保水剂对烤烟生长及品质的影响

保水剂对烤烟生长及品质的影响

保水剂，也称为cali，是一种亲水材料，具有高吸水性。它能快速吸收超过自身重量的100倍或1000倍的纯水，并具有重复吸水性。水凝胶可以缓慢释放为食物吸收的水。因为其具有保水和保肥等作用,在国际上,保水剂被称为继化肥、农药、地膜之后最有希望被农民接受的农用化学制品。在抗旱保水剂方面,20世纪60年代初期美国就首先研制和应用抗旱保水剂。近些年来,我国北方持续干旱,工农业用水严重不足,加上地下水过度开采,使得水缺乏问题在农业生产中变得更加突出,因此,虽然我国在保水剂的研究与应用方面起步较晚,但发展较快,目前已在全国25个省、市、区进行了保水剂的试验示范。特别是在我国北方干旱地区,保水剂使用效果良好,能增强土壤保水性,改良土壤结构,提高水肥利用率,在农业生产等诸多方面具有较广泛的应用发展前景。河南省是我国主产烟区,其土壤和气候特点赋予了该区烤烟独特的风味,所产烟叶是我国浓香型烤烟的典型代表,香气浓郁,烟味浓厚,吸味纯净,劲头适中,配伍性强,是中式卷烟配方不可缺少的原料,在我国烟草生产中占有非常重要的位置。由于众所周知的天气环境变化,1998~2005年以来,黄淮烟区生产中自然灾害问题十分严重,一般表现为烟株生长前期干旱,而后期出现严重的涝灾。这样烟株生长前期缺水,不仅威胁烟草的生理生态需水,而且也影响养分的运输、吸收和肥效发挥,导致烟田养分供需时空错位,影响烟草正常生长发育,同时也极易招致病虫的发生和危害。因此,在豫中烟区典型烟田常规栽培条件下,研究抗旱保水剂对土壤水分和养分供应特点、烟株生长发育及烤烟产量和内外在品质等方面都有重要的意义,从而可以确定烤烟适宜的保水剂类型和用量,通过旱农技术提钾降氯,不仅为高氯地下水浅埋的豫中烟区烟叶的生产提供了新的技术途径,也为施用保水剂改善土壤肥力及其在烟叶生产中的应用提供了理论依据。1材料和方法1.1材料和实验设计1.1.1供试品种及试验地本研究所用的保水剂为河北省保定市科瀚树脂有限公司生产的“科瀚98”C型保水剂。外观为白色颗粒,其化学成分为进行脱钠处理的聚丙烯酸钠高吸水树脂。供试烟草品种为云烟85。本试验区位于河南省漯河市舞阳县孟寨乡烟草生产基地,土壤类型为黄棕壤,有良好的排灌条件,土壤基础理化性质:有机质,1.63%;碱解氮,62.75mg/kg;速效磷,25.55mg/kg;速效钾:70.28mg/kg。试验地前茬作物为红薯。该试验地的年降水量偏低,年均温较高,年蒸发量大,属温带大陆性气候类型。1.1.2小区试验小区设计试验设4个不同剂量保水剂处理,分别为对照、处理1、处理2、处理3(具体见表1),试验小区顺序排列,每个处理设3个重复,每小区面积2.3hm2(行距1m,株距0.5m,长90m)。1.2氮肥的利用和肥料的形成1.2.1饼肥、硝酸铵氮磷钾比例1∶1∶3,氮肥合纯氮52.5kg/hm2,氮肥基追比为7∶3,具体为基肥施腐熟芝麻饼肥300kg/hm2,硝酸铵60kg/hm2,团棵期追硝酸钾75kg/hm2。磷肥用重过磷酸钙90kg/hm2作基肥;钾肥:基施硫酸钾190.5kg/hm2,团棵期追施硫酸钾36kg/hm2,硝酸钾75kg/hm2。另外,基施硫酸锌30kg/hm2,硼酸15kg/hm2。1.2.2使用方法(1)基础肥的铺设按规划行距,距行中心10cm,在两侧双开沟(沟深15cm),将腐熟饼肥压碎与硝酸铵、重过磷酸钙、硫酸钾等混合均匀撒在两侧沟中,将沟封好耧平,然后起垄,施肥务必要施匀。(2)造林密度及栽植方法在移栽时,根据16500棵/hm2烟草的密度,每公顷用硝酸磷30kg(折合氮素为0.4kg,P2O50.4kg)以及保水剂挖大穴与窝土充分混合后移栽烟苗。(3)培养施钾人员在移栽后25~30d,结合深中耕追施硝酸钾和硫酸钾。钾肥采用溶水注灌方式施用。于2004年4月21日选5叶期烟苗进行移栽,移栽时行距1m,株距0.5m。其它田间管理措施与当地优质烟栽培技术规程相同。1.2.3烟苗的移栽底肥施用以后,窝肥(每公顷硝酸磷30kg)的施用在烟苗移栽时施入,保水剂充分与窝土拌匀,于2004年4月21日选5叶期烟苗进行移栽,移栽时行距1m,株距0.5m。1.3采样与测定1.3.1生长状况调查方法在烟株生长过程中,分别于移栽后团棵期(30d)、旺长期(45d)和圆顶期(60d)对烟株的生长状况进行调查,每处理调查5株,并取其平均值。调查方法:株高:从地表沿茎到茎的最顶端的距离即为株高。最大叶长与叶宽:一般腰部叶长得最大,在腰部选取一最大叶片,测定其叶长和叶宽。叶长从叶柄沿叶主脉量至叶尖即为叶长,量取叶片最宽处即为叶宽。茎围:茎高1/3处节间测量茎的圆周。1.3.2化学成分的测定成熟期按叶位分次采收,并采用三段式烤房烘烤。烘烤过的烟叶按照上、中、下三个部位分类,挑选烟叶C3F(中桔三)相近的烟叶粉碎,过40目筛保存供化学成分的分析。分析方法:全氮用凯氏定氮法;植株中的全磷用钒钼黄比色法测定;植株中的全钾用火焰光度计法测定;氯离子含量用银量法测定;烟碱含量用盐酸提取活性炭脱色法测定;淀粉用盐酸水解总糖残渣3,5-二硝基水杨酸显色法测定;总糖、还原糖用水浸提3,5-二硝基水杨酸显色法测定。2结果与分析2.1保水剂对烟株抗逆性的影响由于保水剂pH值为5.5,呈弱酸性,对定根生长有一定的腐蚀性,产生了抑制作用,且随着保水剂用量的加大,抑制作用逐渐增大,从表2可看出,在烟叶生长前期(30d),保水剂对烟苗的生长有一定的抑制作用,生长的返苗时期和CK相比要延后一至两周,而且不同剂量保水剂处理烟苗的农艺性状指标都小于CK处理,并随施用量的增加差异加大。通过观察烟株的根系发现,施用保水剂,特别是高剂量处理烟株的根系延伸区小,侧根生根少。在烟草生长的中期(45d),保水剂的抑制作用逐渐被缓解,但各农艺性状差异不明显(表2)。但通过施入保水剂处理后,增强了烟株的抗逆性,特别是对烟草花叶病毒的抗性,通过观察发现,保水剂处理烟株感烟草花叶病毒病较轻。在烟草生长至第60天时,叶长CK与处理1间无显著性差异,但都显著性地高于处理2和处理3;而叶宽以处理1最大,而对照与处理2、处理3间无差异;株高以CK处理最大,其次是处理1,处理3,处理2;茎粗有相同的趋势。以上分析表明,在烟株生长前期,由于保水剂本身的特性,抑制了烟株的正常生长,但到中后期,烟株适应了胁迫因素,生长情况有所好转,但高剂量的保水剂仍然抑制着烟株的生长,而低剂量(处理1,1kg/hm2)处理促进了烟株的生长,这样有利于提高烟株的产量,特别是促进烟株根系对营养物质的吸收利用,从而对改善烟叶的品质提供了基础。2.2保水剂对叶片品质的影响2.2.1保水剂对烟草叶片中糖、淀粉和烟碱含量的影响(1)氮素对烟品质的影响氮是烟碱的重要成分,是形成烟碱的重要前期物质,其含量的高低直接影响烟叶烟碱的合成,从而影响烟叶的品质。总的来说,在所有的营养元素中,氮素对烤烟的发育和品质的影响都是最大的,氮素不足时,烟叶身份轻,烟碱含量低,香气差,刺激性不够,劲头不足。由表3可以看出,处理3烟叶中全氮含量最高,明显地高于处理1、处理2和CK处理,处理1和处理2烟叶中全氮含量明显地高于CK处理,因此保水剂的使用提高了烟叶中的氮含量,为烟碱的形成打下了基础,从而可以提高烟叶的品质。(2)保水剂对低碳烟株烟株还原糖含量的影响烟叶中还原糖可以抑制烟气中碱性物质的碱性,使烟气的酸碱平衡适度,降低刺激,并且糖类是形成香气物质的重要前提。所以烟叶中还原糖含量的高低对烟叶品质有着重要的影响,从表3可以看出,中部烟叶中还原糖含量随保水剂施用量的增加显著降低。其中处理1和处理2中还原糖含量明显高于对照,处理3和对照相比,还原糖含量显著低于对照。可见保水剂的施用提高了烟叶中还原糖的含量,但高剂量的保水剂降低了其含量,可能是因为高剂量保水剂抑制烟株生长,降低了烟株的光合等生理生化作用,从而不利于还原糖的积累,这样不利于提高烟叶品质。因此保水剂的施用过程中需考虑剂量的影响。(3)中部覆盖方式对快速燃烧烟料料的影响烟叶中淀粉的含量会影响烟叶生长后期的正常落黄,而且容易形成淀粉斑,特别是不利于烟叶的烘烤,烘烤过程中出现烟叶发黑的现象,影响烟叶的外观品质,从而影响其价位的高低;而且抽吸时影响卷烟的燃烧速度和燃烧的完全性,并且产生糊焦气味,使烟草的香味变差。从表3可以看出,中部烟叶中处理1的淀粉含量明显低于其它处理。空白和处理3不明显,原因在于低剂量保水剂促进烟株的正常生长,提高烟株体内的活性酶,加速了体内淀粉向还原性糖转化,从而提高还原糖的量,而减少淀粉含量,促进烟叶正常落黄,所以说低剂量保水剂有利于改善烟叶的品质。(4)烟气中的香气成分含量烟叶中烟碱的含量对烟叶的色泽及烟叶的香味都有很大的影响,烟碱含量过高使烟叶的颜色呈棕红色,同时导致烟气中的香气成分含量下降,使香气不足。从表3可以看出,处理1中烟叶烟碱含量低于其它处理,随着保水剂用量的增加,烟碱含量逐渐增加,接近空白对照。一般说,烤烟的品质与糖碱比有关,其中糖碱比以10∶1最好,所以综合比较(表3),在各个不同处理中处理1和处理2烟叶的内在品质各项指标为最好。2.2.2保水剂对香烟烟雾中钾和氯仿的影响(1)施钾量对烟草品质的影响钾对烟草的生理作用主要表现在:维持细胞膨压、促进烤烟生长、促进酶的活性、促进光合产物和同化产物的输送、促进脂肪合成、促进氮的吸收和蛋白质的合成、提高作物抗逆性等,如施钾可增强烤烟抵御各种病原菌侵染的能力。同时钾是烟叶品质的重要指标之一,钾素对烟草的生长发育、产量和品质以及卷烟制品的安全性都具有重要的作用和影响。因此,常把烟叶含钾量的高低作为烟草质量评价的指标之一,据杨立均的分类,优质烟叶所需的K含量应不低于1.6%。从表4可以看出,处理1烟叶中钾含量明显高于其它处理,而处理2和处理3烟叶中钾含量与CK差异不明显,说明低剂量的保水剂能明显改善烟叶的品质。(2)烟湿性增强烟叶中Cl-的含量过高会导致烟叶的燃烧性降低,容易熄灭,影响烟叶的品质,过低会影响烟叶的抗旱性和烟叶的抗病虫害能力,所以Cl-含量要适中,据杨立均的分类,优质烟叶中Cl-含量应在0.3%左右,超过0.5%烟叶吸湿性增强。从表3可以看出,低剂量保水剂处理(处理1)可以降低烟叶中氯离子含量,其氯含量为0.52%,明显地低于处理2与空白处理烟叶中氯含量,但处理3中氯离子的含量明显高于其它处理,所以高剂量保水剂的施用不利于烟叶中氯离子的降低。另外,烤烟的品质与钾氯比也存在直接的关系,一般来说,钾氯比通常为4∶1,最大达10∶1,由表4还可以看出,处理2烟叶的钾氯比为4.53,符合优质烟钾氯比标准,而处理2、处理3和CK处理钾氯比都明显偏低,达不到优质烟叶要求的最低值(其比值应大于4),而且明显地小于处理2,这进一步说明,低剂量保水剂的施用能明显改善烟叶的品质。2.3保水剂用量对烟分纤维生长的影响由表5可见,施用保水剂后,在一定浓度下能明显提高烟叶的经济性状,其中以处理1和处理2(低、中剂量)最显著,处理1的烟叶产量、烟叶产值和中上等烟比例比CK处理的分别增加346.1kg/hm2、6996.7元/hm2、10.72%,处理2虽然在烟叶产量上稍低,但是其中上等烟叶比例更高,所以产值更可观,分别比对照高出223.1kg/hm2、9249.1元/hm2、13.42%;但是由表5同样可见,处理3因为施用的保水剂剂量较高,在一定程度上抑制了烟叶的正常生长,不利于烟叶产量和产值的形成,烟叶产量、烟叶产值和中上等烟比例比CK处理分别低56.4kg/hm2、169元/hm2、2.04%。所以在考虑增产和提高品质方面