陳芳泉 邵惠芳 許自成 黃五星 范藝寬 張慢慢 趙蓉蓉

摘要：干旱嚴(yán)重限制煙草生長(zhǎng)發(fā)育，影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。保水劑作為一種化學(xué)制品，已成為目前煙草栽培中節(jié)水增產(chǎn)增值研究的新方向。本文綜述了保水劑的作用機(jī)理及其對(duì)煙田土壤性狀和煙草生長(zhǎng)的影響，并就保水劑在煙草應(yīng)用上出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：煙草；保水劑；節(jié)水；土壤；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S572+S482.99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）06-0156-04

近年來(lái)，水資源匱乏現(xiàn)象日趨明顯，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。在水分脅迫條件下，煙株會(huì)發(fā)生一系列非正常的生理生化反應(yīng)，影響煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育，降低煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。在此情況下，抗旱節(jié)水對(duì)煙葉優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)具有重要意義。

缺水情況下，傳統(tǒng)的耕作方式及農(nóng)業(yè)工程已經(jīng)無(wú)法滿足煙草對(duì)水分的需求。隨著科學(xué)的發(fā)展，在化肥、地膜等化學(xué)制品使用之后，保水劑也逐漸被研發(fā)利用。在干旱地區(qū)，保水劑相當(dāng)于小型土壤水庫(kù)[1]，起到保水持水、為煙株生長(zhǎng)供水的作用。本文主要對(duì)保水劑的作用機(jī)理和其在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用效果之研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并據(jù)此進(jìn)行分析和展望，以期為煙草高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1保水劑的作用機(jī)理

保水劑是一種新型高分子吸水材料，由高分子三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及大量親水基團(tuán)組成[2]，具有穩(wěn)定性好、高吸水保水等功能。在短時(shí)間內(nèi)，它能夠吸收其自身質(zhì)量幾百倍甚至上千倍的水分[3]。據(jù)馮浩等[4]研究，保水劑的吸水力最大為13～14 kg/cm2，而植物根系的吸水力一般是17～18 kg/cm2，故保水劑吸收的水分不但不易散失，而且在干旱時(shí)能緩慢釋放供作物吸收利用[5]。因此，保水劑在煙草生產(chǎn)上可起到改良土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤含水等多種作用[6～9]。

2保水劑對(duì)煙田土壤性狀的影響

2.1對(duì)土壤含水量的影響

保水劑施入煙田后能將土壤中多余的水分及降水吸收，減少田間土壤蒸發(fā)，提高煙田土壤含水量。左廣玲等[10]研究表明，施用保水劑能夠有效抑制煙田土壤水分的散失，且隨保水劑用量的增大，抑制效果增強(qiáng)。另有研究得出，保水劑還能使土壤水分保持在近表層，降低水分向深層土壤的入滲[11～13]，利于煙苗移栽成活?？梢?jiàn)，保水劑在土壤中扮演著“小型水庫(kù)”的角色，起到減少土壤水分深層滲漏、減少蒸發(fā)[14]、保蓄水分的作用。

2.2對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

保水劑能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增大土壤總孔隙度，減小土壤容重。有研究發(fā)現(xiàn)保水劑處理的砂姜黑土的土壤總孔隙度提高9.4%，容重下降13.5%[15]。保水劑混入土壤后，吸水成凝膠，能將土壤中的細(xì)小顆粒集結(jié)起來(lái)，形成較大的團(tuán)聚體[16]，土壤基本物理性狀顯著改變[17]。同時(shí)，土壤施入保水劑后，經(jīng)過(guò)保水劑的吸水放水過(guò)程，使其變得更加疏松，毛管孔隙度變大，土壤團(tuán)聚體增加[18]。曹麗花等[19]研究得出保水材料利于土壤形成大于0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體。

綜上，保水劑通過(guò)改變土壤固液氣三相比例[20]，可以顯著降低土壤容重，增大土壤的總孔隙度，并提高土壤的通氣性能，但也有研究認(rèn)為保水劑如果施用過(guò)多會(huì)引起土壤團(tuán)粒含量下降，導(dǎo)致土壤板結(jié)[21]。

2.3對(duì)土壤pH值的影響

土壤pH值與土壤養(yǎng)分及作物生長(zhǎng)息息相關(guān)。一般情況下，保水劑的使用會(huì)使土壤堿性化，隨著保水劑用量的增加，土壤pH值也逐漸變大[22]。不同保水劑的生產(chǎn)原料及生產(chǎn)程序的差異，也會(huì)導(dǎo)致土壤pH值變化情況的不同。楊逵[23]通過(guò)試驗(yàn)表明，有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合保水劑對(duì)土壤pH值的影響不明顯，沒(méi)有打亂土壤的基本緩沖系統(tǒng)，對(duì)植株的正常生長(zhǎng)也不會(huì)產(chǎn)生影響。劉春生等[24]研究了KD-1型抗旱保水劑對(duì)土壤pH值的影響，也得出相似結(jié)論。

2.4對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

保水劑具有吸附養(yǎng)分的能力，施入土壤后，可以減少養(yǎng)分的淋溶損失。國(guó)內(nèi)外有學(xué)者研究得出，保水劑與土混施可節(jié)約肥料30%[25，26]。員學(xué)鋒等[27]在淋溶試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)加入保水劑的土壤淋溶液中的硝酸根離子、磷酸根離子、鉀離子含量均顯著少于對(duì)照。姚建武等[28]研究表明施入保水劑的0～30 cm土層在一定強(qiáng)度淋溶下，氮肥淋溶損失減少34.7%。Haverone、Walker、馬煥成等試驗(yàn)證明施加保水劑對(duì)土壤養(yǎng)分氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素有明顯的保蓄作用，這種作用隨保水劑用量的加大而增強(qiáng)[29～31]。

保水劑的保肥性在一定程度上可有效減少可溶性養(yǎng)分的淋失，從而顯著增加土壤的持肥能力[32]。另外，Sojka等[33]還發(fā)現(xiàn)保水劑能增加土壤中微生物的活躍度，增強(qiáng)微生物解鉀解磷固氮能力，提高土壤養(yǎng)分的利用率?？梢?jiàn)，在土壤中加入保水劑有利于養(yǎng)分的保蓄及有效利用，在現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)上至關(guān)重要。

3保水劑對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響

3.1對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

保水劑與土混勻并充分吸收水分后，在煙株根系周圍形成一個(gè)區(qū)域蓄水中心，改變田間小環(huán)境，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)為煙株提供水分，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育[34]，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)[35]，顯著提高煙株干物質(zhì)積累量、生物量[20]及葉面積[36]等。

鐘秋瓚等[37]研究表明保水劑用量按1～3 g/株施用時(shí)，水分蒸發(fā)量最少，顯著促進(jìn)烤煙根、莖、葉的生長(zhǎng)，增加根、莖、葉干重。且有關(guān)研究顯示隨保水劑用量的增加，煙株的莖圍、高度、葉片數(shù)均呈上升趨勢(shì)[38]。

保水劑的使用對(duì)煙株光合特性也產(chǎn)生一定的影響。趙銘欽等[39]研究認(rèn)為保水劑能夠調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度，進(jìn)而增強(qiáng)煙葉光合能力，促進(jìn)煙葉生理代謝，使煙株旺盛生長(zhǎng)，且煙株光合能力與保水劑用量呈正相關(guān)。汪耀富等[40]研究證明土壤施入保水劑后煙株蒸騰速率變小，光合能力和水分利用效率均明顯提高，進(jìn)而提升煙株的抗旱能力，利于干旱情況下的煙株生長(zhǎng)。

3.2對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀及煙葉品質(zhì)的影響

保水劑在一定條件下可以增大煙株最大葉長(zhǎng)葉寬，提高單葉重，增加煙葉的產(chǎn)量、上等煙比例、均價(jià)和產(chǎn)值，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分[41]，提高煙葉品質(zhì)。

保水劑能有效增加煙葉中還原糖含量，降低煙堿含量，有利于煙葉品質(zhì)的改善[40]。劉世亮等[42]研究表明低用量時(shí)保水劑可使煙葉中總糖、還原糖和鉀的含量均增加，氯離子、煙堿及淀粉的含量明顯減少，當(dāng)保水劑用量在15～30 kg/hm2時(shí)煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值顯著提高，煙草的經(jīng)濟(jì)效益最佳。彭菊等[43]通過(guò)試驗(yàn)得出保水劑用量在37.5～45.0 kg/hm2范圍內(nèi)，煙葉產(chǎn)量最高，煙葉的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量等級(jí)最好。

劉毅等[44]研究表明使用保水劑增加了煙株生物量和煙葉產(chǎn)量，減少了煙堿的含量，使煙葉糖堿比更為協(xié)調(diào)，同時(shí)提高鉀的利用率，進(jìn)而使煙葉鉀氯比、鉀含量顯著增加?？梢?jiàn)保水劑對(duì)促進(jìn)煙草旺盛生長(zhǎng)和提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例[45]及改善煙葉品質(zhì)尤為重要。

4分析與展望

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)保水劑進(jìn)行深入研究后認(rèn)為，保水劑通過(guò)自身的特殊構(gòu)型，一方面可以吸水放水，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤保水能力，減弱干旱對(duì)煙草的不利影響；另一方面也可減少養(yǎng)分的淋溶損失，提高養(yǎng)分利用率，且在減少養(yǎng)分浪費(fèi)的同時(shí)更利于促進(jìn)煙草生長(zhǎng)。但是由于市場(chǎng)上可用于生產(chǎn)保水劑的原料種類、粒徑大小及使用技術(shù)的不同，其對(duì)煙草生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生不同的影響[46]。因此，在生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)健全保水劑對(duì)煙葉生產(chǎn)的集成調(diào)控體系，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保、優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)等角度，選用更適合現(xiàn)代煙草發(fā)展的類型及技術(shù)。

未來(lái)還需著重研究：①長(zhǎng)期使用保水劑對(duì)煙草田間病害及煙田土壤微生物的影響。②由于保水劑可以在作物根系周圍建立保蓄球囊，加之保水劑的保肥功能，所以可以嘗試與不同肥料或農(nóng)藥配施，利用保水劑、水分、肥料的三者結(jié)合實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。③力爭(zhēng)從分子層面發(fā)掘保水劑影響煙株生長(zhǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生理機(jī)理等。④研究不同保水劑原料及其使用方法對(duì)不同品種煙草的影響，研發(fā)生態(tài)環(huán)保可降解且成本符合農(nóng)民需求易普遍推廣的產(chǎn)品。

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