烤煙根茬腐解液對(duì)煙草生長發(fā)育的影響

陳 浩，周冀衡，陳潔宇，柳 均，汪 林，牛麗娜，毛振萍，江子勤

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長沙 410128）

自然界很多植物的根系分泌物都對(duì)自身及周圍其它物種產(chǎn)生化感作用，其中對(duì)自身的毒害影響（自毒作用）是許多植物產(chǎn)生連作障礙的一個(gè)重要原因[1]。作物及其腐解物中的化感物質(zhì)對(duì)其本身的生長發(fā)育也有很強(qiáng)的抑制作用[2-3]。植物化感物質(zhì)的主要來源有植株地上部和凋落物的揮發(fā)、淋溶，根系的分泌和植株殘?bào)w的分解等[4]。烤煙是我國煙區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物，連作障礙是煙草栽培中的普遍現(xiàn)象[5-7]。關(guān)于烤煙連作障礙機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者已從不同角度進(jìn)行了探討[8-11]。化感作用是否是烤煙連作障礙的原因，即前作烤煙是否通過根系分泌和殘茬淋洗、分解留在土壤中的有害物質(zhì)而直接影響下茬烤煙的生長，在國內(nèi)報(bào)道較少。試驗(yàn)?zāi)M了烤煙根茬腐解液對(duì)煙株正常生長發(fā)育的影響，從烤煙生物性狀、化學(xué)指標(biāo)兩個(gè)方面分析了根茬腐解液對(duì)煙草作用的影響，旨在了解烤煙腐解液的化感作用，揭示作物連作障礙的原因，為尋求避免連作障礙提供理論根據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為K326。腐解液是經(jīng)處理過的K326煙株根茬，處理方法為采集烤煙K326新鮮無病害煙株根茬，土樣取自根茬采集區(qū)，將其粉碎后的烤煙和土樣按1∶1（根∶土）混勻后加入少許無菌水，在紫外條件下殺菌30 h后，置入棕色瓶，在遮光和厭氧條件下30℃培養(yǎng)箱內(nèi)腐解；一個(gè)月后，加入適量的無菌水提取48 h，經(jīng)過抽濾，用去離子水定容至1 L，得質(zhì)量濃度為FW（鮮質(zhì)量）1.00 g/mL（含水率為88.5%）腐解原液，放入冰箱4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)煙株采取漂浮育苗方式培養(yǎng)，待煙苗培養(yǎng)42 d時(shí)，選取生長狀況基本一致的煙苗進(jìn)行處理培養(yǎng)，每個(gè)處理9盤重復(fù)，每盤煙苗30株。腐解液濃度設(shè)置 5個(gè)處理，分別為：0（對(duì)照）、0.25、0.50、0.75、1.00 g/mL。處理當(dāng)天隨機(jī)取還未加入腐解液的煙株進(jìn)行檢測(cè)作為起始0 d對(duì)照。自處理當(dāng)日起每7 d加入一次根茬腐解液。處理方法為：往漂浮育苗盤盤孔內(nèi)注入10 mL腐解液進(jìn)行培養(yǎng)（對(duì)照0 g/mL的處理每次加入10mL蒸餾水），連續(xù)加入3次。試驗(yàn)期間的管理均采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保持各處理間其他生長條件的一致。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

分別于處理后第7、14、21 d按每種處理9株，3次重復(fù)隨機(jī)取樣進(jìn)行煙苗的鮮干物質(zhì)重量和生理生化指標(biāo)的檢測(cè)。測(cè)定硝酸還原酶活性、根系活力、葉綠素含量、過氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量，其方法見參考文獻(xiàn)[12-14]。將煙株105℃殺青，60℃烘干至衡重，測(cè)定干物質(zhì)重量[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel2003和DPS7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

化感作用效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）采用Williamson[16]的方法，RI=1-C/T（T≥C），RI=T/C-1，（T0時(shí)，表示促進(jìn)作用；當(dāng)RI<0時(shí)，表示抑制作用，RI絕對(duì)值的大小代表化化感作用強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草物質(zhì)積累的影響

由表1可知，在第7天和第14天，添加腐解液濃度為0.25 g/mL處理的煙株鮮重均高于其他處理，說明低濃度的腐解液對(duì)煙草的生長有一定促進(jìn)作用，而在第21天，這種促進(jìn)作用基本消失。在整個(gè)試驗(yàn)階段，其他處理組的煙株鮮重均小于對(duì)照組。各處理的煙株鮮重大小趨勢(shì)表現(xiàn)為：0.25 g/mL>0 g/mL>0.50 g/mL>0.75 g/mL>1.00 g/mL。煙株干重規(guī)律與鮮重相似。說明腐解液在一定程度上抑制了煙草的正常生長，并且隨著時(shí)間的推移和腐解液濃度的增大，對(duì)煙株的影響逐漸加深，處理間的差異也逐漸增大。

表1 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草物質(zhì)積累的影響

2.2 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草硝酸還原酶的影響如圖1所示，試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)照組、0.25、0.50 g/mL處理組的硝酸還原酶活性整體呈上升趨勢(shì)，而0.75、1.00 g/mL處理組的硝酸還原酶活性逐漸下降。在試驗(yàn)的中期（14 d）對(duì)照組的硝酸還原酶活性高于其它處理，到試驗(yàn)?zāi)┢冢?1 d），硝酸還原酶活性由高到低依次為0 g/mL（對(duì)照組）>0.25 g/mL>0.50 g/mL>0.75 g/mL>1.00 g/mL，說明添加腐解液后煙苗的硝酸還原酶活性會(huì)降低，且隨著時(shí)間的推移、腐解液濃度越高對(duì)其影響程度越大。

圖1 烤煙根茬腐解液對(duì)硝酸還原酶的影響

2.2.2 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草根系活力的影響由圖2可看出，腐解液對(duì)根系活力的抑制作用非常明顯。在整個(gè)試驗(yàn)周期中，對(duì)照組一直維持在較高水平，隨時(shí)間的推移活力逐漸增大，顯示出正常煙株的生長狀態(tài)。在第7天，各個(gè)處理之間的根系活力除了1.00 g/mL處理組外，其他處理組相差不大。到第14天，腐解液濃度較高的0.75、1.00 g/mL處理組根系活力急劇降低，1.00 g/mL處理組根系活力值最低。到了第21天，0.25、0.50 g/mL處理組的根系活力比第14天又略微降低，而0.75、1.00 g/mL的處理組經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)其根系部位生長狀況惡化，并出現(xiàn)停止生長，甚至在根尖部位出現(xiàn)腐爛的現(xiàn)象，使得根系體積急劇減小，從而引起根系活力的迅速降低，說明腐解液對(duì)煙草根系生長的抑制作用明顯，且這種抑制作用隨著時(shí)間的推移和腐解液濃度的加大而逐漸增強(qiáng)。

圖2 烤煙根茬腐解液對(duì)根系活力的影響

2.2.3 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草葉綠素含量的影響由圖3可知，從第7天到第14天各處理煙草的葉綠素含量上升較快，從第14天到第21天葉綠素上升趨勢(shì)減緩。在第7天，對(duì)照組的葉綠素含量與其它添加了腐解液的處理相比差別較大。在試驗(yàn)的中期（第14天）、后期（第21天），所有添加了腐解液的處理其葉綠素含量仍低于對(duì)照組。說明在試驗(yàn)的早期（第7天）腐解液對(duì)煙株葉綠素含量的影響較大，然而經(jīng)過一定時(shí)間后其影響逐漸變小。

圖3 烤煙根茬腐解液對(duì)總?cè)~綠素的影響

2.2.4 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草POD活性的影響烤煙根茬腐解液對(duì)煙草POD活性的影響見圖4。對(duì)照組的POD活性隨試驗(yàn)時(shí)間的延續(xù)沒有發(fā)生較大變化，而經(jīng)根茬腐解液處理的煙草，煙株中POD活性均明顯高于對(duì)照。在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，POD的活性隨著時(shí)間的推移和腐解液濃度的增大而增加。當(dāng)腐解液的濃度達(dá)到0.75、1.00 g/mL后，能明顯加強(qiáng)煙株的POD活性。這表明隨著濃度的增加，煙株在不利的生長環(huán)境下受到的毒害作用增加，煙株細(xì)胞內(nèi)氧自由基和過氧化物的積累量增大，導(dǎo)致膜脂質(zhì)過氧化加劇，威脅到植株的正常生長，使酶的活性出現(xiàn)應(yīng)激性的增長。

圖4 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草POD的影響

2.2.5 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草MDA的影響 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草MDA的影響見圖5。在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)煙草MDA含量在煙草根茬腐解物的影響下，表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)，腐解液對(duì)煙株MDA的含量影響較為明顯，整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)對(duì)照組的MDA含量始終最低，并隨著時(shí)間推移與其它處理間的差距增大。到第14天，隨著腐解液濃度的增大，煙株MDA含量急劇升高，說明毒害作用加大。到第21天，各處理組之間的變化規(guī)律發(fā)生了改變，即腐解液濃度達(dá)到一定程度（0.50 g/mL）后，煙株中MDA的含量并不會(huì)隨腐解液濃度的繼續(xù)升高而增高，這可能是腐解液濃度增大至0.75 g/mL和1.00 g/mL時(shí)，POD的酶活性增大，清除自由基和過氧化物的能力提高，細(xì)胞膜受傷害程度出現(xiàn)一定程度的減小，因此MDA含量出現(xiàn)小幅度的降低。

圖5 烤煙根茬腐解液對(duì)煙草MDA的影響

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，烤煙根茬腐解液對(duì)煙草的生長在農(nóng)藝性狀上總體表現(xiàn)出“低促高抑”的規(guī)律，即當(dāng)腐解液濃度較低時(shí)，能促進(jìn)煙株的物質(zhì)累積，但隨著時(shí)間的推移，促進(jìn)作用逐漸消失。隨著腐解液濃度的增大，抑制作用逐漸明顯，煙株的物質(zhì)累積量減少。

腐解液對(duì)煙株的硝酸還原酶活性、根系活力、葉綠素含量都表現(xiàn)出抑制作用。隨著腐解液濃度的增大，硝酸還原酶的活性逐漸降低。腐解液對(duì)煙株的根系活力的抑制作用最為明顯，隨著腐解液濃度的增大和時(shí)間的推移，根系活力逐漸降低，這可能是因?yàn)楦邓幵诟庖涵h(huán)境下，使根系的生長狀況惡化，以及腐解液所產(chǎn)生的某些抑制煙草生長的物質(zhì)，首先是被根系部位所吸收所致。葉綠素含量方面，在前期，腐解液對(duì)葉綠素的含量影響較大，隨著時(shí)間的推移，各處理的葉綠素含量都出現(xiàn)較大增長，但0.75、1.00 g/mL的腐解液對(duì)葉綠素含量抑制作用較大。煙株的過氧化物酶活性和丙二醛兩項(xiàng)抗逆性指標(biāo)數(shù)據(jù)均高于對(duì)照組，表現(xiàn)出腐解液對(duì)煙株的生長發(fā)育產(chǎn)生了不利影響。

試驗(yàn)證明烤煙連作危害是存在的，而且對(duì)根系的危害最大，烤煙根系的生長情況和活力水平直接影響地上部生長的營養(yǎng)狀況及產(chǎn)量。而烤煙連作現(xiàn)象普遍，連作土壤中必然存在大量的殘留根茬，不斷累積，不僅對(duì)烤煙生長，可能對(duì)微生物也有影響。而煙草輪作既有利于作物吸收土壤中的不同養(yǎng)分，又可以調(diào)節(jié)微生物群落，可以從一定程度上改善了土壤結(jié)構(gòu)與環(huán)境，提高土壤養(yǎng)分利用率，有利煙草生長發(fā)育。

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