保水劑在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用

王林虹1，劉寶宜1，姜亞歷1，白崗栓，王百群

（1商洛市煙草公司洛南分公司，陜西商洛726100；2西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100）

保水劑在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用

王林虹1，劉寶宜1，姜亞歷1，白崗栓2，王百群2

（1商洛市煙草公司洛南分公司，陜西商洛726100；2西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100）

保水劑作為一種新型抗旱材料在農(nóng)業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。介紹了保水劑的概念、原理、特性及分類研究進(jìn)展，評述了保水劑對煙田土壤及烤煙生長發(fā)育的影響。大量研究表明：保水劑在促進(jìn)煙株生長發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)等方面均有較好效果。但在使用中需結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥狼闆r選擇適宜類型的保水劑，并要控制好用量，過多的保水劑會抑制煙草的生長。

保水劑；煙草；土壤

土壤水分是煙草生長發(fā)育的重要生態(tài)因子，適宜的水分能促進(jìn)煙株正常生長發(fā)育。土壤缺水會導(dǎo)致根系吸水困難，蒸騰失水大于根系吸水，引起煙葉旱黃甚至萎蔫死亡，嚴(yán)重影響產(chǎn)量及品質(zhì)［1～3］。陜西省作為北方煙區(qū)，水分的缺乏導(dǎo)致烤煙的生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量受到影響，嚴(yán)重制約了這一地區(qū)的發(fā)展。導(dǎo)致干旱的原因主要有兩方面：一是年平均降水量僅630～730 mm，且大多集中在4、5月，6、7月正值烤煙旺長期但雨水偏少，不能滿足生長發(fā)育所需；二是土壤保水力不足，該地區(qū)主要為黃棕壤，部分為沙壤土，水分流失速度快。保水劑作為一種適合中國國情的高科技抗旱產(chǎn)品，現(xiàn)已逐步應(yīng)用于水土保持和節(jié)水農(nóng)業(yè)，成為許多地區(qū)的研究熱點。但是針對保水劑在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用報道較少，筆者就保水劑在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行概述，探討保水劑在煙田應(yīng)用上存在的問題及前景。

1 保水劑的特性及分類

1.1 保水劑的原理

保水劑又被稱作土壤保水劑、高分子吸水劑（Super absorbent polymers，SAPs），是用強吸水性樹脂制成的一種具有超高吸水、保水性能的高分子聚合物。保水劑具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，含有大量的羥基（-OH）、羧基（-COOH）等親水性官能團，通過吸水和溶脹兩種方式吸水［4，5］。其吸水是由于高分子電解質(zhì)的離子排斥所引起的分子擴張和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起阻礙分子的擴張相互作用所產(chǎn)生的結(jié)果。

1.2 保水劑的特性

（1）吸水性。吸水性包括吸水倍數(shù)、吸水速率以及受離子影響程度，三者為衡量保水劑適用性的重要依據(jù)。保水劑的吸水倍數(shù)是指其所吸收水分質(zhì)量與自身質(zhì)量的比值，受保水劑種類、反復(fù)失水吸水次數(shù)、溶液中離子濃度的影響。吸水速率是指單位時間內(nèi)保水劑的吸水量，這與保水劑的類型有關(guān)。對于坡度較大的土地可選擇吸水速率較快的保水劑，以縮短吸水時間，最大限度地保持水分。不同保水劑受離子影響程度不同，北方煙區(qū)鈣鎂離子濃度高，宜選用受離子濃度影響較低的保水劑。

（2）保水性。由于保水劑分子具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可將水分吸附于其網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)，一般的物理方法無法使水分釋出，水分在緩慢釋放的過程中為植物所吸收利用［5，6］。但目前的研究層面僅在土壤含水率方面進(jìn)行分析，然而在傳統(tǒng)土壤學(xué)中，水分形態(tài)分為有效水和束縛水，針對保水劑對不同形態(tài)水分的作用研究還很缺乏。

（3）保肥性。保水劑作為高分子電解質(zhì)，表面分子具有吸附和交換離子的能力，尤其是對K+、NH+4和NO-3有較強的吸附作用。研究表明，當(dāng)鈉類保水劑與尿素混合使用時，因尿素?zé)o離子析出，不與鈉離子發(fā)生交換，所以鈉類保水劑與尿素不會產(chǎn)生拮抗作用［4，5］。保水劑對不同質(zhì)地土壤具有不同程度的保鉀作用，其中在砂土中最明顯，其次是壤土［7］。

（4）反復(fù)吸水性。吸水過程中只發(fā)生溶脹而不溶解，是由于保水劑的交聯(lián)作用使得其在吸水過程中形成凝膠，失水過程中只要分子鏈未被破壞，吸水能力依然存在［8］。但在多次反復(fù)的吸水—失水—吸水過程中吸水倍數(shù)會有不同程度的下降。保水劑反復(fù)吸水的持效性與保水劑類型、土壤類別及使用量有關(guān)，在砂土上具有相對較長的壽命，且與用量呈正相關(guān)［9］。

（5）安全性。保水劑pH接近中性，對土壤酸堿度不會有影響［10～13］。其本身無毒無味具有安全性，最終可分解為水、二氧化碳、氨態(tài)氮和鉀（鈉）離子。分解時間與保水劑本身性質(zhì)、土壤質(zhì)地以及用量有關(guān)，一般需要3～5年。

1.3 保水劑分類

從原料上可分為：淀粉類、纖維素類、合成聚合物類；從形態(tài)上可分為：粉末狀、薄片狀、纖維狀、液體狀、液態(tài)狀球狀、非固定型；另外也可從親水化和不溶化等方面進(jìn)行分類。目前應(yīng)用較多的為高分子類聚合物，主要分為天然和合成高分子兩類。天然高分子主要為淀粉類與合成單體接枝共聚產(chǎn)生，合成高分子主要以聚乙烯醇類或丙烯酸類為主，用合成單體進(jìn)行交聯(lián)共聚形成［14］。生產(chǎn)中常見的有：聚丙烯酰胺，白色顆粒狀，吸水速率及吸水倍數(shù)較低，耐鹽性、穩(wěn)定性較高，使用壽命較長可維持4年；聚丙烯酸鈉，白色或淺灰色顆粒狀，吸水倍率高，耐鹽性及穩(wěn)定性較差，壽命短，第二年可下降約60%；淀粉接枝丙烯酸鹽，白色或淡黃色顆粒狀，吸水倍率極好，耐鹽性及穩(wěn)定性差，易于腐爛分解，難以儲存，使用壽命最多一年；纖維素類保水劑聚合后需水解，難以形成團聚體，易于流失［12］。

2 保水劑在煙草上的應(yīng)用

2.1 對煙田土壤環(huán)境的影響

由于水具有較大比熱容，保水劑在吸水后能夠縮小最高和最低地溫的差異，有利于提高煙葉還苗期成活率。保水劑施入土壤后能夠有效阻隔水分向土壤深層滲透，使水分蓄積于土壤表層，但過小的粒徑和過大的保水劑施用量都會迅速降低土壤滲透性［15］。在一定范圍內(nèi)，隨著保水劑施用量的增加，土壤容重降低，總孔隙度增加，土壤保水性和透氣性得以提升［15～17］。但施用量過大會一定程度地造成土壤結(jié)構(gòu)破壞，引起土壤板結(jié)［17］，并且使土壤中的液相增加但氣相和固相相應(yīng)減少，氣相減少過多會導(dǎo)致植物缺氧、養(yǎng)分吸收不充分等［18］。對于砂質(zhì)土壤而言，保水劑能夠調(diào)節(jié)固、液、氣相比例，而不引起明顯的土壤電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)的破壞［15］。

2.2 對煙草生長發(fā)育的影響

黃占斌等［19］研究表明，土壤中保水劑含量在0.05%～1%時還苗期較對照縮短2 d，在3%時與對照相比延后4 d。說明適量的保水劑對煙苗生長發(fā)育有促進(jìn)作用，但用量過多會起延緩作用。劉世亮等［20］研究表明，保水劑的施入會降低煙株株高，其中低劑量（15 kg/hm2）保水劑對株高的降低作用最小，但相比對照其葉長、葉寬、莖圍分別增加0.57%、7.19%、1.85%。說明低劑量保水劑對煙葉產(chǎn)量的提升有一定的作用。另外保水劑的施入可以增強植株的抗逆性，尤其是對煙草花葉病的抗性。汪耀富等［21］在河南省盧氏縣通過小區(qū)試驗，研究了不同劑量聚丙烯酰胺對烤煙的影響。結(jié)果表明，施入保水劑可降低煙葉比葉重，即單位面積的葉片質(zhì)量。其中中等劑量（22.5 kg/hm2）效果最明顯，上中下部葉比葉重與對照相比分別降低10.7%，16.5%，19.1%，這說明22.5 kg/hm2的保水劑施用后可有效降低煙葉葉片厚度。

2.3 對部分生理指標(biāo)的影響

劉世亮等［20］在河南舞陽縣通過小區(qū)試驗，研究了不同劑量脫鈉處理后的聚丙烯酸鈉保水劑對煙葉品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，煙葉中全氮含量隨著保水劑含量的提升有明顯增加，還原糖含量隨著保水劑的增加有所降低，但相比于對照處理，施用15 kg/ hm2的保水劑能夠有效增加煙葉中還原糖含量，并且該濃度下保水劑能夠降低煙葉中的淀粉及煙堿含量。趙銘欽等［22，23］研究表明，適量的保水劑可降低烤后煙葉葉綠素及其降解物的含量，可提高類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的含量。保水劑用量增加，可使煙葉一直保持較高的氣孔導(dǎo)度，光合能力增強。

2.4 對經(jīng)濟性狀的影響

劉世亮等［20］研究表明，當(dāng)保水劑施用量達(dá)到45 kg/hm2時，烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值較對照處理分別降低3.97%、1.47%。中等劑量（30 kg/hm2）保水劑相對于對照處理產(chǎn)值增加明顯，達(dá)到80.42%，中上等煙比例最高。低劑量（15 kg/hm2）保水劑對產(chǎn)量增加明顯，較對照處理增加24.37%。汪耀富等［21］研究表明，當(dāng)保水劑施用量達(dá)到22.5 kg/hm2時，產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙比例均達(dá)到最高值，相較于對照處理分別提升21.2%、34.8%、11.2%、20.3%。

3 結(jié)論與建議

綜上所述，保水劑是一種優(yōu)良的保水材料，能夠隨肥料一同施入土壤而不會產(chǎn)生拮抗作用，能夠有效降低煙農(nóng)的勞動強度，縮短還苗時間，提高移栽成活率。適量的保水劑可以促進(jìn)煙株的生長發(fā)育，提高其產(chǎn)量及品質(zhì)。因此，開展保水劑在煙草上的應(yīng)用研究，并將其運用到煙葉生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實意義。目前研究的熱點是保水劑的使用量對煙草生長發(fā)育及質(zhì)量形成的影響，而結(jié)果在各研究中有所差異。汪耀富在河南盧氏縣用22.5 kg/hm2，劉世亮在河南舞陽縣用30 kg/hm2，趙銘欽在吉林延吉用15 kg/hm2的保水劑分別獲得最佳效果。這是由于使用量受當(dāng)?shù)赝寥纏H、土壤類型、降水量、蒸發(fā)量、使用的保水劑類型等方面綜合影響，所以將保水劑應(yīng)用到煙草生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r加以試驗后確定具體用量。另外，保水劑連續(xù)使用一年后，在土壤中有部分降解，要結(jié)合保水劑類型、土壤質(zhì)地等因素綜合考慮，使下一年的施用量有據(jù)可循，形成標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)規(guī)范。在保水劑的安全性方面，已有的報道主要是研究對土壤理化性質(zhì)的影響，建議對土壤微生物方面的影響加以研究，可利用測定有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮或者銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的速率、土壤微生物生物量及呼吸等，來建立和完善保水劑的安全性評估。

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App lication of Super Absorbent Polymers in Tobacco Leaf Production

WANG Linhong1，LIU Baoyi1，JIANG Ya li1，BAIGangshuan2，WANG Baiqun2

（1 Luonan Branch，Shangluo Tobacco Company，Shangluo，Shaanxi726100，China；2 Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi712100，China）

As a new material to drought resistingmaterial，super absorbent polymers（SAPs）waswidely used in agriculture. The concept，principle，characteristics and classification of the SAPs were introduced.The effects of SAPs on the tobacco field soil，the growth and development of flue-cured tobacco were reviewed.A large number of studies indicated that：SAPs showed obvious effect to promote tobacco growth and development，improve its yield and quality.But the suitable type and the proper quantity of SAPs should be used for better effect，because toomuch of SAPsmay inhibit tobacco growth.

super absorbent polymer；tobacco；soil

S572.07

A

1001-5280（2017）01-0099-04

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2017.01.25

2016 08 29

王林虹（1989-），女，碩士研究生，Email：wlh_tobacco@163.com。

中國煙草總公司陜西省公司科技項目（K4030216083）。