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煙草溫光特性研究與利用:Ⅱ.氣象因素對山東主栽烤煙品種生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響

2020-07-18 16:01:15孫延國馬興華姜濱黃擇祥王德權(quán)宗浩陳曉雷梁曉芳石屹
中國煙草科學(xué) 2020年3期
關(guān)鍵詞:平均溫度烤煙產(chǎn)量

孫延國 馬興華 姜濱 黃擇祥 王德權(quán) 宗浩 陳曉雷 梁曉芳 石屹

摘 ?要:為明確山東煙葉生產(chǎn)限制氣象因子,優(yōu)化氣候資源配置,以主栽品種NC55、NC102和ZY100為材料,連續(xù)多年設(shè)置不同移栽期試驗,研究氣象因素與煙草生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明,移栽期對山東煙草農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀有一定影響,對煙葉質(zhì)量有顯著影響;隨移栽期推遲,部分試驗葉寬增大,產(chǎn)量和產(chǎn)值表現(xiàn)先增后減趨勢,大部分試驗總植物堿含量顯著下降,還原糖、總糖含量和糖堿比呈上升趨勢,感官評吸質(zhì)量呈現(xiàn)先升后降趨勢。各氣象因素與煙葉質(zhì)量關(guān)聯(lián)度順序依次為日平均氣溫、日照時數(shù)、降水量。構(gòu)建的基于溫度的山東煙葉質(zhì)量評價回歸方程表明,NC55、NC102和ZY100在伸根期適宜平均氣溫分別為21.2522.86 ℃、21.5322.68 ℃、20.8123.22 ℃,成熟后期適宜平均氣溫為23.6724.54 ℃、24.3224.83 ℃、22.0324.42 ℃,結(jié)合山東省氣溫實際情況,NC55、NC102和ZY100適宜移栽期分別為5月5—19日、5月7—16日、5月1—25日。

關(guān)鍵詞:移栽期;烤煙;產(chǎn)量;質(zhì)量;平均溫度

Abstract: In order to study the relationship between meteorological factors and growth, yield and quality of tobacco, and to clarify the limiting meteorological factors for tobacco leaf production and optimize the allocation of climate resources in Shandong, a series of experiments with different transplanting date treatments using main varieties including NC55, NC102 and ZY100 were conducted in multiple years. The results showed that transplanting date had certain influence on the agronomic and economic traits of tobacco and had significant effects on tobacco leaf quality. As the transplanting date being delayed, the leaf width in some experiments increased, the yield and output value of some experiments increased first and decreased afterwards, the total plant alkali content decreased significantly, the content of reducing sugar and total sugar, and the ratio of sugar to alkali increased, the quality sensory evaluation of tobacco leaves increased first and then decreased. The order of correlation between meteorological factors and tobacco leaf quality was daily average temperature>average sunshine hours>average precipitation. Regression equations for quality assessment of Shandong tobacco based on average temperature were constructed, and the temperature conditions required for the production of high-quality tobacco leaves for each variety were calculated, the results of which indicated that the suitable average temperature for NC55, NC102 and ZY100 were 21.25-22.86 ℃, 21.53-22.68 ℃ and 20.81-23.22 ℃ during root spreading period, 23.67-24.54 ℃, 24.32-24.83 ℃ and 22.03-24.42℃ during late maturity period, respectively, and the inferred suitable transplanting dates for the three varieties was May 5 to 19, May 7 to 16 and May 1 to 25, respectively.

Keywords: transplanting time; flue-cured tobacco; yield; quality; average temperature

煙草生長發(fā)育及品質(zhì)特色是遺傳特性、生態(tài)條件及栽培措施共同調(diào)控的結(jié)果[1]。我國清香型、中間香型、濃香型三大香型煙葉均有相對固定產(chǎn)區(qū),不同地區(qū)生態(tài)條件對煙葉品質(zhì)與風(fēng)格特色的形成起決定性作用[2];同一區(qū)域內(nèi),不同移栽期導(dǎo)致煙株生育期對應(yīng)的氣候條件不同,從而使煙株生長發(fā)育和物質(zhì)積累轉(zhuǎn)化發(fā)生變化,進而影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。因此,明確氣象因素對烤煙生育進程及品質(zhì)的影響及機理,對于合理安排移栽期、預(yù)測烤煙生長趨勢有重要意義。

有關(guān)移栽期對烤煙的影響及氣象因素與煙葉生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的關(guān)系已開展諸多研究[3-8],由于我國煙區(qū)地域分布廣泛,且不同香型風(fēng)格煙葉對氣象資源需求存在差異,各地所得結(jié)果也各有不同;而許多研究開展年限極為有限,獲得的結(jié)果有待證實。山東煙區(qū)屬中間香型煙葉產(chǎn)區(qū),近年來存在種植品種多樣(主要有中煙100、NC55、NC102、K326、云煙87)、移栽期不穩(wěn)定(時間跨度從4月下旬至6月上旬)等問題,導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量、化學(xué)成分以及感官評吸質(zhì)量受到影響。針對山東煙草移栽期,前人開展了部分研究,初步明確了濰坊諸城[5]、日照莒縣[9]等地適宜移栽期,但多是單個品種或單年度工作,并未明確不同區(qū)域影響移栽期的限制氣象因子及閾值,因此其在不同地區(qū)及年度間的廣適性有待進一步證實。作者針對山東主栽品種溫光效應(yīng)不明確的問題,連續(xù)多年多點開展移栽期試驗,重點解析氣象因素與煙草的關(guān)系;前期研究結(jié)果表明[10],山東煙草生育期隨移栽期推遲而顯著縮短,主要在現(xiàn)蕾之前的伸根期和旺長期,溫度條件是產(chǎn)生影響的關(guān)鍵氣象因子,溫度升高是生育進程加快的主要原因,生育期變化符合積溫恒定理論,而日照時數(shù)相對穩(wěn)定,非關(guān)鍵影響因子。本文承接上作,主要分析氣象因素與山東主栽品種農(nóng)藝、產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)系,解析限制氣象因子,提出生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉氣象閾值,以期為合理安排山東烤煙移栽期,優(yōu)化配置氣候資源,實現(xiàn)提質(zhì)增收提供理論參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗設(shè)計

2011—2016年在山東三大煙草主產(chǎn)區(qū)濰坊、臨沂和日照采用當(dāng)?shù)刂髟云贩N,其中濰坊為NC55和ZY100,臨沂為NC102和ZY100,日照為ZY100,分別設(shè)置均相差10 d的4個移栽期處理,詳見表1。各點試驗均采用隨機區(qū)組設(shè)計,小區(qū)面積72 m2(寬4.8 m×長15 m),3次重復(fù),施肥方式為:純氮用量為4.55.0 kg/667m2,養(yǎng)分比例為m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:3,肥料全部基施,移栽煙苗保持大小一致,種植密度均為行距1.2 m×株距0.5 m,各試驗地土壤類型均為棕壤,各地試驗均為煙草單作連作,冬季空閑,其他田間管理措施保持一致。

1.2 ?測定項目及方法

從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲得各年度各地點烤煙大田生育期期間氣象數(shù)據(jù),包括日平均氣溫、降水量、日照時數(shù)等[10]。

按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142—2010進行生育期記載和農(nóng)藝性狀測量。

采收時按小區(qū)單收,分別掛桿烘烤,烤后按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2635—92烤煙 進行分級、稱重,計算產(chǎn)量、產(chǎn)值、等級結(jié)構(gòu)。

分別參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2002,利用連續(xù)流動法測定烤后中部煙葉(C3F等級)還原糖、總糖、總植物堿、總氮、鉀、氯等含量。

參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998對烤后中部煙葉(C3F等級)進行感官質(zhì)量評價,由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部煙草質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室完成,評吸專家均為該實驗室評吸委員會成員,每次評吸專家5~7人,指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、刺激性、燃燒性、灰分、總得分等。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析利用Microsoft Excel 2016、SPSS 19.0、SAS 9.4進行;灰色關(guān)聯(lián)分析按參考文獻[11]進行。

2 ?結(jié) ?果

2.1 ?山東煙區(qū)氣象條件情況

山東煙區(qū)試驗期間(2011—2016年)與歷史常年平均氣溫、降水量、日照時數(shù)情況分別如圖1~3所示。各地氣溫變化規(guī)律一致,煙草生育期內(nèi)均先升高后降低,在7月下旬達到最大值,試驗期間氣溫變化規(guī)律與常年相比基本一致。各地降水總體變化趨勢基本一致,煙草生育期內(nèi)均先升高后降低,試驗期間6—8月份降水與常年相比有一定波動。各地日照時數(shù)變化規(guī)律基本一致,各時期日照時數(shù)比較均衡,在7月上、中旬略有降低,試驗期間日照時數(shù)變化規(guī)律與常年相比基本一致。

2.2 ?移栽期對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

各品種不同處理烤煙平頂期農(nóng)藝性狀如表2所示(無顯著差異試驗數(shù)據(jù)未列出)。株高、莖圍、葉片數(shù)目、中部葉長度和寬度等在處理間存在差異的次數(shù)占總試驗次數(shù)的比例分別為33.33%、11.11%、22.22%、33.33%和55.56%??傮w來看,移栽期對葉片寬度產(chǎn)生一定影響,而對其他農(nóng)藝性狀影響較小,葉寬隨移栽期推遲表現(xiàn)增大趨勢。

2.3 ?移栽期對烤后煙葉經(jīng)濟性狀的影響

各品種不同處理煙葉經(jīng)濟性狀如表3所示(無顯著差異試驗數(shù)據(jù)未列出)。產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙和中上等煙比例等在處理間存在差異的次數(shù)占總試驗次數(shù)的比例分別為44.44%、44.44%、11.11%、22.22%和11.11%。結(jié)果表明,移栽期對產(chǎn)量、產(chǎn)值產(chǎn)生一定影響,而對均價、等級比例影響較小,產(chǎn)量、產(chǎn)值隨移栽期推遲表現(xiàn)先增后減趨勢。

2.4 ?移栽期對烤后煙葉品質(zhì)的影響

2.4.1 ?移栽期對烤后煙葉化學(xué)成分的影響 ?各品種不同處理烤后煙葉化學(xué)成分如表4所示。還原糖、總糖、總植物堿、總氮、鉀、氯、糖堿比、氮堿比和鉀氯比等在處理間存在差異的次數(shù)占總試驗次數(shù)的比例分別為77.78%、55.56%、77.78%、11.11%、0.00%、0.00%、88.89%、11.11%和0%。結(jié)果表明,移栽期對糖、堿含量有顯著影響,而對總氮、鉀、氯含量影響較小,隨移栽期推遲,還原糖、總糖含量和糖堿比呈上升規(guī)律,部分試驗過度晚栽會使糖含量(NC102 2016年、ZY100 2011年蒙陰、2012年)和糖堿比(NC102 2016年)再下降,而總植物堿含量呈下降趨勢。

2.4.2 ?移栽期對烤后煙葉感官評吸質(zhì)量的影響 ?各品種不同處理烤后煙葉感官評吸得分如表5所示。各試驗香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、刺激性以及總得分均隨移栽期推遲表現(xiàn)出先升后降的趨勢,NC55 2011年、2016年,NC102 2011年、2016年,ZY100 2011年莒縣、2012年均以5月10—11日最高,NC55 2014年、NC102 2014年以5月5日最高,ZY100 2011年蒙陰以5月20日最高。

2.5 ?氣象因素與煙葉品質(zhì)的關(guān)系

將各品種烤后煙葉感官評吸總得分與各生育期氣象因素進行灰色關(guān)聯(lián)分析,如表6所示,灰色關(guān)聯(lián)度越高的指標(biāo)排名越靠前。各品種氣象因子與評吸得分關(guān)聯(lián)度大小排序大部分為平均氣溫>平均日照時數(shù)>平均降水量。NC55、NC102、ZY100與評吸得分關(guān)聯(lián)度前四的氣象因子分別為伸根期平均氣溫、旺長期平均氣溫、成熟后期平均氣溫、成熟前期平均氣溫,成熟前期平均氣溫、成熟后期平均日照時數(shù)、伸根期平均氣溫、成熟后期平均氣溫,成熟前期平均氣溫、旺長期平均氣溫、伸根期平均氣溫、成熟后期平均氣溫。

2.6 ?基于平均氣溫的烤煙移栽期優(yōu)化

根據(jù)煙葉質(zhì)量與氣象因子的關(guān)系,以比較容易調(diào)節(jié)的伸根期和成熟后期平均氣溫為自變量,分別構(gòu)建各品種評吸得分的模擬方程,如圖4、圖5所示。各模擬方程均符合典型一元二次曲線特征,除NC102成熟后期均溫外,其他模擬方程均達到顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)。

煙葉評吸總得分在74分以上被認(rèn)為質(zhì)量較好,令評吸總得分≥74.00,計算獲得各品種煙葉質(zhì)量較好所需的平均氣溫條件,另計算獲得各品種曲線的頂點坐標(biāo)值,即煙葉評吸得分最高值及平均氣溫,如表7所示。各品種獲得優(yōu)質(zhì)煙葉所需伸根期和成熟后期的平均氣溫跨度大小順序均為ZY100(2.41 ℃、2.39 ℃)>NC55(1.61 ℃、0.87 ℃)>NC102(1.15 ℃、0.51 ℃);根據(jù)山東煙區(qū)常年氣溫情況,推算獲得NC55、NC102、ZY100適宜移栽時間分別為5月5—19日、5月7—16日、5月1—25日,最佳移栽時間均為5月12日左右,各品種適宜移栽期范圍大小順序為ZY100(25 d)>NC55(15 d)>NC102(10 d)。

3 ?討 ?論

適期移栽是合理配置區(qū)域氣候資源的主要途徑,是實現(xiàn)煙株正常發(fā)育、提質(zhì)增效的重要前提[12]。近年來,各煙區(qū)相繼開展了大量移栽期研究,大部分表明煙株生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)因移栽期調(diào)整均發(fā)生了顯著變化,但其結(jié)果不盡相同[3-6,13]。本研究表明,移栽期對山東煙草農(nóng)藝性狀影響較小,僅對葉片寬度產(chǎn)生一定影響;部分試驗產(chǎn)量、產(chǎn)值隨移栽期調(diào)整發(fā)生變化,其他經(jīng)濟性狀無顯著變化;煙株生長發(fā)育狀況并未因移栽期調(diào)整發(fā)生高頻率變異。多個試驗晚栽葉片寬度變大,可能是因為晚栽煙草中部葉生長時正處于7月雨熱同季時節(jié),高溫多雨有利于葉片支脈養(yǎng)分運輸暢通,從而使寬度增加[13]。部分試驗產(chǎn)量、產(chǎn)值隨移栽期推遲表現(xiàn)先增后降趨勢,其原因可能與煙葉的烘烤特性產(chǎn)生差異有關(guān),部分試驗過早移栽成熟后期遭遇降水過多引起貪青晚熟,過晚移栽成熟后期降溫劇烈導(dǎo)致煙葉不能正常成熟,均會使葉片易烤性變差,影響經(jīng)濟產(chǎn)量。

煙葉化學(xué)成分尤其是糖堿的協(xié)調(diào)性,是評價煙葉質(zhì)量的重要依據(jù),感官評吸是評價煙葉質(zhì)量最直觀的方式。本研究中,大部分試驗移栽期對煙葉糖堿物質(zhì)產(chǎn)生顯著影響,隨移栽期推遲,糖類成分含量提高,煙堿含量下降,糖堿比呈上升趨勢,而煙葉感官評吸質(zhì)量隨移栽期推遲呈現(xiàn)先升高后降低趨勢;煙葉質(zhì)量因移栽期調(diào)整發(fā)生了高頻率的變異。前人多項有關(guān)移栽期對煙葉化學(xué)成分影響的結(jié)論與本研究較為一致[3,13-14],也證明了移栽期調(diào)控?zé)熑~化學(xué)物質(zhì)變化規(guī)律的普遍性;但不同產(chǎn)區(qū)煙葉感官評吸質(zhì)量隨移栽期調(diào)整的變化規(guī)律不盡相同[3,5,15],一方面可能是單個試驗結(jié)果不能全面反映該區(qū)域的變化規(guī)律,再者可能與不同香型風(fēng)格煙葉特征物質(zhì)合成對氣候資源的需求不同有關(guān)。諸多研究表明,煙葉質(zhì)量變化與氣候因子的變化密切相關(guān)。姬興杰等[16]研究表明,對河南煙葉化學(xué)成分影響程度最大的氣候因子為溫?zé)幔疂翊沃?,光照最?時鵬等[17]研究發(fā)現(xiàn),湖北煙區(qū)日照時數(shù)對煙葉化學(xué)成分的影響程度最大,降雨量次之,平均溫度和積溫最弱;古戰(zhàn)朝等[18]分析發(fā)現(xiàn),云南煙葉糖含量與旺長期平均日照時數(shù)和平均日照全輻射關(guān)聯(lián)度最大,堿含量與成熟期平均氣溫關(guān)聯(lián)度最大。本研究表明,各氣象因子與煙葉質(zhì)量關(guān)聯(lián)程度最高的為平均氣溫,其次為日照時數(shù),最后為降水量。前期研究已經(jīng)證明[10],溫度是影響山東烤煙生育期的關(guān)鍵氣象因素,而各生育期有效積溫保持一致,因此在分析中發(fā)現(xiàn)恒定的有效積溫與變異的煙葉質(zhì)量無顯著相關(guān)性,故未在結(jié)果中列出;而山東煙區(qū)烤煙生育期內(nèi)日照時數(shù)相對穩(wěn)定,不同移栽期每日光照時數(shù)變幅較小,因此與煙葉質(zhì)量的關(guān)聯(lián)度較小。綜合多項研究表明,北方煙區(qū)光照充足,溫度成為質(zhì)量限制氣象因子,而南方煙區(qū)熱量較好,日照成為質(zhì)量限制氣象因素。山東、河南同屬北方煙區(qū),推測晚栽烤煙生長前期溫度升高使糖類物質(zhì)合成增加,而成熟后期低溫及晝夜溫差變大使糖類消耗減少,使糖含量高于早栽烤煙;而總植物堿主要在打頂后大量合成,后期溫度降低及生育期縮短使總植物堿合成量減少;適當(dāng)推遲移栽可增糖降堿,提高煙葉化學(xué)協(xié)調(diào)性,提升評吸質(zhì)量,但過晚移栽成熟后期降溫劇烈又會使化學(xué)成分比例失調(diào),降低煙葉香氣、滿足感,使評吸質(zhì)量下降。

適宜移栽期的確定,需根據(jù)煙葉特色需求,針對區(qū)域限制氣象因子統(tǒng)籌考慮,前人研究多以試驗結(jié)果為依據(jù),選擇某一時間為最適移栽期,缺乏預(yù)判性、廣適性。山東烤煙外部特征及煙葉產(chǎn)量受移栽期影響較小,故以變異較大的煙葉感官質(zhì)量為評價標(biāo)準(zhǔn),選擇限制因子伸根期和成熟后期平均氣溫為自變量,構(gòu)建山東煙葉質(zhì)量評價回歸方程,獲得優(yōu)質(zhì)煙葉所需溫度條件,并根據(jù)山東煙區(qū)常年氣溫情況,推算獲得NC55、NC102、ZY100適宜移栽時間,為山東適宜移栽期的選擇提供了更準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

4 ?結(jié) ?論

移栽期對山東煙草農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀有一定影響,隨移栽期推遲,部分試驗葉片寬度呈增大趨勢,產(chǎn)量、產(chǎn)值表現(xiàn)先增后減趨勢。移栽期對山東煙葉質(zhì)量有顯著影響,隨移栽期推遲,還原糖、總糖含量呈上升趨勢,總植物堿含量呈下降趨勢,糖堿比呈上升趨勢,過度晚栽會使糖含量、糖堿比再下降;煙葉感官評吸質(zhì)量呈現(xiàn)先升后降趨勢。各氣象因素與煙葉質(zhì)量關(guān)聯(lián)度大小順序依次為日平均氣溫、日照時數(shù)、降水量,對以山東為代表的北方煙區(qū)來說,光照資源充足,溫度成為煙葉質(zhì)量限制氣象因子。依據(jù)構(gòu)建的山東煙葉質(zhì)量與平均氣溫之間的回歸方程表明不同品種適宜移栽時間范圍大小順序為ZY100(25 d)>NC55(15 d)>NC102(10 d),其適宜移栽期范圍分別為5月1—25日、5月5—19日、5月7—16日,最佳移栽時間均在5月12日左右。

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