王慧芳張 希馮小虎李一凡張 紅趙松超趙銘欽
(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,450002,河南鄭州;2江西省煙草公司撫州市公司,344000,江西撫州;3海南省煙草公司儋州公司,571700,海南儋州)
煙草作為一種經(jīng)濟(jì)作物,培育壯苗是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的重要前提。近年來,煙田發(fā)生病害較多,降低了產(chǎn)量和等級,使煙農(nóng)收入減少。煙草生長前期施用調(diào)節(jié)劑可促進(jìn)根系發(fā)育,提高煙苗抗逆性,使得煙株健壯、生長勢強(qiáng)、改善煙葉品質(zhì)。目前在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的調(diào)節(jié)劑有很多種,包括生根粉、腐殖酸和有機(jī)酸等,它們通過不同的作用方式和效應(yīng)機(jī)制作用于煙株,提高煙株產(chǎn)量和質(zhì)量。微生物菌劑可提高土壤中微生物數(shù)量,刺激烤煙吸收養(yǎng)分;也可優(yōu)化煙株農(nóng)藝性狀及促進(jìn)煙株生長[1-3]。生根粉可促進(jìn)根系生長發(fā)育,進(jìn)而促進(jìn)烤煙生長。張永輝等[4]研究表明,生根粉處理后,烤煙整個(gè)生長發(fā)育周期,其株高、莖圍、葉片數(shù)和葉長等均比對照明顯增加。油菜素內(nèi)酯能增加根干重,增強(qiáng)根系活力[5-6],但對葉片的作用更為明顯,能促進(jìn)葉片生長,改善煙葉品質(zhì)。李健忠[7]研究表明,打頂后噴施油菜素內(nèi)酯可不同程度地提高煙葉的葉面積,促進(jìn)根系生長,提高煙葉的干物重。
過氧化物酶(POD)是與生長素相關(guān)的一種重要的酶,煙株生長的不同時(shí)期,POD活性的變化可引起生長素含量的變化,從而影響煙株生長。多酚氧化酶(PPO)通過影響生長素來調(diào)節(jié)煙株生長。在煙株生長階段,施用調(diào)節(jié)劑能對煙株起很大作用,目前對生長調(diào)節(jié)劑的研究多集中在生理水平,關(guān)于調(diào)節(jié)劑對煙株化學(xué)成分和分子機(jī)制等方面的影響鮮有報(bào)道。本文旨在研究植物生長調(diào)節(jié)劑對云煙87的農(nóng)藝性狀、酶活性、根系活力和化學(xué)成分的影響,從而尋找出適合煙株生長的植物生長調(diào)節(jié)劑。
試驗(yàn)于2019年3月至7月在江西省撫州市黎川縣煙田進(jìn)行。
以云煙87為供試品種,選用土壤質(zhì)地良好、地勢平坦、排水灌溉便利的煙田。供試土壤為沙性壤的麻沙泥田,土壤pH值7.62,有機(jī)質(zhì)8.7g/kg,堿解氮59.6mg/kg,速效磷16.8mg/kg,速效鉀332mg/kg。采用單因素對照試驗(yàn),共設(shè)置4個(gè)處理(表1),其中常規(guī)育苗為對照(AC),其余3個(gè)分別為采用微生物菌劑灌根(A1)、生根粉浸根(A2)和表油菜素內(nèi)酯噴施(A3)處理,大棚育苗。
表1 各處理管理措施Table 1 The measures of each treatment
微生物菌劑灌根:田間灌施,濃度為1∶400勾兌比例,于移栽前1d浸入基質(zhì),移栽后7~10d灌苗根部。
生根粉浸根:幼苗浸根,濃度為3×10-6~10×10-6g/mL。
表油菜素內(nèi)酯噴施:葉面噴施,于移栽前1d及移栽后 7~10d進(jìn)行葉面噴施,噴施濃度為0.1mg/L。
1.2.1 植物學(xué)性狀 每個(gè)處理選5株掛牌,于移栽后45、60、75d測量最大葉長、最大葉寬、株高、莖圍和有效葉片數(shù)等性狀。測定方法參照中國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142-2010。
1.2.2 根系活力 分別于移栽后0、30、45、60、75、90d采集煙株根系的根尖部位,參照TTC法測定并計(jì)算各處理煙株的根系活力[8]。
1.2.3 酶活性 于移栽后0、30、45、60、75、90d測定POD活性,于移栽后0、15、30、45、60、75d測定PPO活性[9]。
1.2.4 烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量 采用連續(xù)流動分析儀(Auto Analyzer 3 High Resolution)測定烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分[10]。
利用Excel 2010處理數(shù)據(jù),利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
從表2可以看出,施用不同的調(diào)節(jié)劑后,株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬和有效葉片數(shù)均有所變化。移栽后45d時(shí),各處理的株高變化為9.90~12.60cm,其中,處理A1和A2較高,處理A3較低,對照AC最低。莖圍變化為5.60~6.70cm,A2處理莖圍較粗,A1、A3和AC處理較細(xì)。有效葉片數(shù)變化為10.60~11.80,其中A1和A2處理有效葉片數(shù)較多,A3和A4處理較少。最大葉長以A1處理最大,最大葉寬以A3和A1處理較大。
表2 不同處理烤煙生長期農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of agronomic traits of flue-cured tobacco grown under different treatments
移栽后60d各處理株高變化在48.00~57.80cm,表現(xiàn)為A2>A1>A3>AC。各處理的莖圍變化為8.50~9.40cm,其中A2和A1處理的莖圍較大,A3和AC處理的莖圍較小。有效葉片數(shù)變化在12.00~15.00,其中較多的是A1和A2處理,較少的是A3和AC處理。最大葉長和葉寬均以A1和A2較大。
移栽75d各處理株高變化在90.60~96.80cm,各處理表現(xiàn)為移栽60d一致。各處理莖圍的變化在9.80~11.10cm,其中A2和A1處理的莖圍比較粗,A3和AC處理的莖圍較細(xì)。有效葉片數(shù)變化為15.20~17.00,其中較多的是A1和A2處理,較少的是A3和AC處理。最大葉長和最大葉寬均以A1和A2較大。
由此可知,在煙株生長的不同時(shí)期,處理A1和A2的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)都要優(yōu)于A3和AC處理。這可能是因?yàn)槲⑸锞鷦┖蜕勰茉鰪?qiáng)煙苗的根系,使煙苗成長過程中吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì),提高煙苗的抗逆性,從而提高煙株的農(nóng)藝性狀。
從圖1可以看出,各處理POD活性隨葉片的生長逐漸升高,移栽后0~30d,A1和A2的POD活性顯著高于A3和AC(P<0.05);移栽后45d,各處理POD活性差異達(dá)到顯著水平(P<0.05),表現(xiàn)為A2>A1>A3>AC;移栽后45~90d,A1和A2處理POD活性差異不顯著,但顯著高于A3和AC處理(P<0.05)。A1和A2處理的POD活性在葉片生長的整個(gè)階段均顯著大于A3和AC處理(P<0.05)。這表明微生物菌劑和生根粉都能促進(jìn)煙株發(fā)育,使煙株生長代謝旺盛,POD活性增強(qiáng)。
圖1 不同時(shí)期各處理烤煙POD活性Fig.1 Peroxidase activity of flue-cured tobacco of different treatments in different periods
從圖2可以看出,隨著時(shí)間的推移,PPO活性先減小再增加再減小。移栽后0~30d,各個(gè)處理差異不顯著;移栽后45d,各處理PPO活性表現(xiàn)為A1>A2>AC>A3,A3和AC差異不顯著;移栽后60d,各處理PPO活性達(dá)到最高值,表現(xiàn)為A1>A2>A3>AC,分別為405.35、364.28、295.80和247.14U/(g FW·min);移栽后75d,各處理PPO活性均有一定程度的下降,表現(xiàn)為A1>A2>A3>AC,A1和A2處理差異不顯著,A3和AC處理差異不顯著。
圖2 不同時(shí)期各處理烤煙PPO活性Fig.2 Polyphenol oxidase activity of flue-cured tobacco of different treatments in different periods
從圖3可以看出,根系活力總體呈先減小后增大再減小的趨勢,移栽后75d達(dá)到最大值。移栽后30d,伸根期結(jié)束,根系活力下降。A1處理最高,A2次之,A3和AC較低;移栽后45d,A1處理最高,A3次之,噴施表油菜素內(nèi)酯能促進(jìn)煙株體內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化,進(jìn)而增強(qiáng)根系活力;移栽后60d,根系活力表現(xiàn)為A1>A2>A3>AC;移栽后75d,煙株的根系活力達(dá)到最大值,A2處理最高,A1和A3次之,AC最小;移栽后90d,成熟期煙株隨著地上部葉片的衰老,植株根系活力逐漸降低。生根粉直接促進(jìn)根系活力提高,而微生物菌劑主要通過調(diào)節(jié)土壤微生物來間接提高根系活力,所以微生物菌劑在伸根期的促進(jìn)作用不如生根粉。
圖3 不同時(shí)期各處理烤煙根系活力變化Fig.3 Vitality of flue-cured tobacco roots of different treatments in different periods
由表4可知,各處理的總糖含量較適宜,變幅為28.45%~33.22%,其中以A2處理的烤后煙葉總糖含量最高,AC最低。各處理中煙葉還原糖含量在23.25%~25.89%之間,A1處理最高,A3處理最低。與對照AC相比,施用微生物菌劑提高烤煙還原糖含量最多,施用生根粉次之,施用表油菜素還原糖含量則無差異。各處理對比分析,施用微生物菌劑和生根粉能使煙堿含量降低,施用表油菜素內(nèi)酯煙堿的變化不大甚至有所升高。其中施用微生物菌劑使煙堿含量降低最多,各處理煙堿含量均小于3%。鉀素是煙株吸收量最大的營養(yǎng)元素之一,煙葉中含鉀量是評價(jià)煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。各處理鉀素含量變化范圍較大,為2.06%~2.44%,A1處理鉀含量最高,A2處理較低,A3處理次之,AC處理最低。氯含量影響煙葉的燃燒性,也是煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由表4可知,各處理氯含量變化范圍在0.19%~0.39%。A1處理氯含量顯著低于其余各處理,A2處理含量較高,AC處理的氯含量最高。
表4 不同處理烤后葉常規(guī)化學(xué)成分含量Table 4 Routine chemical contents of leaves after different treatments %
在我國東南煙區(qū),中部煙葉由于受到傳統(tǒng)煙葉質(zhì)量意識和農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)措施及生態(tài)因素的影響,導(dǎo)致其葉片偏窄、偏厚、組織結(jié)構(gòu)致密且僵硬[11-12],針對這些問題,大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明,植物生長調(diào)節(jié)劑可以通過調(diào)控生理過程,有效控制煙草的生長發(fā)育,而且能增強(qiáng)煙草的抗脅迫能力,改進(jìn)煙葉內(nèi)在品質(zhì)[13-15]。本研究結(jié)果表明,烤煙在培苗期施用不同的植物生長調(diào)節(jié)劑后,不僅體現(xiàn)在農(nóng)藝性狀的提高,同時(shí)增強(qiáng)了根系活力,促進(jìn)了煙草根系生長,提高了植株吸收水肥的能力,使煙株的營養(yǎng)更均衡。同時(shí),隨著煙株的生長,代謝增強(qiáng),PPO和POD活性增大,從而增強(qiáng)植株抗逆性。通過對烤后煙化學(xué)成分測定結(jié)果來看,施用植物生長調(diào)節(jié)劑后,煙葉提鉀降氯,降低了煙堿含量,總糖和還原糖含量都有所提升,煙葉吸食品質(zhì)升高。
微生物菌劑可以增加土壤中的有益微生物菌群的種類和數(shù)量,同時(shí)抑制有害微生物的生長,減輕病蟲害的發(fā)生,提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量[16]。生根粉參與不定根形成的整個(gè)過程,具有補(bǔ)充外源激素與促進(jìn)植物體內(nèi)源激素合成的功效[17]。表油菜素內(nèi)酯能提高煙草根系的傷流量,加強(qiáng)煙株體內(nèi)有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)的代謝活動,能改善煙葉品質(zhì)[18]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,經(jīng)過微生物菌劑、表油菜素內(nèi)酯和生根粉處理的煙株,在農(nóng)藝性狀指標(biāo)和烤后煙葉化學(xué)成分含量等方面均明顯優(yōu)于正常處理的煙株。
POD是一種與生長素相關(guān)的酶,影響生長素含量的變化,在煙株生長不同時(shí)期POD的活性不同,從而調(diào)控?zé)熤甑纳L并改善土壤中的酶活性。本試驗(yàn)中,微生物菌劑和生根粉處理的煙株P(guān)OD活性較高。說明微生物菌劑和生根粉都能使POD活性更高,使煙株的生長發(fā)育代謝旺盛,促進(jìn)烤煙生長。在一定范圍內(nèi),POD活性的提高能增強(qiáng)烤煙的抗病性,POD雖無直接的抗菌活性,但它可以通過影響植物體內(nèi)多種代謝途徑而在抗病性中起間接作用[19]。王海河等[20]及毛健民等[21]在研究感染花葉病毒的煙草葉細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶系時(shí)發(fā)現(xiàn),被病毒侵染的煙草植株,POD活性明顯升高,所以POD可抑制煙草花葉病毒。POD還參與脂肪酸的氧化,形成香氣物質(zhì)。所以微生物菌劑和生根粉能提高煙葉的質(zhì)量。但POD還參與煙葉的棕色化反應(yīng),過量的POD會使煙葉色澤加深,影響顏色和吃味,所以在一定的范圍內(nèi),提高POD活性能提高煙葉的質(zhì)量。下一步會在江西省撫州市黎川縣進(jìn)行微生物菌劑和生根粉的劑量配比試驗(yàn),為當(dāng)?shù)責(zé)熑~擴(kuò)大繁殖和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。
經(jīng)過微生物菌劑灌根和生根粉浸根處理的煙株在各方面均優(yōu)于表油菜素內(nèi)酯噴施的煙株。微生物菌劑灌根和生根粉浸根提高了烤煙農(nóng)藝性狀的各項(xiàng)指標(biāo),在煙株生長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期提高了POD和PPO活性,在生根期增強(qiáng)了根系活力,使烤后煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。