通氣孔育苗盤對育苗關(guān)鍵期煙苗生長發(fā)育和生理生化指標的影響

姜超英，陳麗萍，焦 劍，許靈杰，鄭 華，彭 宇

（貴州省煙草專賣局（公司），貴州 貴陽 550000）

烤煙是我國重要的經(jīng)濟作物，在烤煙生產(chǎn)中，培育壯苗是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎(chǔ)［1-2］。漂浮育苗由于其具有出苗率高、煙苗整齊、病害輕等特點，適于育苗的產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化發(fā)展，其自20世紀90年代引入我國后得到了高速發(fā)展，是我國目前最主要的育苗方式［3］。但在當前煙葉育苗過程中，也出現(xiàn)了一些問題，如當育苗期間出現(xiàn)極端低溫或高溫、低氧濃度時，會出現(xiàn)煙苗干物質(zhì)積累少、根系活力低、側(cè)根數(shù)量不足、隱性病菌感染等亞健康問題［4-5］。已有研究表明：根際通氣狀況對作物的生長發(fā)育有很大影響，根系低氧脅迫會對植物生長發(fā)育產(chǎn)生很多不利影響，如根系代謝減弱、吸收養(yǎng)分和水分的能力下降，生長發(fā)育異常甚至死亡等［6-7］。祁琳等［8］研究發(fā)現(xiàn)根際通氣不良會導致棉花幼苗生長受抑制、干物質(zhì)積累下降和礦質(zhì)元素吸收減少。Niu等［9］研究發(fā)現(xiàn)對番茄根際通氣可以提高番茄根系活力和促進根系代謝。周華杰等［10］研究發(fā)現(xiàn)根際通氣有利于薄皮甜瓜植株生長、果實發(fā)育及根系對養(yǎng)分的吸收。郭超等［11-12］研究發(fā)現(xiàn)對根際通氣能促進玉米根系生長，增強根系活力，提高根系吸收水分和養(yǎng)分的能力。目前，國內(nèi)關(guān)于煙草漂浮育苗過程中根部通氣對煙苗生長發(fā)育影響的研究較少，朱大恒等［13］雖開展了200孔新型通氣苗盤對煙苗生長發(fā)育及生理特性的影響的研究，但對于新型通氣苗盤培育壯苗的機理仍需進一步探索，加上不同的育苗盤規(guī)格對煙苗生長和生理生化指標也有很大影響［14-16］，因此本試驗對目前生產(chǎn)上主要使用的160孔育苗盤進行優(yōu)化改進，設(shè)計出2種（160孔凸底和160孔平底）新型通氣孔育苗盤，并研究了其對育苗關(guān)鍵期煙苗生長、根系發(fā)育、基質(zhì)微生物等的影響，旨在明確通氣條件對煙苗生長發(fā)育的影響，篩選出能提高煙苗素質(zhì)、促進根系發(fā)育的新型育苗盤，為解決漂浮育苗中煙苗亞健康問題及完善新型通氣孔育苗盤培育壯苗的機理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用煙草栽培品種為云煙87，由貴州省煙草科學研究院提供。通氣孔育苗盤、常規(guī)育苗盤、基質(zhì)、育苗肥由貴州省煙草公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用漂浮育苗的方式，以長×寬×高為57 cm×36 cm×6 cm的160孔常規(guī)育苗盤為對照組，2種新型通氣孔育苗盤為處理組。試驗用的3種育苗盤的長、寬、高、苗穴大小一致。通氣孔的設(shè)計：在盤體上苗穴間距間設(shè)有通氣孔，通氣孔呈上小下大形狀，孔上表面直徑為0.6 cm，下表面直徑為1.6 cm，凸底盤凸出部分的高度為2 cm。試驗設(shè)3個處理，分別是CK：160孔常規(guī)育苗盤；T1：160孔凸底通氣育苗盤，底部有通氣孔；T2：160孔平底通氣育苗盤，底部有通氣孔。每組設(shè)3個重復，小區(qū)隨機排列。試驗于2021年2月3日—4月2日在貴州省貴陽市開陽縣龍崗鎮(zhèn)烤煙育苗工場進行，育苗管理和其他技術(shù)措施按照貴州省地方標準《貴州省烤煙漂浮育苗技術(shù)規(guī)程》（DB 52/T 661—2010）進行。

1.3 測定指標及方法

煙苗進入大十字期后，幼苗合成能力明顯增強，煙苗莖高和根系快速發(fā)育，因此，大十字期是煙苗苗床期的一個關(guān)鍵時間點，目前烤煙生產(chǎn)上井窖小苗移栽的煙苗成苗期為6葉1心；當煙苗6葉1心時，對育苗棚揭膜降溫，進行適當控水斷肥煉苗即可移栽大田。因此，本研究對大十字期和成苗期（6葉1心）2個育苗關(guān)鍵期煙苗的植物學性狀和生理指標進行測定分析。

1.3.1 生育期 分別統(tǒng)計各處理煙草的播種期、出苗期（出苗率達50%的時期）、小十字期、大十字期、成苗期（6葉1心）。

1.3.2 植物學性狀 出苗率參考煙草行業(yè)標準《煙草種子檢驗規(guī)程》（YC/T 20—1994）進行統(tǒng)計。分別在大十字期、成苗期（6葉1心）對各處理煙苗的葉數(shù)、莖高、莖直徑、地上部和地下部干鮮重及根系形態(tài)指標進行測定，其中農(nóng)藝性狀參考行業(yè)標準（YC/T 142—2010）進行測量，生物量采用稱重法進行測定。根系形態(tài)指標采用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)進行測定，根系形態(tài)指標主要包括總根長、根平均直徑、根體積、根表面積、根尖數(shù)和交叉數(shù)。

1.3.3 煙苗生理生化指標 在成苗期（6葉1心）采用索萊寶生物科技有限公司的試劑盒測定煙苗過氧化物酶（POD）、蔗糖酶的活性；采用TTC法［17］測定根系活力。

1.3.4 基質(zhì)微生物 分別在煙苗大十字期、成苗期（6葉1心）測定各處理育苗盤中基質(zhì)的微生物種類及數(shù)量，稱10 g基質(zhì)倒入250 mL無菌錐形瓶中，加入90 mL無菌水，經(jīng)28 ℃、180 r/min震蕩25 min。采用稀釋涂布法在PDA培養(yǎng)基上涂布基質(zhì)液并培養(yǎng)真菌，在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上涂布并培養(yǎng)細菌。涂布后的平板于28 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48～144 h，統(tǒng)計菌落數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0進行方差分析和多重比較，其中多重比較采用Duncan 法。采用Excel進行繪圖，采用SIMCA 13.0軟件進行主成分分析（PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 通氣孔育苗盤對煙苗生育期的影響

試驗于2月3日播種，各處理均在2月17日出苗，播種—出苗歷時15 d。出苗后第3天，CK、T1、T2處理的出苗率分別為70%、70%和72%；出苗后第5天，3個處理的出苗率分別達到84%、88%和89%；到出苗后第20天，3個處理的出苗率分別為96%、98%和98%，出苗率均達到96%以上，均能滿足生產(chǎn)需求，且2種通氣孔育苗盤所育煙苗出苗率均較CK提高了2個百分點。各處理進入出苗期、小十字期、大十字期和成苗期（6葉1心）的日期相同，說明通氣孔育苗盤對煙苗生育期無影響。

表1 不同育苗盤對煙苗生育期的影響

2.2 通氣孔育苗盤對煙苗生長發(fā)育的影響

為了從整體上把握通氣孔育苗盤對煙苗生長發(fā)育和生理生化指標的影響，采用主成分分析（PCA）對各處理大十字期、成苗期（6葉1心）的煙苗植物學性狀和生理生化指標等進行了降維處理（圖1）。從圖1可以看出，第一主成分主要是時期的影響，占比76.3%；第二主成分是育苗盤間的差異，占比13.1%，其中在大十字期，T2與T1、CK在第二主成分能明顯區(qū)分開，說明T2與T1、CK在大十字期的植物學性狀和生理生化指標有明顯差異，但T1和CK在PCA圖上存在交叉，不能分開。通氣孔育苗盤處理與CK在成苗期（6葉1心）的植物學性狀和生理生化指標總體差異較大，在第一主成分、第二主成分上均能明顯地區(qū)分開。因此，后面將對大十字期、成苗期（6葉1心）煙苗的植物學性狀和生理生化指標開展進一步分析。

圖1 煙苗植物學性狀和生理生化指標的主成分分析（PCA）散點圖

2.3 通氣孔育苗盤對育苗關(guān)鍵期煙苗農(nóng)藝性狀的影響

T1處理所育煙苗在大十字期的莖高、莖直徑、葉數(shù)、葉綠素含量與CK均差異不顯著，成苗期（6葉1心）的莖高和莖直徑均顯著低于CK，說明T1所育煙苗在前期（大十字期）和CK差異不大，但長至成苗期（6葉1心）地上部發(fā)育較CK矮小，莖稈細。

T2處理所育煙苗在大十字期和成苗期（6葉1心）的莖高均顯著大于CK，分別較CK提高了23.16%、4.09%；大十字期的莖直徑也顯著高于CK，提高了6.25%；在成苗期（6葉1心）的葉綠素含量也顯著高于CK，說明T2處理所育煙苗長勢相對更好，莖稈較高較粗，煙葉較綠（圖2）。

圖2 不同處理對育苗關(guān)鍵期煙苗農(nóng)藝性狀和葉綠素含量的影響

2.4 通氣孔育苗盤對育苗關(guān)鍵期煙苗生物量的影響

從圖3可以看出，2種通氣孔育苗盤對前期（大十字期）煙苗地下部干鮮重均無顯著影響，但對成苗期（6葉1心）煙苗的生物量積累有促進作用，尤其是對地下部的生長有顯著的促進作用。

圖3 不同處理對育苗關(guān)鍵期煙苗地上部和地下部生物量的影響

在成苗期（6葉1心），T1和T2處理煙苗的生物量均不同程度地大于CK，T1處理的地上部干重、地上部鮮重分別為0.140和2.479 g/株，較CK分別提高了47.37%和16.00%；T1處理的地下部干重、地下部鮮重分別為0.022和0.433 g/株，較CK分別提高了69.23%和42.90%。T2處理的地上部干重、地上部鮮重分別是0.153和2.948 g/株，較CK分別提高了61.05%和37.95%；T2處理的地下部干重、地下部鮮重分別為0.024和0.476 g/株，較CK分別提高了84.62%和57.10%。

與T1相比，T2處理所育煙苗生物量積累得更多，成苗期（6葉1心）地上部干重、地上部鮮重分別提高了9.29%、18.92%，地下部干重、地下部鮮重分別提高了9.09%、9.93%。

2.5 通氣孔育苗盤對育苗關(guān)鍵期煙苗根系形態(tài)的影響

從圖4可以看出，在育苗后期，通氣孔育苗盤明顯促進了煙苗根系發(fā)育， 2種通氣孔育苗盤所育煙苗在成苗期（6葉1心）的根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)和交叉數(shù)均顯著大于CK。

圖4 不同處理對育苗關(guān)鍵期煙苗根系形態(tài)的影響

在大十字期，T1處理所育煙苗根平均直徑顯著低于CK，其他根系形態(tài)指標和CK均無顯著差異。在成苗期（6葉1心），T1處理煙苗根系平均直徑也顯著低于CK，但其根長、根體積和根表面積均顯著高于CK，較CK分別提高了75.80%、35.29%和53.52%。

T2處理所育煙苗根系較發(fā)達，在大十字期其根長、根表面積和根尖數(shù)均顯著高于CK，較CK分別提高了23.31%、14.63%和27.15%；T2處理煙苗在成苗期（6葉1心）的根長、根體積、根表面積、根尖數(shù)、交叉數(shù)均顯著高于CK，較CK分別提高了95.28%、70.59%、80.89%、112.97%和120.79%。

與T1相比，T2處理所育煙苗的根系生長更快更粗壯，其在大十字期的根長、根表面積顯著大于T1的，分別提高了11.24%、13.85%；T2處理所育煙苗在成苗期（6葉1心）的根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)、交叉數(shù)也顯著大于T1的，分別提高了11.08%、17.82%、26.09%、66.74%、20.11%。

2.6 通氣孔育苗盤對成苗期（6葉1心）煙苗生理生化指標的影響

通氣孔育苗盤對大十字期煙苗的生長、生物量和根系形態(tài)影響相對較小，成苗期（6葉1心）煙苗的生理生化指標直接影響著煙苗移栽后的存活率和早生快發(fā)等，因此重點分析了通氣孔育苗盤對成苗期（6葉1心）煙苗的酶活性和根系活力的影響。

從表2可以看出，在成苗期（6葉1心），T1和T2處理所育煙苗的淀粉酶、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性均顯著高于CK，T1處理的較CK分別提高了37.80%、104.80%、513.43%，T2處理的較CK分別提高了94.53%、202.75%、707.02%。T1和T2處理所育煙苗的根系活力也高于CK，分別提高了13.21%和88.05%，說明通氣孔育苗盤顯著提高了煙苗的POD、CAT、淀粉酶活性，也提高了根系活力。

表2 成苗期（6葉1心）煙苗生理生化指標分析

2.7 通氣孔育苗盤對基質(zhì)微生物數(shù)量的影響

從表3可以看出，通氣孔育苗盤對大十字期和成苗期（6葉1心）基質(zhì)的細菌數(shù)量均無顯著影響。在成苗期（6葉1心），T2處理基質(zhì)的真菌數(shù)量顯著低于CK，降幅為13.24%。與CK和T1相比，T2基質(zhì)的真菌數(shù)量少，更有利于煙苗的真菌病害防控。

表3 育苗關(guān)鍵期煙苗栽培基質(zhì)細菌、真菌數(shù)量分析 lg(cfu/g)

3 小結(jié)與討論

根系作為植物養(yǎng)分吸收的重要組織之一，其生長狀態(tài)在很大程度上影響整個植株的生長［18］。本研究發(fā)現(xiàn)，通氣孔育苗盤明顯促進了后期煙苗的生長尤其是根系的生長，提高了根系活力和酶活性；在成苗期（6葉1心），T1（160孔凸底）和T2（160孔平底）透氣孔育苗盤所育煙苗的地下部干鮮重、根體積和表面積均顯著高于常規(guī)育苗盤的，地下部根干重、鮮重總體提高了42.90%～84.62%，根體積提高了35.29%～70.59%，根表面積提高了53.52%～80.89%，根系活力提高13.21%～88.05%。這可能是由于育苗盤上增加透氣孔，增加了空氣流通，改善了根基環(huán)境，有效提升了煙苗根系活力，加快了根系代謝，促進煙苗生長發(fā)育和物質(zhì)積累。這些研究結(jié)果在其他作物上的應用也有相似報道，根基通氣可以提高番茄［9］、薄皮甜瓜［10］、玉米［11-12］的根系活力，促進根系發(fā)育。

SOD、CAT等保護酶能夠反映植物生長發(fā)育的特點、體內(nèi)代謝狀況以及對外界環(huán)境的適應性［19］，可清除過量活性氧和自由基，其活性的高低可以在一定程度上反映煙苗的抗逆性，是衡量煙苗素質(zhì)的重要指標［20-21］。在育苗后期，煙苗根系數(shù)量增多，生長空間受限，不利于煙苗根系的生長［22］。在本試驗中，在成苗期（6葉1心），T1和T2處理所育煙苗的POD活性較對照分別提高了104.80%、202.75%，CAT活性較對照分別提高了513.43%、707.20%，抗逆性的提高更有利于適應不利環(huán)境，促進根系發(fā)育和煙株生長，也有利于煙苗移栽后的還苗。

本試驗改進的2種通氣孔育苗盤所育煙苗的出苗率有所提高，對生育期無影響。本結(jié)果與朱大恒等［13］采用200孔新型通氣苗盤所育煙苗出苗率提高的結(jié)果一致，但與其成苗期較對照縮短5 d的研究結(jié)果不一致，其可能原因：一是育苗盤規(guī)格不同；二是成苗標準不一致，本文是小苗井窖移栽標準，6葉1心就基本成苗，煙苗生育期比常規(guī)移栽苗明顯偏短；三是農(nóng)業(yè)試驗受氣候等因素的影響較大，比如氣溫對出苗時間、出苗率等有一定的影響，苗床前期溫度越高，出苗越早。本試驗結(jié)果是單年試驗結(jié)果，下一步將結(jié)合氣候條件，開展多年多點試驗進行進一步驗證。

通過對育苗盤的改進，明顯促進了煙苗根系的發(fā)育，但2種不同透氣孔育苗盤所育煙苗在農(nóng)藝性狀、物質(zhì)積累上也有差異。在成苗期（6葉1心），T1處理的煙株地上部矮小，T2處理的煙株地上部長勢好。與T1相比，T2處理的莖高提高了22.27%，地上部干重、鮮重分別提高了9.29%、18.92%，地下部干鮮重分別提高了9.09%、9.93%。在成苗期（6葉1心），T2處理所育煙苗的根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)、交叉數(shù)較T1分別提高了11.08%、17.82%、26.09%、66.74%、20.11%。綜合來看，T2處理（160孔平底育苗盤）所育煙苗的素質(zhì)相對更好。

4 結(jié)論

通氣孔育苗盤明顯提高了煙苗素質(zhì)，促進了后期煙苗生長尤其是根系的生長；在成苗期（6葉1心），2種透氣型育苗盤均顯著提高了煙苗根系的干鮮重、根長、表面積和體積，同時也顯著提高了煙苗的POD、CAT和淀粉酶活性，提高了根系活力。T2處理（160孔平底）通氣孔育苗盤所育煙苗的素質(zhì)相對更好，推薦在井窖小苗移栽中使用。