气候变化对洛阳市烤烟种植及品质的影响

张文冉

摘 要 根据河南省洛阳市市烟草种植区（新安县、宜阳县、洛宁县）3个站点1980—2016年各气象要素逐日观测资料，利用气候统计等方法对其气候特征和演变趋势进行了分析，并结合气候变化对烟草不同成分的含量变化进行分析。结果表明，烟草的化学成分与气温极显著相关;洛阳地区的降水量、日照时数均能满足烟草的生长发育，对烟草的产量和品质影响较小。

关键词 烟草种植;气候特征;变化趋势;烟草品质;河南省洛阳市

中图分类号：S572 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.17.090

洛阳市是河南省主要烟叶种植区，在河南省烟叶生产中占有重要地位，于1986年被河南省农业区划委员会确定为优质烟草种植区。洛阳市烟草种植区主要集中在洛宁县、新安县和宜阳县，该区域位于洛阳市的西北部，其他县市烟草种植面积较小。烟草种植区内山川丘陵交错，地形复杂，其中山区约占总面积的45.51%，丘陵约占总面积的40.73%，平原约占总面积的13.8%。近年来，洛阳地区烟草种植面积保持稳中有增的趋势，其中，2016年洛宁县种植烟叶面积达6 866.67 hm2，新安县烟叶面积4 814 hm2，宜阳县烟叶面积9 814 hm2，分别比历年均值增长12.5%、13.4%和14.1%，比2015年分别增长14.5%、12.9%和13.2%，取得了显著经济效益。随着烟草种植面积的不断扩大，经济效益增长迅速，2010年建成了全省优质烟草生产基地。

近年来，不少学者选取不同的气候要素指标进行组合，针对河南省或省内部分烤烟种植地区开展了气候适宜性研究和区划[1-8]，张慢慢等分析了烟草成分与气候要素的关系[9]。煙草的生长发育对气候要素条件有较高的要求，气候要素变化对烟叶生长发育及品质形成影响较大[10-12]。以往的研究侧重于加快烟叶生产布局或单一品质指标，对烟叶品质与气候变化的相互关系缺乏研究，烟草种植布局和结构调整没有科学的依据。

本研究旨在分析烟叶品质特征和气候条件的关系，阐明气候条件对烟草品质的影响，使烟草种植趋利避害，是发展当地烟草生产的关键。完善烟草种植管理技术和措施，科学利用气候资源提高烟叶质量，稳定种植面积，促进烟叶品质的提高具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 洛阳市气候概况

洛阳市属于暖温带向亚热带过渡地区，气候特点是四季分明，气候宜人。年平均气温14.2 ℃，年降水量403.3～1 386.6 mm，平均降水量546 mm，年日照时数2 103 h，无霜期210 d。洛阳市海拔最高为2 212.5 m，最低处不足100 m，导致各县区气候变化存在较大差异。

1.2 资料来源

逐日的降水量、平均气温、极端最高和最低气温、日照时数等气候资料来自洛阳市所辖（洛宁县、新安县和宜阳县）气象站，时间范围为1981—2016年;烟叶化学成分含量数据由洛阳市烟草公司和洛阳市卷烟厂提供。

1.3 研究方法

主要采取相关性分析法：相关分析是对两个对等数列，用数学方法测定一个反映它们之间变动的联系程度和联系方向的抽象化数值，即相关系数。回归分析是在两个或两个以上有联系的数列中，确定一个为因变量数列，其他为自变量数列，为它们配合一定的数学模型，并用统计方法估计模型参数，得出回归方程。

直线相关系数计算方法，设x和y为两个不分因变量和自变量的对等变量，n代表成对变量值数目，则相关系数的算式为：r值的范围在+1～-1，其值越接近1或-1，表示两变量直线相关的程度越高，越接近0相关程度越低;正号表示两变量有同增同减的变动关系，而负号则表示一增一减的异方向变动关系。

2 结果与分析

2.1 洛阳烟草种植区气候变化趋势分析

2.1.1 降水量变化

通过对1981—2016年各月降水资料分析可知，洛阳烟草区各月最大降水量出现在7月（达到190.2 mm）;月降水量最小值出现在1月（仅为15.6 mm）;一年中降水量主要集中出现在5—9月，约占全年总降水量的73.1%，接近全年的3/4。洛阳烟草种植区春季降水量为160.7 mm，约占全年总降水量的19.5%;夏季降水量为441.0 mm，占全年降水量的54.7%，超过了全年降水的50%;秋季降水量为155.4 mm，占全年总量的19.1%;冬季降水量只有50.7 mm，仅占全年6.4%。年平均降水量为729.7 mm，且呈波动递减的变化趋势，气候变化倾向率为-54.44 mm/10年，一般在600～1 000 mm。年最大降水量为1 345.2 mm，出现在1984年;最小降水量为454.5 mm，出现在1988年，二者相差890.7 mm，降水量最多年是最少年的近2倍。

2.1.2 气温变化

通过对1981—2016年各月气温变化进行分析可知，洛阳烟草种植区年平均气温为14.96 ℃，其中4—10月的月平均温度在15 ℃以上;月平均最低值气温为1.08 ℃，出现在1月，月平均气温最高值为27.27 ℃，出现在7月，二者相差26.19 ℃。各月平均最高温度的最大值出现在8月，达到30.0 ℃，而最高气温最小值出现在1月，为4.7 ℃，最大、最小值二者相差25.3 ℃;各月平均最低温度的最大值（24.6 ℃）、最小值（-1.8 ℃）出现日期均与最高气温出现的月份一致，最大、最小值相差26.4 ℃。

年平均气温为14.3 ℃，年平均气温最大值为15.3 ℃，出现在2002年;年平均气温最小值为13.3 ℃，出现在1984年和1985年，二者相差2.0 ℃。其中，在2004年与2005年变化幅度最大，达到1.3 ℃。年平均气温的气候倾向率为0.139 ℃/10年，整体上是呈上升趋势。

2.1.3 日照时数变化

根据近36年的各月平均日照时数变化，年平均日照时数为2 075.6 h;年内各月日照时数基本上呈抛物线型波动变化，2—5月呈连续上升变化，5月日照时数达到最大值，而后5—12月呈连续下降变化。月平均日照时数均大于130 h，且在5月达到最大值214.1 h，在2月达到最小值133.1 h，二者相差81 h。

近36年来，洛阳烟草种植区年平均日照时数为

2 097.8 h。多年平均日照时数的线性倾向率为-62.22 h/10年，呈下降趋势。日照时数最多的年份是1997年，为2 441.3 h，日照时数最少的年份是2007年，为1 744.2 h，二者相差697.1 h。

2.2 气候变化对烟草品质的影响

2.2.1 烤烟大田期气候要素变化特征分析

在洛阳烟区，烟草的大田生长期间平均气温为20.3 ℃，最大差值为2.6 ℃，气温偏低，年度间变化不大;≥10 ℃积温平均为3 132.0 ℃，最大差值为1 943.0 ℃，年际间变化幅度较大;平均日照時数为874.7 h，最大差值为403.3 h，年度间变化较大;生长期降水量为472.1 mm，降水量年际变化较大，年内季节分布差异明显;平均气温为20 ℃持续天数为87.5 d，最大差值达24 d，年度间变异较大。同时，在烟草的还苗伸根期、旺长期、成熟期平均气温变化幅度较小，年际间变化差异较小。对照烟草各生育时段对温度条件的要求（表1）分析，可知：在烟草的整个大田生长期内，平均气温、均温、≥10 ℃积温等要素的变化幅度较小，年际差异不明显;日照时数年度间变化幅度较大。总之，洛阳烟草种植区各个气候要素都基本满足优质烟叶生产需求。

洛阳烟草种植区多为丘陵和低山，降水量时空分布不均，干旱或洪涝时有发生，严重影响烟叶质量和产量的提高，不同生长期烟叶植株遭遇干旱就会出现不出苗、烧苗、叶面萎缩、枯萎和死株等现象，2015年3—4月降雨较少，春旱严重，导致烟草出苗率降低。

2.2.2 温度对烟草的影响

烟草是一种喜温植物，适宜的生长温度为22～28 ℃（见表1），烟草在8～38 ℃范围内均可发芽生长，温度变化空间较大，在烟草生长的还苗伸根期，当日平均气温低于13.8 ℃时，影响烟草的正常生长发育，在烟草生长的中后期（旺长、成熟期），当日平均气温低于20 ℃时，严重影响烟叶的正常发育成熟。统计洛阳烟草种植区气候资料发现：洛阳烟区2006年和2013年的平均气温、≥10 ℃积温较高;2011年平均气温较低;2010年平均气温日较差小于10 ℃;2008年、2011年、2014年和2015年平均气温均大于12℃，且平均气温日较差较高;2007年和2013年平均气温≥20 ℃的天数较多，分别达到100 d和97 d，2011年最少（76 d），满足生产优质烟叶要求[8]。烤烟生长发育适宜的温度范围是地上部分8～38 ℃，最适宜温度是28 ℃左右，但如果长期生长在适宜温度下，生长迅速，营养体较大，造成植株纤维偏弱，难以达到优质烟叶的标准，如果生长在发育前期日平均气温低于18℃，尤其是在13℃以下时，将抑制生长发育，造成早花，影响产量和烟草品质。烟草旺长期平均温度除2013年、2015年以外，其他年份均≥22℃，处于优质烟叶适宜生长范围内。

研究表明：在烟草生产的中后期，当日平均气温小于20 ℃时，将直接影响烟草的化学成分及其含量，导致烟叶无法正常成熟，随着气温的降低，烟叶的质量也将越来越差。烟叶成熟期气温变化对烟草的产量和质量的影响最为大，当烟叶成熟期的气温介于20～28 ℃时，烟叶的质量是随着气温的升高而提高[8]。

气温总体变化有上升趋势，见表2。气候变暖直接导致烟叶植株无法正常生长发育，一旦气温发生变化就会造成烟草发育期提早或延迟，影响烟叶质量的提升，播种期温度低于5 ℃，不利于烟草出苗和生长;成熟期的温度大于35 ℃，则会造成烟草叶面灼伤，影响烟叶质量。

2.2.3 水分对烟草生长发育的影响

通过分析烟草对水分的需要可知：正常烟株平均含水量为70%～80%，旺长期烟叶含水量最高，达到了90%以上，成熟期烟叶含水量80%～90%。试验（温室内测定）表明：每生产l g烟叶，蒸腾就需耗水500 g以上。在洛阳烟区，烟草生长期内，月平均降水量为100～130 mm，完全可以满足烟草生长需求。

烟草生长的各个阶段对土壤含水量的要求不同：烟草从播种至2片真叶（苗床期），适宜土壤水分含量在70%左右;在大十字期，土壤水分含量在50%～60%时为宜;在竖叶-成苗期耗水量较大，土壤水分含量需保持80%以上，同时在移栽前10～15 d内停止水分供给，提高幼苗的适应能力;烟草在还苗-团棵期，适宜土壤水分含量为60%，如果低于40%或者高于80%，就会影响烟草的正常生长发育和根系生长，导致烟草后期生长发育不利;烟草在团棵-旺长期，适宜土壤水分含量为80%;现蕾-成熟期，适宜土壤水分含量为60%，土壤水分偏少有利于提高烟叶品质，如果土壤水分含量过高，往往造成烟草成熟期推迟和烟叶品质下降。一般来说，优质烤烟生产区大田降水量在450～550 mm，分布均匀为最好。洛阳市烟草生产区多雨季节与烟草生长需水旺盛期基本吻合，有利于产量和品质的提高。优质烟叶生长最佳降水分布：移栽-旺长阶段需水量较多，有利于烟草幼苗伸根和旺盛生长;成熟期雨量少，有利于烟叶成熟落黄。而洛阳烟草种植区降水变化基本与烟草需水周期一致，可以满足烟草生长需水。

2.2.4 日照时数对烟草生长发育的影响

充足的日照时数有利于烟草植株的生长旺盛，使烟草叶厚茎粗。烟草的整个生长期要求日照充足，日照时数以8～10 h·d-1为宜，特别是在烟草的成熟期，日照充足，有利于提高烟草的产量和品质。在一定范围内，日照充足，有利于光合作用，增加有机物质的合成;当光照不足时，烟株生长缓慢，植株矮小，叶色黄绿，甚至发生畸形;日照有利于提高烟叶的品质和产量，日照时数>5 h，烟叶质量最为理想生长条件[10]。

2.2.5 气象要素与烟草化学成分的关系

通过相关关系方法计算，可以获得洛阳烟草品质与气温、降水量、日照时数条件的相互关系以及各个发育期气象条件的相互关系，见表3。

由表3可知，总糖、还原糖、蛋白质、MW碱性总量均与大田期气温呈极显著的正相关关系;蛋白质、石油MW总量与旺长期气温也呈现出显著的正相关关系;烟碱与伸根期气温呈显著的负相关关系，而与旺长期气温、降水、成熟期的昼夜气温差的大小呈正相关关系;氮/碱比、钾氯比、糖/碱比值与旺长期气温呈显著的负相关关系，同时，糖/碱比值与≥10 ℃活动积温均呈负相关关系;氮/碱比、糖/碱比与伸根期气温呈显著的正相关关系;两糖比与成熟期气温呈显著的负相关关系;总挥发酸与伸根期气温呈较显著的负相关关系;烟碱、总氮含量与伸根期、旺长期平均气温和≥10 ℃活动积温均呈正相关关系;还原糖与旺长期降水均呈负相关关系，均通过了0.05的水平显著性检验。这与汪孝国等的研究结论一致[12]。

烟碱、总氮含量与伸根期、旺长期平均气温和≥10 ℃活动积温均呈正相关关系，相关系数在0.44～0.58，均通过0.05的显著水平;烟碱含量与成熟期昼夜温差呈正相关;淀粉与≥10 ℃活动积温均呈负相关关系，相关系数为-0.63，均通过0.05的显著水平;糖/碱比值与旺长期均温、≥10 ℃活动积温均呈负相关关系，相关系数分别为-0.44和-0.47，均通过0.05的显著水平;氮/碱比值与成熟期均温呈负相关关系;烟碱与旺长期降水呈正相关，淀粉、糖/碱比值、氮/碱比值、还原糖与旺长期降水均呈负相关，均通过了0.05的水平显著性检验。

3 结论

1）洛阳烟草种植区近36年年平均降水量为807.91 mm;其中冬季降水少，夏季降水多，春秋二季降水相当;年平均气温为14.96 ℃，在7月平均气温最高，1月最小;年平均日照时数为2 075.6 h，日照时数均在5月达到最大值，2月最小。

2）洛阳烟草种植区自20世纪90年代起，年平均气温有明显的上升趋势，并在1991年产生突变;而年日照时数变化趋势不显著，未出现突变现象。

3）烟草生长期间主要的气候气候灾害有烟苗生长期的低温冷害和烟草旺长期（7月、8月）较为集中强降水，易造成农田积水等洪涝灾害。

4）烟草的化学成分主要受气温和活动积温关系密切;烟碱、还原糖与降水相关关系密切。

总之，洛阳烟草种植区降水量、日照时数均能满足烟草的生长发育，对提高烟草的产量和品质影响相对较小。

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（责任编辑：刘宁宁）