烤煙頂杈腐解液對煙草生長和相關生理指標的影響

陳潔宇，周冀衡，柳 均，汪 林，牛麗娜，毛振萍，江子勤，陳 浩

(1 湖南農業大學煙草科學研究院，長沙 4101282； 2 湖南農業大學生物科學技術學院，長沙410128)

烤煙在中國很多地區都有廣泛的種植, 但在實際生產實踐中普遍存在著嚴重的連作障礙現象。近年來, 有研究[1-5]表明，烤煙連作可導致土壤肥力下降, 煙葉的產量和質量下降、煙草的病蟲害加重。其中，化感作用被認為[2-4]是引起烤煙連作障礙的主要原因，由于化感物質來源及其作用機理的多樣性導致對植物體不同部位的影響[9]也不盡相同，筆者從烤煙農藝性狀、相關生理指標2個方面分析了頂杈腐解液對煙草的影響，以更好地了解烤煙腐解物的毒害作用，揭示作物連作障礙的原因，為尋求避免連作障礙提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的烤煙育苗品種為K326。腐解液是經處理過的K326煙株頂杈部位，處理方法為采集現蕾期烤煙K326新鮮無病害煙株頂、腋芽，切碎后隨機稱取1 kg，紫外殺菌3 h后，加入1 kg頂杈采集區土樣混勻再加少量無菌水，置入棕色瓶中于28℃培養箱內遮光至完全腐解；40 d后，加入適量的無菌水浸提48 h，經過反復抽濾后，再用去離子水定容至1 L，得質量濃度為1.00 g/mL(FW(鮮質量),含水率為88.5%)腐解原液，4℃保存備用。

1.2 試驗設計

試驗采取漂浮育苗培養技術，去除了土壤及環境的干擾因素，在人工氣候室內模擬了烤煙頂杈腐解液對煙草正常生長發育的影響。待煙苗培養 35 d，生長到5片真葉后，選取生長狀況一致的煙苗進行處理培養，每個處理設計9盤重復，每盤煙苗的處理都只使用一種濃度的腐解液，避免不同濃度腐解液之間的干擾，每盤中煙苗30株。試驗的腐解液濃度設置5個處理，分別為0.00 g/mL(CK)、0.25 g/mL (T1)、0.50 g/mL(T2)、0.75 g/mL(T3)、1.00 g/mL (T4)，處理當天隨機取還未加入腐解物的樣株進行檢測作為起始對照，試驗處理方法為向煙苗漂浮盤中的育苗孔基質內注入 10 mL不同濃度的腐解液進行培養(CK處理每次加入10 mL無菌水作為對照)，每周1次，連續加入3周，試驗期間的管理一致，保持各處理間其他生長條件的一致性。自處理當日起在煙苗生長至第7 d、第14 d、第21 d時，按每種處理3株，3次重復隨機取樣測定物理和相關生理指標。

1.3 測定方法

葉綠素含量采用95%乙醇研磨比色法[2]測定，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[2]測定，硝酸還原酶(NR)活性的測定采用磺胺比色法[11]測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[11]測定，過氧化物酶的測定采用愈創木酚法[11]。

1.4 數據處理

采用 DPS 7.05統計分析軟件進行數據統計分析，LSD法顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 烤煙頂杈腐解液對煙草生長的影響

2.1.1 烤煙頂杈腐解液對煙葉生長的影響

由表1可知，低濃度的腐解液對煙株葉片的生長有一定的促進作用，而高濃度的腐解液抑制葉片的正常生長。隨著腐解液的持續加入以及處理時間的延續，與對照相比，葉片部位鮮重以及物質的積累均有所增加，表現出與煙株的整體生長相似的規律；連續加入腐解液處理后的煙株葉片在農藝性狀上的影響表現為：在煙株中部以及下部葉部位出現葉片邊緣開始出現卷曲并且變黃的現象，隨著時間的延長，葉片變黃的面積逐漸擴大，變黃部位的葉片逐漸出現干枯的現象，濃度越高出現此類情況的比例越大。21 d時，部分T4處理的煙株出現停止生長，下部煙葉甚至出現枯死的現象，自處理 7 d后的觀察中發現，T4處理組最大葉長、葉寬數值均明顯低于其他處理組。

表1 烤煙頂杈腐解液不同時間和濃度處理的煙葉生長比較Tab.1 Flue-cured tobacco material on the top branches decomposition of seedling growth

2.1.2 烤煙頂杈腐解液對煙草莖部生長的影響

由表2可知，在第7 d，各處理組莖的生長狀況以及物質的積累基本上相似，腐解液此時對莖的抑制作用不明顯；第14 d和第21 d，腐解液對莖鮮重大小以及物質積累的多少均表現出大小規律依次為 CK，T1，T2，T3，T4?？傮w上來看，頂杈腐解液對煙草莖部的抑制作用不明顯，莖圍及莖高與對照比較，均出現不同程度的生長；對莖部生長以及物質積累的抑制作用也不顯著，添加腐解液的處理組與對照組的生長狀況基本相似。

表2 烤煙頂杈腐解液不同時間和濃度處理的煙草莖部生長比較Tab.2 Top branches decomposing tobacco on the growth of tobacco stems

表3 烤煙頂杈腐解液對煙草根系生長的影響Tab.3 Top branches decomposing tobacco on tobacco root growth

2.1.3 烤煙頂杈腐解液對煙草根系生長的影響

頂杈腐解液對根系總體生長的抑制作用表現為極顯著水平，并且腐解液抑制作用反應時間也最為短暫，隨著濃度的增大和腐解液作用時間的延長，抑制作用加劇。在處理后第7 d時，高濃度處理的T3和T4組鮮重以及物質積累量少于其他處理組；在21 d時，T3和T4組鮮重以及物質積累量明顯小于其他處理組，與14 d比較，幾乎停止增長。但各處理組根鮮重以及物質積累與對照比較均有不同量的增加。

腐解液對根系體積的抑制作用最為明顯，某些高濃度處理的煙草根系部位停止生長，甚至在根尖部位出現腐爛的現象。第7 d時，各處理組的根系體積基本上沒有差別；第14 d時，對照組根系體積長勢良好，加入腐解液的處理組和第7 d相比有少量的增長；到21 d時，加入腐解液的處理組根系體積基本上停止生長，T3以及T4處理組根系體積明顯要小于其他處理組以及對照。

2.2 烤煙頂杈腐解液對煙草相關酶活及生理指標的影響

由表 4可知，在葉綠素含量上表現出的大小規律依次為CK，T1，T2，T3，T4；與對照相比，各個處理組的葉綠素含量隨著時間的變化，都出現了不同程度的增長，21 d的時間內，除T4處理組外其他處理組的葉綠素的增長量都在2～3 mg/100 g；硝酸還原酶酶活大小規律依次為 CK，T1，T2，T3，T4。在各個處理時間內，除T4外，其他組的酶活性都有所提高。21 d時與對照比較，CK酶活；T1增加值為 1.69 μm/g·h；T2 增加值為 1.40 μm/g·h；T3 增加值為 0.55 μm/g·h；T4 增加值最小，為 0.31μm/g·h；根系活力規律為：在同一時期內比較，T1的根系活力高于對照、高于其他處理組，隨著腐解液濃度的增大，添加腐解液的處理組根系活力減??；在不同時期比較來看。除T4根系活力在第21 d有所減小以外，其他處理組根系活力跟前一個時期相比都有所增加，其中0.00 g/mL組的增加幅度最大，其他組根系活力隨著腐解液濃度的增加而導致增加幅度的減小。

表4 烤煙頂杈腐解液對煙草生理生化特征的影響Tab.4 Top branches decomposing tobacco on physical and chemical characteristics of tobacco

表4結果表明, CK的POD和MDA隨試驗時間的延續沒有發生較大變化。經頂杈腐解液處理的煙株中POD活性以及MDA含量均明顯高于CK。同一時期內，隨著腐解液濃度的增大，POD酶活性大小變化規律依次為T4，T3，T2，T1，CK。不同時期的比較來看，處理組隨著時間的延續。酶活性增加，T4的酶活性增加值最大。這種現象出現可能是因為：隨著腐解液濃度的增加，煙株在不利生長環境下受到的傷害增加，煙株細胞內氧自由基和過氧化物的積累量增大，導致膜脂質過氧化加劇，威脅到植株的正常生長，使酶的活性出現應激性的增長，說明腐解液到達一定的濃度范圍后可以促進保護酶活性迅速的增大，有效的清除有害物質，保護植株正常生長。

同一時期內，腐解液在T1，T2，T3處理促使了煙株MDA含量的迅速增長，并且隨著處理濃度的增大和時間的延長MDA含量增加，在濃度達到1.00 g/mL時MDA含量開始出現下降。CK的MDA含量在各個時期內都沒有明顯的變化。

3 結 論

(1)頂杈腐解液對煙草的生長在農藝性狀上總體表現出“低促高抑”的規律。腐解液的加入雖然對煙草的生長產生了不利影響，但隨著時間的延續，由于煙草自身正常生長作用，導致各個濃度處理的煙草都出現了不同程度的生長，但與正常生長的對照組相比還是體現出一定的抑制作用。

(2)頂杈腐解液對煙草同一時期內的總葉綠素含量、根系活力、硝酸還原酶活性都表現出抑制作用，但不同時期的數據對比后發現隨著時間的推移，各項生理生化指標均呈現一定的增長趨勢，這表明以上幾項指標在頂杈腐解液環境下還是有一定的生長能力的；各項數據進一步證實了烤煙頂杈腐解過程中可以產生對植物生長有抑制作用的某些物質。

(3)烤煙頂杈腐解液濃度達到一定程度時，對煙草整體生長的抑制作用是存在的，對煙草根系抑制作用最為快速和明顯，這可能是因為腐解液以及腐解物所產生的某些抑制煙草生長的物質，通過基質首先被根系部位所吸收再運輸到其他部位；烤煙頂杈腐解液在1.00 g/mL濃度下還不能完全抑制煙草的生長，只是隨著濃度的增大抑制作用增強。這種現象出現的原因可能是與正處于生長期的煙草自身正常生長能力相比，腐解液濃度或者是頂杈腐解物其自身的毒害作用還不能完全抑制煙株生長，烤煙通過一段時間對同一種腐解物的適應，對腐解物作用的敏感性在降低，抵抗和適應性增強了，這些都是導致煙株相關酶活及生理指標出現波動的主要原因。

(4)低濃度的頂杈腐解液亦可產生相應的化感作用，影響煙草的正常生長。該試驗進一步證明烤煙連作中前作物的腐解物對煙草生長會產生不利影響，因此在煙草的生長過程中應做好防范措施，在打頂抹杈以后要及時對頂杈類物質進行收集和清理，是保證煙葉品質和產區健康有序發展的重要內容。

[1]孔垂華，胡 飛.植物化感作用及其應用[M].北京:中國農業出版社，2001.134-137，153.

[2]郝再斌，蒼 晶，徐 仲.植物生理實驗[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2004.87-167.

[3]侯永俠，周寶利，吳曉玲，等.辣椒秸稈腐解物化感作用的研究[J].應用生態學報，2006，17(4):699-702.

[4]晉 艷，楊宇虹，段玉琪，等.烤煙連作對煙葉產量和質量的影響研究初報[J].煙草科技，2002，(1):41-45.

[5]王東勝.煙草栽培學[M].中國科技大學出版社，2002.34-237，253.

[6]張曉海，王紹坤，張曉林，等.秸稈還田對煙區土壤和煙葉產質量的效應[J].中國農學通報，2000，16(5)：11-13.

[7]婁翼來，關連珠，王玲莉，等.不同植煙年限土壤pH和酶活性的變化[J].植物營養與肥料學報，2007，13(3):531-534.

[8]郭亞利，李明海，吳洪田，等.烤煙根系分泌物對烤煙幼苗生長和養分吸收的影響[J].植物營養與肥料學報，2007，13(3):458-463.

[9]黃京華，曾任森，滕希峰，等.植物化感作用研究動態[J].佛山科學技術學院學報(自然科學版)，2001，19(4):61-65.

[10]王連君，谷思玉.烤煙連作對土壤養分的影響[J].煙草科技，2004，(9):40-42.

[11]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].高等教育出版社，2000.71-137，202-221.

[12]Chou CH. Allelopathy and sustainable agriculture[A].In ：Inderjit KMM，Einhellig FA.Allelopathy：Organisms，Processes，and Applications [C].Washington，DC：ACS Symposium Series 582，American Chemical Society，1995.211-223

[13]王 芳，王敬國.茄子秸稈水提物自毒作用初探[J].中國生態農業學報，2005，13(2)：51-53.

[14]王建華，劉鴻先，徐 同.超氧物歧化酶( SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理學通迅，1989，(1):1-7

[15]林文雄，何華勤，郭玉春，等.水稻化感作用及其生理生化特性的研究[J].應用生學報，2001，12(6):871-875

[16]Williamson GB，Richardson D.Biossays for allelopathy：Measuring treatment responses with independent controls[J].J Chem Ecol，1988，14：181-187

[17]黃益宗，馮宗煒，張福珠.化感物質對土壤硝化反應影響的研究[J].土壤與環境，1999，8(3):203－207.

[18]劉 方，何滕兵，劉元生，等.長期連作黃壤煙地養分變化及施肥效應分析[J].煙草科技，2002，(6):30-33.

[19]耿廣東.辣椒化感作用及其機理研究[D].楊凌：西北農林科技大學，2005.