不同基質(zhì)對烤煙和油菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

謝 敏，周冀衡，李 強

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

根系分泌物是植物在生長過程中通過根的不同部位向基質(zhì)中分泌的一組種類繁多的物質(zhì)[1]。連作障礙是指在同一塊土壤中連續(xù)種植同種作物，即使在正常的栽培條件下，作物也會出現(xiàn)生長勢變?nèi)酢a(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、病蟲害嚴(yán)重的現(xiàn)象[2]。根系分泌物是造成連作障礙的重要原因。烤煙是我國煙區(qū)重要的經(jīng)濟作物，隨著煙草農(nóng)業(yè)不斷向規(guī)模化和集約化的方向發(fā)展，加之我國耕地的有限性以及生產(chǎn)實踐中栽培條件的制約，連作障礙已成為煙草種植中的普遍現(xiàn)象[3-5]。煙草連作常導(dǎo)致煙草生長發(fā)育不良，品質(zhì)及產(chǎn)量下降，抗病毒能力降低[6-7]。據(jù)統(tǒng)計，由煙草連作帶來的經(jīng)濟損失高達約40 億元[8]，對我國煙草行業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。已有研究表明，在無菌條件下，即使排除了生物因素的干擾，仍能模擬出連作障礙的現(xiàn)象[9-10]。自1996年成功推出一套“塑料大棚+小拱棚”育苗體系[11]，煙草漂浮育苗的應(yīng)用技術(shù)至今已在全國得到廣泛使用。煙草在移栽之前，生長于漂浮育苗盤基質(zhì)內(nèi)約90 d，此過程中埋在基質(zhì)的根系部分會分泌一定量的根系分泌物，而對于基質(zhì)內(nèi)的根系殘留物對作物生長影響的研究尚未見報道。筆者以油菜種子和煙草種子作為受體材料，探討了根系殘留物對油菜和煙草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為克服煙草連作障礙、探索煙草與油菜輪作模式的合理性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為生長過煙苗的基質(zhì)和新基質(zhì)，供試品種為云煙87 和湘油15 號。烤煙漂浮育苗基質(zhì)主要成分為泥炭，另外含有不同比例的蛭石和珍珠巖等[12]。

1.2 試驗設(shè)計

在煙苗移栽的前1 d 對漂浮育苗盤內(nèi)的基質(zhì)進行收集，試驗設(shè)6 個處理，其中T1 為生長過煙苗的基質(zhì)，T2 為未長出煙苗基質(zhì)，CK 為新基質(zhì)，對應(yīng)分別為MT1、MT2、MCK。將T1、T2 自然狀態(tài)下晾干到適宜程度，再分別取T1、T2、CK 的一半用高壓蒸汽滅菌鍋，1.05 kg/cm2、121.3℃滅菌20 min。自制苗孔規(guī)格為5 cm×10 cm 的漂浮育苗盤6 個，用0.1%高錳酸鉀溶液消毒15 min，再用無菌水反復(fù)沖洗干凈，將T1、T2、CK、MT1、MT2、MCK 等6 種基質(zhì)分別填充到消過毒的漂浮育苗盤內(nèi)，備用。選取顆粒飽滿、大小一致的油菜種子，用10%的次氯酸鈉溶液消毒10 min，用無菌水反復(fù)沖洗干凈，用20℃溫水浸泡24 h，晾干備用。將處理后的油菜種子均勻播在育苗盤中，并覆蓋3 mm 左右的基質(zhì)，每個苗孔播種6 粒，重復(fù)25 個苗孔。每個苗盤的剩下部分播種云煙87 包衣種，每個苗孔播種6 顆于表面，重復(fù)25 個苗孔。在消過毒的塑料盆內(nèi)加入適宜濃度的Hoagland 營養(yǎng)液，在完成播種的6 個漂浮育苗盤內(nèi)，將基質(zhì)完全浸濕后漂浮于塑料盆，置于溫度為25℃，濕度為60%，光照為6 000 lx 的人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)。由于基質(zhì)浸濕于充足的全素營養(yǎng)液中，基質(zhì)本身養(yǎng)分和物理性狀的影響可忽略。

1.3 檢測項目及方法

每隔24 h 觀察種子萌發(fā)狀況，以露出子葉為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，油菜種子3 d 后統(tǒng)計發(fā)芽勢，7 d 后統(tǒng)計發(fā)芽率；煙草種子7 d 后統(tǒng)計發(fā)芽勢，14 d 后統(tǒng)計發(fā)芽率。發(fā)芽率（%）=（7 d 的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%；發(fā)芽勢（%）=（3 d 的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%。

在統(tǒng)計發(fā)芽率的第2 天用游標(biāo)卡尺測量油菜和煙草幼苗的根長、芽長，同時稱量幼苗的鮮重和干重。烤煙根系殘留物對油菜和烤煙幼苗根、莖長度的影響采用隨機采樣法，每個苗盤的對角線上取10 棵，測量其根長、莖長。取每個苗孔的全部左上角的幼苗，共25 棵，將幼苗于110℃殺青15 min后，60℃烘干1 h，用萬分之一電子天平稱量干重。試驗結(jié)果數(shù)據(jù)采用Excel 和DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對烤煙和油菜種子萌發(fā)的影響

由表1 可知，對烤煙而言，T1 和MT1 的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均低于對照組，差異達極顯著水平，T2 和MT2 的發(fā)芽率與對照組差異達極顯著水平，發(fā)芽勢無明顯差異，而滅活的基質(zhì)與不滅活的基質(zhì)對比中除生長過煙苗基質(zhì)的發(fā)芽率差異達顯著水平，發(fā)芽勢差異達極顯著水平，其他相對應(yīng)的差異均不明顯；對油菜而言，T1、T2、MT1、MT2 的發(fā)芽勢和發(fā)芽率明顯低于對照組，差異均達極顯著水平，而滅活的基質(zhì)的抑制性相對于未滅活的基質(zhì)有所減弱，其中MT1 和T1 之間的差異也達極顯著水平。綜上可知，生長過煙苗的基質(zhì)對烤煙和油菜種子的萌發(fā)均有明顯的抑制作用，基質(zhì)滅活后這種抑制作用仍然存在，但是滅活后的基質(zhì)的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均高于未滅活基質(zhì)。這可能是由于長過煙苗的基質(zhì)中存在某微生物對烤煙和油菜種子萌發(fā)不利所致。已有研究表明，植物根細胞和組織的脫落物是根際微生物的主要碳源，微生物活動產(chǎn)生的分解產(chǎn)物也會對營養(yǎng)狀況產(chǎn)生影響[13]。

表1 不同基質(zhì)對烤煙和油菜種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

2.2 不同基質(zhì)對烤煙和油菜幼苗生長的影響

由表2 可知，對烤煙根和芽生長的影響，與對照組相比，除T1 對根生長的影響差異極顯著外，其他組之間差異均不明顯，其中MT1 與MT2 對芽長差異達顯著水平；對油菜而言，與對照組相比，T1、MT1、MT2 對根長和芽長生長的影響差異達極顯著水平，MCK 對根長的影響差異達極顯著水平，其他組之間均無明顯差異。綜上可知，生長過煙苗的基質(zhì)對烤煙根系的生長有抑制作用，對芽生長抑制作用不明顯，滅活后的基質(zhì)對烤煙幼苗生長影響不明顯，生長過煙苗的基質(zhì)對油菜幼苗根和芽的生長均有明顯抑制作用，但是基質(zhì)滅活后，抑制作用只存在于芽的生長上。

表2 不同基質(zhì)對烤煙和油菜幼苗根長、芽長的影響

2.3 不同基質(zhì)對烤煙和油菜生物量的影響

由表3 可知，對烤煙幼苗鮮重的影響，與對照組相比，其他組差異均達極顯著水平，對干重的影響，T1與CK差異達極顯著水平，MT1、MT2 與MCK 的差異均達極顯著水平，滅活基質(zhì)與未滅活基質(zhì)的差異也達極顯著水平；對油菜幼苗鮮重的影響，各組之間差異均達極顯著水平，對干重的影響，與對照組相比，其他組差異均達極顯著水平。綜上可知，使用過的基質(zhì)無論是否滅活對烤煙和油菜幼苗生物量的積累均有明顯的抑制作用。

表3 不同基質(zhì)對烤煙和油菜幼苗生物量的影響

3 結(jié) 論

T1 和MT1 是生長過煙苗的基質(zhì)，其中很可能含有一定量的根系分泌物和根系脫落殘體或根部脫落細胞等物質(zhì)。T2 和MT2 是未長出煙苗的基質(zhì)，但由于和生長過煙苗的基質(zhì)同浸泡于育苗池內(nèi)約90 d，可能會有一定根系分泌物溶液浸入，從一定程度上說，它們當(dāng)中的根系分泌物溶液含量的大小排序為T1＞T2＞CK；MT1＞MT2＞MCK。它們抑制作用的大小排序也基本如此，與前人研究結(jié)果吻合[14]。生長過煙苗的基質(zhì)對烤煙和油菜的種子萌發(fā)、幼苗物質(zhì)積累均產(chǎn)生明顯的抑制作用，對烤煙和油菜幼苗根長的影響均不明顯，對烤煙幼苗地上部的生長影響不明顯，對油菜幼苗地上部的生長產(chǎn)生抑制作用；基質(zhì)滅活后，滅活基質(zhì)中烤煙幼苗根長比未滅活基質(zhì)中的根長要長，干物質(zhì)重量有所增加，烤煙和油菜種子的最終發(fā)芽率在滅活的基質(zhì)中均有所提高。這可能是基質(zhì)滅活后，殺死了基質(zhì)中存在的對烤煙和油菜種子萌發(fā)、煙苗根生長有抑制作用的微生物。滅活基質(zhì)對油菜的影響除對種子萌發(fā)有促進作用外，其他均表現(xiàn)為抑制。

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