烤煙節(jié)水技術(shù)研究進(jìn)展

康 超，張 騰，汪 強(qiáng)*

(1．鄭州市土壤肥料工作站，河南鄭州450002;2．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州450000)

煙草是我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物之一，種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位［1］?？緹熓切杷枯^大的作物，整個(gè)生育期需水量為400～600 mm。然而我國(guó)水資源匱乏十分嚴(yán)重，不少煙區(qū)的灌溉條件較差，煙葉生產(chǎn)幾乎完全依賴自然降雨。此外，我國(guó)幅員遼闊，降水地域和時(shí)空分布不均，即使在雨量豐富的地區(qū)，階段性干旱也時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約著煙葉生產(chǎn)水平的提高［2］。因此，在煙葉生產(chǎn)過(guò)程中，推廣節(jié)水技術(shù)、科學(xué)合理利用水分、提高水分利用率十分必要。目前，烤煙灌溉方式仍以漫灌、溝灌和穴灌為主，近些年噴灌、滴灌、應(yīng)用保水劑等先進(jìn)灌溉理論和技術(shù)在其他作物生產(chǎn)上取得了較好的效果，并逐漸在烤煙生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

雖然我國(guó)的節(jié)水技術(shù)發(fā)展速度很快，農(nóng)田灌溉水利用率在不斷提高，但節(jié)水灌溉理論與技術(shù)在煙草上的研究還相對(duì)緩慢，該文通過(guò)綜述國(guó)內(nèi)外煙草節(jié)水技術(shù)的研究進(jìn)展，提出了其中存在的主要問(wèn)題和可能的研究方向。

1 節(jié)水灌溉工程技術(shù)

節(jié)水灌溉工程技術(shù)主要通過(guò)減少輸配水過(guò)程中跑水和漏水損失以及田間灌水過(guò)程中的深層滲流損失提高灌溉效率［3］。目前，在煙草生產(chǎn)上應(yīng)用的新興節(jié)水灌溉工程技術(shù)主要是噴灌和微灌技術(shù)。

微噴灌溉可促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，具有顯著的節(jié)水、增產(chǎn)、增質(zhì)、增效作用。研究表明每次微噴24～36 mm可顯著促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，比傳統(tǒng)溝灌增產(chǎn)3．83% ～9．53%，水分生產(chǎn)率增加15% ～20%，灌水增產(chǎn)率提高200%以上［4］。相對(duì)于微噴，滴灌在煙草生產(chǎn)上效果更為突出，滴灌不僅能增加煙葉產(chǎn)量，還能有效降低初烤煙葉的煙堿、總氮等含氮化合物含量，提高煙葉的鉀含量和化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，提高咀嚼煙草的咀嚼品質(zhì)［5－6］。

現(xiàn)在在滴灌的基礎(chǔ)上，又提出了膜下滴灌、增氧滴灌等灌溉新技術(shù)。膜下滴灌技術(shù)是滴管技術(shù)和覆膜技術(shù)相結(jié)合，在膜下應(yīng)用滴灌技術(shù)，已在棉花、土豆、番茄、花生等［7－11］作物上推廣應(yīng)用。研究表明，膜下滴灌較常規(guī)灌溉的產(chǎn)量、均價(jià)、產(chǎn)值、級(jí)指、上等煙率、中等煙率分別提高了93 kg/hm2、1．59 元/kg、4 798．5 元/hm2、0．066、0．66 個(gè)百分點(diǎn)、2．3 個(gè)百分點(diǎn)［12］。增氧滴灌是通過(guò)灌溉水中加氣，直接向作物根系輸氧的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)根域氣體環(huán)境的優(yōu)化，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，從而獲取農(nóng)作物增產(chǎn)增收的極為節(jié)水、節(jié)能與利于環(huán)境的最新灌溉技術(shù)［13－15］。相對(duì)于常規(guī)滴灌，增氧滴灌增加煙草旺長(zhǎng)期和現(xiàn)蕾期的根鮮重、總根數(shù)、主根數(shù)，使根系體積擴(kuò)大，冠鮮重得到提高，更有利于植株地上部分的發(fā)育，提高產(chǎn)量［16］。

2 農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)

2．1 耕作保墑技術(shù) 耕作可以改善土壤的結(jié)構(gòu)，中耕松土可有效降低土壤水分的蒸發(fā)，深松能有效打破犁底層，降低土壤容重，增加作物根長(zhǎng)、根深及根重，增加作物產(chǎn)量及提高水分利用效率。耕作模式對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量有明顯影響，實(shí)施具有保墑蓄水作用的耕作方式，有利于節(jié)水、抗旱、提高煙葉產(chǎn)量，特別是在深耕、地膜覆蓋相結(jié)合的耕作措施下，增強(qiáng)了土壤的通透性，有利于微生物的活動(dòng)和養(yǎng)分的釋放，煙株根系發(fā)達(dá)，活力強(qiáng)，代謝旺盛，生長(zhǎng)狀態(tài)良好，落黃及時(shí)，產(chǎn)量和品質(zhì)也較其他耕作方式有所提高［17］。陳振國(guó)［18］、許靈杰等［19］研究表明，井窖式、膜下小苗移栽以及雙行凹形壟等栽培技術(shù)一定程度上能提高土壤蓄水、保墑、保溫能力，而且改善烤煙結(jié)構(gòu)和增加煙葉產(chǎn)量效果明顯。其中采用雙行結(jié)合壟保水、節(jié)水灌溉技術(shù)栽培可有效降低土壤水分的無(wú)效散失，提高壟體的平均含水量，有效提高烤煙的產(chǎn)量、外觀質(zhì)量及產(chǎn)值。

2．2 覆蓋保墑技術(shù) 覆蓋是保護(hù)性耕作栽培的一種方式，對(duì)土壤具有明顯的保水保溫作用，通過(guò)“少裸露”、保持“適度濕潤(rùn)”和“適度粗糙”等土壤狀態(tài)，達(dá)到保土、培肥、節(jié)水、增產(chǎn)、增效，常見(jiàn)的方法有秸稈覆蓋、地膜覆蓋［18］?？緹煾采w能提高煙株農(nóng)藝性狀，促進(jìn)煙株生長(zhǎng);能調(diào)節(jié)土壤溫度，減小土壤溫差，提高土壤含水量;覆蓋使葉綠素相對(duì)含量提高，降低總糖、還原糖含量，提高總氮、煙堿、蛋白質(zhì)含量，此外煙草花葉病、黑脛病和赤星病等發(fā)病率和病情指數(shù)有所降低［20－22］。

不同覆蓋方式均能提高土壤含水量，改善煙草生理特性，提高產(chǎn)量及品質(zhì)，但效果存在一定差異。研究表明不同覆蓋方式效果變現(xiàn)為塑料地膜覆蓋＞液體地膜覆蓋＞秸稈覆蓋＞露地栽培。綜合比較，覆膜+全表面秸稈覆蓋的處理具有最高的經(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)處理，且煙草生長(zhǎng)前期以地膜覆蓋較好，后期以秸稈覆蓋較好［23－24］。秸稈覆蓋量對(duì)煙葉農(nóng)藝性狀及產(chǎn)質(zhì)量的影響為:秸稈覆蓋對(duì)前期煙株生長(zhǎng)作用不大，到后期覆蓋量為7 500 kg/hm2處理的煙株農(nóng)藝性狀顯著優(yōu)于其他處理，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好、經(jīng)濟(jì)性狀較佳，覆蓋量越大，根際土壤細(xì)菌、放線菌和纖維分解菌的數(shù)量越大［25－26］。

秸稈覆蓋效果雖好，但目前大部分秸稈歸還了農(nóng)田，而且覆蓋秸稈后不利于農(nóng)事操作，在煙草生產(chǎn)上應(yīng)用相對(duì)較少，主要以地膜覆蓋為主。董杏梅等［27］針對(duì)地膜的顏色，研究了黑膜、銀灰膜和透明膜3種地膜對(duì)烤煙農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)性狀效應(yīng)的影響，結(jié)果表明3種地膜對(duì)煙苗的成活率無(wú)明顯影響，銀灰膜下移栽的煙株生育期最短，透明膜覆蓋的煙株氣候性斑點(diǎn)病顯著高于黑膜和銀灰膜，銀灰膜和黑膜處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例顯著高于透明膜。此外，黑色地膜還可以抑制雜草的生長(zhǎng)，吸收更多熱量，有利于提高地溫，今后，銀灰膜或黑色地膜可能會(huì)取代現(xiàn)在普遍應(yīng)用的透明膜。

3 生物節(jié)水技術(shù)

生物節(jié)水技術(shù)包括優(yōu)選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調(diào)控技術(shù)等。關(guān)于生物節(jié)水技術(shù)，目前的研究主要在選育抗旱品種和研發(fā)土壤保水劑兩個(gè)方面。

不同煙草品種的植株形態(tài)和生理指標(biāo)在干旱條件下存在明顯的差異，抗旱性強(qiáng)的品種表現(xiàn)出較高的葉片保水力、凈光合速率、生物量和脫落酸含量，以及較低的丙二醛含量，且除脫落酸含量外大多指標(biāo)的升降幅度較小［28］。近年全國(guó)各地選育篩選出的抗旱性較強(qiáng)的品種有豫煙6號(hào)、中NCl02、紅花大金元、NC71、MS 云煙 85、云煙 97、TN86-8、MSK326、TN90、NC55 等［29－32］。

國(guó)內(nèi)外對(duì)保水劑在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應(yīng)用研究有很多，保水劑保水作用主要表現(xiàn)在4方面:自身保水、改良土壤結(jié)構(gòu)增加土壤保水、促進(jìn)植物生長(zhǎng)提高肥料利用率、緩慢釋水減少蒸發(fā)［33－34］。針對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)煙草生育期內(nèi)均存在不同程度干旱的問(wèn)題，土壤保水劑在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用在逐年上升。不同類型適度劑量的保水劑能促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，提高煙葉產(chǎn)量、上等煙的比例及產(chǎn)值。在30～60 kg/hm2用量范圍內(nèi)，施用量與煙葉產(chǎn)量呈正相關(guān)，以施用60 kg/hm2保水劑的增產(chǎn)效果最顯著［35－37］。由于許多保水劑呈弱酸或弱堿性，劉世亮等［38］指出保水劑的施用在煙草生長(zhǎng)前期對(duì)其生長(zhǎng)有一定的抑制作用，但隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，抑制作用有所緩解，所以施用保水劑時(shí)要控制好劑量，高劑量的保水劑可能抑制煙葉的生長(zhǎng)。保水劑的效果具有時(shí)效性，不同的施用方式發(fā)揮作用的時(shí)間不同，關(guān)于保水劑在煙草上的施用方法的研究還比較少，盧會(huì)文等［39］探討了在馬鈴薯上的施用方法，指出保水劑蘸種處理有利于提高出苗率，保證出齊苗;不同施用方式均能提高土壤含水量，其中穴施保水劑效果最好。

4 節(jié)水灌溉管理技術(shù)

節(jié)水灌溉管理技術(shù)是指根據(jù)農(nóng)作物的需水、耗水規(guī)律來(lái)控制、調(diào)配水源，以最大限度地滿足作物對(duì)水分的需求，實(shí)現(xiàn)區(qū)域效益最佳的農(nóng)田水分調(diào)控管理，包括土壤墑情監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)技術(shù)、節(jié)水高效灌溉制度、以區(qū)域總效益最大為目標(biāo)的灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)、輸配水與灌水水量的測(cè)量和流量調(diào)節(jié)控制技術(shù)等［40］。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)農(nóng)民灌溉農(nóng)田主要采用大水漫灌，一次灌多少水全憑經(jīng)驗(yàn)，灌水量遠(yuǎn)大于作物需求量，造成了水資源的大量浪費(fèi)。近年開(kāi)展的農(nóng)田土壤墑情檢測(cè)就是為灌溉提供數(shù)據(jù)支撐，根據(jù)土壤含水量，結(jié)合作物需水規(guī)律，實(shí)行精準(zhǔn)灌溉，提高水分的利用效率。目前土壤墑情檢測(cè)的方法主要有傳統(tǒng)烘干稱重法、射線法、土壤介電特性法、遙感法、土壤水分傳感器法，其中土壤水分傳感器法近幾年發(fā)展迅速，已研發(fā)出了眾多產(chǎn)品，已經(jīng)成為今后土壤墑情檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出了多種土壤墑情檢測(cè)系統(tǒng)，有基于Zig-Bee傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS的土壤墑情檢測(cè)系統(tǒng)、基于S3C2410的土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于RS和GIS的土壤墑情檢測(cè)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)影響土壤墑情的水分和溫度，根據(jù)土壤溫濕度，結(jié)合電磁閥和流量傳感器，可以實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化灌溉［41－43］。不過(guò)，自動(dòng)化灌溉想要達(dá)到精準(zhǔn)灌溉的水平，關(guān)鍵是土壤水分傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，這就需要研發(fā)高精準(zhǔn)度的水分傳感器，同時(shí)傳感器的埋設(shè)位置和深度也很關(guān)鍵。

5 討論與展望

5．1 因地制宜，合理應(yīng)用 過(guò)去幾十年，烤煙節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展還是相對(duì)緩慢的，近些年由于干旱在全國(guó)范圍內(nèi)不斷發(fā)生，干旱地區(qū)范圍不斷擴(kuò)大、干旱發(fā)生的頻率和嚴(yán)重程度也在增加，嚴(yán)重影響了烤煙的生產(chǎn)，這也加速了烤煙節(jié)水理論和技術(shù)的研究進(jìn)展。但不同地區(qū)氣候、水源條件、基礎(chǔ)水利設(shè)施差異懸殊，決定了各煙區(qū)烤煙節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，推廣符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的節(jié)水技術(shù)，才能真正達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)、高效的目標(biāo)。在嚴(yán)重干旱缺水的地區(qū)，行之有效的方法應(yīng)該是篩選抗旱高效用水的烤煙品種，通過(guò)使用土壤保水劑，提高土壤的固水能力，保障煙草正常生長(zhǎng)的最低水分需求;在灌溉條件相對(duì)較好的地區(qū)，可以推廣先進(jìn)的節(jié)水灌溉工程和管理技術(shù)，如滴灌技術(shù)，大的農(nóng)場(chǎng)可以考慮應(yīng)用自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，降低日益增加的用工成本。

5．2 確立新型節(jié)水技術(shù)下的煙田灌溉管理制度 在技術(shù)推廣的過(guò)程中，往往存在管理理念滯后于技術(shù)發(fā)展的問(wèn)題，例如滴灌的推廣應(yīng)用中，煙農(nóng)依舊用大水漫灌的灌水經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用滴灌技術(shù)，使滴灌發(fā)揮不了自身的優(yōu)勢(shì)，這就需要科研人員研究滴灌條件下的灌溉管理制度，為煙草生產(chǎn)科學(xué)利用滴灌技術(shù)提供理論依據(jù)，相關(guān)部門在推廣新技術(shù)時(shí)，要注重宣傳新技術(shù)下的灌溉管理方式。

5．3 節(jié)水技術(shù)的綜合應(yīng)用 目前烤煙各節(jié)水技術(shù)的研究和應(yīng)用都是獨(dú)立的，如何將工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)藝、生物節(jié)水技術(shù)等和灌溉管理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)烤煙高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)水的目標(biāo)，是將來(lái)烤煙節(jié)水技術(shù)發(fā)展的方向之一。

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