煙草的需水特點和需水規律
（一）煙草的需水量
植物產生1g干物質所需散失的水量，稱為需水量，又稱蒸騰系數。在溫室條件下，煙草每生產1g干物質需要蒸騰失水167g，在大田栽培條件下每生產1g干煙葉的蒸騰水量在500g以上。煙草的需水量受煙草內部條件和外界環境的制約，在土壤水分充足的條件下，煙草的蒸騰系數在1000以上。
（二）煙草需水特點和需水規律
無論在干旱還是濕潤條件下，烤煙煙田耗水量都以旺長期最大，成熟期次之，伸根期最小，表現出前期少、中期多、后期又少的規律性。伸根期、旺長期和成熟期適宜的土壤水分指標分別為61.9%、81.3%和77.3%，干旱指標分別為50.1%、69.0%和58.4%（孫梅霞等 2000）。
煙草生長期間需水量可以分成3個階段（Papenfus和Quin 1984）。
第一階段是移栽后2~5周（返苗到團棵），該階段需水量小，對過多水分敏感。這一階段耗水量占總耗水量的20%左右。該時期一定的水分缺乏，有利于根系發育深扎，這對煙株進入旺長期是非常有利的。但移栽后1~3周，嚴重干旱會影響煙草早生快發。土壤水分不足（土壤相對含水量在40%），根系不能正常生長，地上部生長受阻；供水過多（土壤相對含水量在80%），根系發育不良，造成煙株地上部和地下部生長不協調。孫國榮等（2002a）研究表明，烤煙伸根期的最佳土壤水分條件為土壤的相對含水量在65%~75%之間，有利于蹲苗、壯苗，水分利用率最高；劉貞琦等（1995）則認為以60%~70%為宜。這些可能與不同土壤性質和生態條件有關。
第二階段為移栽后5周以后到打頂，直至上部葉片完全展開（旺長到葉片開始成熟采摘）。該階段葉片是快速生長階段，葉面積迅速增大，蒸騰作用大大加強，煙株及葉片的生理活動最為旺盛，需水量大，對水分需求敏感，土壤水分極為重要，需要經常灌溉或降雨。這一階段的耗水量占總耗水量的50%左右。旺長期是煙草的水分臨界期。該時期缺水將顯著降低煙草產量和質量（Collins和Hwaks 1995）。水分不足，煙株生長受阻，干物質累積顯著減小，葉片較小，品質差。辛剛等（2002）研究表明，烤煙旺長期最佳土壤含水量應保持在75%~85%，這時煙草對水分的利用率最高，煙葉氣水與外界氣體和水分交換通暢，植株長勢最好。
第三階段是上部葉葉片完全展開到采收完畢（葉片開始采摘到采收完畢）。該階段因葉片數不斷減少，蒸騰作用下降，水分散失速度比主要生長時期的水分散失速度低，植株需水量顯著減少。這一階段的耗水量占總耗水量的30%左右。該階段煙株比較耐旱，水分只是用來確保煙葉正常成熟和調制質量。該期土壤水分稍低有利于煙葉品質的形成；水分過多，在土壤供氮水平較高時，造成煙葉成熟延遲，品質下降。但嚴重缺水仍會降低煙草品質，煙葉厚而窄長，葉片結構緊密，煙堿和蛋白質含量增加，香氣物質減少，刺激性大。孫梅霞等（2002）研究認為，烤煙煙葉成熟期土壤的相對含水量在60%~80%之間有利于煙葉良好品質的形成，而劉貞琦等（1995）認為成熟期最適土壤相對持水量為70%。
二、煙草的蒸騰作用
煙株在整個生育期吸收的水分是相當多的，只有1%~5%的水用于代謝活動和自身的組成，大多都通過蒸騰作用散失掉了。煙株的蒸騰作用主要通過葉片進行的，水分經葉面的蒸騰包括角質層蒸騰和氣孔蒸騰。角質層蒸騰掉水分較少，氣孔蒸騰是蒸騰作用的主要方式。
（一）煙草氣孔及運動的規律
煙草葉片的氣孔一般是上表皮少，下表皮多，烤煙品種大黃金上表皮氣孔200個/mm2，下表皮為300個/mm2；同一植株不同部位葉片的氣孔密度和大小有所不同，一般下部葉的氣孔較大，密度較??；上部葉的氣孔較小，密度較大（韓錦峰 2003）。
氣孔蒸騰是煙株的主要蒸騰方式，因此，氣孔的開放和運動規律對煙草的蒸騰有重要影響。氣孔運動有晝開夜閉的規律性。黎明日出后，光強不斷增加，溫度亦隨之升高，氣孔逐漸張開，隨著光強及溫度的升高，氣孔開度也增大，在中午前后由于溫度較高、光強較強，氣孔發生關閉，過后氣孔再度開放，然后隨光強的減弱，氣孔開度逐漸減小。對氣孔導度的測定也說明了這一點，云南保山香料煙的氣孔導度日變化呈“V”字形，上午9點后氣孔導度不斷下降，在下午2點左右達到低谷后回升，基本可以反應氣孔的開張情況。
干旱會影響氣孔開放，干旱條件下，上部葉和中部葉氣孔開放達到高峰的時間提前，上部葉氣孔開度顯著減小，中部葉變化不大，下部葉無明顯變化。上部葉中午閉孔的程度小，時間短；中部葉和下部葉閉孔程度大，時間長（韓錦峰 2003）。
（二）煙草的蒸騰作用
1．不同生育期蒸騰強度變化
煙草在大田的整個生長期間，不同生育時期蒸騰強度是不同的。移栽到團棵以前蒸騰強度較小，然后隨煙株生長蒸騰強度逐漸提高，在旺長期達到高峰，以后有逐漸降低，與植株的需水規律相吻合（圖3）。因此，旺長期需要充足的水分供應。
2．蒸騰強度日變化
蒸騰作用是表示植物水分代謝的一個重要生理指標。蒸騰強度的日變化與土壤含水量有關，一般情況下，蒸騰強度日變化表現為雙峰型，在中午過后有一個低谷，中午的低谷與氣孔關閉、氣孔導度下降有關（圖2）。土壤水分充足時，蒸騰作用日變化可表現為單峰型，土壤水分供應不足或缺乏時，蒸騰作用日變化就有可能是雙峰型。孫國榮等（2002a）研究表明，烤煙的蒸騰強度日變化，在土壤相對持水量較高時（100%~85%）可表現為單峰型，在土壤含水量為85%~65%時表現為雙峰型，含水量在55%~45%以下時，烤煙的蒸騰強度的峰值會提前出現，一般在上午8點左右，17點以后再次回升。
3．影響煙草水分蒸騰的因素
溫度對蒸騰作用影響較大，一般隨溫度升高，蒸騰作用增強。大氣相對濕度較高時，蒸騰強度較低，大氣相對濕度較低時，蒸騰作用較強。不同部位的煙葉蒸騰強度不同，一般隨葉齡的增大蒸騰強度降低，下部葉強度較小，中部葉次之，上部葉最大。干旱和土壤濕度對葉片蒸騰作用有明顯作用，干旱脅迫下煙葉的蒸騰強度顯著下降，干旱處理10d時，土壤相對濕度下降50%，蒸騰強度下降61.3%（汪耀富等 1994）。
（三）煙草的水分利用率
水分利用率是指單位土地面積上煙葉產量與總耗水量的比值來表示。烤煙葉片的水分利用率日變化呈雙峰型，在午后有一低谷（圖4）。在干旱條件下，煙草的水分利率較高；在降雨正常年份，水分利用率較低，并且隨灌水量增加，水分利用率下降。當灌水超過一定限度后，會導致煙田無效耗水增多。
地膜覆蓋、合理密植、煙田深耕均可提高煙田土壤水分利用率。汪耀富等（2003）研究表明，隨著種植密度的增大，煙田耗水量相應增加，煙田的水分利用效率（WUE）則以16500株/hm2的處理最大，19500株/hm2處理次之，13500株/hm2和22500株/hm2兩處理較低；相同種植密度下蓋膜能提高煙田的WUE。綜合不同處理煙葉的經濟性狀和煙田的水分利用效率，烤煙適宜的種植密度范圍應在16500～19500株/hm2（表1）。烤煙產量（Y）與耗水系數（K）的關系為：K=1/（0.196+0.00132Y），二者的相關系數為0.9033**，說明產量較高時，烤煙的耗水系數較小，對水分的利用率較高；產量較低時，耗水系數較大，對水分的利用率較低（韓錦峰 2003）。
三、水分對煙草生長和品質的影響
為獲得最佳的產量和質量，煙草應保證充足的水分供應，使煙草不受限制。水分過分缺少或水分過多，產質量都會下降（Reynoldsand Rosa 1995）。
（一）干旱對煙草生長和品質的影響
1．干旱脅迫對煙草生長的影響
干旱脅迫下，煙株莖和葉的生長受阻，葉面積減小，莖桿高度降低，干物質累積減少。特別是旺長期干旱對煙株莖葉生長的影響更顯著。因此，旺長期是煙株對水分反應最敏感的時期，也是煙草需水的關鍵時期。輕度干旱脅迫對根系生長有利，但干旱脅迫較重（土壤濕度40%）時，影響根系生長，根系體積減小，土壤水分過多、過少對根系發育都不利。土壤干旱會降低根系活力，但伸根期輕度干旱（土壤濕度60%），中期水分充足可以提高根系活力。干旱情況下，煙葉含水量不足，下部葉易變成旱早熟煙，上部葉表皮過厚，結構過緊，烘烤期間不能正常變黃。
干旱嚴重影響烤煙的生長發育過程和干物質積累。汪耀富（2004）研究表明，在烤煙生長的伸根、旺長、成熟任一時期進行干旱處理，煙株的干重都顯著降低，干旱程度越重，干重越小，各時期干旱處理與對照（土壤濕度80%）相比，干物質在煙株根、莖中的分配都顯著增加，在葉中的分配顯著減小，表明干旱對烤煙葉片生長的影響大于根和莖（表2）。此外，輕度干旱（土壤濕度60%）下根系干物質最重，嚴重干旱（土壤濕度40%）次之，對照（土壤濕度80%）最小，說明土壤水分過高或過低都會影響根系發育。
2．干旱脅迫對烤煙營養物含量的影響
干旱會影響煙株對養分的吸收。不同時期干旱處理與對照相比，干旱脅迫下N素含量增加，P、K、Ca、Mg、Fe、Mn含量顯著減少，Cu、Zn含量變化不大（表3）。輕度干旱與嚴重干旱相比，各時期N、P含量差異不大，K、Fe含量輕度干旱處理顯著高于嚴重干旱處理。因此，干旱可以影響煙株對P、K、Ca、Mg、Fe、Mn的吸收。
魏永勝和梁宗鎖（2001）研究表明，干旱脅迫下（田間持水量40%~45%），鉀在葉脈和葉肉間以及葉肉細胞的線粒體、葉綠體和液泡間存在再分配的現象，液泡中鉀所占比例減小，葉綠體和線粒體中鉀所占比例增加，這有利于干旱下煙株生理活動的進行。
3．干旱對煙株生理代謝的影響
干旱脅迫下，烤煙的束縛水含量增加，葉片相對含水量和自由水含量下降，氣孔阻力增加，葉片水勢下降，蒸騰強度減弱，煙株對水分的蒸散量減少（汪耀富等1994）。
干旱脅迫下，葉片的葉綠素含量減少，葉綠體希爾反應活力下降，凈光合速率減弱，硝酸還原酶活力下降，脯氨酸含量增加，呼吸速率先升高后下降（韓錦峰等 1994a）。當土壤相對含水量低于75%時，光合非氣孔限制出現，當土壤相對含水量低于65%時，非氣孔限制成為光合下降的主導因子，并可能導致光合器官受到損傷（孫國榮等 2002b）。
干旱加劇植物體內自由基的大量累積，引發膜脂過氧化，丙二醛累積，細胞結構受到損傷，膜透性增加（周冀衡等1996）。
4．干旱對煙草品質的影響
（1）干旱和水分對葉片化學成分的影響 干旱不但影響煙葉產量，而且煙葉的總氮、煙堿、蛋白質含量增加，總糖、還原糖、鉀含量減少，品質下降。在煙草生長的不同時期干旱都會使烤煙葉片中還原糖含量下降，總氮和煙堿含量上升，內在化學成分失調，干旱發生越晚、干旱程度越重，對煙葉化學成分的影響也越大（韓錦峰 2003）。
生長季節雨水較多，或土壤水分充足的煙草比生長季節干燥或稍缺乏水分的煙草的硝態氮、總氮、煙堿和石油醚提取物含量要低一些，淀粉和還原糖要高一些。這主要是氮素等養分的淋失，以及由于煙草產量較高導致養分相對減少（Davis and Nielsen 2003）。
（2）干旱和雨水對煙草致香物質的影響 干旱對煙葉香氣品質有不良影響，降低色素類降解物質如巨豆三烯酮和部分類西柏烷類化合物的含量，而茄酮、β-大馬酮等呈增加趨勢，因此對香氣質量有不良影響。但成熟期輕度干旱有利于煙葉香氣物質的形成和轉化，可以提高煙葉中大部分香氣物質含量（韓錦峰等 1994b）。
煙草表面的腺毛分泌的膠狀分泌物與煙葉香氣關系密切，是一些煙草重要致香物質的前體。Severson等（1985）研究了水分脅迫對白肋煙、烤煙和香料煙葉表面成分的影響，與灌水相比，水分脅迫使葉片蔗糖酯、順式-冷杉醇和西柏三烯二醇的含量顯著提高。大雨也可以明顯沖掉煙葉表面物質，降低蔗糖酯、西柏三烯醇、西柏三烯二醇、順-冷杉醇和賴百當萜醇等物質的含量（Severson et al 1985）。
（二）淹澇對煙草生長和品質的影響
1．淹澇對煙草生長的影響
煙草對漬水敏感，這是煙草起壟種植的原因之一。煙草在漬水條件下表現為發黃、凋萎。土壤水分過多不利于煙草生長，使煙株的生物量下降。淹澇的土壤由于缺氧而使厭氧細菌活動增加，使土壤中積累大量的有機酸和無機鹽（如亞硝酸鹽），土壤酸度增大，影響根系對礦質營養的吸收，厭氧細菌還可產生一些有毒物質，直接毒害根系，引起根系腐爛死亡，植株不能吸收充足的水分來保證葉片的膨壓，煙葉就會凋萎，嚴重時即死亡。
淹澇對根系損傷程度取決于積水的深度和滯留的時間，淹水12h就可對煙草生長有不良影響。在淹水脅迫下烤煙葉片相對含水量、水勢、蒸騰強度、葉綠素含量、凈光合速率、超氧化物歧化酶活性和過氧化氫酶活性下降，而葉片氣孔阻力、丙二醛含量、細胞膜相對透性和過氧化物酶活性上升，表明淹水對烤煙植株的傷害可能與煙株體內活性氧代謝失調有關（宮長榮和汪耀富 1995b）。
據報道，煙田漬水，由于根系無氧呼吸產生酒精，促進花芽分化而導致早花。
2．淹水對煙草品質的影響
淹水12h以上時，就可對煙葉化學成分產生影響，短期（24h內）的淹水使煙葉還原糖含量增加，淹水超過24h時，還原糖含量顯著下降；淹水使煙堿含量明顯下降（韓錦峰 2003）。
土壤水分過高，易產生生理性病斑，易造成再次營養生長，煙葉遲熟難烤，烤后色澤暗，葉肉組織疏松，葉片薄，油分少，彈性差，吸味淡，缺乏芳香
為了解影響不同含水率卷煙抽吸品質差異的因素，研究了不同相對濕度 下平衡的卷煙煙絲含水率、燃吸品質、煙氣粒相與氣相水分及總粒相物揮發性成分的變化。結果表明：
①隨著平衡的環境相對濕度由30%上升到70%，煙絲含水率由8.28%上升到18.79%，卷煙的燃吸品質亦發生差、好、差的變化。其中，含水率12.25%和14.34%卷煙的燃吸品質均較好，含水率8.28%、9.13%、18.79%卷煙均較差；
②隨著煙絲含水率的升高，卷煙煙氣粒相水分及氣相水分均呈上升趨勢，但氣相水分的上升幅度較大；
③總粒相物和煙堿含量隨煙絲含水率增大而少量減少，CO量則明顯增加；
④含水率8.28%、12.25%和18.79%卷煙煙氣粒相中均鑒定出相同的70種揮發性成分，但含水率8.28%卷煙的易揮發性化學成分含量較含水率12.25%卷煙高，而含水率18.79%卷煙則偏低。
因此，含水率12%～14%卷煙具有較好的燃吸品質，環境濕度或煙絲含水率是影響卷煙煙氣水分(尤其是氣相水分)和低分子量易揮發性成分，乃至感官質量的重要因素。 在煙草水分的檢測過程中，實驗室多采用CSY-L5A鹵素快速水分測定儀。CSY-L5A鹵素快速水分測定儀采用電磁力平衡傳感器稱重系統，保證稱重準確；環形石英鎢鹵紅外線加熱源，快速干燥樣品；在干燥過程中，CSY-L5A鹵素快速水分測定儀持續測量并即時顯示樣品丟失的水分含量%，干燥程序完成后，最終測定的水分含量值被鎖定顯示。其加熱源為環形加熱管，測試更均勻、速度更快，測試完畢后不會出現樣品焦糊現象；與國際烘箱加熱法相比，環形石英鎢鹵紅外線加熱可以在高溫下將樣品均勻地快速干燥，樣品表面不易受損，其檢測結果與國標烘箱法具有良好的一致性，具有可替代性，且檢測效率遠遠高于烘箱法。智能化操作，一般樣品只需幾分鐘即可完成測定，是一種新型的快速檢測儀器。
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