烤烟产量与气候因子的关系分析

张慢慢，邵惠芳*，许自成，王海波，赵攀攀

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002； 2.河南省烟草公司 三门峡市公司，河南 三门峡 472000； 3.浙江中烟工业有限责任公司，浙江 杭州 310008)

烤烟产量与气候因子的关系分析

张慢慢1，邵惠芳1*，许自成1，王海波2，赵攀攀3

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002； 2.河南省烟草公司 三门峡市公司，河南 三门峡 472000； 3.浙江中烟工业有限责任公司，浙江 杭州 310008)

为明确三门峡烟区气候因素变化及其对烤烟产量的影响，利用三门峡烟区2004—2013年间的气候和烤烟产量资料，分析了近10 a来三门峡烟区气候的变化趋势及特点、烤烟产量与气候因子的关系。结果表明，三门峡烟区烤烟生育期的主要气候因子均能满足烟草正常生长发育的需要，有利于提高烤烟产量；烤烟产量与大田气候因子的相关性表现为平均温度>日照时数>日最低气温>降水量>最小相对湿度>相对湿度>日最高气温，且平均温度、日照时数、相对湿度、日最高气温对烤烟产量起直接作用；灰色关联分析表明，烤烟产量与平均温度的关联度最大，其次是日照时数，与最小相对湿度的关联度最小。三门峡烟区的气候条件适宜于烟草的生长发育，且平均温度和日照时数对烤烟产量的影响最大。

烤烟； 生育期； 气候； 产量； 相关分析； 通径分析； 灰色关联分析

近年来，人们越来越关注全球气候变化，对气候因子变化的研究也逐渐深入，其中气候因子对农作物产量的影响成为研究热点。有研究表明，作物干物质和产量随着温度的升高而出现降低趋势[1]。温度升高导致水稻不育率升高，产量下降[2]。降水量减少或降水分布不均严重影响作物产量，在小麦和玉米关键生育时期，多雨会使其增产，而少雨会使小麦和玉米减产[3]。蒲金涌等[4]研究表明，春季和初夏干旱对冬小麦产量影响最大，这个时期如果出现严重干旱，小麦产量将降低80%；玉米关键生育期若降雨很少，干旱严重，产量将减少50%。

烟草作为我国重要的经济作物之一[5]，其品质和产量直接影响着国民经济收入[6]。烟草对气候条件的变化非常敏感，气候因子是影响烤烟产量的重要因子之一。赵跃等[7]研究表明，降雨量是影响道真县烤烟产量的主要气象因子，其次是日照时数和气温。伸根期至采烤期的平均温度和日最低温度对赣南烤烟产量影响很大，达到极显著水平[8]。大理州的烤烟产量与5月上旬的气温、9月上中旬气温呈正相关，与7月上旬至9月下旬的降雨量呈负相关[9]。虽然有关于气候因子与烤烟产量关系的研究，但由于不同区域气候条件的差异性，其对烤烟产量关系的影响不同。鉴于此，利用三门峡烟区2003—2014年的气候和烤烟产量的相关资料，对气候因子与三门峡烤烟产量的关系进行了研究，以期为提高三门峡烟区烤烟产量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

三门峡烟区位于河南省的西部(110°21′～112°01′E、33°31′～35°05′N)，海拔高度300～1 500 m，属山地丘陵地貌[10]，为暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.8 ℃，年降水量500～800 mm，无霜期为216 d左右[11]。三门峡烟区土壤多红、黄黏土，富含磷、钾且土层深厚；较高的地势和较大的昼夜温差有利于烟叶内含物质的积累[12]。

1.2 数据来源

2004—2013年三门峡烤烟大田生育期的平均温度、相对湿度、降水量、日照时数、日最低气温、日最高气温和最小相对湿度等主要气候因子的气象资料由三门峡市气象局提供。根据三门峡烟区烤烟生产情况，重点整理了烤烟大田生育期(5—9月)相关气候因子的数据。2004—2014年三门峡市烤烟产量数据来源于河南省烟草公司三门峡市公司技术中心。

1.3 研究方法

根据灰色系统理论[14-16]，运用灰色关联分析对与烤烟产量有关的气候因子(平均温度、相对湿度、降水量、日照时数、日最低气温、日最高气温、最小相对湿度)进行关联系数及关联度分析。将烤烟产量作为参考数列(母序列)X0(t)，相关的气候因子作为比较数列(子序列)Xi(t)，i=1,2,…，m，则在t=k时，母序列与子序列的关联系数为L0i，其计算公式为：

L0i(k)=Δmin+ρΔmaxΔ0i(k)+ρΔmax

r0i=1N∑Nk=1L0i(k)

根据灰色关联的原则，灰色关联度系数越大，表示该序列与参考数列的关系越密切，反之则疏远，以此建立关联序列，并对其进行排列。

2 结果与分析

2.1 三门峡烟区烤烟大田生长期的气候因子变化

2.1.1 气候因子的统计描述 烤烟生长发育过程中，最适宜的温度为22～28 ℃，相对湿度为70%～80%，降水量为450～550 mm，日照时数为500～700 h[17-18]。由表1可知，三门峡烟区烤烟生育期的平均温度和相对湿度均处于其最适范围，而降水量略低于适宜范围，日照时数稍高于适宜范围，但均能满足烤烟正常生长发育的需要。变异系数分析表明，降水量、日照时数和平均温度的变异系数较大，相对湿度和日最高气温的变异系数较小；除日最高气温外，其他气候因子的偏度系数均小于0，表现为左偏峰；各气候因子的峰度系数均较小，表现为平阔峰。

表1 2004—2013年三门峡烟区烤烟生育期气候因子的统计量描述

2.1.2 不同气候因子年度间的变化 由图1和图2可知，2004—2013年烤烟生育期的平均温度、降水量、日照时数、日最低气温和日最高气温整体呈缓慢上升趋势，田间相对湿度、最小相对湿度则缓慢下降。其中相对湿度与时间的回归方程决定系数为0.516 2，相关系数r为0.718，F=8.526*，最小相对湿度与时间的回归方程决定系数为0.442 3，相关系数r为0.665，F=6.356*，相对湿度和最小相对湿度与时间的相关性均达到显著水平，而平均温度、降水量、日照时数、日最低气温和日最高气温的变化与时间的相关性不显著。

图1 2004—2013年三门峡烟区烤烟大田生长期平均温度、相对湿度、降水量及日照时数变化

图2 2004—2013年三门峡烟区烤烟大田生长期日最高气温、日最低气温及最小相对湿度变化

2.2 气候因子与烤烟产量的关系分析

2.2.1 气候因子与烤烟产量的相关分析 由表2可知，烤烟产量与主要气候因子之间存在较为密切的相关关系。烤烟产量与烤烟生育期的平均温度呈现极显著正相关关系，与降水量、日照时数和日最低气温均呈显著正相关关系，但与相对湿度、日最高气温、最小相对湿度的相关关系不显著。从相关系数绝对值的大小可知，平均温度与烤烟产量为高度相关；日照时数、日最低气温、降水量与烤烟产量为中度相关；最小相对湿度、相对湿度与烤烟产量相关性极弱；其中，平均温度与烤烟产量的相关系数最大，其次是日照时数。由此可知，与烤烟产量密切相关的气候因子为平均温度、日照时数、日最低气温和降水量。

表2 烤烟产量与气候因子间的简单相关系数

注：*、**分别表示显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)相关。

2.2.2 气候因子与烤烟产量的通径分析 相关分析结果仅说明各气象因子与烤烟产量两性状间的表型相关，并没有真正反映出各气候因子对烤烟产量的直接或本质的作用。因此，需要在此基础上对气候因子与烤烟产量的关系进行通径分析，分析出各气候因子对烤烟产量的直接和间接效应，进一步反映各气候因子与烤烟产量相关的原因。

对烤烟生育期的平均温度、相对湿度、降水量、日照时数、日最低气温、日最高气温、最小相对湿度与烤烟产量的关系进行通径分析，其结果见表3。由表3可见，大田气候因子对烤烟产量的直接作用不均等，其对烤烟产量的影响程度表现为平均温度>日照时数>日最高气温>相对湿度>降水量>最小相对湿度>日最低气温。其中，平均温度、相对湿度、日最低气温、日最高气温、最小相对湿度对烤烟产量为正的直接作用，降水量和日照时数对烤烟产量为负的直接作用。

从气候因子对烤烟产量间接作用的总和可知，各气候因子对烤烟产量的间接作用也有较大的差异，其中日照时数对烤烟产量的间接作用最大，其次是降水量，日最高气温对其的间接作用最小；降水量、日照时数、日最低气温对烤烟产量是正的间接作用，而平均温度、相对湿度、日最高气温、最小相对湿度对烤烟产量则为负的间接作用。从间接作用的途径来看，平均温度主要通过日照时数对烤烟产量起间接作用；相对湿度、日照时数通过平均温度对烤烟产量起间接作用；降水量、日最低气温、日最高气温通过平均温度、日照时数对烤烟产量起间接作用；最小相对湿度通过平均温度、日最高气温和相对湿度对烤烟产量起间接作用。

表3 气候因子与烤烟产量间的通径分析

2.2.3 气候因子与烤烟产量的灰色关联分析 相关分析和通径分析主要反映了气候因子与烤烟产量的两两表型相关及气候因子对烤烟产量的直接和间接作用，并没有反映出与烤烟产量关系最为密切的气候因子，鉴于此，运用关联度分析气候因子与烤烟产量的关联性，分析影响烤烟产量的最主要因素。

表4中不同气候因子与烤烟产量关联度的大小表示各气候因子与烤烟产量的密切程度，即气候因子对烤烟产量的影响程度。综合分析可知，平均温度与烤烟产量的关联度最大，为0.714；气候因子对烤烟产量的影响表现为平均温度>日照时数>降水量>日最低气温>日最高气温>相对湿度>最小相对湿度。对烤烟产量影响最大的气候因子为平均温度，其次是日照时数，而最小相对湿度对烤烟产量的影响相对较小。由此可知，不同气候因子对烤烟产量的影响不同，适宜的平均温度和充足的日照时数能促进烤烟产量的提高。

表4 气候因子与烤烟产量的灰色关联分析

3 结论与讨论

对三门峡烟区烤烟生育期的主要气候因子年度间变化进行分析，日照时数、平均温度、降水量和最小相对湿度逐年间变化较大，日照时数、平均温度和降水量整体上呈逐年增加的趋势，且日照时数和平均温度的变化幅度较大；而相对湿度和最小相对湿度整体上呈逐年减少的趋势，但变幅较小。且平均温度和相对湿度均在烤烟生长发育最适宜的范围内，降水量和日照时数能够满足其生长发育的需求。总体来说，三门峡烟区的气候条件有利于烤烟品质的形成和产量的提高。

三门峡烟区烤烟整个生育期的平均温度、日照时数、降水量、日最低气温与烤烟产量的相关性较为显著。其中，平均温度与烤烟产量的相关性最大，日照时数次之，且均为正相关关系，这与黄廷炎等[19]研究的南平市烤烟产量与平均温度和日照时数为正相关关系的结论一致。气候因子虽然对烤烟产量均有影响，但其影响作用不同。烤烟产量受大田生育期平均温度的直接作用影响较大；受日照时数的直接影响次之，且为负直接影响；受日最低气温的直接影响最小，这与杜国伟[20]研究的大田期最低气温对重庆市烤烟产量的影响大于其他气候因子的结论不一致，可能是因为重庆市的整个气候条件与三门峡烟区差异较大，且烤烟生育期的长短不同造成的。烤烟产量受日照时数的间接影响最大，而降水量次之。平均温度、日照时数、相对湿度、日最高气温不仅对烤烟产量起直接作用，还通过其他气候因子对其产生很大的间接作用，最小相对湿度和日最低气温对烤烟产量的直接作用强度较弱。

刘晓宇等[21]的研究显示，对黑龙江烟叶产量影响最大的气候因子是5—8月平均温度；李淑娥等[22]研究表明，烤烟产量与温度有关的气象因子的关联度均很高。日照时数对烤烟产量的影响也较大，梁水养等[23]对靖西烤烟产量与日照时数的关系进行研究，结果表明，日照时数增加有利于烤烟产量的提高。本研究结果表明，在影响烤烟产量的主要气候因子中，生育期的平均温度与烤烟产量的关联度最大，即对烤烟产量的影响最大，这与刘晓宇等[21]、李淑娥等[22]的研究结果相似；日照时数对烤烟产量的影响仅次于平均温度；日最小相对湿度与烤烟产量的关联度最小，即对烤烟产量的影响最小。

本研究仅对气候因子中的部分指标与烤烟产量的关系进行了研究，而影响烤烟产量的因子还有很多。因此，为保证并提高烤烟产量，下一步将对影响烤烟产量的其他因子做进一步分析和研究，以期为提高烤烟的产量和品质提供理论基础。

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Relationship between Yield of Flue-cured Tobacco and Climatic Factors

ZHANG Manman1,SHAO Huifang1*,XU Zicheng1,WANG Haibo2,ZHAO Panpan3

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 3.China Tobacco Zhejiang Industrial Co.,Ltd.,Hangzhou 310008,China)

In order to study the change of climatic factors and its effect on the yield of flue-cured tobacco in Sanmenxia tobacco growing area,the change trend and characteristic of climatic factors and flue-cured tobacco,the relationship between yield and climatic factors were analyzed during 2004—2013.The results showed that the main climate factors during tobacco growing period in the field could meet the needs of normal growth and development of tobacco in Sanmenxia,and it was beneficial to increase the yield of tobacco.The order of correlation between tobacco yield and climate factors was average temperature>sunshine hours>daily minimum temperature>precipitation>minimum relative humidity>relative humidity>daily maximum temperature,and the average temperature,sunshine duration,relative humidity,daily maximum temperature had a direct effect on tobacco yield.The grey correlation analysis showed that the correlation between tobacco yield and the average temperature was the greatest,followed by hours of sunshine,and the correlation between tobacco yield and the minimum relative humidity was the lowest. The climatic conditions were suitable for the growth of tobacco,and average temperature and sunshine hours had great effect on the yield of flue-cured tobacco in Sanmenxia tobacco growing area.

flue cured tobacco; growth period; climate; yield; correlation analysis; path analysis; grey correlation analysis

2016-01-05

河南省烟草公司科技攻关项目(HYKJ20121，HYKJ201043)；三门峡东部烟区烟叶质量提升工程(HYKJ201103)

张慢慢(1989-)，女，河南开封人，在读硕士研究生，研究方向：烟草栽培与质量评价。 E-mail:zhangmanman722@126.com

*通讯作者：邵惠芳(1971-)，女，河南灵宝人，副教授，博士，主要从事烟叶质量评价、数据挖掘等方面的研究。 E-mail:shf.email@163.com

S572

A

1004-3268(2016)07-0034-05