湖北煙區氣象因子對煙葉質量的影響
——以恩施州利川市元堡鄉為例

孫敬國，張允政，孫光偉，譚本奎，張鵬龍，李建平，馮 吉，陳振國

（1.湖北省煙草科學研究院，武漢 430030；2.十堰市煙草公司，湖北 十堰 442000；3.宜昌市煙草公司，湖北 宜昌 443000；4.恩施州煙草公司，湖北 恩施 445000）

湖北省是中國重要的煙葉產區之一，煙區烤煙整體質量較好，根據2017年《全國烤煙煙葉香型風格區劃》，湖北煙區劃分為武陵秦巴生態區。該區域煙葉以干草香、醇甜香為主體，氣象因子是彰顯煙葉品質的重要因素之一，因此，根據氣象因子制定該區域適宜的措施是提高煙葉品質的根本途徑。

煙草是品質和產量兼顧的經濟作物，對自然環境條件的變化敏感［1］，其生長發育與土壤、氣候和地理屬性相關［2-6］。氣象因素是煙草生長發育依賴的生態因子［7-9］，由于其自然屬性的特性，通過煙區之間的氣候比較，尋求不同區域煙葉的差異性，制定相適宜的農藝操作措施，從而保障煙葉品質凸顯。

湖北省恩施州利川市元堡鄉是“清江源”特色優質品牌煙葉的重要組成部分，是浙江中煙利群卷煙品牌原料基地。本研究通過對該煙區氣象因子的分析，以期對該地區煙葉的生產提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 氣象資料收集

收集2014—2019年恩施州利川市元堡鄉常規觀測資料，包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數、降水量等。

1.2 方法

收集了2014—2019年利川市元堡鄉煙葉質量數據。烤煙質量由煙葉感官質量和煙葉化學成分組成。數據主要來源于湖北省煙草科學研究院長期定位監測點所檢測數據。選取C3F煙葉，采用AA3連續流動分析儀測定煙葉中煙堿［10］、總氮［11］、總糖［12］和鉀［13］含量。

煙葉感官質量測定：參考YC/T 138—1998煙草及煙草制品感官評價方法。感官質量指標包括香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒和灰色，其滿分分值分別為18、16、16、20、22、4和4分，總分為100分。

1.3 數據分析

采用SQL SERVER、Excel等軟件，利用各站點日氣象資料分別計算出逐旬平均氣溫、降水總量、日照時數，及相鄰連續2～15個旬的平均氣溫、累積旬降水量、累積旬日照時數。

距平=（實測值-同期歷史均值）/同期歷史均值

采用SAS10.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 氣象因子分析

2.1.1 溫度 由圖1可知，在煙葉移栽后，在煙葉大田生育期（5月中旬到9月中旬130 d），平均氣溫高于15℃。其中，平均氣溫在15～20℃約60 d，包括5月中旬至6月中旬、9月上旬和中旬；溫度在20℃以上的約70 d，包括6月下旬至8月下旬。

圖1 利川市元堡鄉2017—2019年平均氣溫

2.1.2 日照時數 由圖2可知，2017—2019年在煙葉大田生育期，利川市元堡鄉總日照時數分別為543.50、691.80、596.50 h。移栽到團顆期（5月中下旬）總日照時數平均為86.73 h，團棵到打頂期（6月和7月）總日照時數平均為297.10 h，成熟及采烤期（8月和9月上中旬）總日照時數平均為226.77 h。

圖2 利川市元堡鄉2017—2019年日照時數

2.1.3 降水量 由圖3可知，2017—2019年在大田生育期，利川元堡總降雨量分別為920.0、657.4、452.1 mm。在移栽后至緩苗期（5月中旬），雨水適中平均降雨量為50.8 mm，在移栽到團棵期（5月中旬到6月中旬）降水量在27.6～82.9 mm，旺長期（6月下旬到7月中旬）降水量在134.9～346.9 mm，成熟期（7月中旬到8月上旬）降水量在146.3～304.1 mm。

圖3 利川市元堡鄉2017—2019年降雨量

2.2 氣象因子與煙葉質量相關性分析

2.2.1 與煙葉鉀含量的相關性 由表1可知，2017—2019年在利川市元堡鄉，5月下旬、6月上中旬、7月中旬、7月下旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水距平與煙葉鉀含量呈顯著正相關；5月上旬、8月中旬日照時數距平與烤煙鉀含量呈顯著正相關；6月上旬到7月下旬、9月氣溫距平與對烤煙鉀含量呈顯著負相關。

2.2.2 與煙葉煙堿含量的相關性 由表1可知，2017—2019年在利川市元堡鄉，5月下旬、6月上中旬、8月上旬、8月下旬降水距平與煙葉煙堿含量呈顯著負相關；6月中下旬、7月中旬和9月上中旬日照時數距平和5月下旬、7月中旬、9月下旬平均氣溫距平與煙堿含量呈顯著正相關。

表1 氣象因子與煙葉鉀和煙堿含量的相關性（2017—2019年）

2.2.3 與煙葉總氮含量的相關性 由表2可知，2017—2019年在利川市元堡鄉，4月下旬到5月上旬、6月下旬到9月上旬降水距平與煙葉總氮含量呈顯著負相關，9月中旬降水距平與煙葉總氮含量呈顯著正相關；6月下旬、7月下旬和9月上旬日照時數距平與總氮含量呈顯著正相關，8月上旬日照時數與總氮含量呈顯著負相關；5月下旬、7月中旬、8月上旬、8月下旬、9月下旬氣溫距平與總氮含量呈顯著負相關，6月中下旬氣溫距平與總氮含量呈顯著正相關。

2.2.4 與煙葉總糖含量的相關性 由表2可知，2017—2019年在利川市元堡鄉煙區，5月上旬、8月中旬到9月中旬降水距平與總糖含量呈顯著負相關，6月中旬呈顯著正相關；4月下旬至5月上旬、5月下旬、8月中旬、8月下旬日照時數距平與總糖含量呈顯著正相關，6月上中旬日照時數距平與總糖含量呈顯著負相關；4月下旬至5月上旬、6月下旬至7月上旬、8月中下旬溫度距平與總糖含量呈顯著正相關，7月中旬、9月中下旬溫度距平與總糖含量呈顯著負相關。

表2 氣象因子與煙葉總氮和總糖含量的相關性（2017—2019年）

2.2.5 與煙葉感官質量的相關性 采用氣象距平的方法進行了利川市元堡鄉煙區氣象因子與感官質量的相關分析，結果（表3）顯示，在利川市元堡鄉，6月中下旬、7月上旬以及9月中上旬的距平降水量，5月中下旬、8月下旬、9月下旬的距平氣溫，5月中旬和9月下旬的距平日照時數，均與烤煙感官質量呈顯著正相關；而6月上旬和9月下旬的距平降水量，6月中旬到7月上旬、7月下旬、9月上中旬的距平氣溫，6月中旬、7月下旬、9月上中旬的距平日照時數均與烤煙感官質量呈顯著負相關。

表3 距平氣象因子與煙葉感官質量的相關分析（2017—2019年）

2.2.6 影響煙葉品質的關鍵氣象因子研究 氣象因子對煙葉品質具有重要意義，根據不同時間段對煙葉品質的影響，對氣象因子進行了權重分析，結果（表4）顯示，8月下旬和9月下旬溫度對煙葉品質影響權重較大，此時煙葉處于成熟采烤期，煙葉對光熱條件要求比較高，高溫天氣多對烤煙品質不利。

表4 影響烤煙品質的重要氣象因子權重排序分析（2017—2019年）

6月中下旬到7月中下旬，此階段為烤煙旺長期，對光、溫、水的需求比較高，而此時鄂西地區處于干旱時期，水分的供需矛盾較大，因此，此時期降水對烤煙品質比較重要。

5月中下旬到6月上旬，此階段是煙葉團棵期到旺長期，由于山區春季回溫慢，陰雨寡照，而烤煙移栽后需要充足的光熱，此時期的熱量條件供需存在矛盾，因此，5月中下旬到6月上旬的日照時數、氣溫是對烤煙品質的影響較大。

3 討論

3.1 溫度對煙葉的影響

溫度是影響烤煙品質重要因素之一［14］，溫度過高或過低都會抑制煙株生長［15］，曹仕明等［16］研究認為，生產優質烤煙要求前期溫度較低，后期溫度較高。利川市元堡鄉在煙葉生長后期，溫度高于25℃以上有20 d左右，可見該地區滿足優質煙葉生產的溫度需求。

利川市元堡鄉氣溫與煙葉鉀含量、煙堿、總氮、總糖和煙葉感官質量性顯著。王彪等［17］和古戰朝等［18］在不同年份對云南烤煙化學成分和氣象因子進行灰色關聯分析，烤后煙葉中煙堿和總氮含量與成熟后期的溫度有較高的關聯度。劉遜［19］探討了湘西自治州煙區烤煙品質和生態因子的關系，發現大田期平均氣溫對煙葉物理性狀和煙葉化學成分（總糖、還原糖、總氮、煙堿）有顯著影響。杜國偉［20］通過研究重慶植煙區生態因子對烤煙產量和品質影響，發現均溫對烤煙上中等煙比例具有重要影響，均溫是對烤煙評吸質量的作用程度最大。王育軍等［21］運用簡單相關和典型相關分析方法對云南保山煙區氣象因子與烤后煙葉化學成分含量的關系進行研究，發現大田期均溫對煙葉蛋白質、還原糖、總氮及鉀氯比影響較大，5—7月平均氣溫與C3F煙葉蛋白質呈顯著負相關，5—9月均溫與C3F煙葉還原糖呈顯著負相關，總氮與5月均溫之間呈顯著負相關，鉀氯比與8—9月均溫之間呈顯著正相關。

3.2 日照時數對煙葉的影響

煙草是喜光作物，光照條件對煙草的生長發育和生理代謝都有較大的影響［22］。2017—2019年，在利川市元堡鄉煙葉大田生育期，總日照時數在543.5～691.8 h，烤煙生長最合適的光照條件是全年日照時數大于2 000 h，大田生長期日照時數大于500 h［23］，可見，利川市元堡鄉有滿足優質煙葉生產的光照條件。

利川元堡鄉5—10月日照時數與煙葉質量相關性顯著，蔣斌等［24］對黔西南州的研究指出，優質烤煙生產受5月、7月、9月和5—9月累計日照影響比較大。5月上旬、8月中旬日照時數距平與烤煙鉀含量呈顯著正相關。謝敬明等［25］研究了紅河州中低海拔日照時數對煙葉品質的影響，結果表明，施木克值和鉀含量受旺長期到煙葉成熟期日照時數影響較大。6月中下旬、7月中旬和9月中上旬日照時數距平與煙堿含量呈顯著正相關，5月上旬、5月下旬、8月中下旬日照時數距平與總糖含量呈顯著正相關。朱振乾［26］研究了昭通烤后煙葉主要內在化學成分與氣候因子的相關性，發現煙葉總糖和還原糖含量與日照時數之間呈顯著或極顯著正相關。

3.3 降雨量對煙葉的影響

水分是影響烤煙生產的重要因素，煙草的需水量大，大田期總耗水量約為5 010 m3/hm2，約500 mL降水量。利川元堡鄉在移栽到團棵期降水量在27.6～82.9 mm，旺長期降水量在134.9～346.9 mm，成熟期降水量在146.3～304.1 mm。龍懷玉等［27］研究認為，優質煙葉生產對降雨的要求是移栽至團棵期較少，胚長期較多，成熟期又較少，具體而言，還苗期與伸根期降雨量80～100 mm、旺長期降雨量100～200mm、成熟期降雨量80～120 mm。可見，利川市元堡鄉的降水量符合優質煙的生產需求。

本研究中，5月下旬、6月中上旬、7月中旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水與煙葉鉀含量呈正相關，且相關性顯著；5月下旬、6月中上旬、8月上旬和8月下旬降水距平與煙葉煙堿含量呈顯著負相關。韋成才等［28］研究表明，煙堿含量與大田期5—8月平均降水量呈負相關。4月下旬到5月上旬、6月下旬到9月上旬降水距平與煙葉總氮含量呈顯著負相關，9月中旬到10月上旬呈顯著正相關；5月上旬、8月中旬到9月中旬降水量距平與總糖含量呈顯著負相關，6月中旬呈顯著正相關。

4 結論

通過對湖北煙區氣象因子對煙葉質量的影響研究，取得主要結論如下：

1）恩施州利川市元堡鄉氣象因子符合優質煙葉生產的需求；

2）恩施州利川市元堡鄉5月下旬到7月中旬、9月下旬溫度與煙堿含量呈正相關；5月上旬、6月下旬到7月上旬，8月中下旬溫度與總糖含量呈正相關；5月中下旬、8月下旬、9月下旬的溫度與烤煙感官質量呈正相關；6月上旬到7月下旬，9月溫度與對烤煙鉀含量呈負相關；5月下旬、7月中旬、8月上旬、8月下旬、9月下旬溫度與總氮含量呈顯著負相關。

3）恩施州利川市元堡鄉5月上旬、8月中旬日照時數與烤煙鉀含量呈正相關；6月中下旬，7月中旬和9月中上旬日照時數與煙堿含量呈顯著正相關；6月下旬、7月下旬和9月上旬日照時數與總氮含量呈顯著正相關；5月上旬、5月下旬、8月中下旬日照時數與總糖含量呈顯著正相關；5月中旬和9月下旬日照時數與烤煙感官質量呈正相關。

4）恩施州利川市元堡鄉5月下旬、6月中上旬、7月中旬到8月上旬、8月下旬到9月中旬的降水與煙葉鉀含量呈正相關；6月中下旬、7月上旬以及9月中上旬的降水量與烤煙感官質量呈正相關；5月下旬、6月中上旬、8月上旬、8月下旬降水與煙葉煙堿含量呈負相關；5月上旬、6月下旬到9月上旬降水與煙葉總氮含量呈負相關；5月上旬、8月中旬到9月中旬降水與總糖含量呈負相關。

5）恩施州利川市元堡鄉氣象因子對煙葉質量的影響權重大小具體為7月下旬、8月下旬和9月下旬的平均旬氣溫對煙葉質量影響最大，其次為5月中旬和6月中旬的平均旬日照時數，再次為5月中旬、6月和9月上旬的降水量。