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湖北鹤峰温度背景分析及不同海拔烤烟移栽期的研究(图)

2015年05月13日 来源:烟草在线鹤峰消息 作者:尹虎成、潘广为、舒照鹤
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  烟草在线专稿  [摘要]:烤烟区的山地特征决定了海拔差异下的温度环境梯度。在不同海拔的烟区找到合适的移栽期是提高烤烟品质的重要保障。通过分析找到了5月5日这个年际波动变小的重要的时间点。海拔900m及以下的烟区建议移栽期确定在5月5日之后。以此为依据海拔每升高100m推迟3.8d;海拔900m烟区最迟移栽日期为6月7日,以此为准海拔每升高100m日期提前4.53d。高海拔烟区则考虑两害相权取其轻以减少留叶数为代价,或者采取前期保、增温措施。

  [关键词]:烟草;温度背景;移栽期

  我国的烤烟种植很大一部分分布在山区。由于山区地形的复杂,即使在一个产地,因气候条件的差异所带来的品质差异也是很普遍的现象。本研究旨在以鹤峰县41年气象历史资料为依据,以41年平均温度的逐日变化特征为依据,综合日平均温度波动空间及概率分布情况,找到适合各海拔高度烟区合适的移栽时间段。为指导烟叶生产提供量化和便于记忆的理论依据。

  1 材料与方法

  1.1气象资料

  由湖北省鹤峰县气象局提供的鹤峰41年日平均温度资料。

  1.2分析思路

  1.2.1基本温度背景的确立

  将41年的温度数据做加权平均,得出鹤峰县城的日平均气温逐日变化的标准曲线,然后把各年的数据和标准曲线比较以了解即定日期下的年际变化区间。以此得出鹤峰县城的基本温度变化背景。然后根据不同海拔烟区和城区的海拔差估算出各海拔烟区的基本温度背景。

  1.2.2温度在时间梯度上的变化规律的认定

  通过分析标准曲线的线型特征,也为了计算上的方便,把标准曲线分解为5条直线。以直线相关性来描述则更便于记忆和推广。

  1.2.3最早移栽日期的确定

  已有的研究证明烟草移栽前后若受到13-18℃的低温并持续一周左右就会出现早花[1]。因此,以41年不出现连续1周低于18℃的温度的最早日期为依据,分析这个日期在各日期范围内出现的频率,以推断在各时期范围内移栽,出现早花的概率。以此为依据确定最早移栽日期。

  1.2.4最迟移栽日期的确定

  已有研究证明:成熟期气温不低于20℃为宜,一般在24—25℃下持续30d左右对烟叶品质较为有利,烤烟大田生育期有效积温在2300℃以上比较合适[2]。因此,以标准曲线上低于20度的第一天的日期为准向前推,累积到2200℃的积温的日期即确定为最迟移栽日期。相同叶位烟叶成熟需要的有效积温积累量是固定的[3]

  1.2.5海拔变化与日期之间换算关系的确定

  虽然整个对流层的平均为0.65℃/100米,但是对流层下层(由地面至2000米)气温直减率为0.3-0.4℃/100米[4]。这里取0.4℃/100米。由于将标准曲线分解为直线,就可以确定时间梯度上温度变化度数。以此为依据则可以直接把海拔的升高换算成日期的变化,也便于记忆和推广。

  2 结果与分析

  2.1基本温度背景

 

图1逐年温度变化曲线图

Figure 1 The curve of temperature change over years

  由图1可知,日平均温度随着年份的不同,在41年平均温度的上下5度左右波动,其波动空间在全年内有波动空间突然变小和渐进式扩大的现象。为了更直观的了解其波动空间的具体变化特征,统计出“温度逐日波动空间变化趋势图”,见图2。

 点击看大图

图2温度逐日波动空间变化趋势图

Figure 2 The diurnal variation curve of the temperature over days

  由日平均温度波动空间来看,从9月份开始,日平均温度的年际波动空间逐渐增大,到3月达到最大,出现“12℃度的极限值”之后波动收窄。5月5日之后,日平均温度的年波动空间突然收窄到8到12℃,5月23号之后进一步收窄到7.5到8.5℃,7月20号之后又收窄到6到8℃。居于以上原因,不是在海拔高度很低的烟区,不建议把烟叶的移栽期确定在5月5日之前。以免因为日平均温度的年波动空间过大而增大受冷害的风险。

 

  根据表1我们可以知道:以41年的日平均温度为标准曲线,温度下降3℃以上的年际波动可能性仅有10.5%的可能性,而上升3℃以上的可能性也仅有8%,因此以标准曲线为基础的分析也是可行的。由此可以得出海拔539.8米的烟区5月25号之后,出现低于18℃日平均温度的可能性就已经不大,向前再推6d,也就是5月20日就进入烤烟移栽的绝对安全期,几乎没有出现早花的可能性。

  2.2温度在时间梯度上的变化规律

点击看大图

图3标准曲线图

Figure 3 Standardized curve

  通过图3我们可以把曲线分解为A、D 两条曲线和B、C、E三条直线,得出以下结果:

  自12月31日至1月31日开始日平均温度和时间之间的关系为曲线相关,而且数据拟合得并不好,公式仅供参考:

  日平均温度 =16.7833*(1-EXP(-((累积天数+0.767014)/0.000004)^-0.074398))

  自7月11日至8月31日开始日平均温度和时间之间的关系为曲线相关:

  日平均温度=121.0255*EXP(-0.011536累积天数)-96.1010*EXP(-0.015749X1)

  其中直线B、C、E所通过的日期范围上,温度的变化和日期梯度均表现出极显著的直线相关性:

  自2月1日开始到5月5日天数每增加1d,温度上升0.154度。X2=3.8015+0.154X1

  自5月6日开始到7月10日天数每增加1d,温度上升0.105度。X2=18.5933+0.105X1

  自9月1日开始到12月30日天数每增加1d,温度下降0.163度。X2=23.9853-0.163X1

  由上面的分析可以看出,把移栽期提前到5月5日之前每提前1d温度下降的幅度也加大了50%左右。因此,把移栽期提前到5月5日之前需要谨慎。

  2.3最早移栽期的确定

  统计41年气象记录可得,不出现连续7天18℃以下日平均温度的最早日期次数分布如表2。由表2可知,在海拔539.8m的鹤峰如果把移栽期定到4月25日之后,出现早花的概率为2%,可以视为安全期;4月20日到4月25日为相对安全期;4月15日到4月20日为风险期;4月15日之前为高风险期。海拔539.8m以此类推,海拔每升高100m推迟2.6d可以确定各海拔烟区的移栽时间。如果推到5月5日之后则按海拔每升高100m推迟3.8d计算。据此推导出1500m烟区安全移栽期为5月28日之后。

  2.4最迟移栽期的确定

  成熟期气温不低于20℃为宜,一般在24-25℃下持续30d左右对烟叶品质较为有利,烤烟大田生育期有效积温在2300度左右比较合适。最迟移栽期以6月23日为基准日,提前的天数按公式:“X2=-24.2709+0.045333×海拔高度”来确定。 R值=0.9956,有极显著的直线相关。

  据此,可以确定539.8m的烟区最迟移栽期不得迟于6月23日,海拔每升高100m提前4.53d。换算可知:1500米以上海拔的烟区烤烟的最迟移栽期不得迟于5月11号,这已经早于最早移栽日期的5月28日。显然在高海拔烟区无法满足成熟期气温的需要。因为在苗期和大田前期调控温度的手段相对可行,大田期后期调控温度则很难实现,所以只能两害相权取其轻、尽量缩短移栽时间的方式进行。

  3 结论

  3.1开始移栽日期的确定

  按50年一遇的早花概率推算:海拔900m及以下的烟区建议移栽期确定在5月5日之后。以此为依据海拔每升高100m推迟3.8d。在此基础上提前5天不会早花的概率仍有71%,提前10天不会早花的概率则下降到49%的程度。

  3.2移栽结束日期的确定

  最迟移栽期以6月23日为基准日,提前的天数按公式:“X2=-24.2709+0.045333×海拔高度”来确定。据此计算:海拔900m的烟区最迟移栽日期为6月7日,以此为准海拔每升高100m日期提前4.53d。

  3.3高海拔烟区的合理取舍

  1500m烟区,确保成熟期不低于20℃和有效积温达2300℃的最迟移栽日期为5月11日,避免早花的安全移栽期在5月28日之后。两害相权取其轻,只能把移栽期确定在5月23号到5月28号之间。把移栽日期提前5天左右到5月23号移栽则不早花的概率仍有71%,提前到5月18日则不早花的概率只有49%,迟烟则只能通过低打顶少留叶的形式以保证可采叶片所需的成熟温度。在高海拔烟区,把留叶数减少反而能够提高产量和产值[5]。但出于降碱方面的考虑,则可采用留叶弃烤1到2片的办法,或者采用速效性复合肥,以降低后期土壤含氮量仍然过大而不能正常变黄成熟的可能性。亦可采用双膜单架、井窖式移栽方式以提高前期日平均气温[6],挪出后期上部叶的合适成熟时间。

  参

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