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摘要 介绍现有烤烟生产主要节水技术，并对各项技术进行探讨，展望烤烟高效节水灌溉的发展趋势，得出烤烟节水技术的发展要综合多元化、有效利用多种节水理论，才能更好地达到节约用水、提高水分利用效率、进一步增加产量、提高品质的目的。
关键词 烤烟；节水技术；滴灌
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）32-059-03
Abstract The major watersaving technologies applied on tobacco production were introduced， each technology was discussed， the development trend of fluecured tobacco high efficient watersaving irrigation was forecasted， it was pointed out that the diversified development of fluecured tobacco watersaving technology and effective use of a variety of watersaving theory could better conserve water， increase water use efficiency， increase fluecured tobacco production， improve the quality of tobacco.
Key words Fluecured tobacco； Watersaving technology； Drip irrigation
烟草是我国重要经济作物之一，种植面积和总产量均居世界首位[1]。烤烟是需水量较大的作物，整个生育期需水量为400～600 mm。 然而我国水资源匮乏十分严重，不少烟区的灌溉条件较差，烟叶生产几乎完全依赖自然降雨。此外，我国幅员辽阔，降水地域和时空分布不均，即使在雨量丰富的地区，阶段性干旱也时有发生，严重制约着烟叶生产水平的提高[2]。因此，在烟叶生产过程中，推广节水技术、科学合理利用水分、提高水分利用率十分必要。目前，烤烟灌溉方式仍以漫灌、沟灌和穴灌为主，近些年喷灌、滴灌、应用保水剂等先进灌溉理论和技术在其他作物生产上取得了较好的效果，并逐渐在烤烟生产上推广应用。
虽然我国的节水技术发展速度很快，农田灌溉水利用率在不断提高，但节水灌溉理论与技术在烟草上的研究还相对缓慢，该文通过综述国内外烟草节水技术的研究进展，提出了其中存在的主要问题和可能的研究方向。
1 节水灌溉工程技术
节水灌溉工程技术主要通过减少输配水过程中跑水和漏水损失以及田间灌水过程中的深层渗流损失提高灌溉效率[3]。目前，在烟草生产上应用的新兴节水灌溉工程技术主要是喷灌和微灌技术。
微喷灌溉可促进烟株生长，具有显著的节水、增产、增质、增效作用。研究表明每次微喷24～36 mm可显著促进烟株生长，比传统沟灌增产3.83%～9.53%，水分生产率增加15%～20%，灌水增产率提高200%以上[4]。相对于微喷，滴灌在烟草生产上效果更为突出，滴灌不仅能增加烟叶产量，还能有效降低初烤烟叶的烟碱、总氮等含氮化合物含量，提高烟叶的钾含量和化学成分的协调性，提高咀嚼烟草的咀嚼品质[5-6]。
现在在滴灌的基础上，又提出了膜下滴灌、增氧滴灌等灌溉新技术。膜下滴灌技术是滴管技术和覆膜技术相结合，在膜下应用滴灌技术，已在棉花、土豆、番茄、花生等[7-11]作物上推广应用。研究表明，膜下滴灌较常规灌溉的产量、均价、产值、级指、上等烟率、中等烟率分别提高了93 kg/hm2、1.59元/kg、4 798.5元/hm2、0.066、0.66个百分点、2.3个百分点[12]。增氧滴灌是通过灌溉水中加气，直接向作物根系输氧的措施来实现根域气体环境的优化，促进作物生长，从而获取农作物增产增收的极为节水、节能与利于环境的最新灌溉技术[13-15]。相对于常规滴灌，增氧滴灌增加烟草旺长期和现蕾期的根鲜重、总根数、主根数，使根系体积扩大，冠鲜重得到提高，更有利于植株地上部分的发育，提高产量[16]。
2 农艺节水技术
2.1 耕作保墒技术 耕作可以改善土壤的结构，中耕松土可有效降低土壤水分的蒸发，深松能有效打破犁底层，降低土壤容重，增加作物根长、根深及根重，增加作物产量及提高水分利用效率。耕作模式对烟叶产质量有明显影响，实施具有保墒蓄水作用的耕作方式，有利于节水、抗旱、提高烟叶产量，特别是在深耕、地膜覆盖相结合的耕作措施下，增强了土壤的通透性，有利于微生物的活动和养分的释放，烟株根系发达，活力强，代谢旺盛，生长状态良好，落黄及时，产量和品质也较其他耕作方式有所提高[17]。陈振国[18]、许灵杰等[19]研究表明，井窖式、膜下小苗移栽以及双行凹形垄等栽培技术一定程度上能提高土壤蓄水、保墒、保温能力，而且改善烤烟结构和增加烟叶产量效果明显。其中采用双行结合垄保水、节水灌溉技术栽培可有效降低土壤水分的无效散失，提高垄体的平均含水量，有效提高烤烟的产量、外观质量及产值。
2.2 覆盖保墒技术 覆盖是保护性耕作栽培的一种方式，对土壤具有明显的保水保温作用，通过“少裸露”、保持“适度湿润”和“适度粗糙”等土壤状态，达到保土、培肥、节水、增产、增效，常见的方法有秸秆覆盖、地膜覆盖[18]。烤烟覆盖能提高烟株农艺性状，促进烟株生长；能调节土壤温度，减小土壤温差，提高土壤含水量；覆盖使叶绿素相对含量提高，降低总糖、还原糖含量，提高总氮、烟碱、蛋白质含量，此外烟草花叶病、黑胫病和赤星病等发病率和病情指数有所降低[20-22]。 不同覆盖方式均能提高土壤含水量，改善烟草生理特性，提高产量及品质，但效果存在一定差异。研究表明不同覆盖方式效果变现为塑料地膜覆盖>液体地膜覆盖>秸秆覆盖>露地栽培。综合比较，覆膜+全表面秸秆覆盖的处理具有最高的经济效益，是最优处理，且烟草生长前期以地膜覆盖较好，后期以秸秆覆盖较好[23-24]。秸秆覆盖量对烟叶农艺性状及产质量的影响为：秸秆覆盖对前期烟株生长作用不大，到后期覆盖量为7 500 kg/hm2处理的烟株农艺性状显著优于其他处理，烟叶化学成分协调性较好、经济性状较佳，覆盖量越大，根际土壤细菌、放线菌和纤维分解菌的数量越大[25-26]。
秸秆覆盖效果虽好，但目前大部分秸秆归还了农田，而且覆盖秸秆后不利于农事操作，在烟草生产上应用相对较少，主要以地膜覆盖为主。董杏梅等[27]针对地膜的颜色，研究了黑膜、银灰膜和透明膜3种地膜对烤烟农艺和经济性状效应的影响，结果表明3种地膜对烟苗的成活率无明显影响，银灰膜下移栽的烟株生育期最短，透明膜覆盖的烟株气候性斑点病显著高于黑膜和银灰膜，银灰膜和黑膜处理的产量、产值、上等烟比例显著高于透明膜。此外，黑色地膜还可以抑制杂草的生长，吸收更多热量，有利于提高地温，今后，银灰膜或黑色地膜可能会取代现在普遍应用的透明膜。
3 生物节水技术
生物节水技术包括优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术等。关于生物节水技术，目前的研究主要在选育抗旱品种和研发土壤保水剂两个方面。
不同烟草品种的植株形态和生理指标在干旱条件下存在明显的差异，抗旱性强的品种表现出较高的叶片保水力、净光合速率、生物量和脱落酸含量，以及较低的丙二醛含量，且除脱落酸含量外大多指标的升降幅度较小[28]。近年全国各地选育筛选出的抗旱性较强的品种有豫烟6号、中NCl02、红花大金元、NC71、MS云烟85、云烟97、TN868、MSK326、TN90、NC55等[29-32]。
国内外对保水剂在农业、林业方面的应用研究有很多，保水剂保水作用主要表现在4方面：自身保水、改良土壤结构增加土壤保水、促进植物生长提高肥料利用率、缓慢释水减少蒸发[33-34]。针对全国范围内烟草生育期内均存在不同程度干旱的问题，土壤保水剂在烟草生产上的应用在逐年上升。不同类型适度剂量的保水剂能促进烟株生长，提高烟叶产量、上等烟的比例及产值。在30～60 kg/hm2用量范围内，施用量与烟叶产量呈正相关，以施用60 kg/hm2保水剂的增产效果最显著[35-37]。由于许多保水剂呈弱酸或弱碱性，刘世亮等[38]指出保水剂的施用在烟草生长前期对其生长有一定的抑制作用，但随着生长期的延长，抑制作用有所缓解，所以施用保水剂时要控制好剂量，高剂量的保水剂可能抑制烟叶的生长。保水剂的效果具有时效性，不同的施用方式发挥作用的时间不同，关于保水剂在烟草上的施用方法的研究还比较少，卢会文等[39]探讨了在马铃薯上的施用方法，指出保水剂蘸种处理有利于提高出苗率，保证出齐苗；不同施用方式均能提高土壤含水量，其中穴施保水剂效果最好。
4 节水灌溉管理技术
节水灌溉管理技术是指根据农作物的需水、耗水规律来控制、调配水源，以最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的农田水分调控管理，包括土壤墒情监测与预报技术、节水高效灌溉制度、以区域总效益最大为目标的灌溉预报技术、输配水与灌水水量的测量和流量调节控制技术等[40]。长期以来，中国农民灌溉农田主要采用大水漫灌，一次灌多少水全凭经验，灌水量远大于作物需求量，造成了水资源的大量浪费。近年开展的农田土壤墒情检测就是为灌溉提供数据支撑，根据土壤含水量，结合作物需水规律，实行精准灌溉，提高水分的利用效率。目前土壤墒情检测的方法主要有传统烘干称重法、射线法、土壤介电特性法、遥感法、土壤水分传感器法，其中土壤水分传感器法近几年发展迅速，已研发出了众多产品，已经成为今后土壤墒情检测的发展趋势。随着网络技术的发展，开发出了多种土壤墒情检测系统，有基于ZigBee传感器网络和GPRS的土壤墒情检测系统、基于S3C2410的土壤墒情监测系统、基于RS和GIS的土壤墒情检测系统，可以准确检测影响土壤墒情的水分和温度，根据土壤温湿度，结合电磁阀和流量传感器，可以实现智能自动化灌溉[41-43]。不过，自动化灌溉想要达到精准灌溉的水平，关键是土壤水分传感器检测的数据要准确，这就需要研发高精准度的水分传感器，同时传感器的埋设位置和深度也很关键。
5 讨论与展望
5.1 因地制宜，合理应用 过去几十年，烤烟节水灌溉技术的发展还是相对缓慢的，近些年由于干旱在全国范围内不断发生，干旱地区范围不断扩大、干旱发生的频率和严重程度也在增加，严重影响了烤烟的生产，这也加速了烤烟节水理论和技术的研究进展。但不同地区气候、水源条件、基础水利设施差异悬殊，决定了各烟区烤烟节水技术的应用必须根据当地的实际情况，因地制宜，推广符合当地实际情况的节水技术，才能真正达到节水、高产、高效的目标。在严重干旱缺水的地区，行之有效的方法应该是筛选抗旱高效用水的烤烟品种，通过使用土壤保水剂，提高土壤的固水能力，保障烟草正常生长的最低水分需求；在灌溉条件相对较好的地区，可以推广先进的节水灌溉工程和管理技术，如滴灌技术，大的农场可以考虑应用自动化灌溉系统，降低日益增加的用工成本。
5.2 确立新型节水技术下的烟田灌溉管理制度 在技术推广的过程中，往往存在管理理念滞后于技术发展的问题，例如滴灌的推广应用中，烟农依旧用大水漫灌的灌水经验应用滴灌技术，使滴灌发挥不了自身的优势，这就需要科研人员研究滴灌条件下的灌溉管理制度，为烟草生产科学利用滴灌技术提供理论依据，相关部门在推广新技术时，要注重宣传新技术下的灌溉管理方式。
5.3 节水技术的综合应用 目前烤烟各节水技术的研究和应用都是独立的，如何将工程节水技术、农艺、生物节水技术等和灌溉管理技术结合起来，综合应用，实现烤烟高产、优质、高效、节水的目标，是将来烤烟节水技术发展的方向之一。 参考文献
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关键词 烤烟；节水技术；滴灌
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）32-059-03
Abstract The major watersaving technologies applied on tobacco production were introduced， each technology was discussed， the development trend of fluecured tobacco high efficient watersaving irrigation was forecasted， it was pointed out that the diversified development of fluecured tobacco watersaving technology and effective use of a variety of watersaving theory could better conserve water， increase water use efficiency， increase fluecured tobacco production， improve the quality of tobacco.
Key words Fluecured tobacco； Watersaving technology； Drip irrigation
烟草是我国重要经济作物之一，种植面积和总产量均居世界首位[1]。烤烟是需水量较大的作物，整个生育期需水量为400～600 mm。 然而我国水资源匮乏十分严重，不少烟区的灌溉条件较差，烟叶生产几乎完全依赖自然降雨。此外，我国幅员辽阔，降水地域和时空分布不均，即使在雨量丰富的地区，阶段性干旱也时有发生，严重制约着烟叶生产水平的提高[2]。因此，在烟叶生产过程中，推广节水技术、科学合理利用水分、提高水分利用率十分必要。目前，烤烟灌溉方式仍以漫灌、沟灌和穴灌为主，近些年喷灌、滴灌、应用保水剂等先进灌溉理论和技术在其他作物生产上取得了较好的效果，并逐渐在烤烟生产上推广应用。
虽然我国的节水技术发展速度很快，农田灌溉水利用率在不断提高，但节水灌溉理论与技术在烟草上的研究还相对缓慢，该文通过综述国内外烟草节水技术的研究进展，提出了其中存在的主要问题和可能的研究方向。
1 节水灌溉工程技术
节水灌溉工程技术主要通过减少输配水过程中跑水和漏水损失以及田间灌水过程中的深层渗流损失提高灌溉效率[3]。目前，在烟草生产上应用的新兴节水灌溉工程技术主要是喷灌和微灌技术。
微喷灌溉可促进烟株生长，具有显著的节水、增产、增质、增效作用。研究表明每次微喷24～36 mm可显著促进烟株生长，比传统沟灌增产3.83%～9.53%，水分生产率增加15%～20%，灌水增产率提高200%以上[4]。相对于微喷，滴灌在烟草生产上效果更为突出，滴灌不仅能增加烟叶产量，还能有效降低初烤烟叶的烟碱、总氮等含氮化合物含量，提高烟叶的钾含量和化学成分的协调性，提高咀嚼烟草的咀嚼品质[5-6]。
现在在滴灌的基础上，又提出了膜下滴灌、增氧滴灌等灌溉新技术。膜下滴灌技术是滴管技术和覆膜技术相结合，在膜下应用滴灌技术，已在棉花、土豆、番茄、花生等[7-11]作物上推广应用。研究表明，膜下滴灌较常规灌溉的产量、均价、产值、级指、上等烟率、中等烟率分别提高了93 kg/hm2、1.59元/kg、4 798.5元/hm2、0.066、0.66个百分点、2.3个百分点[12]。增氧滴灌是通过灌溉水中加气，直接向作物根系输氧的措施来实现根域气体环境的优化，促进作物生长，从而获取农作物增产增收的极为节水、节能与利于环境的最新灌溉技术[13-15]。相对于常规滴灌，增氧滴灌增加烟草旺长期和现蕾期的根鲜重、总根数、主根数，使根系体积扩大，冠鲜重得到提高，更有利于植株地上部分的发育，提高产量[16]。
2 农艺节水技术
2.1 耕作保墒技术 耕作可以改善土壤的结构，中耕松土可有效降低土壤水分的蒸发，深松能有效打破犁底层，降低土壤容重，增加作物根长、根深及根重，增加作物产量及提高水分利用效率。耕作模式对烟叶产质量有明显影响，实施具有保墒蓄水作用的耕作方式，有利于节水、抗旱、提高烟叶产量，特别是在深耕、地膜覆盖相结合的耕作措施下，增强了土壤的通透性，有利于微生物的活动和养分的释放，烟株根系发达，活力强，代谢旺盛，生长状态良好，落黄及时，产量和品质也较其他耕作方式有所提高[17]。陈振国[18]、许灵杰等[19]研究表明，井窖式、膜下小苗移栽以及双行凹形垄等栽培技术一定程度上能提高土壤蓄水、保墒、保温能力，而且改善烤烟结构和增加烟叶产量效果明显。其中采用双行结合垄保水、节水灌溉技术栽培可有效降低土壤水分的无效散失，提高垄体的平均含水量，有效提高烤烟的产量、外观质量及产值。
2.2 覆盖保墒技术 覆盖是保护性耕作栽培的一种方式，对土壤具有明显的保水保温作用，通过“少裸露”、保持“适度湿润”和“适度粗糙”等土壤状态，达到保土、培肥、节水、增产、增效，常见的方法有秸秆覆盖、地膜覆盖[18]。烤烟覆盖能提高烟株农艺性状，促进烟株生长；能调节土壤温度，减小土壤温差，提高土壤含水量；覆盖使叶绿素相对含量提高，降低总糖、还原糖含量，提高总氮、烟碱、蛋白质含量，此外烟草花叶病、黑胫病和赤星病等发病率和病情指数有所降低[20-22]。 不同覆盖方式均能提高土壤含水量，改善烟草生理特性，提高产量及品质，但效果存在一定差异。研究表明不同覆盖方式效果变现为塑料地膜覆盖>液体地膜覆盖>秸秆覆盖>露地栽培。综合比较，覆膜+全表面秸秆覆盖的处理具有最高的经济效益，是最优处理，且烟草生长前期以地膜覆盖较好，后期以秸秆覆盖较好[23-24]。秸秆覆盖量对烟叶农艺性状及产质量的影响为：秸秆覆盖对前期烟株生长作用不大，到后期覆盖量为7 500 kg/hm2处理的烟株农艺性状显著优于其他处理，烟叶化学成分协调性较好、经济性状较佳，覆盖量越大，根际土壤细菌、放线菌和纤维分解菌的数量越大[25-26]。
秸秆覆盖效果虽好，但目前大部分秸秆归还了农田，而且覆盖秸秆后不利于农事操作，在烟草生产上应用相对较少，主要以地膜覆盖为主。董杏梅等[27]针对地膜的颜色，研究了黑膜、银灰膜和透明膜3种地膜对烤烟农艺和经济性状效应的影响，结果表明3种地膜对烟苗的成活率无明显影响，银灰膜下移栽的烟株生育期最短，透明膜覆盖的烟株气候性斑点病显著高于黑膜和银灰膜，银灰膜和黑膜处理的产量、产值、上等烟比例显著高于透明膜。此外，黑色地膜还可以抑制杂草的生长，吸收更多热量，有利于提高地温，今后，银灰膜或黑色地膜可能会取代现在普遍应用的透明膜。
3 生物节水技术
生物节水技术包括优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术等。关于生物节水技术，目前的研究主要在选育抗旱品种和研发土壤保水剂两个方面。
不同烟草品种的植株形态和生理指标在干旱条件下存在明显的差异，抗旱性强的品种表现出较高的叶片保水力、净光合速率、生物量和脱落酸含量，以及较低的丙二醛含量，且除脱落酸含量外大多指标的升降幅度较小[28]。近年全国各地选育筛选出的抗旱性较强的品种有豫烟6号、中NCl02、红花大金元、NC71、MS云烟85、云烟97、TN868、MSK326、TN90、NC55等[29-32]。
国内外对保水剂在农业、林业方面的应用研究有很多，保水剂保水作用主要表现在4方面：自身保水、改良土壤结构增加土壤保水、促进植物生长提高肥料利用率、缓慢释水减少蒸发[33-34]。针对全国范围内烟草生育期内均存在不同程度干旱的问题，土壤保水剂在烟草生产上的应用在逐年上升。不同类型适度剂量的保水剂能促进烟株生长，提高烟叶产量、上等烟的比例及产值。在30～60 kg/hm2用量范围内，施用量与烟叶产量呈正相关，以施用60 kg/hm2保水剂的增产效果最显著[35-37]。由于许多保水剂呈弱酸或弱碱性，刘世亮等[38]指出保水剂的施用在烟草生长前期对其生长有一定的抑制作用，但随着生长期的延长，抑制作用有所缓解，所以施用保水剂时要控制好剂量，高剂量的保水剂可能抑制烟叶的生长。保水剂的效果具有时效性，不同的施用方式发挥作用的时间不同，关于保水剂在烟草上的施用方法的研究还比较少，卢会文等[39]探讨了在马铃薯上的施用方法，指出保水剂蘸种处理有利于提高出苗率，保证出齐苗；不同施用方式均能提高土壤含水量，其中穴施保水剂效果最好。
4 节水灌溉管理技术
节水灌溉管理技术是指根据农作物的需水、耗水规律来控制、调配水源，以最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的农田水分调控管理，包括土壤墒情监测与预报技术、节水高效灌溉制度、以区域总效益最大为目标的灌溉预报技术、输配水与灌水水量的测量和流量调节控制技术等[40]。长期以来，中国农民灌溉农田主要采用大水漫灌，一次灌多少水全凭经验，灌水量远大于作物需求量，造成了水资源的大量浪费。近年开展的农田土壤墒情检测就是为灌溉提供数据支撑，根据土壤含水量，结合作物需水规律，实行精准灌溉，提高水分的利用效率。目前土壤墒情检测的方法主要有传统烘干称重法、射线法、土壤介电特性法、遥感法、土壤水分传感器法，其中土壤水分传感器法近几年发展迅速，已研发出了众多产品，已经成为今后土壤墒情检测的发展趋势。随着网络技术的发展，开发出了多种土壤墒情检测系统，有基于ZigBee传感器网络和GPRS的土壤墒情检测系统、基于S3C2410的土壤墒情监测系统、基于RS和GIS的土壤墒情检测系统，可以准确检测影响土壤墒情的水分和温度，根据土壤温湿度，结合电磁阀和流量传感器，可以实现智能自动化灌溉[41-43]。不过，自动化灌溉想要达到精准灌溉的水平，关键是土壤水分传感器检测的数据要准确，这就需要研发高精准度的水分传感器，同时传感器的埋设位置和深度也很关键。
5 讨论与展望
5.1 因地制宜，合理应用 过去几十年，烤烟节水灌溉技术的发展还是相对缓慢的，近些年由于干旱在全国范围内不断发生，干旱地区范围不断扩大、干旱发生的频率和严重程度也在增加，严重影响了烤烟的生产，这也加速了烤烟节水理论和技术的研究进展。但不同地区气候、水源条件、基础水利设施差异悬殊，决定了各烟区烤烟节水技术的应用必须根据当地的实际情况，因地制宜，推广符合当地实际情况的节水技术，才能真正达到节水、高产、高效的目标。在严重干旱缺水的地区，行之有效的方法应该是筛选抗旱高效用水的烤烟品种，通过使用土壤保水剂，提高土壤的固水能力，保障烟草正常生长的最低水分需求；在灌溉条件相对较好的地区，可以推广先进的节水灌溉工程和管理技术，如滴灌技术，大的农场可以考虑应用自动化灌溉系统，降低日益增加的用工成本。
5.2 确立新型节水技术下的烟田灌溉管理制度 在技术推广的过程中，往往存在管理理念滞后于技术发展的问题，例如滴灌的推广应用中，烟农依旧用大水漫灌的灌水经验应用滴灌技术，使滴灌发挥不了自身的优势，这就需要科研人员研究滴灌条件下的灌溉管理制度，为烟草生产科学利用滴灌技术提供理论依据，相关部门在推广新技术时，要注重宣传新技术下的灌溉管理方式。
5.3 节水技术的综合应用 目前烤烟各节水技术的研究和应用都是独立的，如何将工程节水技术、农艺、生物节水技术等和灌溉管理技术结合起来，综合应用，实现烤烟高产、优质、高效、节水的目标，是将来烤烟节水技术发展的方向之一。 参考文献
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