梁瓊月,潘明君,尹永強(qiáng),唐新蓮,陳登科,沈方科,韋建玉,張紀(jì)利,賈海江
(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,廣西 南寧 530004;2.廣西大學(xué) 植物科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,廣西 南寧 530004;3.廣西區(qū)煙草公司河池市公司,廣西 河池 547000;4.河南省周口市商水縣第一高級(jí)中學(xué),河南 周口 466100;5.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廣西 南寧 530001)
煙草原產(chǎn)于亞熱帶,為喜溫作物,最適生長(zhǎng)溫度為25~28 ℃,當(dāng)溫度降到10~13 ℃時(shí)停止生長(zhǎng),1~2 ℃時(shí)可致幼苗死亡[1].低溫脅迫嚴(yán)重影響煙苗質(zhì)量,而煙草育苗是烤煙產(chǎn)業(yè)化生成中的重要環(huán)節(jié)之一,能否培育健壯煙苗直接影響煙株后期的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量及質(zhì)量[2-3].廣西煙區(qū)冬季育苗期正處于低溫、寡照季節(jié),在一定程度上限制了健壯煙苗的培育,苗質(zhì)差將導(dǎo)致移栽后還苗期長(zhǎng),同時(shí)栽培遇倒春寒和秋季霜凍等低溫的不良影響,這些都嚴(yán)重制約優(yōu)質(zhì)煙葉的可持續(xù)生產(chǎn).植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是通過(guò)人工合成具有植物激素活性的物質(zhì),能影響植物內(nèi)源激素含量的變化進(jìn)而調(diào)控植物的生長(zhǎng)和發(fā)育[4].植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)煙草低溫脅迫后的生理效應(yīng)及其調(diào)控?zé)煵莸纳L(zhǎng)及改善煙葉品質(zhì)成為近年研究的熱點(diǎn)[5-9],而利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑培育壯苗提高抗冷性,進(jìn)而影響產(chǎn)量品質(zhì)的研究較少.潘明君等[10]研究發(fā)現(xiàn)煙草苗期噴施調(diào)環(huán)酸鈣提高了煙草幼苗的抗冷性,促進(jìn)了煙草幼苗的生長(zhǎng);謝會(huì)雅等[11]研究表明水楊酸、甜菜堿、聚乙二醇和 5-氨基乙酰丙酸等生理活性物質(zhì)可改善煙苗低溫抗性;林珊珊等[12]研究發(fā)現(xiàn),胺、蕓苔素內(nèi)酯處理可提高烤煙的產(chǎn)量及改善品質(zhì).同時(shí)有研究報(bào)道表明,多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑5-氨基乙酰丙酸[11]、烯效唑[13]、脫落酸[14]、甜菜堿[11]、萘乙酸[15]和吲哚丁酸[16]等可提高植物逆境抗性.本試驗(yàn)在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)在苗期葉面噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑培育健壯抗寒煙苗,探討其對(duì)移栽后烤煙根系形態(tài)建成、田間生長(zhǎng)、產(chǎn)量及質(zhì)量形成的調(diào)控效應(yīng),旨在明確其使用效果,為烤煙優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù).
供試烤煙品種為‘云煙87’(YY87),由廣西壯族自治區(qū)煙草公司河池市公司提供.供試植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為調(diào)環(huán)酸鈣(PHDC,純度90%)、5-氨基乙酰丙酸(ALA,純度98%),烯效唑(S-3307,95%),脫落酸(ABA,99.0%)、甜菜堿(GB,98%)、萘乙酸(NAA,97%)、吲哚丁酸(IBA,98%),以上試劑均為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的固體粉劑.
大田試驗(yàn)于2015年2月至7月在廣西河池市羅城縣龍岸鎮(zhèn)(E 109.02°,N 25.02°)開(kāi)展.該地區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),年均溫19.3~20.1 ℃,最冷月份是一、二月,氣溫為9 ℃,最熱月份是八月,氣溫為37 ℃;日照最多在七、八、九3個(gè)月,最少是二、三月,年均降水量1 783 mm.
試驗(yàn)地土壤肥力狀況:pH值7.46,有機(jī)質(zhì)27.8 g/kg,全氮1.94 g/kg,全磷0.406 g/kg,全鉀12.0 g/kg,速效鉀199.71 mg/kg,堿解氮127.81 mg/kg,速效磷19.82 mg/kg.
試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理:空白對(duì)照(CK)、復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z1(混合液中各組分的質(zhì)量濃度為:S-3307 20 mg/L +ALA 20 mg/L+PHDC 10 mg/L)、復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z2(混合液中各組分的質(zhì)量濃度為:S-3307 20 mg/L+ABA 0.5 mg/L+GB 200 mg/L+NAA-IBA 2.5 mg/L),每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)為2個(gè)育苗盤(52 cm×33 cm×6.5 cm/盤,160孔/盤),采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(兩種復(fù)合生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的各組分使用質(zhì)量濃度是根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的最佳使用質(zhì)量濃度確定;2種配方組合是基于S-3307的壯根壯苗作用下,比較PHDC與ABA+ NAA-IBA復(fù)配的促根、抗逆效果,以及ALA與GB的促進(jìn)光合作用效果等確定).選取大小一致且飽滿的烤煙種子于漂浮盤中播種育苗,在25 ℃下培養(yǎng),于四葉一心期噴施處理,對(duì)幼苗定量噴灑每盤100 mL,對(duì)照噴施等量去離子水.待煙株長(zhǎng)出6~7片真葉時(shí)進(jìn)行移栽,行距0.85 m,株距0.4 m,小區(qū)面積35 m2,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,四周設(shè)有保護(hù)行.栽培管理均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培規(guī)程進(jìn)行.
于苗期(移栽時(shí))、旺長(zhǎng)期(移栽后50 d)各小區(qū)隨機(jī)抽取15株烤煙測(cè)定農(nóng)藝指標(biāo)、生物量和根系形態(tài)指標(biāo).于成熟期采收,烤后測(cè)定煙葉產(chǎn)量及其化學(xué)成分.
1.3.1 農(nóng)藝性狀指標(biāo)的測(cè)定和取樣方法 煙株的農(nóng)藝性狀主要測(cè)定株高(地表至煙株葉片生長(zhǎng)點(diǎn)的高度)、最大葉面積、生物量(植株樣品收獲后105 ℃殺青0.5 h,65 ℃烘干至恒質(zhì)量,進(jìn)行生物量測(cè)定),具體參照《YC/T142-1998煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》.
根系形態(tài):苗期采樣為將煙苗帶育苗基質(zhì)從育苗盤中一起拔出,于清水中輕輕抖動(dòng),洗凈基質(zhì),然后用濾紙吸干根表水分;旺長(zhǎng)期取煙株四周0.5 m范圍,用鏟子將整個(gè)煙草根系帶土挖出,輕輕抖落松散土壤,然后將帶土根部放入清水中輕輕抖動(dòng),去掉根系粘結(jié)的土壤,在整個(gè)過(guò)程中避免傷根斷根;測(cè)定前需將洗凈的根系從莖基部整個(gè)剪取,用根系掃描儀EPSON2000進(jìn)行根系圖像采集,獲得根系掃描圖片后,利用WinRHIZO分析圖片,獲得總根長(zhǎng)、根表面積、體積、平均直徑等根系形態(tài)指標(biāo).
1.3.2 煙葉化學(xué)成分的測(cè)定 大田烤煙成熟時(shí)按小區(qū)分別采收和烘烤,統(tǒng)計(jì)烤后煙葉產(chǎn)量,按國(guó)家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí),統(tǒng)計(jì)上、中等煙葉比例.取各處理的上部葉(B2F)、中部葉(C3F)、下部葉(X2F)進(jìn)行煙葉內(nèi)在化學(xué)成分分析:全鉀含量的測(cè)定采用H2SO4-H2O2消煮,火焰光度法[17],全氮、水溶性總糖和還原糖含量的測(cè)定采用連續(xù)流動(dòng)法[18-19].煙堿的測(cè)定采用活性炭-紫外分光光度法[20],粗蛋白質(zhì)含量按下列公式推算:蛋白質(zhì)含量(%)=(總氮%-煙堿%×0.172 9)×6.25[20].
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用采用Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)和制作圖表,SPSS Statistics 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析,采用Duncan’s進(jìn)行多重比較分析.
由表1可知,噴施Z1、Z2處理對(duì)煙苗的生長(zhǎng)影響顯著.就株高而言,噴施Z1、Z2抑制了煙苗的伸長(zhǎng)生長(zhǎng),株高分別比對(duì)照降低60.5%和50.7%;但顯著促進(jìn)了地上部干物質(zhì)積累、根干質(zhì)量、整株生物量及根冠比,分別比對(duì)照增加116.7%和125.0%,300.0%和200.0%,300.0%和200.0%,138.5%和138.5%.說(shuō)明苗期噴施Z1、Z2處理均抑制了烤煙幼苗的縱向生長(zhǎng),但促進(jìn)了根系的生長(zhǎng),起到了健苗壯根的效果;在促進(jìn)根系生長(zhǎng)方面,Z1的作用效果比Z2好.
表1 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)煙苗農(nóng)藝性狀及生物量的影響
根系作為植物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官,其形態(tài)與植物地上部的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)密切相關(guān).由表2可知,與對(duì)照相比,噴施Z1處理烤煙幼苗的根系總體積、根系總長(zhǎng)度和總表面積分別增加了34.7%、67.1%、50.5%,而噴施Z2處理對(duì)根系形態(tài)雖有一定影響,但未達(dá)到差異顯著水平;根系平均直徑2個(gè)處理Z1、Z2較CK均分別減小了9.6%和8.2%.在兩種調(diào)節(jié)劑組合中,Z1處理的根系形態(tài)各指標(biāo)與對(duì)照之間差異均達(dá)到顯著水平,即在促進(jìn)苗期根系發(fā)育上Z1的效果優(yōu)于Z2.
表2 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)烤煙幼苗根系形態(tài)的影響
由表3可知,苗期噴施復(fù)合調(diào)節(jié)劑能夠縮短烤煙的還苗期;在烤煙的旺長(zhǎng)期,Z1、Z2處理煙苗的株高、上部葉最大葉面積、中部葉最大葉面積均比對(duì)照有不同程度的增加,但差異不顯著.總的來(lái)說(shuō),在促進(jìn)煙株縱向生長(zhǎng)和增大葉片面積上Z2處理的作用大于Z1.
表3 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)烤煙還苗及旺長(zhǎng)期農(nóng)藝性狀的影響
在烤煙旺長(zhǎng)期,調(diào)節(jié)劑組合Z1和Z2處理間的根、莖、葉干質(zhì)量及整株的生物量均無(wú)顯著差異(表4),但二者的根、莖、葉及整株的生物量均比對(duì)照有一定程度的增加.噴施Z1、Z2后,煙株莖干質(zhì)量、葉干質(zhì)量和整株生物量分別比對(duì)照增加81.7%和57.5%,51.9%和52.3%,55.8%和54.2%,差異顯著;根干質(zhì)量Z2處理比對(duì)照增加57.7%,Z1處理與對(duì)照及Z2處理均差異不顯著.總的來(lái)說(shuō),苗期噴施Z1、Z2處理均有利于旺長(zhǎng)期烤煙煙株生長(zhǎng),二者間差別不顯著.
表4 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)旺長(zhǎng)期烤煙生物量的影響
由表5可見(jiàn),與對(duì)照相比,噴施Z2處理的烤煙根系總長(zhǎng)度、根系總表面積和根系總體積均顯著增加了25.4%、34.8%、44.8%,而噴施Z1處理對(duì)旺長(zhǎng)期烤煙根系形態(tài)影響不顯著.可見(jiàn),在大田生長(zhǎng)后期,Z2促進(jìn)根系發(fā)育的效果優(yōu)于Z1.
由表6可知,噴施Z1和Z2處理煙葉產(chǎn)量均比對(duì)照有所增加,但Z1處理增產(chǎn)不顯著,Z2處理顯著增產(chǎn)59.0%.不同等級(jí)煙葉所占的比例也有所差異,Z1處理上等煙比例顯著低于對(duì)照28.2%,而中等煙比例差異不顯著;Z2處理上等煙和中等煙比例均與對(duì)照差異不顯著.由此可見(jiàn),Z2處理在提高烤煙產(chǎn)量的同時(shí)不影響烤煙的煙葉結(jié)構(gòu).
表5 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)烤煙旺長(zhǎng)期根系形態(tài)的影響
表6 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)烤煙煙葉產(chǎn)量的影響
由表7可知,復(fù)合調(diào)節(jié)劑處理對(duì)烤后各節(jié)位煙葉中各化學(xué)成分含量產(chǎn)生了一定影響,氮和煙堿含量由高到低依次表現(xiàn)為上部葉 > 中部葉 > 下部葉,而鉀含量、氮堿比、糖氮比和糖堿比則為下部葉 > 中部葉>上部葉,粗蛋白、總糖和還原糖含量各節(jié)位間變化不一.與對(duì)照相比,上部煙葉中,Z1處理提高煙堿含量15.5%,而總糖、還原糖、氮堿比、糖氮比和糖堿比分別降低了13.2%、26.7%、13.3%、26.1%和34.0%;Z2處理煙葉氮和煙堿含量分別提高6.4%和32.4%,而氮堿比和糖堿比分別下降20.0%和25.8%;中部煙葉中,Z1處理的煙葉中氮、鉀、粗蛋白及氮堿比分別提高5.8%、22.4、9.1%和9.0%,而總糖、還原糖和糖堿比分別降低了19.8%、7.0%和12.0;Z2處理分別提高了煙葉中粗蛋白、氮堿比和糖堿比3.8%、17.9和20.0%,而鉀含量、煙堿和總糖分別降低了5.1%、16.2%和4.5%;下部煙葉中,Z1處理的煙葉中總糖、還原糖、糖氮比和糖堿比分別提高了35.8%、38.1%、41.1%和42.73%,而降低了鉀含量15.3%;Z2處理分別提高了煙葉中煙堿、總糖、還原糖、糖氮比和糖堿比15.9%、35.0%、29.5%、35.1%和12.0%,降低了氮、粗蛋白含量及氮堿比4.2%、9.4%和16.9%.根據(jù)國(guó)際型優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),Z1處理對(duì)上部葉的提質(zhì)效果優(yōu)于Z2,Z1、Z2兩種復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)中部葉與下部葉均無(wú)顯著提質(zhì)效果.
表7 復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分含量的影響
表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤,同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05).
農(nóng)藝性狀是植株生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)的表觀反映,也是植物內(nèi)在生理協(xié)調(diào)好壞的體現(xiàn)[21].前人研究表明,移栽后噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以改善煙株農(nóng)藝性狀,促進(jìn)煙葉產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀的提高[22-23];王麗特等[24]對(duì)煙草幼苗噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)煙株根系活力增強(qiáng),干物質(zhì)累積量增加,煙苗抗寒性提高;趙靜等[25]發(fā)現(xiàn),噴施水楊酸處理促進(jìn)煙株根系的生長(zhǎng),使得植株更好的適應(yīng)環(huán)境;王念磊等[8]研究發(fā)現(xiàn),植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理對(duì)煙苗及后期田間生長(zhǎng)均有顯著促進(jìn)效果.噴施外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)煙株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用可能是由于其影響了煙株體內(nèi)內(nèi)源激素的累積及分配,維持各內(nèi)源激素的平衡,調(diào)控植株體內(nèi)生理代謝,進(jìn)而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)及干物質(zhì)的累積[26-28].本研究結(jié)果表明,苗期噴施復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z1、Z2處理均能促進(jìn)烤煙幼苗及移栽后田間生長(zhǎng)及干物質(zhì)的累積,特別是促進(jìn)了根系的生長(zhǎng),這有助于增大根系與養(yǎng)分、水分的接觸面積,使根系吸收更多的養(yǎng)分和水分,達(dá)到健苗壯根的效果,使得移栽后更易于適應(yīng)環(huán)境,縮短還苗期.由于處理后烤煙根系發(fā)達(dá),促進(jìn)煙株生長(zhǎng),最終煙葉產(chǎn)量也均有所提高,其中Z2處理產(chǎn)量顯著高于對(duì)照.綜合烤煙生長(zhǎng)情況和根系形態(tài)結(jié)構(gòu),在促進(jìn)烤煙苗期生長(zhǎng)方面以Z1處理較佳,而后期生長(zhǎng)Z2的效果優(yōu)于Z1.
煙葉化學(xué)成分是評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),但單一化學(xué)成分的高低不能很好反映煙葉品質(zhì),而各化學(xué)成分比例的協(xié)調(diào)性才是最終反映煙葉品質(zhì)的主要指標(biāo).烤煙煙葉化學(xué)成分適宜范圍分別為:上部煙葉:氮含量(1.6%~2.8%),煙堿(3.0%~3.5%),還原糖含量(16%~21%),總糖(20%~25%),鉀(>2%),糖堿比(6~10)和糖氮比(6~10)氮堿比(0.6~0.9)最佳,一般小于1;中部煙葉:氮含量(1.4%~2.2%),煙堿(2.0%~3.0%),還原糖含量(20%~23%),總糖(23%~29%),鉀(>2%),糖堿比(8.5~13.5)和糖氮比(6~10)氮堿比(0.7~1.0)最佳,一般小于1;下部煙葉:氮含量(1.3%~1.8%),煙堿(1.5%~2.0%),還原糖含量(16%~23%),總糖(20%~29%),鉀(>2%),糖堿比(10.5~15.5)和糖氮比(6~10)氮堿比(0.9~1.4)最佳,一般小于1[20,29].煙草栽培種質(zhì)因素、自然生態(tài)條件(光照、溫度和水分等)和栽培措施均影響煙葉次生代謝產(chǎn)物含量,進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)[30].本研究結(jié)果顯示,噴施Z1和Z2處理的烤煙葉片中的化學(xué)成分相比對(duì)照均發(fā)生一定的改變,Z1處理顯著提高了烤煙下部葉可溶性總糖和還原糖的含量,以及中部葉中全氮、全鉀和蛋白質(zhì)的含量,顯著降低了上部葉的煙堿含量;Z2處理顯著提高了烤煙下部葉可溶性總糖和還原糖的含量,以及上部葉氮含量、中部葉蛋白質(zhì)含量,顯著降低了中部葉煙堿含量.從優(yōu)質(zhì)烤煙標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,本試驗(yàn)各處理、不同部位煙葉的鉀含量、氮堿比均達(dá)優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn),總糖以各處理下部葉及中部葉的對(duì)照和Z2處理達(dá)優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn);可見(jiàn),各處理多項(xiàng)化學(xué)成分指標(biāo)均未達(dá)優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn),這可能與試驗(yàn)期間栽培地區(qū)的氣候變化有關(guān)(如試驗(yàn)期間的光照、溫度及降水等),這樣有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證.
苗期葉面噴施復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z1、Z2處理對(duì)烤煙苗期及移栽田間后的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成均有促進(jìn)作用,對(duì)根系生長(zhǎng)及干物質(zhì)量的累積促進(jìn)作用尤為顯著,苗期Z1在促進(jìn)生長(zhǎng)上表現(xiàn)優(yōu)于Z2.煙苗移栽到大田后,復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z1、Z2處理的煙株還苗期縮短,農(nóng)藝性狀和煙葉產(chǎn)量均優(yōu)于對(duì)照處理,但中上等煙比例卻低于對(duì)照處理.綜合各處理的田間生長(zhǎng)指標(biāo),Z2處理在促進(jìn)煙草植株后期生長(zhǎng)方面效果更好,產(chǎn)量顯著增加.Z1和Z2處理的烤煙葉片中的化學(xué)成分相比對(duì)照均有所改變,Z1處理顯著提高了中部葉氮、鉀、蛋白的含量,同時(shí)降低煙堿含量;Z2處理顯著提高了上部葉氮、鉀蛋白、總糖含量.綜合上述,復(fù)合調(diào)節(jié)劑Z1、Z2對(duì)培育煙草健壯幼苗均有一定促進(jìn)效果,但在增產(chǎn)方面Z2處理效果顯著,建議推廣應(yīng)用于生產(chǎn).