调亏灌溉对烤烟耗水特性的影响

1、第1卷第2期2005年12月V o1.1 No.2Dec. 2005烟草农业科学Tobacco Agricultural Science调亏灌溉对烤烟耗水特性的影响*蔡寒玉1,2,张晓海2,汪耀富1,李进平3(1.河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，河南郑州450002;2. 云南省烟草科学研究所，云南玉溪653100;3. 中国烟草白肋烟试验站，湖北武汉430030摘要:采用防雨控水试验，研究了不同生育期调亏处理对烤烟形态和耗水特性的 影响。结果表明：在烤烟生长发育的各个阶段，随土壤相对含水量升高，烟株的株高和 叶面积明显增大，对叶数的影响较小，对干物质积累与分配的影响较为复杂。各处理

2、 组合均以W2的水分利用效率最高。随土壤含水量增加，烤烟各生育时期的耗水量 和棵间蒸发量增大，全生育期内烤烟的耗水量呈单峰曲线，耗水量与烟叶产量呈二次 曲线关系。关键词：烤烟;调亏灌溉;形态;耗水特性中图分类号:S572.01S31文献标识码:AStudy on the Mecha nism of Water Con sumpti on of RegulatedDe?cit Irrigation in Flue -Cured TobaccoCAI Han -u 1、2, ZHANG Xiao -ai 2,WANG Yao -u 1, LI Jin -ping 3（I.National Rese

3、arch Centre for Tobacco Cultivation , Physiology and Biochemistry , Henan Agricultural University , Zhengzhou 450002, China; 2.Yunnan Tobacco Research In stitute , Yuxi 653100, Chi na ;3.Chi na Burley Tobacco Experime nt Station , Wuhan 430030, Chi naAbstract: Based on experime nt and meteorological

4、 data ,we an alyzed the character of configuration and water consumption of flue-cured tobacco with different regulated deficit irrigati ons. The results showed that pla nt height and leaf area were in creased sig nifica ntly with the in crease of soil relative water content at various grow ing stag

5、es. Distribution were affected by soil water , which had a rather little effect on leaf numbers. Treatme nt W2 had the highest water use ef?cie ncy （WUE among all the treatme nts. During the whole grow ing period of tobacco pla nt , the cha nge of evapotra nspirati on showed a sin gleeak curve. The

6、evapotra nspirati on and soil evaporati on in creased. as soil water content in creased.Tobacco water con sumpti on of tobacco was related to yield through a bino mial fun cti on.Key words: Flue - cured Tobacco ;Regulated De?cit Irrigation ;Con? gurati on Character of water Con sumpti on收稿日期:2005 -0

7、7 -8修回日期：2005-0-8基金项目：国家烟草专卖局科技项目；云南省烟草专卖局（公司科技项目（04A27作者简介:蔡寒玉（1979 -男，河南息县 人，在读硕士 ,主要从事烟草栽培生理生化研究。水分是烟叶生产的主要生态因素之一，在烤烟各生育阶段由于水分的亏缺或过 多使烤烟的生长受到胁迫，都会导致烟叶产量降低、品质下降。近年来，不少学者对 烟田水分动态、水分利用效率、烤烟生长与水分的关系及调控技术等进行过大量研 究1 -,但在土壤水分对烤烟耗水特性、以及耗水量与烤烟产量关系方面的研究尚不多见。澳大利亚持续灌溉农业研究所 Tatura中心70年代中 期提出调亏灌溉问题，并首先在桃树、梨树进行

8、了可行性研究，1998年西北农业大学 康绍忠等把调亏灌溉研究引伸到粮食作物玉米*烟草农业科学160第1卷上，研究了调亏灌溉对玉米生理指标及水分利用率的影响 ；烤烟调亏灌溉之前无 人研究。本文在烤烟不同生育期采用不同程度的调亏灌水处理 ，研究了土壤水分对 烤烟形态和耗水规律的影响，建立了烤烟产量与耗水量之间的数学模型，以期为烤烟 灌溉技术的优化提供科学依据。1材料与方法1.1试验条件试验于2004年在中国烟草白肋烟试验站进行。该站海拔850m，光热资源丰富，年降雨量14001700mm。本试验在防雨棚内进行，试验地土壤为黄棕壤，质地为壤 土有机质含量3.45%,全氮0.19%,全磷0.09%,全

9、钾1.57%;碱解氮201.43 mg/kg速效磷 67.23 mg/kg 速效钾 260mg/kg ,pH 值 7.8。040cm田间持水量为30.14%凋萎湿度为9.01%,土壤容重1.26g/cm 3。供试烤烟品种为K326,5月18日移栽，除水分因素外田间管理按优质烤烟管理规范进行。1.2试验设计采用随机区组设计，分别在烟株的伸根期（S1、旺长期（S2、成熟期（S3各设3个 土壤水分处理（表1,共9个处理组合，每处理设三次重复。小区面积为 6.48m 2,小区 四周均以4层塑料薄膜相隔，隔离深度为40cm，以防水分侧渗。从移栽之日起至 5 月28日开始试验这段时间，保证土壤水分充足，确

10、保烟株成活和试验处理的一致性。 各时期调亏处理时间分别为：移栽后10d至团棵，团棵至现蕾，现蕾至采收结束详见（表1。计划湿润土层深度为40cm，土壤实际含水量用土钻法测定，每次灌溉使土壤 含水量达到上限指标。处理前和复水后均保持土壤相对含水量70%80%培养烟株。1.3测定项目与方法土壤含水量用土钻法测定，每7d测定一次各处理040cm 土层土壤湿度；烟草植 物学性状用常规方法测定，处理前和处理后各测定一次烟株的株高、叶数、叶面积 和干物质积累量；棵间蒸发用micro -lysimeter进行测定,每次每处理重复测定3次;烟 田耗水量采用简化农田水分平衡方程进行计算，计算公式为：E T =0.

11、1式中,E T为一定时间内的实际蒸散量（mm ;n为取土层次;h i为第i层土层厚度（cm ;d i为第i层土壤容重（g ?cm -Wt ,Wo分别为时段开始和结束时第i层土壤含水量（以土壤干重百分率的分子表示;P为同时段内降水量（mm ;I为同时段内灌水量（mm ;G为同时段地下水补给量（mm ;Ro为地表径流量 （mm ;Lg为渗透到计划层以下的水量（mm。由于地下水位较深（10m以下，地表平整, 试验在遮雨棚内且小区隔离，故Ro、P、G和Lg均处理生育期S1 （伸根期S2旺长期S3成熟期 W1（重度调亏45-5565-7565-75W2（中度调亏55-6575-8575-85W3丰水 C

12、K65-7585-9585-95表1 试验处理(土壤含水量占田间持水量 Table 1 Experiment design (soil relative water content%gni i i L R G I P W o Wt d h -+-忽略不计。气象资料用试验田附近气候观测站的测定结果进行计算。2结果与分析2.1调亏处理对烤烟植株形态的影响 调亏处理对株高的影响在烤烟生长发育的各个阶段，随土壤相对含水量升高，烟株的株高明显增大，各处 理均表现为 W3>W2>W1（表2。不同生育时期相比较，伸根期和旺长期各处理株高的差异均达到显著水平，成熟期处理 W3和W2与W1的差 异显

13、著，而W2和W3的差异不显著，可见，土壤水分对伸根期和旺长期株高的影响较 大，而对成熟期株高的影响较小。调亏处理对叶数和叶面积的影响表3为不同水分处理结束后烤烟叶数和叶面积的变化情况。可以看出 ，随土壤 水分含量增加，烤烟叶数增多,叶面积增大。伸根期 W1与W2和W3处理烟株的叶 数差异显著，说明生长前期土壤水分含量高有助于烟株开片，而在其他各个时期烟株 叶数差异不161第2期蔡寒玉等：调亏灌溉对烤烟耗水特性的影响处理5152S3W118.8C 51.3c 108.1b W221.7b 64.7b 115.9a W3(CK23.5a69.9a118.4a表2不同调亏水平对烤烟株高的影响（cmT

14、able 2 Effect of water de?cit degree on plant height of ?uecued tobacco -注:表中一列数字后有不同字母者表示在 P=0.05水平上差异显著，下同。显著，说明在本试验中不同土壤水分处理对烤烟叶片数的影响不大，这与叶数受遗传性状的控制有关。由表3可以看出，各处理叶面积的动态变化趋势基本相同，表现为处理W3>W2>W1,这说明随土壤含水量增加，叶面积有增大的趋势，但增长幅度不同。伸 根期叶长和叶宽随土壤含水量的增加均逐渐增大，叶面积变化也呈现相同趋势，以W3处理单株叶面积增长量最大,达到136.87%并且各处理单株叶

15、面积差异显著；旺 长期和成熟期各处理单株叶面积差异也达到显著水平，当土壤水分由W2升至W3处理水平时,叶长和叶宽趋于稳定，单株叶面积虽有所增加，但增加幅度减小。调亏处理对烤烟光合产物积累和分配的影响从3个水分处理的根茎叶干重在不同生育期积累和分配的情况（表4可以看出，伸根期W3处理的茎、叶干重最 大,W2处理的根干重最大,W1处理的根、茎、叶干重均最小，分别比最大值低1.48g/ 株,8.11g株 ,21.9g株;此期根干重占总干物质重的百分比随水分增大而减小，茎、叶干重占总干物质重的百分比随水分增大而增加，说明伸根期干旱对地上部干物质生育期处理有效叶片数最大叶长X宽（cm叶面积（cm 2/株

16、S1X558.6aS2W119.8a 48.3 1X51022.4c W222.4a 57.0 23.X1164.1b W323.4a 61.9 24.X1211.5aS3W120.8a 53.4 2171189.4c W223.2a 59.7 24.X1274.3b W323.6a63.3 X4.81307.8a表3不同调亏水平对烟株各生育时期叶面积的影响Table 3 Effect of water de?cit degree on leaf area of ?uecured tobacco -表4水分调亏下烤烟光合产物积累与分配Table 4 Accumulation and distr

17、ibution of photosynthetic products in ?ue cuedtobacco un der RDI生育期处理茎叶干重（g/株占全株（%干重（g/株占全株（%干重（g/株占全株（%S1W17.56S2W1W147.5021.6458.5026.65113.5051.71烟草农业科学162第1卷积累的影响比对根的影响大。旺长期 W2处理根、茎、叶干重均最大，从不同 处理干物质积累量分配的变化趋势可以看出，W1处理根干重占总干物质重的百分比 最大,W2处理的根干重占总干物质重的百分比最小，茎、叶干重占总干物质重的百 分比最大，说明旺长期适宜土壤水分有利于叶片的同化物积累

18、。成熟期不同处理 根、茎、叶干重以 W2处理最高,W1处理次之,W3处理最低;根干重占总干物质重的 百分比表现为处理W3 >W1>W2,茎干重占总干物质重的百分比表现为处理 W2 >W1>W3，叶干重占总干物质重的百分比呈现处理 W1>W3>W2的规律性。W3 处理的茎干重及其占总干物质的百分比均低于W1和W2处理,说明成熟期土壤水分过多会影响矿质元素和水分的输送，导致叶干重分别比 W1和W2处理减少5.5g/ 株,21.5g 株。2.2调亏处理对烤烟耗水特性的影响烤烟全生育期的耗水规律图1为不同处理组合烤烟全生育期耗水量的变化。其全生育期烟株耗水量随时间的

19、变化曲线为S1W1:C=0.1262t4 -.6648t3+34.12t2 -07.47t+116.3 (r=0.8679*S1W2:C=0.1352t4-.9166t3+36.362t2-14.32t+127.99 (r=0.8837*S1W3:C=0.089t424691t3+21.039t2£4.353t+72.61 (r=0.8964*S2W1:C=0.0399t4-.9864t3+6.2437t2-.3064t+3.7947 (r=0.8150S2W2:C=0.1145t4-.2896t3+29.886t2£8.752t+100.69 (r=0.8742*S2W3

20、:C=0.1933t4-.6626t3+53.642t2-76.99t+198.08 (r=0.9026*S3W1:C=0.1508t4 -.331t3+39.805t2-25.86t+145.09 (r=0.9361*S3W2:C=0.1025t429484t3+26.773t278.81t+89.62 (r=0.8839*S3W3:C=0.09t426088t3+23.751t2£7.948t+77.655 (r=0.8787*式中,C为耗水量(mm/周,t为时间(周,r由图1可以看出不同处理组合的烤烟全生育期耗水量呈相似的变化趋势，均表现为在移栽3周以前耗水量较小，之后逐渐增大

21、，第78周达到峰值,8周以后耗水量逐渐减小，其变化趋势呈单峰曲线，旺长期耗水量最多，成熟期其次，伸根期最小。烤烟各生育时期棵间蒸发量的变化由表5可知，烤烟各生育期棵间蒸发量均随土壤含水量的增大而增加。为排除 气象要素对水分的影响，这里引进棵间蒸发量占蒸散量的百分比（E/ET。计算结果表 明，不同处理E/ET有相同的季节变化规律图1 不同处理组合烤烟全生育期耗水量的变化Fig.1 Water con sumption ofRDI of ?ue cued tobacco163第2期蔡寒玉等：调亏灌溉对烤烟耗水特性的影响生育期处理ET /mm E/mm EP/(mm?d-E/ET/%S3表5不同处理

22、在不同生育时期的蒸散和蒸发Table 5 Evapotranspiration and soil evaporation of RDI for ?ue cued tobacco differe nt grow ing stages注:ET -耗水量；E-棵间蒸发量；EP-耗水强度；E/ET-棵间蒸发量占蒸散量的比。（表5伸根期E/ET比最大，旺长期E/ET比最小, 现蕾后E/ET比又逐渐上升。从棵间蒸发的测定资料 来看,伸根期E/ET随土壤含水量增加而增大，而旺 长期和成熟期不同,W2处理的E/ET值表现最小。说明，旺长期和成熟期 W2处理减少了土壤水分的无效消耗，伸根期可能由于W1处理的土壤

23、表层含水量 太低，其E减少导致E/ET偏小。烤烟阶段耗水量和耗水强度的变化 随着土壤含水量增加，烟株耗水量增大,耗水 强度也增大（表5。伸根期的耗水量和耗水强度较小,W3处理的耗水量和耗水强度分别为178.6mm和6.61mm/d耗水量分别比 W1和W2处理增加93.4mm和65.2mm;耗水强度分别增加3.45mm/d和2.41mm/d。旺长期的耗水量和耗水强度最大，W3处理的耗水量和耗水强度分别为 340.4mm和14.8mm/d,耗水量分别比 W1和W2处理增加113.4mm和56.8mm;耗水强度分别增加4.93mm/d和2.47mm/d。图2不同生育期的WUEFig.2 WUE of

24、 ?ue -ued tobacco at different growing stages under RDI图3不同水分处理的产量WUE Fig.3WUE of yield for ?ue cue-tobacco under RDI图4烤烟全生育期耗水量与产量的关系Fig.4 Relati on betwee n water con sumptio n and164烟草农业科学 第1卷成熟期的耗水量和耗水强度比旺长期明显减少，此 期W3处理的耗水量和耗水强度分别为279.8mm和7.36mm/d,耗水量分 别比W1和W2处理增加99.8mm和49mm；耗水强度分别增加2.62mm/d 和1.

25、31mm/d。2.3调亏处理对烤烟水分利用效率的影响 作物生长期间的耗水量 和水分利用效率是衡量水。测定结果表明（图2），烤烟 分利用的重要指标5 生长过程中以干物质积累为基础的水分利用效率各时期均以W2处理最大，伸根期和成熟期 W1处理的WUE大于W3处理，旺长期则相反。从不同处理烟叶产量水分利用效率看，无论在哪 个生育时期进行水分处理，均以 W2的水分利用效率 最高（图3）。不同处理组合相比，S1W2的WUE达3.072kg/ （hm2 ? mm）其次 分 别 为 S3W2 和 S2W2,，其值为 3.052 kg/ （hm2 ? mm） 2.958kg/ （hm2 ?mm），。说明良好的

26、水分供应可提高水分的利用效率。其他处理组合以S1W1的WUE较高，为2.787kg/ （hm2 ? mm）。这主要是由于水分亏缺影响了烤烟茎、 叶、根的发育，其叶面积小，光合、蒸腾能力都很弱，复水后也无法恢复到较高水平。故其整个生育期内耗水量 减少，耗水量的大幅度减少导致 WUE的升高。 2.4烤烟耗水量与产量的关系不同土壤水分处理下烤烟全生育期耗水量与烟叶产量之间呈二次曲线关系（图 4），表达式为：2 Y= -.0008ET + 10.226ET-0848（r=0.8188*）式中，Y为烟叶产量（kg/hm2） ; ET为全生育期3 2耗水量（m/hm ）为复相关系数。；r由图4可以看出，烟叶的产量先随着耗水量的增加快速增加，当耗水量达到一定程度时，产量增加缓慢，开始出现 报酬递减”现象，产量最大时（Y为1814.5kg/hm2）的耗水量为6532.5m3/hm2,超过此耗水量，烤烟产量逐渐降低。3小结与讨论本文对烤烟在不同水分条件下的耗水特性进行了 初步研究，发现烤烟全生育期的耗水强度呈单峰曲线，且不同水分处理的阶段耗水量和棵间蒸发量与土 壤湿度呈正比。这主要与气候条件和烤烟本身的生长状况有关，伸根期由于温度低、 叶面系数小(见表3)，所以耗水量较小；旺长期随 着温度的升高，植株生长 加快，叶面系数增大，其耗水量逐渐增大，当田间总叶面积最大时，耗水量达到高峰；