不同木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙生長(zhǎng)及生理的影響

周建云，覃青青，刁朝強(qiáng)，余佳斌，王 曉

(1.貴州省煙草公司 貴陽(yáng)市公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；3.貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

【研究意義】烤煙是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，發(fā)展烤煙生產(chǎn)對(duì)優(yōu)化農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加煙農(nóng)收入、推動(dòng)煙區(qū)發(fā)展具有重要作用，然而干旱是限制烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子之一[1]。木醋液是木材和秸稈等生物質(zhì)經(jīng)熱解后得到的一種成分復(fù)雜的液體[2]。烤煙生產(chǎn)上施用木醋液能促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)[3]。探明木醋液對(duì)干旱脅迫下烤煙生長(zhǎng)及生理影響的作用機(jī)制，對(duì)木醋液在烤煙生產(chǎn)上推廣應(yīng)用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】木醋液的主要成分是水，同時(shí)也含有酸類、醇類、酚類和醛酮類等有機(jī)成分[4]。生物質(zhì)原料不同，經(jīng)熱解后制得的木醋液成分及含量也有所不同[5]。目前，關(guān)于木醋液在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用研究多集中在烤煙生長(zhǎng)[6]、品質(zhì)[7]、病害[8]和植煙土壤養(yǎng)分[9]等方面，且均表明其應(yīng)用效果較好。李明周等[10]研究表明，施用800倍木醋液土壤的持水能力最強(qiáng)[10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】木醋液能促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，影響土壤水分運(yùn)移，但木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙的應(yīng)用效果尚未明確?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究不同生物質(zhì)原料木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙生長(zhǎng)及生理的影響，明確其減緩烤煙受脅迫的效果，以期為木醋液在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 烤煙品種 供試烤煙品種為云煙87，由貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司提供。

1.1.2 木醋液 花生殼木醋液，商丘三利新能源有限公司；果木木醋液和桃殼木醋液，石家莊宏森活性炭有限公司。

1.1.3 儀器 SPAD測(cè)定儀(SPAD-502Plus)，日本柯尼美能達(dá)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2018年3月在貴陽(yáng)市清鎮(zhèn)煙區(qū)、貴州省煙草科學(xué)研究院福泉基地進(jìn)行，采用漂浮育苗，育苗70 d后取長(zhǎng)勢(shì)良好一致的煙苗移栽至試驗(yàn)盆中，盆栽缽直徑25 cm，高18 cm，每盆土5 kg，植煙1株。共設(shè)4個(gè)處理：對(duì)照(CK)，施用等量清水；T1，花生殼木醋液；T2，果木木醋液；T3，桃殼木醋液；3次重復(fù)，每次重復(fù)10株。各木醋液處理于移栽時(shí)均勻混入土壤，用量9.0 g/盆。移栽40 d后進(jìn)行正常及干旱脅迫水分控制管理，不同處理一半采取正常水分管理，每隔3 d澆水600 mL/盆；另一半采取干旱脅迫管理，每隔3 d澆水300 mL/盆；水分控制管理20 d后進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 選長(zhǎng)勢(shì)一致且具代表性的煙株3株進(jìn)行株高、有效葉片數(shù)、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、葉綠素含量、脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性、過(guò)氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性等生長(zhǎng)及生理指標(biāo)測(cè)定。其中，株高、有效葉片數(shù)、莖圍、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬，參照YC/T 142-2010[11]的方法測(cè)定。參照文獻(xiàn)[12]的方法測(cè)定生理指標(biāo)，葉綠素含量，采用SPAD測(cè)定儀測(cè)定；脯氨酸(Pro)含量，采用茚三酮比色法測(cè)定；丙二醛(MDA)含量，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，采用紫外吸收法測(cè)定；過(guò)氧化物酶(POD)活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從表1可知，不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙株高、莖圍和有效葉數(shù)等農(nóng)藝性狀的變化，總體看，不同生物質(zhì)木醋液對(duì)烤煙生長(zhǎng)的促進(jìn)效果不同，正常水分各農(nóng)藝性狀指標(biāo)總體上均優(yōu)于干旱脅迫處理。

表1 施用木醋液干旱脅迫烤煙的農(nóng)藝性狀

2.1.1 正常水分 株高：不同處理為73.67～82.32 cm，依次為CK>T3>T1>T2，CK顯著高于除T3外的其余處理，其余處理間差異均不顯著。莖圍：不同處理為5.73～7.90 cm，依次為T3>T1>T2>CK，T1和T3顯著高于T2和CK，T1與T3間和T2與CK間差異均不顯著。有效葉數(shù)：不同處理為14.7～15.3 片，依次為T3>T1>T2=CK，CK顯著高于除T3外的其余處理，不同處理間差異均不顯著。最大葉長(zhǎng)：不同處理為63.52～65.67 cm，依次為T3>T2>T1>CK，CK顯著低于其余處理，T2和T3間差異不顯著，但均顯著高于T1。最大葉寬：不同處理為27.17～31.35 cm，依次為T3>T2>T1>CK，T3顯著高于CK，T1/T2/T3間和CK/T1/T2間差異均不顯著。最大葉面積：不同處理為1095.04～1306.28 cm2，依次為T3>T2>T1>CK，T3顯著高于除T2外的其余處理，其余處理間差異均不顯著。

2.1.2 干旱脅迫 株高：不同處理為64.14～70.51 cm，依次為T2>T1>T3>CK，T2顯著高于除CK，T1/T2/T3間和CK/T1/T3間差異均不顯著。莖圍：不同處理為3.10～5.13 cm，依次為T3>T2>T1>CK，T3顯著高于除CK，T1/T2/T3間和CK/T1/T2間差異均不顯著。有效葉數(shù)：不同處理為13.7～14.7 片，依次為T3>T2>T1>CK，T3顯著高于除CK，T1/T2/T3間和CK/T1/T2間差異均不顯著。最大葉長(zhǎng)：不同處理為60.33～63.38 cm，依次為T3>T1>CK>T2，T2顯著低于其余處理，其余處理間差異均不顯著。最大葉寬：不同處理為23.17～26.12 cm，依次為T1>T3>T2>CK，T1顯著高于CK，T1/T2/T3間和CK/T2/T3間差異均不顯著。最大葉面積：不同處理為921.33～1039.31 cm2，依次為T1>T3>T2>CK，T1和T3顯著高于T2和CK，T1與T3間和T2與CK間差異均不顯著。

2.2 木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙SPAD值、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響

從圖1看出，不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙SPAD值、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量的變化。SPAD值：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙SPAD值變化不大，分別為42.47～46.6和 40.63～44.33以T3效果較好，正常和干旱脅迫烤煙SPAD值均最大，分別為46.6和44.33。其中，CK正常及干旱脅迫間烤煙SPAD值差異顯著；T1、T2和 T3正常及干旱脅迫間烤煙SPAD值差異均不顯著。MDA：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙MDA含量分別為3.98～4.31和4.53～6.12 μmol/g，各處理干旱脅迫烤煙MDA含量均較正常水分提高，平均提高26.78 %；T1、T2和 T3干旱脅迫下烤煙MDA含量均較正常水分提高，以T2升幅最大但差異顯著，升高35.25 %。Pro：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙Pro含量分別為123.45～13.427和183.28～237.97 μg/g，各處理干旱脅迫烤煙Pro含量均較正常水分提高，平均提高57.22 %；T1、T2和 T3干旱脅迫下烤煙Pro含量均較正常水分提高，以T3升幅最大且差異顯著，升高79.93 %。

各處理不同小寫字母表示差異顯著(P<5 %)，下同Different lowercase letters of each treatment indicated significant difference at P<5 % level,the same as below

2.3 木醋液對(duì)干旱脅迫烤煙抗氧化酶活性的影響

抗氧化酶能夠減輕植物細(xì)胞受逆境的傷害。從圖2看出，不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)及過(guò)氧化氫酶(CAT)的變化。SOD：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙SOD活性分別為91.78～92.51和107.69～122.47 U/g，各處理干旱脅迫烤煙SOD活性均較正常水分提高，平均提高24.05 %；T1、T2和 T3干旱脅迫下烤煙SOD活性均較正常水分升高，以T3升幅最大且差異顯著，升高32.73 %。POD：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙POD活性分別為464.7～483.1和569.6～823.8 U/g，各處理干旱脅迫烤煙POD活性均較正常水分提高，平均提高47.36 %；T1、T2和 T3干旱脅迫下烤煙POD活性均較正常水分升高，以T3升幅最大且差異顯著，升高76.03 %。CAT：不同處理正常水分及干旱脅迫下烤煙CAT活性分別為6.34～7.09和7.35～8.23 U/g，各處理干旱脅迫烤煙CAT活性均較正常水分提高，平均提高17.30 %；T1、T2和 T3干旱脅迫下烤煙CAT活性均較正常水分升高，以T3升幅最大且差異顯著，升高16.08 %。

圖2 施用木醋液正常水分及干旱脅迫烤煙的抗氧化酶活性Fig.2 Antioxidant enzyme activities in flue-cured tobacco under normal watering and drought stress applied with wood vinegar

3 討 論

潘玉蕊等[9]研究施用木醋液和竹醋液對(duì)烤煙旺長(zhǎng)期及采烤前期農(nóng)藝性狀影響表明，不同生長(zhǎng)期各木醋液的效果不同。研究結(jié)果表明，不同木醋液對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響存在差異，可能與不同原材料熱解后制得的木醋液成分不同有關(guān)?？緹熑~片葉綠素含量可反應(yīng)煙株的生長(zhǎng)狀況，SPAD值是表征葉綠素含量最直接有效的指標(biāo)[13]。研究結(jié)果表明，施用木醋液能提高烤煙SPAD值，但不同木醋液間差異不顯著。干旱脅迫降低烤煙SPAD值的原因可能是活性氧積累導(dǎo)致葉綠素分解，施用木醋液可提高烤煙SPAD值，可能是木醋液在一定程度上減少了活性氧的積累。脂膜過(guò)氧化產(chǎn)物MDA反應(yīng)植物膜損傷程度和抗逆性的強(qiáng)弱[14]。脯氨酸作為植物體細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)植物生理生化代謝具有重要作用。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累可降低植物葉片細(xì)胞水勢(shì)，促進(jìn)干旱脅迫下細(xì)胞恢復(fù)吸水，減輕干旱脅迫對(duì)植物的損傷[15]。

研究結(jié)果表明，施用木醋液可降低干旱脅迫下烤煙的MDA含量和提高Pro含量，說(shuō)明木醋液在一定程度上降低了烤煙膜損傷的程度，提高其抗旱性。施用不同木醋液的效果不同，以桃殼木醋液的效果較好。正常生長(zhǎng)條件下，植物體內(nèi)活性氧自由基(ROS)的產(chǎn)生與清除始終處于動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)對(duì)植物本身產(chǎn)生傷害，逆境脅迫條件下，植物體內(nèi)ROS大量積累，當(dāng)超出自身清除能力時(shí)，即會(huì)導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化和代謝紊亂，對(duì)植物造成傷害[16]。CAT、SOD和POD是植物體內(nèi)ROS清除系統(tǒng)的保護(hù)酶，其協(xié)同作用可防御活性氧自由基對(duì)細(xì)胞膜的傷害，抑制膜脂過(guò)氧化，減輕逆境脅迫對(duì)植物細(xì)胞造成的傷害[15]。正常生長(zhǎng)條件下CAT、SOD和POD酶活性無(wú)顯著變化，干旱脅迫條件下，3種酶活性均有所提高，且施用不同木醋液提高酶活性的效果不同，以施用桃殼木醋液效果較好。謝冰等[17]研究表明，嫁接以KRK26為接穗，KRK26、K326和Anyan2為砧木的烤煙團(tuán)棵期CAT和SOD活性隨干旱程度的加劇而提高，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，CAT和SOD活性降低。研究結(jié)果表明，干旱脅迫下CAT、SOD和POD酶活性提高，未觀測(cè)到酶活性降低，可能原因是干旱脅迫試驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較短所致。

4 結(jié) 論

正常生長(zhǎng)條件下，施用木醋液能促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，干旱脅迫條件下，施用木醋液能減緩烤煙受干旱的脅迫程度，一定程度上提高烤煙抗旱能力，不同木醋液效果不同，以果殼木醋液的效果較好，生產(chǎn)上可以利用果殼木醋液緩解烤煙遇到的干旱脅迫問(wèn)題。