吉林市烤烟产量与气象条件的相关分析

梁 颖 马树庆 杨 琳 徐争春

（1.蛟河市气象局，吉林蛟河 132500；2.吉林省气象台，吉林长春 130062；3.吉林省气象服务中心，吉林长春 130062；4.桦甸市气象局，吉林桦甸 132400）

1 引言

烤烟是主要经济作物，烤烟栽培依靠自然气候和土壤条件，气象条件变化对烟叶生长、产量和生产效益影响较大[1-2]，因而烤烟产量和品质具有敏感的年变化和很强的地域特性[3-4]。气候和生态条件对烤烟栽培和产量的影响一直深受关注，很多专家学者在不同领域用不同方法对此作了大量的研究探讨。张慢慢等[5]通过相关分析和灰色关联分析认为三门峡烟区的平均温度和日照时数对烤烟产量的影响最大。李小芳等[6]通过相关、逐步回归、通径和决策等分析发现，上等烟比率对旺长期降水量和采烤前期日照时数反应敏感，决定烤烟产量的关键因素是旺长期的平均温度和降水量。不同地区气候环境对烟草生长所需条件的满足程度不同，因此各地气候条件对烤烟产量的影响有较大差异[7]。吉林市是北方烤烟主产区之一，处于东北地区的中东部丘陵区，气候温凉湿润，气象条件年际、月际和县（市）际差异均较大[8-9]，但烤烟生产与气象条件的关系研究很少有专门的研究报道，以致气象要素对烤烟产量的影响尚不十分清楚，远不能适应当前烤烟栽培布局调整、现代烤烟生产管理和打造特色烤烟品牌的需要，开展烤烟生产气象服务也缺乏相关的科学依据。因此本文利用历年烤烟产量和气象数据，通过相关分析等手段揭示气象要素对吉林市各县（市）烤烟产量的影响指标和模式。

2 资料与方法

2.1 数据来源

各县（市）1981—2017年5—9月气象资料来源于吉林市气象局，包括气温、降水、相对湿度、日照等数据。各县（市）1982—2016年烟叶种植面积、烟叶产量数据来源于吉林市社会经济统计年鉴。

2.2 烤烟气象产量分解

考察历年资料显示，烤烟单产（单位面积干烟叶产量）多有逐年升高的趋势。根据农业气象学原理，每年烤烟实际单产（Y）可分解为当年的趋势单产（Yt）+气象单产（Yc）。其中趋势单产是受农业生产技术等非自然因素影响的那部分产量，通常表现为产量随时间不断增长，根据历年产量变化特征，本文采用分段线性方法来模拟逐年趋势产量（图1虚直线）。每年的气象单产（Yc）为受天气气候变化影响的那部分产量[10]，计算公式为：Yc=YYt。

图1 蛟河（a）、桦甸（b）、磐石（c）烤烟单产年变化

采用相关分析研究吉林市气象条件对烤烟产量的影响，采用SPSS17.0进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 烤烟生产状况与气候条件

3.1.1 吉林市烤烟生产状况

吉林市位于我国东北地区中部，所辖5县（市）1城区，属于低山丘陵区，温带大陆性季风气候，气候、土质条件比较适宜种植烤烟[11]。烤烟在吉林市经济中占有较大的比重，除满足本地市场需求外，吉林烤烟还远销国内外，是雪茄型和混合型卷烟的原料产地之一。自1981年以来，受市场供需影响，吉林市烤烟种植面积在600～2 700hm2波动，年产烟叶（烟草公司收购的干烟叶）450万kg左右。吉林市各县（市）烤烟单产年际波动较大，有随时间增长的趋势。其中蛟河、桦甸、磐石的单产趋势变化较为显著（图1），烤烟单产由20世纪90年代的2 000kg/hm2左右到近年的2 400kg/hm2左右，烟叶价格为20元/kg左右，单位农田生产效益较高。吉林烤烟主要的生育阶段：3—4月为棚内育苗阶段，5月中下旬烟苗移栽至大田，6月中旬—8月上旬是旺长阶段，8月中旬—9月上旬为成熟阶段，9月中旬—10月中旬为采收烘烤阶段。大田生长期一般处于5—9月。

3.1.2 吉林市烤烟气候条件

烤烟为喜温作物，因此气温是决定烤烟品质和产量的一个重要因素[12]。烤烟生长前期气温影响不大，但中后期要求较高的气温[12]。吉林市5—9月各月平均气温分别在14.5℃、19.5℃、22.0℃、21.0℃和14.8℃左右，县际相差1～2℃。一般认为，烤烟移栽的最适宜气温为日平均气温12℃以上[12]，旺盛生长期日平均气温23℃左右较好，成熟期间日均气温不宜低于20℃[13]，采收期间15～18℃为宜。吉林烤烟大田生长期平均气温多数年份低于最适温度（22～23℃）[14]，但也在适宜温度下限范围内。吉林市5—9平均降水量550mm左右，各月依次为60mm、110mm、175mm、150mm和56mm，县际雨量差在正负8%左右。当地烤烟大田期需水量410mm左右，大田前期（苗期）和后期（采收期）需水较少，中期（旺长和成熟期）需水较多[13-14]，这与当地降水量时间变化相适应。但当地移栽期降水量较少，多数年份需要浇水移栽。旺长期降雨基本能满足烤烟生长需求，成熟前期降水量较多，经常发生内涝灾害，对产量有一定影响。烟叶生长和成熟期间适宜日照百分率需大于40%[14]。当地5—6月日照百分率在47%～52%；7—8月在40%～47%；9月在53%～60%，基本能够满足烤烟生长期对光照的需求，但有的年份夏季出现连阴雨，光照不足，影响烤烟产量。空气湿度对烤烟产量和病、虫害的发生发展也有影响[13]。吉林市5—9月空气相对湿度在70%～75%，接近烤烟生长发育适宜条件（70%～80%[13-14]），但当地7—8月湿度较大，且空气湿度年际变化较大，对烟叶产量有一定的影响。

3.2 烤烟产量与气象条件的关系

3.2.1 气温

烤烟的气象产量与5—9月各月平均气温的相关系数如表1，磐石和城郊的烤烟产量与5—9月平均气温正相关显著，其他县（市）关系不显著。各县（市）产量与8月平均气温的关系都呈现显著的正相关，气温越高产量越高；5月、6月、9月的关系不显著。表明当地气温能够满足烟叶幼苗生长和成熟的需求。其中城郊烤烟气象产量与7月、8月和5—9月平均气温的线性关系如图2，平均气温升高1℃，烤烟单产依次增加129.6kg/hm2、146.3kg/hm2和197.4kg/hm2。城郊2000年单产最高，为3 111kg/hm2，当年5—9月平均气温为20.6℃，7月、8月平均气温分别为24.5℃和23.2℃；1987年单产最低，为1741kg/hm2，当年5—9月平均气温为18.2℃，7月、8月平均气温分别为21.6℃和20.1℃。

图2 吉林市城郊烤烟产量与7月（a）、8月（b）、5—9月（c）平均气温的关系

3.2.2 降水量

吉林市各县（市）烤烟气象产量与5—9月各月降水量的相关系数如表1，各县（市）逐月的相关系数多为负值，说明当地雨量总体偏多，多数时段雨水过多导致产量下降，但位置偏南、气温相对较高的桦甸市产量与雨量关系不大。磐石和城郊烤烟产量与6月雨量显著负相关，永吉产量与8月雨量显著负相关。永吉产量与5—9月总雨量显著负相关（图3），雨量每增加10mm，每公顷产量下降9kg左右。其中2000年永吉烤烟单产最高值为3 305kg/hm2，当年5—9月总雨量为397.6mm；1987年单产最低值为1 942kg/hm2，5—9月雨量达到654.4mm，夏季出现内涝灾害。

图3 永吉烤烟产量与8月降水量（a）、5—9月降水量（b）的关系

3.2.3 相对湿度

由表1可知，吉林市各县（市）烤烟气象产量与夏、秋季空气相对湿度多呈现负相关，说明当地大田中后期空气总体过湿，对烤烟生长和产量有负面影响，空气相对干燥利于增产。当地5月空气湿度偏小，与产量的相关性多为正相关，但各县（市）相关系数不十分显著，说明春季移栽前后空气湿度对产量影响不大。从相关程度来看，蛟河9月、永吉7月、城郊6—7月的空气相对湿度与烤烟产量相关达到显著水平，5—9月平均相对湿度对城郊烤烟产量的影响也达到显著水平，其余多不十分显著。其中，城郊产量与7月空气相对湿度相关最为显著（图4），空气湿度每增加1%，每公顷产量下降24.5kg左右。2000年城郊单产最高，为3 111kg/hm2，7月相对湿度为64%；1987年单产最低，为1 741kg/hm2，7月相对湿度为85%。空气湿度大小与同期雨量有关，多雨的地方和年份空气湿度一般也较大，因此烤烟产量与雨量和空气湿度的相关性总体上相近。

图4 吉林城郊烤烟产量与7月相对湿度关系

表1 烤烟产量与气象要素的相关系数

3.2.4 日照

吉林市各县（市）烤烟气象产量与大田期各月日照百分率的相关系数如表1，总的看相关性多为正相关，说明多数地方多数时段日照充分利于增产，但也有负相关的。各县（市）逐月的相关性都没有达到显著水平，且相关性分布无规律性，说明吉林各地多数时段日照条件基本满足烤烟生长和产量形成的需求，很少出现持续寡照影响产量的情况。从相关程度来看，永吉7月日照与产量相关较为显著（图5），日照百分率每增加1%，每公顷产量增加11.4kg。2000年永吉单产最高，为3 305kg/hm2，7月日照百分率为41%；1987年单产最低，为1 942kg/hm2，7月日照百分率为46%。

图5 永吉烤烟产量与7月日照百分率关系

4 结语

（1）吉林市烤烟单产与5—9月平均气温和日照百分率呈正相关，与降水、相对湿度呈负相关。多数县（市）主要生长期日平均气温每升高1℃，烤烟单产增加130～200kg/hm2；期间雨量每增加10mm，产量下降9kg/hm2左右；日照百分率每增加1%，单产约增加11kg/hm2左右；旺长期空气湿度偏大导致产量略有下降。相对而言，5月和9月气候因子对烤烟单产影响较小，7—8月气候因子对烤烟单产影响较大。主要生长季气温适中或偏高、降水偏少、日照充足、湿度适中或略低有利于提升吉林市烤烟单产。

（2）气候因子对吉林市不同县（市）烤烟产量的影响有共性也有差异，是因为县际气象条件存在差异所致。从作物气象与生态学原理来看，同一类烤烟对气象条件的需求有一定的一致性，但由于气象条件地域差异较大，导致影响烤烟产量的气象要素以及产量与气象因子的关系是不同的，即使同一地区，不同时段的气象条件对烤烟产量的影响也可能不一致。

（3）本文和相关研究结果因地而异是客观的、可信的。但从相关系数的变化看，也有随机性和不确定性，例如个别相邻县（市）气象条件相近，但与产量的相关性却有明显差异，暂时还无法科学解释，部分模糊结果有待进一步采用其他试验方法分析和解释。