基于隸屬函數的煙草直播育苗基質配方篩選

摘要：煙草直播是一種新型育苗方式，需要研制相應的育苗基質，提升煙苗綜合素質，同時減少草炭等稀缺材料的使用，并為實際生產應用提供技術支撐。以蚯蚓土、椰糠、谷殼灰、草炭、珍珠巖及蛭石為試材，通過不同體積比混配設置T1～T9共9個基質配方處理，與以草炭為主的漂浮育苗基質進行對照育苗試驗，煙苗生長至7葉1心時，對表征其生長狀況的各指標進行測定，運用模糊數學隸屬函數綜合分析育苗效果。結果表明，T6配方較CK顯著增大了煙株株高與根系活力，煙葉的SPAD值、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量分別提升了22.98%、9.70%、8.65%，T8配方有效促進了煙株生長，葉長、株高、莖粗、根系活力較CK分別顯著提高了26.83%、61.51%、28.18%、5.88%，所育煙苗葉片的可溶性糖、可溶性蛋白含量分別顯著增加了10.99%、7.69%，硝酸還原酶活性和過氧化氫酶活性分別是對照的1.45、1.43倍，利用隸屬函數對各評價指標進行量化后發現，T6配方隸屬函數值為0.71，T8配方隸屬函數值為0.93，均高于常規基質的0.69。T6配方（椰糠 ∶草炭 ∶珍珠巖 ∶蛭石=4.5 ∶1.5 ∶2.0 ∶2.0）和T8配方（蚯蚓土 ∶椰糠 ∶珍珠巖 ∶蛭石=1.0 ∶2.0 ∶1.0 ∶1.0）滿足煙草直播育苗需求。

關鍵詞：煙草育苗；基質配方；直播；隸屬函數

中圖分類號：S572.04" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）05-0083-06

煙草為1年生或有限多年生植物［1］。煙草是我國重要的經濟作物，在財政稅收和保障民生方面發揮了重要的作用，因此保障優質煙葉的生產具有重大意義。煙葉生產的起始環節是育苗，當前我國主要的育苗方式為漂浮育苗，多以草炭、珍珠巖及蛭石等為基質原材料［2-5］。其中草炭屬于不可再生資源，出于環境保護及可持續發展的考慮，尋找可以完全替代草炭或部分替代草炭的物質亟待解決。

近年來煙草科研工作者在這方面已經作了許多研究，發現了禽畜糞便、農作物秸稈、農業廢棄物以及廢渣類等價格低廉、來源便利、性能優良并且生態友好的育苗基質原材料。劉銘等將腐熟牛糞、膨化珍珠巖與蛭石混配后，取得比草炭為主的傳統基質更好的育苗效果［6］；周德英等在永州煙區試驗發現，40%發酵稻殼+35%草炭+25%膨化珍珠巖的混配基質更利于煙苗生長［7］；劉光亮等以生物炭和耕層土壤混合作為育苗新基質，發現煙苗根系生物量和活力顯著提高［8］；張瓊芬等研究發現，將腐熟玉米秸稈應用于漂浮育苗基質，有利于提升煙苗農藝性狀，降低生產成本［9］；任蘭天等驗證了小麥腐熟秸稈代替草炭是可行的，且煙苗長勢更強［10］；吳松展等將菌渣、蚯蚓土與蛭石和珍珠巖混合使用后發現，相比以草炭、蛭石和珍珠巖為主的市售基質，煙苗的生長指標和生理活性更優［11］。

這些基質能取得成功，是由于秸稈等物質經過混合后促使育苗基質容重、孔隙度、pH值、電導率等性質發生變化。新型育苗基質通常穩定性和吸附性更好，孔隙度較大，容重合理，有機質含量豐富，基質保溫、保水、保肥能力強。關于漂浮育苗基質已經有了比較全面的研究，但關于烤煙直播育苗基質少有報道。本試驗以蚯蚓土、椰糠、谷殼灰、草炭、珍珠巖及蛭石為試材，探討適用于烤煙直播煙苗培育的基質配方，以期為烤煙直播育苗提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2022年7—10月在湖南農業大學生命科學樓進行，溫室培養環境設置為L ∶D（光照 ∶黑暗）=14 h ∶10 h，溫度控制在25～28 ℃。供試品種為云煙87的包衣種。基質材料中蚯蚓土購自市場，椰糠、谷殼灰、草炭、珍珠巖、蛭石及對照漂浮育苗基質（草炭 ∶珍珠巖 ∶石=2 ∶1 ∶1）均購自湖南省湘暉農業技術開發有限公司。

1.2 試驗設計

試驗基質原材料按照不同的體積混合設置 T1～T9共9個配方處理（表1），各基質配方處理的理化性質見表2，以常規漂浮育苗基質為對照（CK）。播種前在育苗盤的孔穴中自然填滿已拌勻的各基質處理，并用刮板刮去盤面多余基質。加水使基質充分吸水后，每穴播種2粒，播種完后將育苗盤移入育苗池內，育苗池中不額外加水。苗期保持基質含水量處于65%～75%。每個處理重復3次，共計30盤，在成苗期（7葉1心）取樣進行煙苗農藝性狀及生理指標的測定。

1.3 測定項目及方法

待煙苗長至成苗期（7葉1心）時，隨機從各處理分別選取長勢均勻一致的幼苗進行測定。出苗率、成苗率、葉長（最大葉）、葉寬（最大葉）、株高、莖粗、地上部干（鮮）重及地下部干（鮮）重等農藝性狀按照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》［12］執行。葉綠素含量（SPAD值）、根系活力、可溶性糖與可溶性蛋白含量、硝酸還原酶（NR）活性及超氧化物歧化酶（SOD）等氧化還原酶活性參照前人的研究［7-10］進行測定。

1.4 數據處理與分析

對試驗數據進行收集整理后，采用SPSS 26.0軟件和模糊數學中的隸屬函數方法進行統計分析，Origin軟件作圖。通過隸屬函數計算隸屬函數值并進行排序，可對受不同因素影響的事物作出全面科學評價，避免人為主觀性。參考前人研究，對不同處理煙苗植株各指標綜合評價具體方法如下［13-14］：

（1）分別對不同基質栽培條件下的煙苗植株，用下式求該指標隸屬數值：X（f）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：X為某一處理的某一指標的測定值；Xmax為該指標測定值中的最大值；Xmin為該指標測定值的最小值。

（2）當某指標與植株優劣呈負相關時，利用反隸屬函數計算其隸屬函數值：X（f）=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

（3）將各處理不同指標的隸屬函數值進行累加，取其平均值，即為綜合評價系數。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質對煙苗出苗率及成苗率的影響

不同基質配方由于自身的理化性質差異，對煙草包衣種的萌發和煙苗生長會產生不同的影響。由表3可以看出，播種后第5天的發芽勢CK最高，T2、T6、T8配方略低于CK，其他配方則顯著低于CK；播種后第7天的發芽勢T6、T8配方略低于CK，且都超過了90%，T1配方最低。各處理的出苗率除T1、T2處理為66.67%，顯著低于CK外，其他處理出苗率在85.70%～99.50%之間，與CK間差異不顯著。T1、T2處理的煙苗成苗率不足60%，顯著低于CK，其余處理的成苗率與CK沒有顯著差異，各基質配方中T6、T8的成苗率均超過了90%，高于CK，T3配方成苗率低于CK。

2.2 不同配方基質對煙苗農藝性狀的影響

煙苗的農藝性狀可以直觀地在一定程度上反映出其生長狀態。如表4所示，T8配方的葉長最長，為22.03 cm，顯著大于CK，T1、T2、T6、T9配方的葉長與CK間差異不顯著，其他處理均顯著小于CK。各處理中T8配方的葉寬最大，為 10.17 cm，較CK提高了11.76%，其余配方煙苗的葉寬均小于CK，T1和T6配方與CK間差異不顯著，T2、T3、T4、T5、T7、T9顯著低于CK。各基質配方所培育的煙苗中煙株最高的為T8配方，T6、T1配方次之，較CK分別提高了61.51%、32.06%、14.91%，T2、T9配方與CK差異不顯著，余下的4個處理株高顯著低于CK。T8配方莖粗顯著高于CK，較CK提高了28.18%，T2配方莖粗顯著小于CK，其他配方莖粗與CK間無顯著差異。

2.3 不同配方基質對煙苗干鮮生物量的影響

干物重可作為評價煙苗素質的重要指標。由表5可知，地上部鮮重T8處理最高且顯著高于CK及其他處理，T2、T4、T5、T7處理均顯著低于CK，T1、T3、T6、T9處理與CK無顯著差異；T1、T3、T6、T8處理地上部干重與CK差異不顯著，其余處理則顯著低于CK。地下部鮮重除T7外，各處理與CK間沒有顯著性差異； 地下部干重最大的為T8處理，與CK沒有顯著性差異，最小的為T7處理，顯著小于CK。

2.4 不同配方基質對煙苗葉綠素含量及根系活力的影響

由表6可知，T6處理煙苗葉片葉綠素含量相對值（SPAD值）最高，較CK增長了22.98%，且顯著高于CK，T5處理煙苗葉片SPAD值最低，較CK降低了30.53%，且顯著低于CK，其余處理煙苗葉片SPAD值與CK間未見明顯差異。煙苗的根系活力在不同基質配方處理下呈現出較大的差異， 具體表現為T8配方煙苗的根系活力最高，為 0.18 mg/（g·h），顯著高于CK及其他配方，T6配方與CK沒有顯著性差異， T1等7個配方煙苗的根系活力均顯著低于CK，其中T5配方最低。

2.5 不同配方基質對煙苗葉片滲透調節物質的影響

可溶性糖和可溶性蛋白是煙葉中重要的滲透調節物質，對維持煙苗的穩定生長具有重要意義。從表7中可以看出，不同配方中生長出的煙苗可溶性糖含量不同。T6、T8配方可溶性糖含量顯著高于CK，T1、T5配方可溶性糖含量高于CK，但沒有顯著差異，T3、T4配方可溶性糖含量顯著低于CK，T2、T7、T9配方可溶性糖含量略低于CK，但未表現出顯著差異。各配方煙苗葉片中可溶性蛋白含量排序為T6＞T8＞T9＞T1=T2=T3=T4=T7＞CK=T5，且T6、T8配方煙苗葉片可溶性蛋白含量顯著高于CK。T6、T8配方煙葉可溶性糖和可溶性蛋白含量較高，意味著煙苗抗性較強。

2.6 不同配方基質對煙苗主要酶活性的影響

氮代謝是影響煙葉品質與產量的重要代謝環節，硝酸還原酶作為植物體內硝酸鹽還原的起始酶、限速酶和調節酶，對煙草的氮代謝有較大的影響。由圖1可以看出，T8配方煙苗體內硝酸還原酶活性顯著高于CK，較CK提高了45.42%，其余各配方均顯著低于CK。

煙苗在生長發育過程中不可避免地會遭遇各種不利條件，在體內形成過多的活性氧及自由基，破壞細胞膜系統，對煙株造成損害。植物體內的抗氧化酶系統可以清除在不利環境下產生的過氧化物，使植物免受侵害，因此煙苗體內抗氧化酶的活性對后續正常的生長發育至關重要。如圖2、圖3、圖4所示，T1、T6、T8 3個基質配方煙苗葉片的SOD活性較CK分別提高2.44%、7.33%、4.38%，但與CK間無顯著差異，其余6個處理顯著低于CK；T8配方煙苗葉片POD活性較CK提高了0.56%，與CK間差異不顯著，其他8個處理煙苗POD活性均顯著低于CK；T8配方煙苗葉片中CAT活性較CK提高了43.48%，且顯著高于CK， T1、T2、T3、T6、T9配方煙苗CAT活性較CK降低，但沒有顯著性差異，T4、T5、T7配方煙苗CAT活性顯著低于CK。

2.7 隸屬函數分析

表8對不同基質處理所育煙苗的各項生理指標利用隸屬函數法進行綜合評價分析，值越大，表明育苗效果越好。T8配方煙苗隸屬函數平均值最高，T6、T8配方均高于CK，說明這2個配方所育煙苗綜合素質優于CK。綜合分析結果表明，T6、T8處理更適宜作為煙苗的無土栽培基質。

3 討論

基質作為煙草種子萌發及煙苗生長的載體，其重要性不言而喻，因此對煙草直播基質配方展開研究十分必要。前人研究表明，育苗基質較合理的容重為0.1～0.8 g/cm3、孔隙度54%～96%、pH值5.5～7.7、電導率0.15～1.00 mS/cm［15-16］。在本試驗中，基質配方的各項理化性質均處于理想范圍。從試驗結果來看，T6、T8處理的成苗率高于對照，一定程度上提高了煙草直播育苗生產效率，這可能是與這2個配方的最大持水量高，煙草直播育苗時對水分的需求較為嚴苛有關。煙苗的農藝性狀從某些方面反映出煙株的長勢以及生長潛力，T8配方在葉長、株高和莖粗等方面顯著優于CK。干鮮重反映了煙苗同化產物、礦質營養積累量的多少以及生理生化代謝水平的高低，T8配方的地上部鮮重顯著高于CK，這表明蚯蚓土和椰糠的添加有利于煙株鮮物質的積累。根系是煙苗生長發育的基礎，不僅支撐固定煙苗植株，而且為煙苗提供所需的水分和養分；葉綠素則是光合作用的載體，在一定范圍內，葉綠素越多，植物的光合作用越強，對煙苗的生長發育來說，都是重要的表征指標［17-18］。對各處理葉綠素含量相對值（SPAD值）及根系活力測定后發現，T6配方的葉綠素含量相對值（SPAD值）顯著高于CK，T8處理煙苗根系活力較CK顯著提高，這與2個處理配方的養分與礦物質含量可能有一定的關聯。可溶性糖是衡量煙葉品質、增強煙株抗性的重要指標；可溶性蛋白質是氮素在煙苗體內的主要形式，其含量的多少與煙苗代謝密切相關，并且對細胞質及細胞膜系統有重要保護作用，也是重要的抗性指標。本研究結果顯示，T6、T8配方煙苗可溶性糖和可溶性蛋白質含量較CK均有了顯著提高。可見，使用蚯蚓土和椰糠后，一定程度上促進了煙苗中這2種滲透調節物質的合成和積累。氮代謝的強度和協調程度直接影響煙葉的品質與產量，硝酸還原酶（NR）是煙株氮代謝過程中第1個酶。T8處理煙苗的硝酸還原酶（NR）活性最高。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）是包括煙草在內的植物體內抗氧化還原酶系統的重要組成成分，對維持煙株體內正常代謝，消除外界不利影響，保證植株在逆境中正常生長具有重要作用［19］。T6、T8配方煙苗體內抗氧化酶活性均處于較高的水平，對提升煙株的抗逆能力，保護幼嫩煙苗免于不良環境帶來的傷害具有重要意義。

蚯蚓土具有微孔結構，質地較為疏松，使土壤板結程度大大減輕，增強土壤吸附性；同時降低養分流失，是一種優質的育苗基質，能給植物生長提供所需的各種元素，以及大量有機質、腐植酸等［20］；椰糠是椰果果皮層的纖維部分，具有良好的孔隙結構和通氣性，保水保肥能力強，在很多作物的育苗基質都有應用［21］。夏志林等研究發現，草炭和椰糠比例為1 ∶1時，煙苗生長較好，根系鮮物重、根系活力及煙葉可溶性物質含量最高［22］。呂秀敏等研究發現，在基質中添加30%的蚯蚓堆肥后，煙草幼苗農藝性狀、葉綠素含量及根系發育狀況最好［23］。張力方等研究表明，椰糠可以替代一部分草炭，當草炭和椰糠比例為2 ∶1時，盆栽荊芥培養效果最好［24］。盧萬義等的研究表明，以蚯蚓土 ∶椰糠 ∶蛭石＝2 ∶3 ∶1為沃柑假植育苗基質時，比以泥炭 ∶蛭石＝4 ∶2為對照的基質綜合表現更好［25］。這些研究成果與本試驗的結果有許多相似之處，說明蚯蚓土和椰糠可以替代或部分替代草炭。同時發現，T8配方的煙苗素質綜合來看比T6配方更加出色，可能與蚯蚓土和椰糠在某些方面的理化性質存在互補有關，比單純使用椰糠具有更好的肥力效果。添加谷殼灰的基質培育的煙苗表現較差，可能是電導率值過高，對根系造成了損傷。

4 結論

綜上所述，通過對不同體積比烤煙育苗基質配方試驗發現，T6配方（椰糠 ∶草炭 ∶珍珠巖 ∶蛭石=4.5 ∶1.5 ∶2.0 ∶0）和T8配方（蚯蚓土 ∶椰糠 ∶珍珠巖 ∶蛭石=1.0∶2.0∶1.0∶1.0）所育煙苗綜合素質更好，各形態指標和生理指標更佳，隸屬函數值排名前列，適宜在烤煙直播育苗基質生產中推廣應用。后期需要加強在大田生產中應用調整和持續改進烤煙直播基質配方。

參考文獻：

［1］徐 威，王曉巍，王文麗，等. 煙草漂浮育苗基質配方的篩選［J］. 甘肅農業大學學報，2022，57（6）：131-139.

［2］石俊雄，孟 琳，張 恒，等. 烤煙新型育苗基質對煙苗生長的影響［J］. 中國煙草科學，2011，32（2）：43-47.

［3］凌壽軍，羅福命，孫曙光，等. 連州煙區不同烤煙育苗方式比較試驗［J］. 廣東農業科學，2009，36（1）：26-28，41.

［4］馬云飛，趙光明，熊承飛，等. 不同育苗基質對烤煙漂浮育苗煙苗生長的影響［J］. 貴州農業科學，2019，47（12）：34-37. [HJ2mm]

［5］黃劉亞，孫永波，劉書武，等. 烤煙漂浮育苗基質中泥炭替代的研究進展［J］. 江西農業學報，2017，29（6）：75-79.

［6］劉 銘，尹福強. 牛糞作為煙草漂浮育苗替代基質的效果［J］. 江蘇農業科學，2018，46（21）：93-95.

［7］周德英，王錫春，李小慧，等. 不同發酵稻殼基質配方對煙苗生長發育的影響［J］. 貴州農業科學，2022，50（10）：28-33.

［8］劉光亮，王永利，呂國新，等. 不同生物炭配比育苗基質對煙苗素質的影響［J］. 江蘇農業科學，2018，46（5）：84-87. [HJ2mm]

［9］張瓊芬，杜如萬，施繼輝，等. 烤煙漂浮育苗基質替代研究［J］. 中國煙草科學，2012，33（1）：56-59.

［10］任蘭天，劉 慶，梅艷艷，等. 小麥秸稈漂浮育苗基質對煙苗生長的影響［J］. 中國煙草科學，2017，38（3）：26-29，36.

［11］吳松展，劉景坤，程漢亭，等. 菌渣在煙草育苗中的應用效果分析［J］. 熱帶作物學報，2019，40（9）：1838-1846.

［12］國家煙草專賣局. 煙草農藝性狀調查測量方法：YC/T 142—2010［S］. 北京：中國標準出版社，2010.

［13］李兆壯，劉澤慈，姚宏鑫，等. 基于隸屬函數法的辣椒育苗基質綜合評價［J］. 甘肅農業大學學報，2023，58（1）：85-94.

［14］高 峰，頡振東，呂 劍， 等. 基于模糊數學隸屬函數法綜合評價黃瓜生物質栽培基質［J］. 甘肅農業大學學報，2019，54（6）：93-101.

［15］李 蒙，李亞瓊，李亮杰，等. 礱糠灰不同配比的草炭基質特性及其對甜瓜生長生理及產量的影響［J］. 江蘇農業科學，2022，50（4）：84-92.

［16］郭世榮. 無土栽培學［M］. 北京：中國農業出版社，2019：113-120.

［17］朱經偉，張 恒，馮 婭，等. 不同育苗基質對貴州烤煙主產區煙苗綜合素質的影響［J］. 貴州農業科學，2018，46（6）：32-37.

［18］朱振國，李 峰，溫 亮，等. IBA對煙草幼苗SPAD值及光合系統的影響［J］. 山東農業科學，2020，52（9）：35-38.

［19］宋碧清，禹曉梅，鄭昀曄，等. 煙草種子成熟過程抗氧化酶活性變化與種子活力的關系［J］. 分子植物育種，2018，16（10）：3349-3354.

［20］李小龍，董青君，郭建華，等. 蚓糞基質育苗對田間煙草長勢和代謝酶活性的影響［J］. 中國農學通報，2021，37（34）：15-20.

［21］孫程旭，馮美利，劉立云，等. 不同椰衣栽培介質對西瓜苗生長及生理特性的影響［J］. 熱帶農業科學，2011，31（12）：6-11.

［22］夏志林，莫靜靜，芶劍渝，等. 基質對烤煙托盤育苗幼苗生長和生理代謝的影響［J］. 浙江農業科學，2018，59（1）：77-80.

［23］呂秀敏，聶 欣，徐辰生，等. 基于蚯蚓堆肥的煙草育苗基質開發應用［J］. 江蘇農業科學，2019，47（23）：316-319.

［24］張力方，李志元，秦 勇. 不同復配基質對盆栽荊芥生長及品質的影響［J］. 新疆農業科學，2023，60（1）：150-160.

［25］盧萬義，覃創羿，魯宗翰，等. 不同基質配比對沃柑大苗生長、生理及光合特性的影響［J］. 中國果樹，2023（3）：79-84.