煙草殘體腐解物的化感潛力

柳均 ，周冀衡 *，鄧小剛 ，王科 ，楊虹琦 ，李春林 ，柳立，毛振萍，劉勇

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學 a.煙草科學與健康重點實驗室；b.生物科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128；2.云南玉溪市煙草公司，云南 玉溪 653101)

化感作用是指植物或微生物向環(huán)境釋放某些化學物質(zhì)而影響自身及其他有機體的生長和發(fā)育的一種化學生態(tài)學現(xiàn)象[1]，同時也是許多植物產(chǎn)生連作障礙的一個重要原因[2].煙草屬于不耐連作的作物，連作障礙已成為影響和制約中國優(yōu)質(zhì)煙草生產(chǎn)的重要因素[3].有研究[4-8]顯示，引起煙草連作障礙的因素主要有：化感(自毒)作用、土傳病害、土壤肥力不均衡、土壤理化性狀變劣等.有研究[9-13]表明，大部分有效化感物質(zhì)除作物自身根系分泌物和淋洗物外，主要是通過殘體和殘茬腐解釋放.由此可見，植物殘體腐解是產(chǎn)生化感物質(zhì)的主要途徑和來源.煙草生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢棄物腐解后是否會在煙田形成化感物質(zhì)及其對煙草生長發(fā)育影響的研究鮮見報道.因此，筆者以對化感物質(zhì)具有高敏感性的萵苣種子作為指示材料，研究了煙草在打頂抹杈后形成的殘體腐解液的化感作用，旨在為進一步克服煙草連作障礙提供理論和試驗依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材 料

供試萵苣種子為莖用萵苣，綿陽市涪陵區(qū)正興種業(yè)公司生產(chǎn).

取湖南農(nóng)業(yè)大學煙草工程技術(shù)研究中心煙草種植基地表層0～20 cm土壤，去除雜質(zhì)，風干后碾碎，過孔徑為0.25 mm篩，制成土樣備用.采集5株現(xiàn)蕾期K326的新鮮無病害煙株頂芽、腋芽，切碎后隨機稱取10 g，置于紫外條件下殺菌30 min后，加入相同質(zhì)量的土樣混勻后再加入少許無菌水，置于250 mL三角瓶中，培養(yǎng)箱內(nèi)28 ℃遮光腐解培養(yǎng)，40 d后加入適量的無菌水振蕩提取48 h，抽濾，蒸餾水定容至100 mL，得到質(zhì)量濃度為0.10 g/mL的提取液，取部分提取液，分別稀釋至 0.05、0.02、0.01 g/mL，4 ℃保存?zhèn)溆?

1.2 方 法

種子萌發(fā)試驗采用培養(yǎng)皿濾紙法[14].將培養(yǎng)皿及定性濾紙進行高溫滅菌，選取飽滿的萵苣種子，用10%的次氯酸鈉溶液殺菌10 min后用無菌水清洗3次，晾干備用.吸取上述各濃度腐解提取液5 mL加入鋪有雙層濾紙的直徑為9 cm培養(yǎng)皿中，每皿均勻放置 25粒上述萵苣種子，以無菌水培養(yǎng)作對照，每處理3次重復，于光照培養(yǎng)箱內(nèi)(光照度為6 000 lx，每天光照12 h，相對濕度50%，箱溫恒定25 ℃)培養(yǎng).4 d后統(tǒng)計發(fā)芽勢，以子葉露出或胚根長度≥1 mm為萌發(fā)標準，7 d后統(tǒng)計發(fā)芽率，應用Motic光學數(shù)碼顯微鏡Motic Image Plus2.0軟件測定萌發(fā)種子胚根長，游標卡尺測定胚軸長及電子天平(精確到0.001 g)稱量鮮質(zhì)量和干質(zhì)量.

采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，LSD法進行顯著性檢驗.化感效應指數(shù)(RI)采用Williamson[15]的方法計算：RI=1－C/T(當 T≥C 時)或RI=T/C－1(當T＜C時).式中C為對照值，T為處理值.當RI＞0時，表示促進作用；當RI＜0時，表示抑制作用.RI絕對值的大小代表化感作用強度.

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草殘體腐解液對萵苣種子萌發(fā)的影響

從表1可知，煙草殘體腐解液處理的萵苣種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均明顯低于對照.從發(fā)芽勢來看，除殘體腐解液質(zhì)量濃度為0.05 g/mL處理與對照差異顯著外，其余各濃度處理均與對照差異極顯著.煙草殘體腐解液處理以0.05 g/mL的發(fā)芽勢最高，0.10 g/mL的發(fā)芽勢最低.從發(fā)芽率來看：煙草殘體腐解液0.02 g/mL處理與對照差異不顯著，0.01 g/mL和0.05 g/mL處理與對照差異顯著，0.10 g/mL處理與對照差異極顯著.0.02 g/mL處理的發(fā)芽率最高，0.10 g/mL的發(fā)芽率最低.

表1 腐解液處理萵苣種子萌發(fā)指標的差異Table 1 Difference in effects of decomposing tobacco residues on lettuce seed germination by index

從煙草殘體腐解液處理種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率與對照的差異性比較可知：殘體腐解液0.01 g/mL和0.02 g/mL處理前期對種子萌發(fā)有較強的抑制作用，但到后期有所緩解.總體來看，煙草殘體腐解液處理對萵苣種子萌發(fā)有顯著的抑制作用.綜上可知：本研究條件下煙草殘體腐解液的各濃度處理，萵苣種子的發(fā)芽勢及發(fā)芽率均低于對照，以 0.10 g/mL處理抑制作用最為顯著.

2.2 煙草殘體腐解液對萵苣幼苗生長的影響

試驗中觀察到0.10 g/mL處理的萵苣幼苗胚根、胚軸生長受到嚴重抑制，均未伸長生長，在整個試驗過程中僅露出淡黃綠色子葉，而其他較低濃度處理的萵苣幼苗的胚根、胚軸生長基本正常，子葉濃綠，以0.05 g/mL處理子葉展開度最好.

由表2可知，不同質(zhì)量濃度煙草殘體腐解液對萵苣幼苗生長有不同程度的抑制或促進作用.胚軸長從大到小依次為：0.05 g/mL處理、0.02 g/mL處理、CK、0.01 g/mL處理、0.10 g/mL處理.煙草殘體腐解液0.10 g/mL處理因萵苣種子萌發(fā)受阻，同樣抑制了幼苗的胚軸生長，與對照差異極顯著，殘體腐解液0.01 g/mL處理與對照差異顯著，其他均與對照無差異.殘體腐解液在低質(zhì)量濃度(0.01～0.05 g/mL)條件下隨質(zhì)量濃度的增加而促進胚軸生長，達到一定質(zhì)量濃度(0.10 g/mL)后則顯著抑制胚軸生長.不同質(zhì)量濃度殘體腐解液處理胚根長的大小規(guī)律與胚軸長相同.殘體腐解液0.10 g/mL處理抑制胚根生長，與對照差異極顯著；殘體腐解液 0.05 g/mL處理促進胚根生長，與對照差異顯著；其他處理均與對照差異不顯著.殘體腐解液對胚根長的影響和胚軸長一樣，存在低濃度促進、高濃度抑制的雙重濃度效應[15-16].另外，殘體腐解液對萵苣苗長的影響規(guī)律也與胚根、胚軸相同.

從各化感指數(shù)來看：煙草殘體腐解液0.05 g/mL和0.02 g/mL處理對胚軸長、胚根長和苗長均有促進作用，其他處理均對胚根、胚軸及苗長有抑制作用，其中以0.10 g/mL處理的抑制作用最顯著.

表2 腐解液處理萵苣幼苗各生長指標的差異Table 2 Index differences in effects of decomposing tobacco residues on lettuce seedling growth

煙草殘體腐解液對萵苣幼苗的鮮、干質(zhì)量的影響見表 3.各質(zhì)量濃度煙草殘體腐解液處理萵苣幼苗鮮質(zhì)量從大到小依次為：0.05 g/mL處理、CK、0.02 g/mL處理、0.01 g/mL處理、0.10 g/mL處理，其中0.10 g/mL處理與對照差異極顯著，0.05 g/mL處理與對照差異顯著，其他處理均與對照差異不顯著.從萵苣幼苗干質(zhì)量來看，0.10 g/mL處理萵苣幼苗干質(zhì)量最低，其他處理相差不大.化感指數(shù)顯示：煙草殘體腐解液0.05 g/mL處理對萵苣鮮質(zhì)量有促進作用，其他處理均有不同程度的抑制作用.

表3 煙草殘體腐解液對萵苣幼苗物質(zhì)積累的影響Table 3 Effect of decomposing of tobacco residues on matter accumulation of lettuce seedling

3 小 結(jié)

煙草殘體腐解液各質(zhì)量濃度處理對種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率均有不同程度的抑制作用，以0.10 g/mL處理抑制作用最顯著；對萵苣幼苗生長指標及鮮質(zhì)量的影響存在低濃度促進、高濃度抑制的雙重濃度效應，0.10 g/mL處理嚴重抑制萵苣幼苗的生長，除0.05 g/mL處理對萵苣鮮質(zhì)量有促進作用外，其他處理均有不同程度的抑制作用.說明在煙草殘體腐解液中可能存在多種化感物質(zhì)，其中部分化感物質(zhì)具有促進生長的作用，部分化感物質(zhì)具有抑制生長的作用.

由于試驗材料為現(xiàn)蕾期煙草頂、腋芽，是煙草生長最為旺盛的部分，同時也是植物產(chǎn)生激素類物質(zhì)的主要部位[17]，因此存在相關(guān)激素類物質(zhì)及其前體或代謝產(chǎn)物.關(guān)于這類物質(zhì)在腐解過程中如何變化，以及腐解后是否存在作用，存在怎樣的作用，目前尚未知曉.另外，作為煙草廢棄物的頂、腋芽占整株煙草的比重較大，如不處理好這類廢棄物，將會對煙草生長產(chǎn)生自毒作用，進而造成連作障礙.

[1]Rice E L. Allelopathy [M]. New York：Academic Press，1984：1-50.

[2]Asao T，Hasegawa K，Sueda Y，et al. Autotoxicity of root exudates from taro[J]. Sci Hort，2003，97(3/4)：389-396.

[3]晉艷，楊宇虹，段玉琪，等. 烤煙連作對煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的影響研究初報[J]. 煙草科技，2002(1)：41-45.

[4]劉方，何騰兵，劉元生，等. 長期連作黃壤煙地養(yǎng)分變化及其施肥效應分析[J]. 煙草科技，2002(6)：30-33.

[5]關(guān)廣晟，屠乃美，肖漢乾，等. 不同種植方式植煙土壤養(yǎng)分及煙葉化學成分的差異[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2007，33(1)：28-31.

[6]沈慧敏，郭鴻儒，黃高寶. 不同植物對小麥、黃瓜和蘿卜幼苗化感作用潛力的初步評價[J]. 應用生態(tài)學報，2005，16(4)：740-743.

[7]王芳，王敬國. 茄子秸稈水提物自毒作用初探[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2005，13(2)：51-53.

[8]郭亞利，李明海，吳洪田，等. 烤煙根系分泌物對烤煙幼苗生長和養(yǎng)分吸收的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2007，13(3)：458-463.

[9]Ballester A. Allelopatia：Interaccidn quimica entre especies vegetales[J]. Acta Cient Compostelana，1972(9)：145-151.

[10]侯永俠，周寶利，吳曉玲，等. 辣椒秸稈腐解物化感作用的研究[J]. 應用生態(tài)學報，2006，17(4)：699-702.

[11]王樹起，韓麗梅，楊振明，等. 大豆根茬腐解液和營養(yǎng)液殘液對大豆生長發(fā)育的自感效應[J]. 中國油料作物學報，2000，22(3)：43-47.

[12]Tukey H B. Implications of allelopathy in agricultural plant science[J]. Bot Rev，1969，35(1)：1-16.

[13]黃石旺，周向平，王兵萬，等. 兩類煙草抑芽劑田間抑芽效果[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2005，31(2)：156-158.

[14]顏啟傳. 種子檢驗的原理和技術(shù)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1992：293.

[15]Williamson G B，Richardson D. Bioassays for llelopathy：Measuring treatment responses within dependent controls[J]. Journal of Chemical Ecology，1988，14(1)：181-187.

[16]孔垂華，胡飛. 植物化感作用及其應用[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001：134-137，153.

[17]周冀衡，朱小平，王彥亭，等. 煙草生理與生物化學[M]. 合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，1996：20-26.