增高，導(dǎo)致口味辛辣，煙葉成品顏色不正，品質(zhì)變差[18]。本文研究發(fā)現(xiàn)，煙草還苗期日照時(shí)數(shù)降低，伸根期和旺長(zhǎng)期對(duì)光照的需求較高，日照時(shí)數(shù)增加，成熟期日照時(shí)數(shù)適宜，符合成熟采收期日照時(shí)數(shù)280～300 h[24]。

煙草整個(gè)生育期的完成大致需要2200～2800℃的有效積溫，韓錦峰等[25]研究認(rèn)為，煙草苗期大于10℃的活動(dòng)積溫為950～1100℃，從移栽期到成熟期大于10℃的活動(dòng)積溫為2200～2600℃。如果生育期的有效積溫達(dá)不到煙草正常生長(zhǎng)發(fā)育的需要，那么煙草的生育期便會(huì)延長(zhǎng)直接會(huì)影響到煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)[26]。通過(guò)對(duì)黔西南州6 個(gè)植煙縣/市不同時(shí)期的有效積溫統(tǒng)計(jì)分析，貞豐縣的有效積溫較高，能夠滿足不同時(shí)期煙株對(duì)積溫的需求，普安縣的有效積溫較低，可能會(huì)使煙草的成熟期延遲。

黔西南州被國(guó)家煙草局列為全國(guó)最佳優(yōu)質(zhì)煙葉發(fā)展?jié)摿^(qū)，通過(guò)對(duì)黔西南州烤煙不同產(chǎn)地氣象特征進(jìn)行分析，為當(dāng)?shù)乜緹煹姆N植分布提供參考價(jià)值。本研究結(jié)果表明：（1）通過(guò)對(duì)黔西南不同產(chǎn)地2010—2021年氣象數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)興義市大田生育期降雨量較多，趨勢(shì)表現(xiàn)為還苗期、伸根期降雨量較低，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，旺長(zhǎng)期降雨量增多，滿足煙株對(duì)水分的需求，成熟期降雨量適宜，有利于煙葉品質(zhì)形成；（2）黔西南不同產(chǎn)地大田生育期平均氣溫和有效積溫表現(xiàn)為：貞豐縣＞興義市＞興仁縣＞安龍縣＞晴隆縣＞普安縣，大部分地區(qū)平均氣溫特點(diǎn)符合優(yōu)質(zhì)烤煙種植區(qū)需求；（3）黔西南州大田生育期日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為旺長(zhǎng)期和成熟期貞豐縣日照時(shí)數(shù)較高，普安縣日照時(shí)數(shù)整體較低。研究結(jié)果明確了不同產(chǎn)地氣象數(shù)據(jù)的變化，對(duì)黔西南州植煙區(qū)的分布提供了重要理論依據(jù)。