生育期氣候因子對陜西安康煙區烤煙產量、質量的影響

李小芳，趙 鵬，張向榮，吳 瑩，張 波，楊 瑾，朱 峰

(1 安康市氣象局,陜西 安康 725000；2 陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000)

生育期氣候因子對陜西安康煙區烤煙產量、質量的影響

李小芳1，趙 鵬2，張向榮1，吳 瑩1，張 波1，楊 瑾1，朱 峰2

(1 安康市氣象局,陜西 安康 725000；2 陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000)

【目的】 建立陜西安康煙區烤煙產質量及農藝性狀的氣候回歸預測模型，并剖析生育期氣候因子對烤煙產量的重要程度?！痉椒ā?以烤煙品種K326為試驗材料，于2005-2012年進行田間試驗，在打頂后和烘烤后分別測定烤煙農藝性狀和經濟學性狀，收集烤煙生育期氣候因子指標。采用相關、逐步回歸、通徑和決策等分析方法對生育期氣候因子與烤煙產質量之間的關系進行分析?！窘Y果】 烤煙各生育期年度間氣候因子都以降水量變異系數最大，平均溫度變異系數最??；降水量變異系數在采烤后期最大，生根期最??；平均溫度和日照時數的變異系數都是在生根期最大，旺長期最小?？緹煯a量、上中等煙比率和腰葉面積的變異系數較大，株高、節距和留葉數的變異系數較小。生根期平均溫度、旺長期平均溫度與留葉數、莖圍顯著或極顯著相關，旺長期降水量與上中等煙比率極顯著相關。采用逐步回歸分析構建了煙葉留葉數、莖圍、腰葉面積、產量和上中等煙比率等5個指標的氣候回歸預測模型，由模型可知烤煙留葉數由生根期平均溫度決定；莖圍由旺長期降水量和平均溫度共同決定；腰葉面積由旺長期降水量和日照時數共同決定；產量由生根期日照時數、旺長期降水量、旺長期平均溫度、采烤前期降水量和采烤前期日照時數共同決定；上中等煙比率由旺長期降水量和采烤前期日照時數共同決定。通徑和決策分析結果表明，影響烤煙產量的5個生育期氣候因子的重要性排序為：旺長期平均溫度>旺長期降水量>采烤前期降水量>生根期日照時數>采烤前期日照時數，其中前3個氣象因子以直接作用為主，后2個氣象因子以間接作用為主?！窘Y論】 構建的烤煙產質量及部分農藝性狀的氣候因子回歸預測模型在生產實踐中可對煙區年度總產量及質量進行預測；旺長期的平均溫度和降水量是決定烤煙產量的最關鍵因素。

陜西安康；烤煙；生育期；氣候因子；產量

氣候是烤煙種植區劃的重要因素，也是烤煙生產農事操作的重要參考依據。優質烤煙生產對各生育時期的光、溫、水氣候資源都有嚴格的需求[1-2]。氣候因子與烤煙產量和品質關系密切[3-10]，在煙區品種和配套技術成熟穩定時，氣候因子的總量及在各生育期的分配情況成為影響烤煙優質豐產的關鍵因素。陜南安康煙區自20世紀80年代初開始試種烤煙，經過20多年的生產實踐，已摸索出適宜的種植規模、種植品種及配套生產技術。從2003-2013年，全市種植規模穩定在10 000 hm2左右，種植品種以K326為主，且隨著旋耕機、起壟機、密集烤房和除草劑、抑芽劑等農機、農藥的逐步投入使用，降低了烤煙種植的勞動強度，擴大了戶均種植規模，K326品種的配套栽培技術也已成熟穩定，但近10年來安康烤煙產量、質量(下文簡稱產質量)卻在上下波動，影響著全市煙葉的產業化經營效果。前人對陜南烤煙生產與氣候因素的關系進行了較多研究[11-13]，試驗主要圍繞陜南優質烤煙種植的氣候區劃、陜南烤煙內在質量的氣候制約因子篩選這兩方面開展，而針對氣候年度波動對烤煙大田農藝性狀和經濟學性狀等產質量指標影響的研究卻較少。為此，本研究從分析陜西安康煙區烤煙生育期氣候和產質量相關性狀的年度間變化特點入手，探索生育期氣候因子與產質量相關性狀的關系，構建烤煙產質量指標氣候預測模型，剖析各氣候因子作用于產質量指標的機制及對產質量指標的重要性，以期通過產質量預測模型來預測和控制煙區煙葉總產量及質量，為制定煙區煙葉收購政策和營銷策略提供參考依據，并通過氣候因子的作用機制研究為探索安康煙區煙葉質量特色形成機理奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2005-2012年在安康市旬陽縣甘溪鎮桂花村烤煙科技示范基地進行，試驗地前茬作物為玉米，土壤肥力中等，地面平整，排灌方便。試驗小區采用完全隨機排列，6次重復，供試品種為K326，試驗小區長8.8 m、寬4.4 m，面積38.72 m2，每小區種植4行，每行16株，株距×行距為0.55 m×1.1 m。

1.2 測定方法

在烤煙打頂后、頂葉生長定型時，測定烤煙株高、節距、莖圍、留葉數和腰葉面積等農藝性狀。株高：測量自地表莖基處至莖部頂端的高度。節距：在株高1/3處測量上下5個節距(共測量10個節距)，取平均值。莖圍：在株高1/3處測量莖的周長。留葉數：記錄實際采收的葉片數。腰葉面積：選擇煙株中部最大葉片，測量自莖葉連接處至葉尖的直線長度(a)，并測定葉面最寬處的直線長度(b)，腰葉面積=a×b×葉面積指數(0.634 5)。

烤煙烘烤結束后，各小區分別計產，按照國家42級標準進行分級，測算上中等煙比例。

1.3 氣象數據來源

安康市烤煙生育期劃分為生根期(5月份)、旺長期(6月份)、采烤前期(7月份)、采烤后期(8月份)。各生育期平均溫度、日照時數和降水量等氣候資料(2005-2012年)來源于安康市氣象局。

1.4 數據處理方法

試驗數據的相關分析、逐步回歸分析、通徑分析均采用SAS統計分析軟件[14]進行；決策分析采用袁志發等[15]的方法進行。

2 結果與分析

2.1 烤煙生育期氣候因子的變異

從表1可見，陜西安康煙區烤煙各生育期氣候因子在年度間有明顯的波動變化，變化程度最大的是降水量，變異系數為36.08%～60.93%；變化程度最小的是平均溫度，變異系數為2.88%～6.19%；日照時數的變化程度居中，變異系數為16.07%～31.79%。從各生育期之間看，降雨量以采烤后期變化程度最大，生根期變化程度最小，旺長期和采烤前期的變化程度居中且相近；平均溫度和日照時數都是以生根期變化程度最大，旺長期的變化程度最小，采烤前期和采烤后期的變化程度居中且相近。

2.2 年度間烤煙農藝性狀及產質量的變異

從表2可見，陜西安康煙區烤煙農藝性狀和產質量在年度間有明顯的波動，變化程度較大的是煙葉產量、上中等煙比率和腰葉面積，變異系數在16.63%～18.84%；變化程度較小的是株高、節距和留葉數，變異系數在6.18%～6.94%；莖圍的變化程度居中，變異系數為11.38%。

表2 2005-2012年陜西安康烤煙產質量性狀的變異情況Table 2 Variation of yield and quality traits of flue-cured tobacco during 2005-2012 in Ankang,Shaanxi

2.3 各生育期氣候因子與烤煙產質量性狀的相關分析

由表3可見，生根期平均溫度與留葉數極顯著相關，與莖圍顯著相關。旺長期降水量與上中等煙比率極顯著相關；平均溫度與留葉數顯著相關，與莖圍極顯著相關。采烤后期日照時數與節距顯著相關，但是烤煙節距最遲在7月上旬已經定型，而采烤后期在8月份，因而他們之間相關關系并不能用于回歸預測。本研究以生根期降水量(X1)、生根期平均溫度(X2)、生根期日照時數(X3)、旺長期降水量(X4)、旺長期平均溫度(X5)、旺長期日照時數(X6)為自變量，以株高(Y1)、留葉數(Y2)、莖圍(Y3)、節距(Y4)、腰葉面積(Y5)分別為因變量，進行逐步回歸分析，回歸模型分別為：Y2=0.676 3X2+8.606 36；Y3=0.012 18X4+0.609 43X5-6.946 98；Y5=3.402 02X4+3.650 19X6+68.391 88；Y1和Y4的回歸模型不存在。以X1、X2、X3、X4、X5、X6、采烤前期降水量(X7)、采烤前期平均溫度(X8)、采烤前期日照時數(X9)、采烤后期降水量(X10)、采烤后期平均溫度(X11)、采烤后期日照時數(X12)為自變量，以產量(Y7)、上中等煙比率(Y8)分別為因變量，進行逐步回歸分析，回歸模型為：Y7=0.024 58X3+0.453 66X4+11.846 22X5-0.108 2X7-0.087 04X9-157.092 3；Y8=0.257 64X4-0.119 9X9+62.286 58?；貧w模型表明，陜西安康烤煙留葉數由生根期平均溫度決定，莖圍由旺長期降水量和平均溫度共同決定，腰葉面積由旺長期降水量和日照時數共同決定，產量由生根期日照時數、旺長期降水量、旺長期平均溫度、采烤前期降水量和采烤前期日照時數共同決定，上中等煙比率由旺長期降水量和采烤前期日照時數共同決定。

表3 生育期氣候因子與陜西安康煙區烤煙產質量性狀的相關系數Table 3 Correlationsbetween climatic factors in growth period and yield and quality traits of flue-cured tobacco in Ankang,Shaanxi

注：**表示在0.05水平上顯著相關，**表示在0.01水平上顯著相關。下表同。

Note:* Significant at 0.05 level,** Significant at 0.01 level.The same below.

2.4 各生育期氣候因子與烤煙產量的通徑和決策分析

2.3節逐步回歸分析結果說明，有5個生育期氣候因子對烤煙產量有決定作用，為了明確這5個氣候因子作用于烤煙產量的路徑以及對烤煙產量的重要程度，本研究進一步進行了通徑分析和決策分析，結果見表4。從表4可見，生根期日照時數、旺長期降水量、旺長期平均溫度、采烤前期降水量和采烤前期日照時數5個氣象因子共同決定的烤煙產量變異占總變異的99.99%，這說明逐步回歸分析篩選出來的5個氣象因子能夠全面準確地預測烤煙產量。直接通經系數表明，生根期日照時數、旺長期降水量、旺長期平均溫度、采烤前期降水量和采烤前期日照時數5個氣象因子對烤煙產量的偏回歸系數都達到極顯著水平，對烤煙產量的直接作用大小排序為旺長期平均溫度>旺長期降水量>采烤前期降水量>采烤前期日照時數>生根期日照時數，其中采烤前期降水量和采烤前期日照時數為負向作用。從間接通徑系數來看，生根期日照時數通過旺長期平均溫度作用于烤煙產量的間接作用大于直接作用，采烤前期日照時數通過旺長期降水量和旺長期平均溫度作用于烤煙產量的間接作用都大于其直接作用，而旺長期降水量和旺長期平均溫度對烤煙產量的影響主要以直接作用為主。從決策系數來看，各氣象因子對烤煙產量的綜合作用大小以旺長期平均溫度>旺長期降水量>采烤前期降水量>生根期日照時數>采烤前期日照時數，這說明影響烤煙產量的最主要因素是旺長期平均溫度和旺長期降水量。

表4 生育期氣候因子對烤煙產量的通徑分析和決策分析Table 4 Path analysis and decision analysis between climatic factors and yield of flue-cured tobacco

3 結論與討論

本研究采用逐步回歸法構建出留葉數、莖圍、腰葉面積、產量和上中等煙比率等5個指標的氣候回歸預測模型，在實踐中用于煙區烤煙年度生產情況的總體預測，為煙區制定“生產-收購-營銷”一體化經營策略提供了決策依據，但模型存在以下3大問題。一是采用逐步回歸法進行氣候因子篩選時，首先假設了氣候因子與目標性狀間是直線相關關系，而一般認為兩者之間是拋物線關系，各生育期氣候因子都存在最優區間、適生下線和適生上線[1-2]。本研究做此假設是因為陜西安康在種植區劃中屬于適宜區[11]，在適宜范圍內氣候因子與目標性狀是直線相關的，前人做氣候因子與烤煙內在化學成分的分析時也是默認為直線相關關系[5-6,8-10,12-13]，但是一旦氣候因子超出了適宜區就會造成模型預測失效，例如嚴重的階段性干旱或雨澇等，因而利用二次曲線逐步回歸分析來構建氣候回歸預測模型或許是今后模型改進方向。二是模型在構建時用的是2005-2012年間的數據，數據樣本較少，因而需根據新增加的年份數據對模型進行不斷修訂，以提高其預測精準度。三是生育期氣候因子僅采集了平均溫度、降水量和日照時數3個指標，而空氣濕度、地溫、積溫、光照強度等氣候因子未能納入逐步回歸模型進行篩選，因而需增加氣候因子，以對模型進行進一步修訂。

本研究篩選出決定陜西安康烤煙產量的氣候因子為生根期日照時數、旺長期降水量、旺長期平均溫度、采烤前期降水量和采烤前期日照時數，其中旺長期平均溫度和旺長期降水量是最主要因素;決定陜西安康烤煙上中等煙比率的氣候因子為旺長期降水量和采烤前期日照時數。旺長期是烤煙生長的水分臨界期，這一時期的水分供應狀況對烤煙產質量的影響很大，陜西安康煙區的烤煙生產屬于旱作農業，無灌溉條件，近年來旺長期年平均降水量為71.93 mm，變異系數為45.23%，這一氣候因子的最優區間為100～200 mm[1]，很顯然陜西安康煙區的旺長期降水量低于最優區間下限，并且年際間波動較大，因而對產質量的影響很大?？緹煯a量與積溫、降水量的關系密切，只有積溫和降水量條件同時得到滿足，才有利于烤煙產量的提高[2]；云南高海拔區域煙葉成熟期日照偏少、氣溫偏低，對烤煙質量影響較大[4]；貴州煙葉成熟采烤期的高溫干旱(東、北部地區)和低溫陰雨(西部地區)對烤煙質量影響較大[2]；陳偉等[5]研究認為，北方煙區煙葉化學成分的主導氣候因子是相對濕度、氣溫日較差和10 cm地溫，南方煙區煙葉化學成分的主導氣候因子是日照時數和降雨量。本研究的結果與上述研究結果不盡一致，這可能與我國烤煙種植分布區域廣泛，不同生態區域間的氣候條件差異較大，制約烤煙生產的氣候因子也不盡相同有關，但是本研究結果對生態條件相似、地理位置相近的秦巴煙區有一定的參考價值。

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Influence of climate factors in growth period on yield andquality of flue-cured tobacco in Ankang, Shaanxi

LI Xiao-fang1,ZHAO Peng2,ZHANG Xiang-rong1,WU Ying1, ZHANG Bo1,YANG Jin1,ZHU Feng2

(1AnkangMeteorologicalBureauinShaanxiProvince,Ankang,Shaanxi725000,China;2AnkangTobaccoCompanyinShaanxiProvince,Ankang,Shaanxi725000,China)

【Objective】 This study aimed to build climate regression prediction model of yield quality and agronomic traits of tobacco in Ankang, Shaanxi and analyze the importance of climate factors in growth period on yield.【Method】 Taking tobacco variety K326 as material,field experiments were carried out during 2005-2012.The agronomic and economic traits were determined after topping and maturity,respectively.Climate factors in growth period were also collected.Then,the relationship between yield index and climate factors in growth period was analyzed by correlation,stepwise regression,path,and decision analysis methods.【Result】 Variation coefficient of precipitation was the maximum and variation coefficient of average temperature was the minimumin climate factorsduring flue-cured tobacco growth periods.Variation coefficient of precipitation of late maturity stagewas the maximum and variation coefficient of precipitation of root spreading stagewasthe minimum.Variation coefficient of average temperature of root spreading stagewas the maximum and variation coefficient of average temperature of fast growing period wasthe minimum,sunshine duration hadthe same order as average temperature.Variation coefficients of yield,high-middle-quality ratio and area of waist leaves were large,while those of plant height,length of internode and number of leaves were small.The correlation coefficients reached significant or extremely significant between the average temperatures in root spreading stage and fast growing period withnumber of leaves andstem diameter.The correlation coefficients between precipitation in fast growing period and high-middle-quality ratio wereextremely significant.5 climate regression prediction models for number of leaves,stem diameter,area of waist leaves,yield and high-middle-quality ratiowere constructed by stepwise regression analysis.Number of leaves was decided by the average temperature in root spreading stage.Stem diameter was decided by the precipitation and the average temperature in fast growing period.Area of waist leaves was decided by the precipitation and sunshine hour in fast growing period.Yield was decided by the sunshine hour in root spreading stage,the precipitation and the average temperature in fast growing period,the precipitation and the sunshine hour in prophase maturity stage.High-middle-quality ratio was decided by the precipitation in fast growing period and the sunshine hour in prophase maturity stage.The path analysis and decision analysis showed that the importance of the 5 growth periods climatic factors on effectingflue-cured tobacco yield was in the decreasing order of average temperature of fast growing period>precipitation of fast growing period>precipitation of prophase maturity stage>sunshine duration of root spreading stage>sunshine duration of prophase maturity stage.The effects of first three meteorological factors were direct while those of thelatter two were indirect.【Conclusion】 5 climate regression prediction models of flue-cured tobacco yield quality and agronomic traits were built to predict annual yield and quality of flue-cured tobacco.The hydrothermal conditions infast growing period werethe most critical factor that determined the flue-cured tobacco yield.

AnkangShaanxi;flue-cured tobacco;growth period;climate factor;yield

時間:2015-08-05 08:56

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.09.014

2014-03-05

陜西省氣象局重點項目(2012Z-9)；陜西省氣象局創新項目(2014M-12)；陜西省優質特色煙葉開發項目(KJ-2011-01)

李小芳(1980-)，女，陜西大荔人，工程師，碩士，主要從事農業氣象及氣候資源開發研究。 E-mail:xfangli2008@163.com

趙 鵬(1981-)，男，山西臨猗人，農藝師，碩士，主要從事烤煙生產技術研究。E-mail:10943323@163.com

S572.01

A

1671-9387(2015)09-0097-06

網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150805.0856.028.html