摘要
为探究茄衣烟叶生产中的气候资源配置情况,以“云雪1号”品种为试验材料,通过调整移栽期以改变烟株生育期内的气候指标,采用多元统计分析法研究茄衣烟叶的气候资源配置及其对烟株农艺性状及发酵后烟叶化学成分的影响。相关性分析结果显示,烟株大田期的积温、≥10 ℃有效积温、总降水量与总温差对烟株农艺性状各指标的影响较大,其相关系数分布范围为0.478~0.939,而积温、≥10 ℃有效积温、平均气温对烟叶总糖、烟碱、总氮、蛋白质含量影响较大,其相关系数分布范围为-0.955~-1.000。采用因子分析的方法在8项气候指标中提取出气候积累因子与湿度因子2个主因子,进一步通过灰色关联分析得出上述二者分别是影响烟株农艺性状和烟叶常规化学成分的主因子。以上结果表明,确定茄衣烟株移栽期的主要气候因子依据为大田生育期的气温、降水量和相对湿度的综合配置。
雪茄是由经过干燥及发酵的烟叶制作而成的一种烟草制品,因具有香气浓郁、劲头大、焦油量低等特点被消费者所接
气候是优质雪茄烟叶形成的关键因
本试验以茄衣品种“云雪1号”为试验材料,通过调整移栽期以改变其大田生育期内的气候条件,采用多元分析法探究气候配置及其对雪茄烟生长发育及烟叶品质的影响,以期为优质茄衣烟叶生产提供理论参考。
试验于2022年在湖南省怀化市麻阳苗族自治县石羊哨乡洞溪村(109°39′E、27°54′N,海拔300 m)进行。试验地年平均气温16.4 ℃,年降水量1 200~1 500 mm,无霜期为265~290 d,年日照时数在962~1 452 h。供试茄衣品种云雪1号,试验地前茬作物为水稻。试验田土壤为粉黏壤土,土壤理化性质为pH 4.98、速效钾48.87 mg/kg、碱解氮189.00 mg/kg、速效磷25.23 mg/kg、有机质32.09 g/kg、交换性钙57.63 mg/kg、交换性镁411.88 mg/kg。
本试验通过设置不同移栽期处理以改变烟株田间生长的气候资源配置,共设置4个处理,T1:4月5日移栽,T2:4月15日移栽,T3:4月25日移栽,T4:5月5日移栽。采用随机区组设计,行株距均为120 cm×40 cm,每个处理设置3次重复,共12个小区。每个小区采用2行区种植,每行栽烟50株。移栽方式采用常规膜上移栽,肥料用量分别为N 120 kg/h
怀化市麻阳苗族自治县气象数据由湖南省气象局提供,基础气象数据包括30 a(1991-2020年)逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、相对湿度、日照时数等气候指标。结合当地生产实际,依上述数据计算不同移栽期处理下烟株大田生长各时段(烟株大田生长时段移栽后30 d内,S1;移栽后45 d内,S2;移栽后60 d内,S3;移栽至中部叶采收,S4)的积温、≥10 ℃有效积温、总温差、总降水量、平均昼夜温差、平均气温、平均日照时数、平均相对湿度等气候指标的配置结果,计算方法参照文献[
时段编号 Period number | 对应大田期 Corresponding field period | 生长时段(月/日) Growth periods(month/day) |
---|---|---|
S1 |
移栽后30 d内 Within 30 d after the transplanting |
T1(04/05―05/05);T2(04/15―05/15) T3(04/25―05/25);T4(05/05―06/04) |
S2 |
移栽后45 d内 Within 45 d after the transplanting |
T1(04/05―05/20);T2(04/15―05/30) T3(04/25―06/04);T4(05/05―06/18) |
S3 |
移栽后60 d内 Within 60 d after the transplanting |
T1(04/05―06/04);T2(04/15―06/14) T3(04/25―06/23);T4(05/05―07/03) |
S4 |
移栽至中部叶采收 Transplant to harvest |
T1(04/05―07/03);T2(04/15―07/13) T3(04/25―07/23);T4(05/05―08/02) |
每个移栽处理标记10株生长一致烟株进行观察,参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》于移栽后30、45、60 d测定各处理农艺性状。具体指标包括株高、茎围、最大叶长、最大叶宽、有效叶数和节距。
不同移栽处理烟叶发酵后进行常规化学成分(总氮、蛋白质、烟碱、总糖、还原糖、钾、氯)的测定。按照YC/T 160—2002、YC/T 161—2002方法测定烟叶中的总氮和烟碱含量,YC/T 249—2008方法测定蛋白质含量,YC/T 159—2019方法测定总糖和还原糖含量,YC/T 162—2011方法测定氯含量,YC/T 217—2007方法测定钾含量。
为明确不同移栽期下茄衣烟株大田生育期的气候配置情况,研究了1991-2020年4-7月的平均气温、平均降水量、平均相对湿度、平均日照时数、平均昼夜温差5个气候指标的变化(
月份 Month | 平均气温/℃ Average temperature | 平均降水量/mm Total precipitation | 平均相对湿度/% Average relative humidity | 平均日照时数/h Average sunshine hours | 平均昼夜温差/℃ Average temperature difference between day and night |
---|---|---|---|---|---|
4月 April | 17.55±0.22d | 4.27±0.34b | 77.98±1.21b | 3.35±0.20b | 8.59±0.26a |
5月 May | 21.86±0.14c | 6.63±0.45a | 83.01±0.51a | 3.66±0.19b | 8.45±0.24a |
6月 June | 25.36±0.19b | 8.38±0.76a | 80.93±0.78ab | 3.78±0.19b | 7.65±0.15b |
7月 July | 28.33±0.25a | 6.28±0.85ab | 79.53±0.73b | 6.32±0.27a | 8.56±0.19a |
注: 同列不同小写字母表示不同气候指标内差异显著(P<0.05),下同。Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference among different climate indicator (P<0.05),the same as follows.
为进一步研究气候配置结果,计算各移栽处理下的烟株大田生长各个时段的积温、≥10 ℃有效积温、总温差、总降水量、平均昼夜温差、平均气温、平均日照时数、平均相对湿度等气候参数的30 a长期变化(

图1 1991-2020年麻阳县烟株不同大田生育期内各时段的气候指标变化
Fig. 1 The change of climate indicators in different fields of tobacco plants in Mayang County from 1991 to 2020
A:积温Accumulated temperature;B:≥10 ℃有效积温 ≥10 ℃ effective accumulated temperature;C:总降水量Total precipitation;D:总温差Total temperature difference;E:平均昼夜温差Average temperature difference between day and night;F:平均日照时数Average sunshine hours;G:平均气温Average temperature;H:平均相对湿度Average relative humidity.
由

图2 不同移栽期处理雪茄烟的农艺性状
Fig. 2 Agronomic traits of cigar tobacco under different transplanting period treatments
A:株高Plant height;B:茎围Stem circumference;C:最大叶长Maximum leaf length;D:最大叶宽Maximum leaf width;E:有效叶数Productive leaves;F:节距 Pitch.
由
处理 Treatment | 总糖含量/(mg/g) Total sugar content | 烟碱含量/(mg/g) Nicotine content | 总氮含量/(mg/g) Total nitrogen content | 氯离子含量/(mg/g) Chlorine ion content | 还原糖含量/(mg/g) Reduce sugar content | 钾含量/(mg/g) Potassium content | 蛋白质含量/(mg/g) Protein content | 钾氯比 Potassium chlorine ratio | 氮碱比 Nitrogen nicotine ratio | 两糖比 Total sugar reduce sugar ratio |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
T1 | 15.72 | 29.54 | 22.91 | 5.71 | 8.61 | 28.96 | 69.11 | 5.10 | 0.78 | 1.82 |
T2 | 9.20 | 24.93 | 21.23 | 6.72 | 3.92 | 46.01 | 61.61 | 6.87 | 0.85 | 2.33 |
T3 | 6.65 | 20.30 | 19.42 | 5.80 | 1.81 | 46.81 | 52.57 | 8.07 | 0.95 | 3.64 |
T4 | 5.54 | 16.22 | 19.32 | 4.31 | 2.45 | 34.22 | 52.24 | 7.96 | 1.19 | 2.26 |
为探究不同气候资源配置的影响。分别对烟株生育期内的8个气候指标与对应时期的烟株农艺性状及烟叶常规化学成分进行相关性分析(

图3 气候指标与烟株农艺性状及发酵后烟叶化学成分相关性分析
Fig. 3 Correlation analysis between climatic indexes and agronomic traits of tobacco plants and chemical composition of fermented tobacco leaves
红色和蓝色分别代表各指标的正负相关,*表示0.05水平上显著相关,**表示0.01水平上显著相关,***表示0.001水平上显著相关。Red and blue represent a positive and negative correlation for each indicator,* indicates a significant correlation at 0.05 level,** indicates a significant correlation at 0.01 level,*** indicates a significant correlation at 0.001 level.
发酵后烟叶的总糖、烟碱、总氮、蛋白质含量与烟株整个大田生育期内的积温、≥10 ℃有效积温、平均气温、总降水量呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.001)负相关;氮碱比与积温、≥10 ℃有效积温、平均气温、平均日照时数呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,与平均相对湿度呈显著(P<0.05)负相关;钾氯比和还原糖含量分别与总降水量呈显著(P<0.05)正相关和负相关关系。
在相关性分析的基础上,为提取气候指标中的特征因子,对烟株大田生育期内8项气候指标进行因子分析,提取出气候指标中特征值大于1.000的2个特征因子,贡献率分别为62.761%和29.168%,包含大田生育期气候指标的91.929%(
因子 Factor | 特征值 Eigenvalue | 方差贡献率/% Variance contributionrate | 累计贡献率/% Cumulative contributionrate |
---|---|---|---|
X1 | 6.013 | 62.761 | 62.761 |
X2 | 1.314 | 29.168 | 91.929 |
由
气候指标 Climate indicies | 因子载荷矩阵 Factor load matrix | 得分系数矩阵 Score coefficient matrix | 公因子方差 Variance of main factors | ||
---|---|---|---|---|---|
X1 | X2 | X1 | X2 | ||
积温 Accumulated temperature (Tac) | 0.954 | 0.258 | 0.215 | -0.065 | 0.976 |
≥10 ℃有效积温 ≥10 ℃ effective accumulated temperature (Tea) | 0.955 | 0.285 | 0.209 | -0.049 | 0.994 |
平均昼夜温差 Average temperature difference between day and night (Tdn) | 0.515 | -0.810 | 0.043 | -0.383 | 0.921 |
平均气温 Average temperature (Ta) | 0.692 | 0.640 | 0.048 | 0.235 | 0.889 |
总降水量 Total precipitation (Tp) | 0.921 | 0.348 | 0.184 | -0.001 | 0.970 |
平均日照时数 Average sunshine hours (Hs) | 0.852 | 0.058 | 0.233 | -0.166 | 0.729 |
平均相对湿度 Average relative humidity (Hr) | -0.001 | 0.982 | -0.233 | 0.612 | 0.964 |
总温差 Total temperature difference (Td) | -0.939 | 0.175 | 0.230 | -0.114 | 0.911 |
将烟株农艺性状指标与发酵后烟叶的化学成分作为参考序列,3个气候指标特征因子作为比较序列,对各指标进行标准化缩放后分别进行灰色关联度分析,以消除量纲影响。由
项目 Items | 气侯积累因子 Climaticaccumulation factor (X1) | 湿度因子 Humidity factor (X2) | 综合因子 Comprehensive factor (F) | 关联顺序 Order of degree of grey incidence |
---|---|---|---|---|
株高 Plant height | 0.613 02 | 0.609 21 | 0.611 81 | X1>F>X2 |
茎围 Stem circumference | 0.889 04 | 0.840 25 | 0.884 14 | X1>F>X2 |
最大叶长 Maximum leaf length | 0.817 64 | 0.814 07 | 0.816 12 | X1>F>X2 |
最大叶宽 Maximum leaf width | 0.846 60 | 0.843 43 | 0.845 51 | X1>F>X2 |
有效叶数 Productive leaves | 0.807 22 | 0.799 01 | 0.804 21 | X1>F>X2 |
节距 Pitch | 0.731 54 | 0.729 03 | 0.754 53 | F>X1>X2 |
由
项目 Items | X1 | X2 | F | 关联顺序 Order of degree of grey incidence |
---|---|---|---|---|
总糖含量 Total sugar content | 0.706 38 | 0.767 37 | 0.548 25 | X2>X1>F |
烟碱含量 Nicotine content | 0.708 37 | 0.889 54 | 0.653 03 | X2>X1>F |
总氮含量 Total nitrogen content | 0.729 87 | 0.920 91 | 0.778 60 | X2>F>X1 |
氯离子含量 Chlorine content | 0.730 78 | 0.842 36 | 0.695 50 | X2>X1>F |
还原糖含量 Reduce sugar content | 0.586 20 | 0.706 28 | 0.638 27 | X2>F>X1 |
钾含量 Potassium content | 0.715 16 | 0.806 62 | 0.847 83 | F>X2>X1 |
蛋白质含量 Protein content | 0.818 03 | 0.915 32 | 0.887 24 | X2>F>X1 |
钾氯比 Potassium chlorine ratio | 0.862 76 | 0.823 80 | 0.844 92 | X1>F>X2 |
氮碱比 Nitrogen nicotine ratio | 0.668 60 | 0.834 18 | 0.773 19 | X2>F>X1 |
两糖比 Total sugar reduce sugar ratio | 0.736 34 | 0.807 83 | 0.736 75 | X2>F>X1 |
本研究通过多元统计分析探究了不同气候资源配置对于茄衣烟株大田生长及发酵后烟叶品质的影响,明确了对于影响茄衣烟株大田长势及发酵后烟叶化学成分的主要气候因子分别为气候积累因子(积温、≥10 ℃有效积温、总温差、总降水量)与湿度因子(平均相对湿度)。
气候是烟草栽培最基础的生态条件,是优质烟叶生产的决定性因素,更是植烟地域选择的主导因
本研究通过相关性分析发现烟株生育期内气候指标与烟株农艺性状及发酵后烟叶化学成分的关系。结果显示,对于烟株田间生长与叶片发育而言,移栽后60 d内的积温、≥10 ℃有效积温、平均气温、总温差、平均昼夜温差均对烟株农艺性状各指标有着不同程度的影响。这是由于温度对于烟草生长至关重要,生长前期适当低温有利于茎秆生长发育,随后温度升高有助于光合产物的转运与积累,同时夜间气温的降低可使叶片呼吸效率减弱,较大的昼夜温差对于其干物质的积累起到促进作
因子分析的目的是找到怀化烟区各气候指标中具有主导作用的因子,本研究通过对烟株大田生育期内8个气候指标进行因子分析,提取出怀化烟区各气候指标中具有主导作用的气候积累因子与湿度因子,并基于此对关键气候因子与烟株农艺性状及发酵后烟叶化学成分进行灰色关联分析,根据参考序列(烟株农艺性状及发酵后烟叶化学成分)与比较序列(8项气候指标所提取出的特征因子)曲线几何形状的相似程度来测量各因素间的影响程度。结果表明,积温、≥10 ℃有效积温、总温差、总降水量对于气候积累因子贡献较大,且该因子对于烟株农艺性状中除节距外其它指标关联度最高,说明烟株大田生长过程中气候指标积累值对于烟株田间长势影响较大,这与王硕立
因此,在茄衣烟株在移栽期的选择上,应更加注重大田生育期内气温、降水量以及相对湿度的综合配置,以满足茄衣烟株大田生长过程中对于气候条件的要求,达到提升烟叶质量的目的。尽管本研究明确了对茄衣烟株生长及烟叶品质起主导作用的气候因子,但本研究仅针对单一雪茄烟产区的气候条件进行研究,未来应进一步扩大研究范围,综合国内外雪茄烟产区的气候条件,对影响雪茄烟叶品质的关键气候指标进行深入挖掘。此外,不同气候资源配置下的烟株动态生长模型及分子调控机制仍需进一步研究。
参考文献 References
TRIPATHI S N,BHATTACHARYA B.Physical and chemical quality characteristics of cigar wrapper varieties (N. tabacum L.)[J].Indian agriculturist,1986,30(3):205-212. [百度学术]
李爱军,秦艳青,代惠娟,等.国产雪茄烟叶科学发展刍议[J].中国烟草学报,2012,18(1):112-114.LI A J,QIN Y Q,DAI H J,et al.On scientific development of China’s cigar leaf[J].Acta tabacaria sinica,2012,18(1):112-114 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
彭新辉.土壤和气候及其互作对湖南优质烟区烤烟品质的影响[D].长沙:湖南农业大学,2009.PENG X H.Effects of soil and climate and its interaction on quality of flue-cured tobacco in hunan high-quality tobacco regions[D].Changsha:Hunan Agricultural University, 2009 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
唐远驹.试论特色烟叶的形成和开发[J].中国烟草科学,2004,25(1):10-13.TANG Y J.Formation and development of tobacco characteristics[J].Chinese tobacco science,2004,25(1):10-13 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
陶健,刘好宝,辛玉华,等.古巴Pinar del Rio省优质雪茄烟种植区主要生态因子特征研究[J].中国烟草学报,2016,22(4):62-69.TAO J,LIU H B,XIN Y H,et al.Research on characteristics of major ecological factors in growing areas for premium cigar tobacco in Pinar del Rio Province of Cuba[J].Acta tabacaria sinica,2016,22(4):62-69 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
王会青,彭曙光,时向东,等.基于气候条件的湖南雪茄烟叶种植区分类研究[J].南方农业学报,2023,54(8):2228-2235.WANG H Q,PENG S G,SHI X D,et al.Classification of cigar tobacco leaf planting areas in Hunan based on climatic conditions[J].Journal of southern agriculture,2023,54(8):2228-2235 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
秦艳青,李爱军,范静苑,等.优质雪茄茄衣生产技术探讨[J].江西农业学报,2012,24(7):101-103.QIN Y Q,LI A J,FAN J Y,et al.Discussion on production technology of high-quality cigar wrapper[J].Acta agriculturae Jiangxi,2012,24(7):101-103 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
王浩雅,左兴俊,孙福山,等.雪茄烟外包叶的研究进展[J].中国烟草科学,2009,30(5):71-76.WANG H Y,ZUO X J,SUN F S,et al.Advance in cigar wrapper tobacco[J].Chinese tobacco science,2009,30(5):71-76 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
齐飞,刘国顺,史宏志,等.移栽期对烤烟化学成分及成熟烟叶组织结构的影响[J].中国烟草学报,2011,17(3):37-41.QI F,LIU G S,SHI H Z,et al.Effects of transplanting timing on chemical composition and tissue structure in ripe flue-cured tobacco leaves[J].Acta tabacaria sinica,2011,17(3):37-41 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
吴疆,杨兴友,靳冬梅,等.调节移栽期对四川达州白肋烟生育期气候指标的影响[J].中国烟草科学,2014,35(2):83-87.WU J,YANG X Y,JIN D M,et al.Effects of adjusting transplanting dates on climatic indices of growth stages of burley tobacco in Dazhou[J].Chinese tobacco science,2014,35(2):83-87 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
林丽燕,陈正洪,李建平,等.影响鄂西烤烟品质的关键气候因子与关键期的诊断分析[J].华中农业大学学报,2014,33(3):60-64.LIN L Y,CHEN Z H,LI J P,et al.Analysis of key climatic factors affecting quality of flue-cured tobacco in western Hubei Province[J].Journal of Huazhong Agricultural University,2014,33(3):60-64 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
武云霞,郭长春,孙永健,等.水氮互作下直播稻结实期冠层小气候与米质的关系[J].中国水稻科学,2021,35(3):269-278.WU Y X,GUO C C,SUN Y J,et al.Relationship between canopy microclimate at grain filling stage and rice quality of directly seeded rice under water and nitrogen interaction[J].Chinese journal of rice science,2021,35(3):269-278 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
张帆,秦志翔,郝文琴,等.不同光质下外源硒对水培生菜生长和品质的影响[J].西北农业学报,2024,33(2):245-255.ZHANG F,QIN Z X,HAO W Q,et al.Effect of exogenous seleniumon growthand quality of hydroponic lettuce under different light qualitie[J].Acta agriculturae boreali-occidentalis sinica,2024,33(2):245-255. [百度学术]
杨园园,史宏志,杨军杰,等.基于移栽期的气候指标对烟叶品质风格的影响[J].中国烟草科学,2014,35(6):21-26.YANG Y Y,SHI H Z,YANG J J,et al.Effect of climate indices based on different transplanting date on tobacco quality and style[J].Chinese tobacco science,2014,35(6):21-26 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
刘好宝.清甜香烤烟质量特色成因及其关键栽培技术研究[D].北京:中国农业科学院,2012.LIU H B.Study on the quality characteristics and key cultivation techniques of flue-cured tobacco[D].Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences,2012 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
易建华,彭新辉,邓小华,等.气候和土壤及其互作对湖南烤烟还原糖、烟碱和总氮含量的影响[J].生态学报,2010,30(16):4467-4475.YI J H,PENG X H,DENG X H,et al.The impact of climate,soil and their interactions on reducing-sugar,nicotine and total nitrogen contents of flue-cured tobacco in Hunan high-quality tobacco region[J].Acta ecologica sinica,2010,30(16):4467-4475 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
刘德玉,李树峰,罗德华,等.移栽期对烤烟产量、质量和光合特性的影响[J].中国烟草学报,2007,13(3):40-46.LIU D Y,LI S F,LUO D H,et al.Effects of transplanting timing on yield,quality,and photosynthesis characteristics in flue-cured tobacco[J].Acta tabacaria sinica,2007,13(3):40-46 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
刘国顺.烟草栽培学[M].北京:中国农业出版社,2003.LIU G S.Tobacco cultivation[M].Beijing:China Agriculture Press,2003 (in Chinese). [百度学术]
邹凯,肖志翔,邓小华,等.邵阳主产烟县气候生态适宜性研究[J].云南农业大学学报(自然科学版),2014,29(2):278-284.ZOU K,XIAO Z X,DENG X H,et al.Study on climate-ecology suitability of Shaoyang’s main tobacco-growing counties in Hunan[J].Journal of Yunnan Agricultural University (natural science edition),2014,29(2):278-284 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
文建川,景元书.烟草化学成分与气象因子关系研究进展[J].河南农业科学,2019,48(4):1-8.WEN J C,JING Y S.Research progress on the relationship between tobacco chemical composition and meteorological factors[J].Journal of Henan agricultural sciences,2019,48(4):1-8 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
王硕立,薛子钟,丁松爽,等.遮荫栽培条件下茄衣烟田微气候特征及其对烟株生长发育和烟叶质量的影响[J].南方农业学报,2023,54(8):2218-2227.WANG S L,XUE Z Z,DING S S,et al.Field microclimate characteristics and their effects on the growth and development and quality of wrapper tobacco leaf under shading cultivation[J].Journal of southern agriculture,2023,54(8):2218-2227 (in Chinese with English abstract). [百度学术]
张增林,杨杰,郭常江,等.设施生菜光合和蒸腾速率影响因素分析与预测模型构建[J].农业机械学报,2024,55(1):339-349.ZHANG Z L,YANG J,GUO C J,et al.Analysis and model construction of factors affecting photosynthesis and transpiration rates in facility lettuce[J].Transactions of the CSAM,2024,55(1):339-349. [百度学术]