昭通烟区田间小气候类型及与烟叶化学成分的相关性

查宏波，付修廷，李晓燕，黄 韡，陶永萍，赵 芳，倪 霞，陆文林，肖家繁，高顺波，陈 松，王文斌，杨 剑，张 勇

（1.云南省烟草公司昭通市公司，云南 昭通 657000；2.云南省昭通市气象局，云南 昭通 657000）

气候条件是影响烟叶种植的重要生态因子，不同的气候条件下，烟叶的产质量和内在化学成分均存在一定的差异[1-12]，对此，许多烟区开展了针对烤烟种植区域气候类型及烤烟种植适宜性的相关研究[13-15]。但在相同宏观气候范围条件下，不同自然环境和地形地势所形成的烤烟田间小气候的不同也会造成烟叶产质量的差异性。研究烤烟田间小气候对于改善烟株生活环境，提高生产技术水平，保证稳产丰收具有重要作用。有关烤烟田间小气候的研究报道较少，杨龙祥等[16]对烤烟田间一定高度的气温和空气相对湿度，不同土壤深度的温度变化规律，以及一定深度的土壤湿度变化情况进行了研究。王剑英等[17]对烟地微气候与规范化栽培进行了研究，刘耀武等[18]也曾对烤烟膜内移栽微气候特征进行了研究。云南昭通位于云贵高原，地形地貌复杂多样，立体气候特征明显，在这样的高原地貌和气候特点条件下，通过对昭通不同烟区代表性区域田间小气候与烤烟内在化学成分的相关性研究，旨在为昭通烤烟生产的择优布局提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 田间小气候气象数据的采集

在昭通8个产烟县区11个代表性烟区烟田上分别安装田间自动气象站（表1），各代表性烟区自动气象站所在区域分别代表了昭通市不同气候类型特征：南温带烟区气候类型，包括昭鲁坝区边缘的丘陵地带、东北部洛泽河河谷区抬升地段的二半山区、发达河河谷抬升地段的一半山区、一般山区和二半山区；北亚热带气候类型地区，包括金沙江河谷区抬升地段的二半山区和牛栏江河谷区抬升地段的二半山区。采集2011年5—9月11个自动气象站田间小气候数据（气温、降水、相对湿度、日照、总辐射五个气象要素），作为数据分析资料。

1.2 烟叶样品采集及化学成分测定

在田间自动气象站安装地块及附近烤烟种植地块按部位采集烟叶样品，挂牌定叶位取样，从下往上数，下部叶取4～6叶位，中部叶取9～12叶位，上部叶取15～17叶位。烟叶质量以橘黄色为主的分别取B2F、C3F、X2F等级，烟叶质量以柠檬色为主的分别取B2L、C3L、X2L等级。每个烟叶样品采集2 kg，共采集烟叶样品数量为：上部叶76个，中部叶77个，下部叶73个。测定烟叶的细胞壁物质含量、果胶、全纤维素、木质素、蛋白质、总氮、水溶性氯、总灰分、水溶性灰分碱度、水溶性总糖、还原糖、氧化钾、pH、总挥发碱、总挥发酸、总多酚、淀粉、石油醚提取物、氨基氮、总植物碱等20项内在化学成分。

1.3 数据处理

采用DPS统计软件对数据进行统计分析。

2 结 果

2.1 昭通烟区田间小气候五要素方差及聚类分析

对8个产烟县区11个代表性区域田间小气候5—9月烤烟大田生育期五气象要素气温、相对湿度、降水、日照和辐射数据资料作方差分析并进行LSD法多重比较，结果见表2，各气象要素在各地点间有极显著差异。5—9月平均气温昭鲁坝区（昭阳布嘎和鲁甸桃源大水塘）偏低，牛栏江、金沙江河谷区域（鲁甸龙头山光明和巧家白鹤滩发土）平均气温最高，其余试点平均气温介于二者之间。5—9月平均相对湿度牛栏江、金沙江河谷区域（鲁甸龙头山光明和巧家白鹤滩发土）偏低，其余试点（永善黄华米贴、威信金凤和镇雄赤水源银厂等）相对湿度较高，昭鲁坝区（昭阳布嘎和鲁甸桃源大水塘）相对湿度介于二者之间。5—9月平均降水量从区域位置来看，北部烟区（威信金凤、永善黄华米贴、镇雄堰塘和赤水源银厂）和南部巧家烟区降水量较大，中部烟区其余试点降水量较少。5—9月平均日照自北向南呈递增趋势，平均辐射除威信金凤外，自北向南也呈递增趋势。

表1 田间自动气象站点基本信息Table1 Field automatic meteorological station information

数据进行标准化变换处理后，按卡方距离离差平方和法进行聚类分析，结果表明，可以分为3类（图1、表3）。

表2 5—9月田间小气候五气象要素平均值Table2 The average of field microclimate from May to September

第Ⅰ类：昭鲁坝区，该区域气温偏低，相对湿度在62.8%～74.3%，降水较少，日照时数较长，太阳辐射较大。

第Ⅱ类：巧家烟区和鲁甸牛栏江烟区，该区域气温较高，相对湿度在58.2%～71.5%，降水较多，日照时数较长，太阳辐射较大。

第Ⅲ类：其他山区、二半山烟区，该区域气温介于第Ⅰ类和第Ⅱ类之间，相对湿度在 69.1%～79.6%，降水较多，日照时数较短，太阳辐射较小。

2.2 昭通烟区田间小气候与烟叶化学成分的相关性

由表4看出，成熟期气温，特别是8月气温，与烟叶总挥发酸呈显著负相关，9月气温与上部烟叶果胶和淀粉呈显著正相关。成熟期相对湿度，特别是前期（7月），对上部烟叶内含物影响较大，分别与上部烟叶果胶、总灰分和氧化钾呈显著正相关，与水溶性氯和总植物碱呈显著负相关。成熟期降水，特别是7月降水，对上部和下部烟叶化学成分影响较大，分别与下部烟叶细胞壁物质含量、全纤维素和石油醚提取物呈显著正相关，与下部烟叶淀粉含量呈极显著正相关；与上部烟叶总灰分和淀粉含量呈显著正相关，与上部烟叶还原糖和总植物碱呈显著负相关；8月降水与中部烟叶氨基氮呈显著负相关，与上部烟叶氨基氮呈极显著负相关；9月降水与上部烟叶木质素呈显著正相关，与中部烟叶木质素呈极显著正相关，与中部烟叶总多酚呈显著负相关。成熟期日照对上部和中部烟叶化学成分影响较大，分别与上中部烟叶水溶性氯和总植物碱呈显著或极显著正相关，与上中部烟叶总灰分呈显著或极显著负相关；与上部烟叶石油醚提取物呈显著负相关；前期（7月）日照与上部烟叶水溶性总糖和还原糖呈显著正相关，后期（9月）日照与上部烟叶果胶呈显著负相关。成熟期辐射，特别是 9月辐射，对上部烟叶化学成分影响较大，分别与果胶和淀粉呈显著负相关，与总灰分呈极显著负相关，与总植物碱呈极显著正相关；前期（7月）辐射与中部烟叶淀粉呈极显著负相关，8月辐射与中部烟叶淀粉和总植物碱呈显著负相关。

图1 昭通烟区田间小气候5—9月五气象要素聚类分析Fig.1 Cluster analysis on the five meteorological factors of Zhaotong tobacco field microclimate in May-September

表3 昭通田间小气候五气象要素分类Table3 The classification of field microclimate in Zhaotong

3 讨 论

一般认为烤烟大田生长期温度在22～28 ℃，日照时数＞500 h，对烤烟的生长和质量形成较为理想。在气温20～28 ℃范围内，烟叶的内在质量随着成熟期平均温度升高而提高，但温度并不是越高越好。韦成才等[19]对陕南5个植烟县的气候与其烟叶品质关系的研究表明，5—8月平均气温每增加 1℃，总糖含量降低0.6%，还原糖含量降低1.3%。戴冕[20]指出温度与烤烟还原糖的积累相关不显著。昭通各试点 7—9月田间小气候气温对烟叶还原糖的积累相关不显著，这与戴冕的研究结果一致，但对烟叶果胶和总挥发酸影响较大。各试点 5—9月田间小气候日照时数在814.7～1193.1 h，但云南昭通烤烟大田生长期“两头低温”现象比较突出，日照充沛时段主要集中在6—8月，且地域分布不均衡，这对5月烤烟移栽后的生长和9月烤烟上部烟叶的成熟都有不利影响。谢敬明等[21]发现，红河州烟叶的总糖含量受成熟期（8月）日照时数的影响，黄中艳等[22]研究认为，云南烤烟大田期光、温、水总量没有任何优势。大田中后期光温劣势显著，但烤烟生长期间光温水的时段分配和匹配具有独特性；大田前期的多光少雨、气温偏高，与中后期的寡照多雨、气温偏低相匹配；前期气候有利于糖分快速积累并抑制烟碱和含氮化合物的形成，中后期气候决定云烟的清香型风格，有效降低烟叶糖分的耗失和转移，并提高烟叶含氮量，从而造就了云南烤烟的品质风格和特点。昭通各试点 7—9月田间小气候日照对烟叶水溶性氯、总灰分、石油醚提取物和总植物碱有较大影响。7—9月辐射对烟叶淀粉和总植物碱有较大影响，9月辐射还对烟叶水溶性总糖、还原糖、总灰分和果胶有较大影响。

表4 7—9月五气象要素与烟叶化学成分的相关性Table4 The correlation between meteorological data and the tobacco chemical composition from July to September

土壤的水分含量、烟田小环境的空气湿度对烟草的质量有重要影响。适宜的水分能促进光合产物的积累和转化，提高烟草品质。常规化学成分与水分存在一定的相关性，戴冕[20]指出，雨湿因素对烟叶烟碱的积累呈极显著的正相关关系。王彪等[6]认为，与旺长期的降雨量有较高相关度的是还原糖、总植物碱、总氮。韦成才等[19]认为，陕南烟碱含量与大田期5—8月平均降水量呈负相关，与7月平均相对湿度亦成负相关。昭通上部烟叶烟碱含量与田间小气候相对湿度和降水呈负相关，这与韦成才等的研究结果基本一致。此外，7月相对湿度还对上部烟叶果胶、水溶性氯、总灰分和氧化钾影响较大，7月降水对烟叶细胞壁物质含量、全纤维素、总灰分、还原糖、淀粉和石油醚提取物影响较大，而8月降水对烟叶氨基氮有较大影响，9月降水对烟叶木质素和总多酚有较大影响。

昭通8个产烟县区11个代表性区域田间小气候可分为3种类型。第Ⅰ类：昭鲁坝区；第Ⅱ类：巧家烟区和鲁甸牛栏江烟区；第Ⅲ类：其他山区、二半山烟区。植烟区域降水较少，烟叶成熟期日照时数较长，太阳辐射较大，易造成对烟叶水溶性总糖、还原糖、烟碱和氯的较大影响。因此，对云南昭通不同烟区，应根据区域气候特点和田间小气候特征，通过适宜的植烟密度、株行距规格、大田水分管理等栽培技术措施，来调节改善烤烟田间小气候，使烤烟生长和烟叶品质形成尽可能向着有利的方向发展。

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