保水剂在烟草上的应用研究进展

陈芳泉 邵惠芳 许自成 黄五星 范艺宽 张慢慢 赵蓉蓉

摘要：干旱严重限制烟草生长发育，影响烟叶的产质量。保水剂作为一种化学制品，已成为目前烟草栽培中节水增产增值研究的新方向。本文综述了保水剂的作用机理及其对烟田土壤性状和烟草生长的影响，并就保水剂在烟草应用上出现的问题进行了分析和展望。

关键词：烟草；保水剂；节水；土壤；应用

中图分类号：S572+S482.99文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0156-04

近年来，水资源匮乏现象日趋明显，严重制约农业生产发展。在水分胁迫条件下，烟株会发生一系列非正常的生理生化反应，影响烟株正常生长发育，降低烟叶的产质量。在此情况下，抗旱节水对烟叶优质生产具有重要意义。

缺水情况下，传统的耕作方式及农业工程已经无法满足烟草对水分的需求。随着科学的发展，在化肥、地膜等化学制品使用之后，保水剂也逐渐被研发利用。在干旱地区，保水剂相当于小型土壤水库[1]，起到保水持水、为烟株生长供水的作用。本文主要对保水剂的作用机理和其在烟草生产上的应用效果之研究现状进行综述，并据此进行分析和展望，以期为烟草高产优质生产提供技术参考。

1保水剂的作用机理

保水剂是一种新型高分子吸水材料，由高分子三维网状结构及大量亲水基团组成[2]，具有稳定性好、高吸水保水等功能。在短时间内，它能够吸收其自身质量几百倍甚至上千倍的水分[3]。据冯浩等[4]研究，保水剂的吸水力最大为13～14 kg/cm2，而植物根系的吸水力一般是17～18 kg/cm2，故保水剂吸收的水分不但不易散失，而且在干旱时能缓慢释放供作物吸收利用[5]。因此，保水剂在烟草生产上可起到改良土壤结构、保持土壤含水等多种作用[6～9]。

2保水剂对烟田土壤性状的影响

2.1对土壤含水量的影响

保水剂施入烟田后能将土壤中多余的水分及降水吸收，减少田间土壤蒸发，提高烟田土壤含水量。左广玲等[10]研究表明，施用保水剂能够有效抑制烟田土壤水分的散失，且随保水剂用量的增大，抑制效果增强。另有研究得出，保水剂还能使土壤水分保持在近表层，降低水分向深层土壤的入渗[11～13]，利于烟苗移栽成活。可见，保水剂在土壤中扮演着“小型水库”的角色，起到减少土壤水分深层渗漏、减少蒸发[14]、保蓄水分的作用。

2.2对土壤结构的影响

保水剂能够改良土壤结构，增大土壤总孔隙度，减小土壤容重。有研究发现保水剂处理的砂姜黑土的土壤总孔隙度提高9.4%，容重下降13.5%[15]。保水剂混入土壤后，吸水成凝胶，能将土壤中的细小颗粒集结起来，形成较大的团聚体[16]，土壤基本物理性状显著改变[17]。同时，土壤施入保水剂后，经过保水剂的吸水放水过程，使其变得更加疏松，毛管孔隙度变大，土壤团聚体增加[18]。曹丽花等[19]研究得出保水材料利于土壤形成大于0.25 mm的水稳性团聚体。

综上，保水剂通过改变土壤固液气三相比例[20]，可以显著降低土壤容重，增大土壤的总孔隙度，并提高土壤的通气性能，但也有研究认为保水剂如果施用过多会引起土壤团粒含量下降，导致土壤板结[21]。

2.3对土壤pH值的影响

土壤pH值与土壤养分及作物生长息息相关。一般情况下，保水剂的使用会使土壤碱性化，随着保水剂用量的增加，土壤pH值也逐渐变大[22]。不同保水剂的生产原料及生产程序的差异，也会导致土壤pH值变化情况的不同。杨逵[23]通过试验表明，有机-无机复合保水剂对土壤pH值的影响不明显，没有打乱土壤的基本缓冲系统，对植株的正常生长也不会产生影响。刘春生等[24]研究了KD-1型抗旱保水剂对土壤pH值的影响，也得出相似结论。

2.4对土壤养分的影响

保水剂具有吸附养分的能力，施入土壤后，可以减少养分的淋溶损失。国内外有学者研究得出，保水剂与土混施可节约肥料30%[25，26]。员学锋等[27]在淋溶试验过程中发现加入保水剂的土壤淋溶液中的硝酸根离子、磷酸根离子、钾离子含量均显著少于对照。姚建武等[28]研究表明施入保水剂的0～30 cm土层在一定强度淋溶下，氮肥淋溶损失减少34.7%。Haverone、Walker、马焕成等试验证明施加保水剂对土壤养分氮磷钾等营养元素有明显的保蓄作用，这种作用随保水剂用量的加大而增强[29～31]。

保水剂的保肥性在一定程度上可有效减少可溶性养分的淋失，从而显著增加土壤的持肥能力[32]。另外，Sojka等[33]还发现保水剂能增加土壤中微生物的活跃度，增强微生物解钾解磷固氮能力，提高土壤养分的利用率。可见，在土壤中加入保水剂有利于养分的保蓄及有效利用，在现代优质烟叶生产上至关重要。

3保水剂对烟草生长的影响

3.1对烟株生长发育的影响

保水剂与土混匀并充分吸收水分后，在烟株根系周围形成一个区域蓄水中心，改变田间小环境，能够在较长时间内为烟株提供水分，促进根系生长发育[34]，促进烟株生长[35]，显著提高烟株干物质积累量、生物量[20]及叶面积[36]等。

钟秋瓒等[37]研究表明保水剂用量按1～3 g/株施用时，水分蒸发量最少，显著促进烤烟根、茎、叶的生长，增加根、茎、叶干重。且有关研究显示随保水剂用量的增加，烟株的茎围、高度、叶片数均呈上升趋势[38]。

保水剂的使用对烟株光合特性也产生一定的影响。赵铭钦等[39]研究认为保水剂能够调节气孔导度，进而增强烟叶光合能力，促进烟叶生理代谢，使烟株旺盛生长，且烟株光合能力与保水剂用量呈正相关。汪耀富等[40]研究证明土壤施入保水剂后烟株蒸腾速率变小，光合能力和水分利用效率均明显提高，进而提升烟株的抗旱能力，利于干旱情况下的烟株生长。

3.2对烟叶经济性状及烟叶品质的影响

保水剂在一定条件下可以增大烟株最大叶长叶宽，提高单叶重，增加烟叶的产量、上等烟比例、均价和产值，协调烟叶化学成分[41]，提高烟叶品质。

保水剂能有效增加烟叶中还原糖含量，降低烟碱含量，有利于烟叶品质的改善[40]。刘世亮等[42]研究表明低用量时保水剂可使烟叶中总糖、还原糖和钾的含量均增加，氯离子、烟碱及淀粉的含量明显减少，当保水剂用量在15～30 kg/hm2时烟叶产量产值显著提高，烟草的经济效益最佳。彭菊等[43]通过试验得出保水剂用量在37.5～45.0 kg/hm2范围内，烟叶产量最高，烟叶的经济效益和质量等级最好。

刘毅等[44]研究表明使用保水剂增加了烟株生物量和烟叶产量，减少了烟碱的含量，使烟叶糖碱比更为协调，同时提高钾的利用率，进而使烟叶钾氯比、钾含量显著增加。可见保水剂对促进烟草旺盛生长和提高烟叶产量、产值、上等烟比例[45]及改善烟叶品质尤为重要。

4分析与展望

近年来，国内外学者对保水剂进行深入研究后认为，保水剂通过自身的特殊构型，一方面可以吸水放水，改善土壤结构，增加土壤保水能力，减弱干旱对烟草的不利影响；另一方面也可减少养分的淋溶损失，提高养分利用率，且在减少养分浪费的同时更利于促进烟草生长。但是由于市场上可用于生产保水剂的原料种类、粒径大小及使用技术的不同，其对烟草生长也会产生不同的影响[46]。因此，在生产应用中，应健全保水剂对烟叶生产的集成调控体系，从经济环保、优质稳产等角度，选用更适合现代烟草发展的类型及技术。

未来还需着重研究：①长期使用保水剂对烟草田间病害及烟田土壤微生物的影响。②由于保水剂可以在作物根系周围建立保蓄球囊，加之保水剂的保肥功能，所以可以尝试与不同肥料或农药配施，利用保水剂、水分、肥料的三者结合实现高效优质生产。③力争从分子层面发掘保水剂影响烟株生长的信号转导、生理机理等。④研究不同保水剂原料及其使用方法对不同品种烟草的影响，研发生态环保可降解且成本符合农民需求易普遍推广的产品。

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