白崗栓，耿偉，何登峰

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.安康市煙草公司旬陽(yáng)分公司，陜西 旬陽(yáng) 725700；4.陜西省煙草公司，西安 710065）

秦巴山區(qū)位居漢江南北，為亞熱帶與暖溫帶的分界線及中國(guó)南北分界線。秦巴山區(qū)以山地丘陵為主，海拔較高且光照充足，為陜西省優(yōu)質(zhì)烤煙（Nicotiana tabacumL.）生產(chǎn)基地[1]。秦巴山區(qū)煙田多為坡地，土層薄且蓄水保水能力差，在烤煙團(tuán)棵期到現(xiàn)蕾期易出現(xiàn)季節(jié)性干旱，嚴(yán)重影響烤煙的質(zhì)量與產(chǎn)量[2]。而合理調(diào)控土壤水分，可提高烤煙質(zhì)量與產(chǎn)量，從而提高烤煙產(chǎn)值[3-5]。保水劑（super absorbent polymers,SAP）是利用強(qiáng)吸水性樹(shù)脂或淀粉等合成的一種具有超高吸水、保水能力的高分子聚合物，能吸收大量的土壤水分并在土壤中形成大量的“小水庫(kù)”，增強(qiáng)土壤的蓄水保墑能力，且其吸收的水分可緩慢釋放，供作物生長(zhǎng)發(fā)育[6-7]。保水劑可促進(jìn)降水入滲，減少地表徑流[8-10]，并在吸水、釋水的過(guò)程中改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤通透性及土壤水分和養(yǎng)分的利用效率[11-13]，減少環(huán)境污染[14-15]，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[16-18]，是繼農(nóng)藥、化肥和地膜之后最有可能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用的化學(xué)制品[19-20]。保水劑的應(yīng)用效果與其粒徑、施用量、施用方法及土壤質(zhì)地等密切相關(guān)[21-25]，施用不當(dāng)會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生不良影響[26]。保水劑可減少干旱對(duì)烤煙生長(zhǎng)的不良影響，提高烤煙的光合能力，從而提高烤煙質(zhì)量與產(chǎn)量[27-32]。杜社妮等的研究結(jié)果表明，在季節(jié)性干旱明顯、土層薄、土壤為黃棕壤的秦巴山區(qū)，施用粒徑為0.18～2.25 mm聚丙烯酸鉀保水劑可提高土壤水分含量，降低土壤體積質(zhì)量（容重），提高烤煙產(chǎn)量及產(chǎn)值[33]。但有關(guān)秦巴山區(qū)保水劑的適宜施用量尚未見(jiàn)報(bào)道。為了提高土壤的蓄水保水能力，緩解季節(jié)性干旱，特別是緩解在烤煙團(tuán)棵期到現(xiàn)蕾期的季節(jié)性干旱對(duì)烤煙生長(zhǎng)帶來(lái)的不良影響，我們于2017年在秦巴山區(qū)監(jiān)測(cè)了不同施用量的聚丙烯酸鉀保水劑對(duì)土壤水分、土壤體積質(zhì)量及烤煙生長(zhǎng)的影響，旨在為秦巴山區(qū)的烤煙生產(chǎn)和保水劑的適宜施用量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于秦巴山區(qū)東段的陜西省旬陽(yáng)縣神河鎮(zhèn)黑溝村（32°43′N，109°26′E），海拔537 m左右，為漢江以南的大巴山區(qū)。試驗(yàn)地年均降雨量851 mm，年均氣溫15.4℃，最高月氣溫26.9℃，最低月氣溫3.3℃，年均日照時(shí)數(shù)1 790.4 h，無(wú)霜期236 d，年均蒸發(fā)量1 252.8 mm，為北亞熱帶溫暖濕潤(rùn)氣候區(qū)。試驗(yàn)地為坡地，坡度8o，前茬作物為玉米（Zea mays）。試驗(yàn)地土壤為黃棕壤，厚度60～70 cm。試驗(yàn)地耕層（0～20 cm土層）土壤pH 6.4，有機(jī)質(zhì)1.81%，速效氮60.24 mg/kg，速效磷22.46 mg/kg，速效鉀134.24 mg/kg，物理性黏粒47.90%，黏粒17.30%。試驗(yàn)地?zé)o灌溉設(shè)施，為雨養(yǎng)煙田。

1.2 供試材料

供試保水劑為細(xì)粒狀（粒徑0.18～2.25 mm）的聚丙烯酸鉀保水劑，購(gòu)于山東省唯信農(nóng)業(yè)科技有限公司，含丙烯酸鉀23%～26%，對(duì)去離子水的吸水倍數(shù)為300～500，對(duì)0.9%NaCl溶液的吸水倍數(shù)為100～150，價(jià)格為18.0元/kg。

供試烤煙品種為云煙87，5葉1心，采用井窖式移栽。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試烤煙采用單行起壟栽培，壟高30 cm左右，壟面寬20 cm，壟距（行距）110 cm，株距55 cm。試驗(yàn)設(shè)置的聚丙烯酸鉀保水劑施用量分別為45、60和75 kg/hm2，以不施保水劑為對(duì)照。試驗(yàn)重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)，不同小區(qū)隨機(jī)排列。每個(gè)小區(qū)寬4.4 m，長(zhǎng)11.0 m（每小區(qū)定植4行烤煙，每行20株）。

保水劑采用壟施，在起壟前（2017年4月1日）條施基肥時(shí)將不同施用量的保水劑分別與適量干細(xì)土攪拌均勻，分別均勻撒施于不同小區(qū)，然后整地起壟，促使保水劑均勻混施于壟體土壤中。4月24—25日連續(xù)降水，降水量達(dá)35 mm，4月28日對(duì)壟體進(jìn)行地膜覆蓋。

供試烤煙于5月1日移栽，煙苗為5葉1心。不同處理的施肥量與當(dāng)?shù)乜緹熞?guī)范化栽培的施肥量相同，即施N量65 kg/hm2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝12∶12∶18。起壟前條施基肥；60%氮肥作為基肥，40%作為追肥；磷肥全部作為基肥；30%鉀肥作為基肥，70%作為追肥。追肥在烤煙旺長(zhǎng)初期進(jìn)行，即移栽后40 d降雨后及時(shí)施入。其他各項(xiàng)田間生產(chǎn)管理均按當(dāng)?shù)乜緹熞?guī)范化措施進(jìn)行。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

1）降水量。通過(guò)試驗(yàn)地旁設(shè)有的自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)試驗(yàn)期間的降水量。

2）土壤水分。在起壟整地前和烤煙還苗期（5月8日）、團(tuán)棵期（6月1日）、旺長(zhǎng)期（6月21日）、打頂期（7月5日）、采收期（第2次采收，7月20日）和采收后（9月22日），每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇3個(gè)點(diǎn)，在相鄰2株烤煙中部的壟面上（起壟前為平地），以10 cm土層為一層，分層采集0～60 cm土層土壤（每次取樣后進(jìn)行標(biāo)記，以免下次在同一處采樣），用烘干法測(cè)定土壤含水率（w/%）。

3）土壤體積質(zhì)量。在起壟整地前、還苗期、旺長(zhǎng)期和烤煙采收后，于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇3個(gè)點(diǎn)，在相鄰2株烤煙中部的壟面上（起壟前為平地），用環(huán)刀法測(cè)定0～20 cm土層和＞20～40 cm土層的土壤體積質(zhì)量（每次取樣后進(jìn)行標(biāo)記，以免下次在同一處采樣）。

4）農(nóng)藝性狀。按照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》（YC/T 142－2010），監(jiān)測(cè)不同處理烤煙的物候期，并在烤煙團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期（6月27日）和圓頂期（7月13日），每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的3株烤煙，測(cè)量植株上部、中部和下部最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和株高、莖圍及有效葉數(shù)，并計(jì)算最大葉面積[34]。其中，最大葉面積/cm2＝葉長(zhǎng)/cm×葉寬/cm×0.634 5。

5）經(jīng)濟(jì)性狀。以試驗(yàn)小區(qū)烤煙株數(shù)為基礎(chǔ)，按照16 529株/hm2換算出單位面積烤煙產(chǎn)量。依照國(guó)家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB 2635—1992）及2017年當(dāng)?shù)乜緹熓召?gòu)原則及價(jià)格，計(jì)算不同等級(jí)烤煙均價(jià)和產(chǎn)值等，折算烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和凈增產(chǎn)值。

6）烤煙常規(guī)化學(xué)成分。于成熟期采收不同小區(qū)烤煙植株的中部葉片，烘烤后選擇中桔三（C3F）等級(jí)的煙葉粉碎后過(guò)40目篩，分析不同處理烤煙常規(guī)化學(xué)成分，即煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀及氯含量。煙堿含量用紫外分光光度法測(cè)定，總糖含量用蒽酮比色法測(cè)定，還原糖含量用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，總氮含量用凱氏定氮法測(cè)定，鉀含量用火焰光度計(jì)法測(cè)定，氯含量用莫爾法測(cè)定；根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算氮堿比、糖堿比和鉀氯比[35]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007制作圖表，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析；如果差異顯著，則采用鄧肯（Duncan）多重比較進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)期間的自然降水量

從起壟至烤煙采收后（175 d）共計(jì)降水784.4 mm，日均降水4.48 mm；從烤煙移栽期至采收期（81 d）降水374.0 mm，日均降水4.62 mm。試驗(yàn)期間的降水量與往年基本持平。還苗期至團(tuán)棵期是烤煙幼根、幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)；旺長(zhǎng)期至打頂期是烤煙生長(zhǎng)最快的時(shí)期，決定著烤煙產(chǎn)量的高低及品質(zhì)的優(yōu)劣，但還苗期至團(tuán)棵期日均降水1.35 mm，旺長(zhǎng)期至打頂期日均降水2.10 mm（圖1），不利于烤煙生長(zhǎng)，導(dǎo)致烤煙產(chǎn)量與品質(zhì)降低。

2.2 不同處理對(duì)土壤水分的影響

圖1 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)期間烤煙不同生長(zhǎng)期的日均降水量Fig.1 Daily precipitation at different growth stages of fluecuredtobaccoduringthemonitoringperiod

土壤水分是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，影響著烤煙的質(zhì)量與產(chǎn)量[1-5]。起壟前不同處理均未施用保水劑且未擾動(dòng)土壤，故不同處理的土壤水分基本一致（表1）。移栽期至還苗期日均降水量達(dá)4.68 mm，還苗期不同處理的土壤水分均高于起壟前，且保水劑施用量越大土壤水分越高，土層越深不同處理之間的差異越小，其中施用量為75 kg/hm2處理的0～10 cm土層土壤水分顯著高于對(duì)照（P＜0.05），其他處理不同土層之間無(wú)顯著差異（表1）。

還苗期至團(tuán)棵期日均降水量?jī)H1.35 mm，團(tuán)棵期不同處理的土壤水分均低于還苗期，表現(xiàn)為保水劑施用量越大土壤水分越高，土層越深不同處理之間的差異越小，其中施用量為75 kg/hm2處理的0～10 cm土層和＞10～20 cm土層土壤水分顯著高于對(duì)照（P＜0.05），其他處理不同土層之間無(wú)顯著差異（表1）。

團(tuán)棵期至旺長(zhǎng)期日均降水量為6.61 mm，為烤煙生長(zhǎng)期降水最多的時(shí)期，但土壤水分含量除0～10 cm土層外，其他土層均低于團(tuán)棵期，這首先是該期烤煙生長(zhǎng)量大，葉面積指數(shù)高，消耗的土壤水分多；第二是該期烤煙株間已經(jīng)郁閉，受烤煙葉片遮擋，大量降水被分流到行間；第三是該期降水多為暴雨，試驗(yàn)地為坡地且順坡筑壟，行間地面徑流量大，壟體土壤蓄水少導(dǎo)致的。旺長(zhǎng)期不同處理不同土層的土壤水分由高到低依次為60、45、75 kg/hm2和對(duì)照，但不同處理不同土層的土壤水分未形成顯著差異（表1）。施用量為75 kg/hm2處理的土壤水分略低于施用量為60 kg/hm2處理，這與保水劑施用量偏大，吸水膨脹后阻塞土壤孔隙，不利于降水入滲，導(dǎo)致土壤蓄水量降低有一定的關(guān)系[20,26,36]。

旺長(zhǎng)期到打頂期是烤煙生長(zhǎng)最快的時(shí)期，也是烤煙水分消耗最多的時(shí)期，此期烤煙蒸騰量大而日均降水量?jī)H為2.10 mm，因而不同處理的土壤水分降低到最低值。不同處理的土壤水分表現(xiàn)為施用量為60 kg/hm2的略高，施用量為75和45 kg/hm2的居中，對(duì)照略低，不同處理不同土層之間無(wú)顯著差異（表1）。

打頂期到采收期日均降水量為3.13 mm，采收期不同處理的土壤水分較打頂期略有上升。總體上，不同處理不同土層的土壤水分由高到低依次為60、75、45 kg/hm2和對(duì)照，不同處理不同土層之間無(wú)顯著差異（表1）。

采收期到采收后日均降水量為6.41 mm，土壤水分得到恢復(fù)，但由于降水強(qiáng)度大，徑流量大，因而不同處理的土壤水分低于起壟前至旺長(zhǎng)期。總體上，不同處理的土壤水分表現(xiàn)為施用量60 kg/hm2的較高，其次為75和45 kg/hm2，對(duì)照較低，不同處理之間無(wú)顯著差異（表1）。

2.3 不同處理對(duì)土壤體積質(zhì)量的影響

土壤體積質(zhì)量可反映土壤的物理結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性及土壤的保水保肥能力[6-9]。起壟前不同處理的土壤未進(jìn)行耕作及施用保水劑，土壤體積質(zhì)量較高且處于同一水平。受土壤質(zhì)地與前茬作物生長(zhǎng)及耕作的影響，土壤體積質(zhì)量表現(xiàn)為0～20 cm土層的較輕，＞20～40 cm土層較重（表2）。保水劑施入土壤后，保水劑在吸水膨脹、釋水收縮過(guò)程中會(huì)減少土壤固相、氣相組成比例，增加土壤毛管孔隙，降低土壤體積質(zhì)量，但保水劑對(duì)土壤體積質(zhì)量的影響與保水劑施用量密切相關(guān)。當(dāng)保水劑施用量較小時(shí)，對(duì)土壤孔隙及土壤體積質(zhì)量影響不大；當(dāng)保水劑施用量過(guò)大，保水劑則會(huì)堵塞土壤孔隙，增加土壤體積質(zhì)量。從表2可以看出：從還苗期至采收后，不同處理0～20 cm土層和＞20～40 cm土層土壤體積質(zhì)量均表現(xiàn)為對(duì)照較高，45和75 kg/hm2處理居中，60 kg/hm2處理較低且顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。可見(jiàn)，在保水劑施用量為60 kg/hm2時(shí)，土壤體積質(zhì)量最優(yōu)。隨著保水劑不斷地吸水膨脹、釋水收縮及雨滴擊打、人為耕作的影響，保水劑對(duì)土壤體積質(zhì)量的影響能力逐漸減弱，因而從還苗期到采收后，不同處理的土壤體積質(zhì)量均緩慢上升。

2.4 不同處理對(duì)烤煙物候期的影響

當(dāng)保水劑施用量為60和75 kg/hm2時(shí)，烤煙的團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期較對(duì)照提早了1 d，60 kg/hm2時(shí)現(xiàn)蕾期較對(duì)照延后了1 d，60和75 kg/hm2時(shí)打頂期較對(duì)照提早了1 d，75 kg/hm2時(shí)圓頂期較對(duì)照提早了1 d，而施用量為45 kg/hm2對(duì)烤煙物候期無(wú)影響（表3）。說(shuō)明施用一定量的保水劑改善了土壤的水分供給及土壤通透狀況，從而影響了烤煙的生長(zhǎng)。

表1 不同處理不同生長(zhǎng)期的土壤水分含量Table 1 Soil moisture content at different growth stages of flue-cured tobacco under different treatments %

2.5 不同處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響

團(tuán)棵期施用量為60和75 kg/hm2的烤煙株高顯著高于對(duì)照（P＜0.05），現(xiàn)蕾期和圓頂期不同處理的株高則無(wú)顯著差異。團(tuán)棵期不同處理的烤煙莖圍無(wú)顯著差異，現(xiàn)蕾期均顯著高于對(duì)照（P＜0.05），圓頂期60和75 kg/hm2處理極顯著高于對(duì)照（P＜0.01）且顯著高于45 kg/hm2處理（P＜0.05），而45 kg/hm2處理顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期及圓頂期不同處理的葉片數(shù)均一致，無(wú)顯著差異（表4）。團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期及圓頂期不同處理上部、中部及下部的最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積之間的差異表現(xiàn)不一致，總體表現(xiàn)為施用量為60 kg/hm2的葉片較大，其次為75和45 kg/hm2，對(duì)照較小，不同處理間存在顯著（P＜0.05）或極顯著差異（P＜0.01）（表4）。

表2 不同處理不同生長(zhǎng)期的土壤體積質(zhì)量Table 2 Soil bulk density at different growth stages of fluecured tobacco under different treatments g/cm3

2.6 不同處理對(duì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

烤煙常規(guī)化學(xué)成分與氣候、土壤及栽培措施密切相關(guān)[2]，優(yōu)質(zhì)烤煙的氮堿比、糖堿比等均處于一定的適宜范圍[32-34,37]。試驗(yàn)地烤煙鉀含量低于優(yōu)質(zhì)烤煙，鉀氯比高于優(yōu)質(zhì)烤煙（表5）。施用保水劑提高了烤煙中的煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀及氯含量，其中施用量為60 kg/hm2的煙堿含量顯著高于施用量為45和75 kg/hm2（P＜0.05），極顯著高于對(duì)照（P＜0.01）。不同施用量的總糖、還原糖、總氮、鉀及氯含量均處于同一水平且無(wú)顯著差異。但不同施用量的還原糖含量均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。施用量為45和60 kg/hm2的總糖含量顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。施用量為60 kg/hm2的總氮、鉀和氯含量顯著高于對(duì)照（P＜0.05），但其氮堿比、糖堿比卻顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。不同施用量的鉀氯比均與對(duì)照處于同一水平，無(wú)顯著差異（表5）。

2.7 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2017年烤煙從還苗期至團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期至采收期降水偏少，烤煙產(chǎn)量及上等煙的比例僅為常年的70%左右。保水劑施用量為45、60和75 kg/hm2的烤煙產(chǎn)量較對(duì)照分別提高了2.00%、4.34%和－0.34%，與對(duì)照無(wú)顯著差異；平均價(jià)格提高了3.50%、5.25%和2.96%，其中60 kg/hm2顯著高于對(duì)照（P＜0.05）；產(chǎn)值分別提高了5.52%、9.77%和8.54%，均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。施用量為75 kg/hm2的保水劑費(fèi)用最高，而施用量為60 kg/hm2的凈增產(chǎn)值最大。保水劑施用量為45、60和75 kg/hm2的上等煙比例較對(duì)照分別提高了6.99%、10.33%和8.51%，均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）；中等煙比例分別降低了1.83%、2.84%和3.25%，與對(duì)照處于同一水平；下等煙比例分別降低了7.87%、11.24%和6.74%，其中施用量為60 kg/hm2的下等煙比例極顯著低于對(duì)照（P＜0.01）且顯著低于施用量75 kg/hm2，施用量45和75 kg/hm2的下等煙比例顯著低于對(duì)照（P＜0.05）（表6）。

表3 不同處理的烤煙物候期Table 3 Phenological phase of flue-cured tobacco under different treatments

表4 不同處理不同生長(zhǎng)期的烤煙生長(zhǎng)狀況Table 4 Growth status of flue-cured tobacco at different growth stages under different treatments

表5 不同處理的烤煙常規(guī)化學(xué)成分Table 5 Conventional chemical constituents of flue-cured tobacco under different treatments

3 討論

3.1 不同保水劑施用量對(duì)土壤水分及土壤體積質(zhì)量的影響

土壤水分是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、質(zhì)量和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，不同生育期烤煙的群體大小、個(gè)體發(fā)育等不同，對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的需求也不同，特別是從蓮座期至旺長(zhǎng)期，土壤干旱會(huì)致使烤煙在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生一系列非正常的生理、生化變化，影響烤煙品質(zhì)與產(chǎn)量[3,37-39]。保水劑是一類遇水膨脹的高分子聚合物，具有龐大的“骨架”結(jié)構(gòu)并攜帶大量的—COOH、—OH、—NH2等極性親水基團(tuán)，可吸附比自身質(zhì)量多數(shù)百倍甚至上千倍的水分，并可緩慢釋放供作物根系吸收利用，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育[7]。保水劑與土壤黏粒之間可相互吸附，抑制土壤黏粒的膨脹、水化、分散和轉(zhuǎn)移，并可把分散的土壤顆粒黏結(jié)成團(tuán)塊狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤孔隙度，降低土壤體積質(zhì)量，增強(qiáng)土壤通透性及土壤蓄水、保水能力[6,20,26,36]，但保水劑的應(yīng)用效果與其施用量、粒徑、作物種類、土壤質(zhì)地、土壤pH值、土壤離子濃度等密切相關(guān)[7-11]。保水劑施入土壤后在其吸水膨脹、釋水收縮過(guò)程中會(huì)改變土壤中的固相、液相、氣相組成比例。當(dāng)保水劑施用量適宜時(shí)，土壤中的液相組成比例（相當(dāng)于毛管孔隙度）會(huì)相對(duì)增加，固相、氣相組成比例則會(huì)相對(duì)減少，土壤液相比例增加相當(dāng)于增加了土壤孔隙度，有利于自然降水及灌溉水分入滲到土壤，進(jìn)一步增加土壤水分含量[9-10]，降低土壤體積質(zhì)量[21-22,36,40-41]；當(dāng)保水劑施用量過(guò)大時(shí)，保水劑吸水膨脹后會(huì)阻塞土壤孔隙，降低土壤通透性，不利于降水入滲，易導(dǎo)致土壤板結(jié)，增加土壤體積質(zhì)量[20,26,36]。因此，只有當(dāng)保水劑的施用量與所施入的土壤配比合理，保水劑才可吸附較多的土壤水分，才能增加土壤的保水、蓄水能力[26,36]。在本試驗(yàn)中，保水劑施用量45 kg/hm2偏小，對(duì)土壤水分及土壤體積質(zhì)量的影響力??；施用量75 kg/hm2在烤煙還苗期及蓮座期對(duì)土壤水分影響較大，但由于保水劑施用量偏大，隨著烤煙的生長(zhǎng)，阻塞了土壤孔隙，降低了土壤通透性，因而旺長(zhǎng)期至采收期對(duì)土壤水分及土壤體積質(zhì)量影響較?。皇┯昧?0 kg/hm2與黃棕壤配合比較合理，故從烤煙還苗期至采收期對(duì)土壤水分影響較大且相對(duì)穩(wěn)定。保水劑的吸水、保水能力除與保水劑結(jié)構(gòu)、粒徑等有關(guān)外，還易受土壤水溶液離子濃度的影響，特別是土壤中的Na+、K+等金屬陽(yáng)離子，會(huì)置換—COOH、—OH的H+離子，降低保水劑的吸水、保水能力[6,36]；且隨著保水劑吸水次數(shù)的增多及反復(fù)的吸水膨脹與釋水收縮，在吸水膨脹與釋水收縮過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致土壤中的細(xì)小顆粒進(jìn)入保水劑顆粒內(nèi)部，影響保水劑的結(jié)構(gòu)，降低保水劑的吸水、保水能力[6,26,39]，因而隨著烤煙的生長(zhǎng)，不同施用量的保水劑對(duì)土壤水分、土壤體積質(zhì)量的影響逐漸降低。保水劑不同施用量在烤煙不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤水分的影響均未達(dá)到顯著差異，主要是烤煙生長(zhǎng)前期該區(qū)域降水較多，土壤中含有大量的水分，造成保水劑的吸水、保水能力不易體現(xiàn)；后期烤煙生長(zhǎng)量較大，消耗土壤水分較多而降水量偏少，保水劑難以吸收、保持足夠的土壤水分。

表6 不同處理的烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值及等級(jí)比例Table 6 Yield,output value and grade ratio of flue-cured tobacco under different treatments

3.2 不同保水劑施用量對(duì)烤煙生長(zhǎng)及常規(guī)化學(xué)成分的影響

土壤顆粒是土壤養(yǎng)分貯存及吸附的場(chǎng)所，土壤孔隙是土壤空氣傳導(dǎo)通道和土壤水分貯存的場(chǎng)所，土壤物理性質(zhì)往往決定了土壤的保肥、保水性，影響著植物生長(zhǎng)所需的水、肥、氣、熱等土壤微環(huán)境[42]。保水劑不但可提高土壤水分和養(yǎng)分的利用效率，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤通氣性[11-13]，而且保水劑的“骨架”是一個(gè)適度交聯(lián)的網(wǎng)狀框架結(jié)構(gòu)，可以讓一些離子或小分子如NH4+、NO3－和CO(NH2)2擴(kuò)散進(jìn)入，被溶脹的保水劑分子暫時(shí)包裹起來(lái)，然后緩慢釋放于土壤，減少土壤養(yǎng)分流失；保水劑也可通過(guò)范德華力、離子交換、離子吸附、靜電引力、螯合等機(jī)制及與土壤顆粒表面的活性基團(tuán)或離子發(fā)生相互作用，創(chuàng)建和穩(wěn)定水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，吸附、保持土壤養(yǎng)分，延緩?fù)寥鲤B(yǎng)分釋放，抑制土壤養(yǎng)分流失[11-13,42]。崔保偉等的研究結(jié)果表明，烤煙從團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期到成熟期最適宜的土壤相對(duì)含水量分別為65%、80%、80%和65%[3]，旺長(zhǎng)期干旱對(duì)煙葉產(chǎn)量的影響較大[4-5]。試驗(yàn)地烤煙旺長(zhǎng)期至采收期降水偏少，施用保水劑后，土壤的蓄水、保水及保肥能力增強(qiáng)，土壤通氣性得到改善，為烤煙生長(zhǎng)提供了相對(duì)良好的土壤環(huán)境[11-15]，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)[27-32]。在不同施用量中，45 kg/hm2施用量偏小，對(duì)土壤水分及土壤體積質(zhì)量的影響能力弱，緩解干旱的能力較差，而75 kg/hm2施用量偏大，隨著烤煙的生長(zhǎng)易堵塞土壤孔隙，造成土壤板結(jié)，且由于施用量偏大易提高土壤液相比例，降低土壤氣相和固相比例，造成土壤缺氧，不利于根系生長(zhǎng)及對(duì)土壤養(yǎng)分、水分的吸收[20,26,36]，只有60 kg/hm2施用量與秦巴山區(qū)的黃棕壤配合比較合理，不但吸附、保持較多土壤水分，而且可顯著改善土壤的通氣性，有效提高烤煙的根系活力，緩解土壤干旱對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，提高烤煙品質(zhì)、產(chǎn)量及產(chǎn)值。

烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)、產(chǎn)量由生態(tài)環(huán)境、遺傳因素和栽培措施等共同決定。生態(tài)環(huán)境是影響烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)及產(chǎn)量形成的重要因素，氣候、土壤等立地環(huán)境的變化均會(huì)對(duì)烤煙的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響[2,42]。糖含量和生物堿是煙葉的重要質(zhì)量要素，直接影響煙草的煙氣特征、生理強(qiáng)度和安全性[42]。根系是烤煙合成植物激素、煙堿和部分氨基酸的主要器官，同時(shí)也是烤煙吸收土壤水分、養(yǎng)分的主要器官，根系的生長(zhǎng)發(fā)育顯著影響烤煙的品質(zhì)與產(chǎn)量[43-44]。與光照、溫度等氣候因子相比，土壤水分對(duì)烤煙煙堿含量的影響強(qiáng)度最大[43-44]。蓮座期至旺長(zhǎng)期只有當(dāng)土壤水分適宜，烤煙才能健康生長(zhǎng)發(fā)育[4-5]。當(dāng)烤煙頂生的圓錐花序第一朵中心花開(kāi)放時(shí)根系才開(kāi)始合成煙堿，大量合成和積累則主要出現(xiàn)在烤煙打頂之后[43-44]。施用保水劑改善了土壤的通透環(huán)境，特別是施用量為60 kg/hm2時(shí)，對(duì)土壤水分含量及土壤通氣狀況影響較大，促進(jìn)了烤煙根系生長(zhǎng)和植株發(fā)育，提高了烤煙煙堿、總糖、還原糖、總氮和氯離子的含量，促進(jìn)了烤煙化學(xué)成分協(xié)調(diào)，進(jìn)而改善了煙葉品質(zhì)[42]。成熟期適度的土壤干旱對(duì)烤煙品質(zhì)有顯著的促進(jìn)作用[4-5]，不同施用量在烤煙生長(zhǎng)后期對(duì)土壤水分影響較弱，因而提高了上等煙的比例。

保水劑不但可包裹Cl－、NO3－等陰離子，而且可吸附Mg2+、Ca2+、K+等陽(yáng)離子，提高、保持土壤養(yǎng)分含量，減少土壤養(yǎng)分淋溶及流失，因而施用保水劑提高了煙葉中鉀、氯及總氮含量。施用保水劑改善了土壤的水分及土壤通氣環(huán)境，減少土壤養(yǎng)分淋溶及流失，促進(jìn)烤煙根系生長(zhǎng)發(fā)育，而煙堿合成與根系生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)[42-43]，因而施用保水劑提高了烤煙總糖、還原糖和煙堿含量，并促使氮堿比、糖堿比等處于適宜的范圍內(nèi)。施用量為60 kg/hm2對(duì)土壤水分、土壤體積質(zhì)量等影響較大，故提高總氮、鉀、氯和煙堿的能力較強(qiáng)。不同處理烤煙的氯、鉀含量較低，鉀氯比較高，主要是由當(dāng)?shù)赝寥乐新?、鉀含量較低造成的[45]。

4 結(jié)論

1）烤煙從還苗期至團(tuán)棵期，聚丙烯酸鉀保水劑施用量為75 kg/hm2的處理對(duì)土壤水分影響相對(duì)較大，旺長(zhǎng)期到采收后，施用量為60 kg/hm2的處理對(duì)土壤水分影響相對(duì)較大。不同施用量的聚丙烯酸鉀保水劑在烤煙不同生長(zhǎng)期均未對(duì)土壤水分產(chǎn)生顯著影響，但施用量為60 kg/hm2的處理在烤煙不同生長(zhǎng)期均降低了0～20 cm土層和＞20～40 cm土層土壤體積質(zhì)量。

2）不同施用量的聚丙烯酸鉀保水劑均可提高烤煙常規(guī)化學(xué)成分含量，并使糖堿比、氮堿比處于適宜水平，其中施用量為60 kg/hm2的處理對(duì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分影響較大。

3）不同施用量的聚丙烯酸鉀保水劑均可促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，提高烤煙產(chǎn)量與產(chǎn)值，其中施用量為60 kg/hm2的處理顯著提高了上等煙比例，顯著降低了下等煙比例，且顯著提高了烤煙凈增產(chǎn)值。

綜上表明，秦巴山區(qū)黃棕壤煙田聚丙烯酸鉀保水劑施用量以60 kg/hm2為宜，不但可降低土壤體積質(zhì)量，而且可提高烤煙產(chǎn)量，改善烤煙常規(guī)化學(xué)成分組成，提高上等煙比例和烤煙產(chǎn)值。