煙草水肥耦合的研究進展

摘要:綜述了煙田水肥效應關系，水肥對煙草生長發育、生理特性、產量的影響，不同水肥條件對作物水分利用效率(WUE) 的影響，水肥對煙田生態環境和土壤養分時空變異的影響以及水肥耦合模型等研究進展情況，指出今后煙草水肥耦合研究方向和重點。

關鍵詞:煙草;水肥耦合;水分利用效率;研究進展

中圖分類號:S572 文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.04.028

Advance on Water and Fertilizer Coupling in Tobacco

LI Min， YANG Tian-xu， YAN Jin-shen， WEN Jun， LIN Rui-feng LIU Yong-lai， JI Hao， HU Qian， YAO Ping-zhang

(China Tobacco Guangdong Industrial Company Limited， Guangzhou， Guangdong 510310，China )

Abstract:In order to improve the the effect of water and fertilizer coupling in tobacco， the main research progress in the aspects of the relationship between water and fertilizer in tobacco; the effects of water and fertilizer on growth development， physiological characteristics， yield and water use efficiency (WUE); the impacts of fertilization on ecological environment and soil nutrients in temporal and spatial changing， as well as the models of water and fertilizer coupling and the research approaches were summarized. Future researches should enhance research direction and focus on water and fertilizer coupling in tobacco， which give some advice on improving fertilizer use efficiency in tobacco.

Key words: tobacco; water and fertilizer coupling; water use efficiency; study progress

中國的化肥生產量和使用量居世界首位，據不完全統計，年消耗量約占世界化肥總量的27.35%。不斷增施化肥，除了現報酬遞減之外，還潛藏著污染環境的巨大隱患。中國是世界上13個貧水國家之一，灌溉水利用率只有30%～40%。特別是中國北方地區，降雨量非常少，水資源嚴重匱乏，且季節間、年際間變率大，煙葉生產季節不同程度的干旱頻繁發生，煙葉產量和質量很不穩定。南方煙區雖然雨量充沛，但往往在煙株生長前中期降雨過多，造成煙田漬水，影響煙株根系發育;后期干旱時常發生，導致上部煙葉不能正常成熟，嚴重影響煙葉的質量和可用性。由于水分的有效性影響土壤微生物、物理化學及植物體內的生理生化過程，使得土壤水分和養分的關系更加密切和復雜。因此，從資源、環境和經濟效益等方面考慮，研究和應用水肥耦合技術，提倡灌溉與施肥在時間、數量和使用方式上合理配合，以水調肥、水肥共濟，提高水分和肥料利用率，對煙草農業生產顯得意義重大[1]。

1 煙草水肥耦合的研究進展

1.1水肥耦合對煙草生長發育狀況的影響

水分和肥料是煙草生長發育的兩大重要因素，合理的水肥管理有利于煙葉高產， 而盲目的水肥管理將導致資源浪費和環境污染。

汪耀富等人[2]研究表明，在烤煙的生長發育過程中，干旱脅迫嚴重影響煙株干物質積累和礦質養分含量，特別是K、Fe、Mn對干旱的反應更加敏感，而干旱脅迫不影響不同生育期烤煙礦質養分積累規律。隨著氮肥用量的增加，煙株干物質積累量顯著提高，但烤煙干物質積累對氮用量的反應遵循報酬遞減規律。在干旱脅迫下增施氮肥，可以促進煙株對N、P、K、Mn、B的吸收和積累，降低煙株Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的含量，而水氮互作對于改善烤煙礦質營養，提高煙株干物質積累量具有顯著促進作用，而不同水氮處理對根和莖的干物質積累和分配規律作用一致，表現為中部葉>莖>下部葉>根>上部葉;施氮和灌水促進了烤煙各部位的干物質積累，隨施氮量和灌水量的增加，干物質積累增多。

1.2水肥耦合對煙草生理特性的影響

1.2.1對煙草光合作用的影響劉文俊等[3]研究了在蒸滲儀控制下水肥耦合對煙草光合作用的影響，結果表明， 在相同土壤水分情況下，隨著施氮量的增加煙株水分蒸騰速率和光合速率呈現明顯增加趨勢，但過高的施氮量反而會降低烤煙的光合水平。伸根期，在水分充足的條件下，施氮量的增加使煙株蒸騰速率、光合速率等光合指標增大，進而促進煙株的生長;在水分發生虧缺時，適當的施氮量會促進煙株的光合、蒸騰等生命活動，但超過一定量后，則會對煙株的生命活動起到抑制作用。旺長期，不同處理隨施氮量的增加光合指標呈上升趨勢，當施氮量超過67.5 kg/hm2，光合指標呈現減小趨勢。蒸騰速率隨施氮量的增加呈現逐漸減小的趨勢。

1.2.2對內源激素水平的影響水分虧缺會引起烤煙葉片脯氨酸、多胺等內源激素的含量發生變化。汪耀富等[4]研究了滲透脅迫下不同形態氮肥環境中生長烤煙葉片的內源激素水平結果表明，在非脅迫條件下，銨態氮處理煙葉中脯氨酸(PRO)和脫落酸(ABA)、赤霉素(GA3)含量較高，吲哚乙酸(IAA)含量較低;硝態氮處理則相反;硝態氮+銨態氮處理可以提高煙葉玉米素核苷(ZR)含量。在不同的的滲透脅迫程度下，各種形態氮肥處理煙葉中PRO含量都顯著增加;銨態氮和硝態氮處理煙葉中ABA含量有升高的趨勢，IAA和GA3含量明顯下降。初步顯示GA3可能是滲透脅迫下銨態氮處理煙株體內主要的信號傳導物質。他在2008年[5]的研究也表明，滲透脅迫下不同供鉀水平處理烤煙葉片中3種多胺含量均顯著增加，并且腐胺、亞精胺含量達到峰值有不同的脅迫時間;而不同脅迫處理3種多胺含量的變化趨勢基本一致。相同供鉀水平下隨脅迫強度增大，3種多胺含量增加，相同脅迫強度下隨供鉀水平提高，多胺含量降低，在重度滲透脅迫和缺鉀條件下烤煙葉片中多胺大量積累。

1.2.3 對煙草滲透調節的影響烤煙葉片內的滲透調節物質脯氨酸和可溶性糖隨脅迫時間的延長顯著積累，但供鉀水平明顯影響著滲透調節物質的積累。宋世旭等[6]研究表明，滲透脅迫條件下，隨供鉀水平的提高滲透調節物質含量顯著增加;隨滲透脅迫時間延長，烤煙葉片中丙二醛含量明顯增加，而提高供鉀水平對煙葉中丙二醛含量的積累有一定的抑制作用。提高脅迫條件烤煙的供鉀水平增強了烤煙的滲透調節能力，提高了抗旱性。

1.3對煙草水分利用效率的影響

宋世旭[11]在河南洛陽采用田間遮雨棚研究了水鉀耦合對水分和肥料利用效率的影響，研究表明，各階段干旱過程中都表現出隨施鉀量的增加水分利用效率增大的趨勢，施鉀量增大到一定程度水分利用效率增幅變小或者少有降低。水分利用效率隨施鉀量變化可以用y=a+bx+cx2來描述。

1.4對煙葉化學成分協調性的影響

水肥耦合不僅提高了煙田水分和肥料的利用率，還對煙葉的內在品質產生影響，合理的水肥條件在一定程度上能夠改善煙葉的化學成分。羅慧等2009年在廣西地區研究了灌水方式對不同施肥水平烤煙產量和品質的影響[12]，結果表明，交替隔溝灌水處理能提高煙葉中總糖、還原糖、氮、鉀和粗蛋白含量，與常規每溝灌水相比，在低肥和高肥時分別提高4.0%和4.0%，1.9%和6.6%，3.8%和5.0%，23.8%和40.1%，2.2%和9.7%;而交替隔溝灌水處理的煙堿和氯含量在低肥和高肥時則分別下降7.4%和22.8%，4.8%和7.1%。試驗表明，合理的灌溉方式不僅能提高烤煙產量，還能在一定程度上改善煙葉的內在品質。

1.5對煙葉產量和質量的影響

作物高產不僅要求功能葉有較強的碳同化能力，而且還要求葉片中的光合產物向庫端有效地運輸和分配。適產優質烤煙的獲得和烤煙旺長期干物質、養分的積累和分配密切相關。水氮耦合對烤煙生長發育，水氮運移和分布及干物質、養分積累和分配的影響直接導致了烤煙產量、品質和上等煙比例的差異。汪耀富等[13]研究表明，干旱對煙葉產量有顯著的影響，特別是旺長期干旱對產量的影響更為顯著。干旱脅迫下，氮用量與煙葉化學成分之間的關系有明顯的規律性，隨著氮用量增大，煙葉總氮和煙堿含量增大，還原糖含量降低，而且施氮處理和不施氮處理相比，煙葉化學成分差異顯著。并且隨灌水量和施氮量的增加，烤煙產量增大;產值也隨灌水量的增加而增大，但超過一定數值，隨氮肥施用量的增加，產值降低;水氮耦合對上等煙比例的影響規律與產值相似。由此可見，烤煙施氮量存在一閾值，超過此值，烤煙產值和上等煙比例均下降。

1.6水肥耦合作用模型的研究

20世紀80年代年以來，中國在煙草水肥耦合效應方面的研究進展很快。汪耀富[14]利用蒸滲儀研究了不同水分處理下烤煙土壤水分時空動態變化，建立了不同土層土壤含水量隨時間變化的數學模型，以此來推測烤煙土壤水分隨時間的變化動態，得出了烤煙伸根、旺長、成熟期最適宜土壤相對含水量為60%～80%～70%或60%～80%～60%。通過3年實驗得出了烤煙優化灌溉施氮產值模型，說明缺水條件下過量施用氮肥，或水分充足而施氮不足都會對烤煙產值產生較大的負面影響;氮水配合表現協同作用類型。而陳義強[15]研究了氮、磷、鉀肥和水分四因素的綜合效應，并建立了4因子與煙草產值之間的經驗模型，并對各因子之間的交互作用進行了分析，對模型進行了優化。對氮、磷、鉀肥及水分間兩兩雙因素交互效應分析表明，氮水、磷水、鉀水、氮磷肥間、氮鉀肥間互作都存在一個值域，低于這個值域時氮水、磷水、鉀水、氮磷肥、氮鉀肥間都表現為協同促進作用，高于這個值域時則都表現為拮抗作用，鉀肥和磷肥間的互作則一直表現為協同促進作用。

水肥耦合模型的建立，擬合了一定區域研究條件下的水肥產量效應，通過預測底墑、降水量，就可以根據模型確定目標產量，擬定合理的施肥量，為“以水定產”和“以水定肥”提供依據。水肥耦合效應與模型的研究與建立，就可以在區域內“以肥調水”、“以水促肥”、“肥水協調”，提高水分與肥料的利用效率，對大面積煙草農業增產具有實際指導意義。

2當前煙草水肥耦合技術研究的方向與重點

近年來，烤煙水肥耦合技術取得了一定的研究成果，其中有些技術已經應用于煙葉生產，促進了煙葉生產水平的提高。盡管如此，在烤煙水肥耦合技術方面仍有許多問題值得深入研究:(1)應全面考慮，著重機理研究;(2)加強南方濕潤煙區的水肥耦合研究;(3)進一步加強施肥對煙葉品質和生態環境影響的研究;(4)建立模型時， 應注重構建更具通用性的水肥耦合模型;(5)水肥耦合與煙田節水技術緊密結合;(6)水肥耦合與現代煙草農業密切結合;(7)加強與計算機等高新技術的結合。

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