生物炭對煙草幼苗氯化鈉脅迫的緩解效應

劉曉涵，劉曉暉，鄭好，荊永鋒，周文輝，余海濤，錢華，葉協(xié)鋒

生物炭對煙草幼苗氯化鈉脅迫的緩解效應

劉曉涵1,2，劉曉暉3，鄭好4，荊永鋒5，周文輝5，余海濤5，錢華5，葉協(xié)鋒1*

1 河南農業(yè)大學煙草學院，國家煙草栽培生理生化研究基地，煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室，鄭州 450002；2 廣東省韶關煙葉復烤有限公司，韶關 512000；3 深圳煙草工業(yè)有限責任公司，深圳 518000；4 武漢樂道物流有限公司，武漢 430000；5湖南中煙工業(yè)有限責任公司，長沙 410000

【】研究外源添加生物炭對煙苗NaCl脅迫的緩解作用?！尽恳钥緹熎贩NK326為供試材料，通過盆栽試驗，施用150 mmol/L NaCl溶液進行鹽脅迫，設置0、10、20和30 g/kg生物炭添加量，以不加鹽和生物炭為對照（CK），通過檢測煙株生物量、水分含量、抗逆生理指標及礦質元素含量等，明確生物炭對烤煙鹽脅迫的緩解作用?！尽葵}脅迫導致煙株發(fā)育遲緩，葉片含水率降低，自由水與束縛水比值降低，添加20～30 g/kg生物炭可顯著提高煙株干鮮重，提高葉片的相對含水率，提高自由水與束縛水的比值。在同一時期，鹽脅迫下添加20 g/kg生物炭可顯著提高葉片葉綠素a、葉綠素b含量和葉綠素總量；而添加30 g/kg生物炭顯著降低了丙二醛（MDA）和H2O2含量；同時，鹽脅迫增加了葉片超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性，加入生物炭后SOD和POD酶活性顯著降低。與CK相比，鹽脅迫下煙株地上部Ca2+、K+和Mg2+含量分別下降34.36%、15.04%和11.37%，Na+含量增加542.90%，而在移栽后75 d，添加30 g/kg生物炭煙株地上部Ca2+含量增加34.05%，Na+含量降低54.99%?！尽客庠刺砑由锾靠梢愿纳汽}脅迫下煙草葉片水分狀況、促進根系發(fā)育和煙株生物量積累，緩解由鹽脅迫導致的活性氧增多引起的膜脂過氧化反應，調節(jié)煙株地上部的離子平衡，本研究中以添加20～30 g/kg生物炭對150 mmol/L NaCl脅迫下煙草生長的緩解效果較好。

NaCl；煙草；生物炭；鹽脅迫

隨著現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展，由人類活動導致的土壤鹽漬化現(xiàn)象正在逐步加重，據(jù)FAO數(shù)據(jù)顯示，超過3.97億公頃土地的農業(yè)生產受到鹽漬化影響[1]，作物產量遠低于其遺傳潛力[2-3]。研究表明，高濃度的鹽分會影響植物的生理穩(wěn)態(tài)，干擾植物的光合能力、滲透平衡、離子吸收、蛋白和核酸合成、酶活性、有機溶質積累和激素平衡[4-5]。更甚者，鹽分會抑制根系伸長，擾亂植物的吸水能力，進而影響生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)[6-7]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，鹽漬化土壤每公頃平均損失3.47 t土壤有機碳，這不僅影響土壤肥力，也對全球氣候也產生一定影響[8]。因此對鹽漬土壤的研究越來越受重視，2018年與鹽漬化有關的文章較2004年增加了4倍[9]。

生物炭是指廢棄的有機物經厭氧熱解后形成的難溶性、高度芳香化、非常穩(wěn)定、富含碳素的固態(tài)物質，生物炭通過提高植物的養(yǎng)分利用率、改善土壤物理和生物學特性來促進植物生長[10]，進而提高作物在鹽脅迫條件下的產量[11]。Akhtar等[12]研究表明，生物炭可以吸附土壤中Na+、增加馬鈴薯木質部的K+含量，進而緩解鹽脅迫，提高馬鈴薯塊莖產量。大量研究表明，生物炭一方面通過吸附作用緩解鹽漬化引起的危害[11,13]，另一方面通過減輕氧化應激，保護植物免受鹽脅迫[14]。迄今為止，有關生物炭在煙草幼苗耐鹽方面的作用尚未見報道。因此，本研究旨在探討鹽脅迫下生物炭對煙草生長發(fā)育及抗逆指標等的影響，以期為生物炭在調控鹽漬化土壤的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年5—9月在河南農業(yè)大學國家煙草栽培生理生化研究基地進行，供試品種為烤煙K326（玉溪中煙種子有限公司）；盆栽土壤為丹麥品氏托普泥炭土（pH 5.5～6.0，全氮0.881%，全磷0.046%，全鉀0.325%）；試驗用盆為塑料盆（上口直徑為17.5 cm，下口直徑為12.5 cm，高度為16.0 cm）；生物炭用煙稈炭（pH 8.97，全碳67.65%，全氮1.44%，全磷1.00%，全鉀8.19%，陽離子交換量85.65 cmol·kg-1，BET比表面積6.072 m2·g-1，平均孔徑為2.769 nm，貴州金葉豐農業(yè)科技有限公司）；煙草專用復合肥N:P2O5:K2O=8:12:20（許昌科宏工貿有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 煙苗培養(yǎng)與試驗設計

通過0～250 mmol/L NaCl脅迫預試驗，摸索出半致死濃度（引起煙草幼苗根長下降50%的NaCl濃度）為150 mmol/L，作為NaCl脅迫濃度展開后續(xù)試驗。試驗在人工培養(yǎng)架上進行，控制條件為光照時長14 h/d，溫度23℃±3℃，相對濕度為60%～70%。采用漂浮育苗，培養(yǎng)至苗齡45 d，挑選長勢一致的煙苗用于試驗（葉片數(shù)4～5片，移栽日期為6月5日）。試驗設置CK（不加鹽和生物炭處理）、T1（150 mmol/L NaCl）、T2（10 g/kg生物炭+150 mmol/L NaCl）、T3（20 g/kg生物炭+150 mmol/L NaCl）、T4（30 g/kg生物炭+150 mmol/L NaCl）共5個處理，每個處理培育45株煙苗。在移栽前將生物炭（過20目篩）、肥料（每盆施純氮2 g，即煙草專用復合肥25 g）和NaCl（溶水）按處理要求與泥炭土混勻后裝入盆中（每個盆單獨混勻）。每個盆中裝泥炭土350 g（以干基計重，泥炭土平均含水率為53.24%，換算為濕基重量為650 g），自煙苗移入盆當天計時為第0 d。各處理每周澆水1～2次，澆水量保持一致。

1.2.2 農藝性狀的測定

選取5株有代表性的煙株標記定株，分別于移栽后30 d、45 d、60 d和75 d測量記錄煙株的最大葉長、最大葉寬和葉片數(shù)（大于2 cm）。

1.2.3 葉片水分含量的測定

水分含量的測定采用快速稱重法[15]。分別于移栽后30 d、45 d、60 d和75 d，每個處理取3株長勢一致的煙株，取生長點下第3片完全展開功能葉，稱取質量（m1），然后浸泡于4℃蒸餾水中，放置于黑暗環(huán)境5 h，取出，擦干葉片表面水分后，稱其質量（m2）。隨后，將此葉片轉入4℃ 65%蔗糖溶液中，黑暗處放置5 h后，取出葉片，用蒸餾水洗凈、擦干，立即稱其質量（m3）。最后將葉片于75℃下烘干，稱其質量（m4），每組處理重復3次。水分含量計算公式如下：

自由水含量（%）=（m1-m3）/m1×100

總含水量（%）=（m1-m4）/m1×100

束縛水含量（%）=總含水量/%－自由水含量/%

相對含水量（%）=（m1-m4）/（m2-m4）×100

水分飽和虧（%）=（m2-m1）×100/（m2-m4）

1.2.4 煙株鮮干重的測定

各處理于移栽后30 d、45 d、60 d和75 d，分別取3株長勢一致的煙株，用自來水洗凈后再用去離子水沖洗數(shù)遍，晾干后稱鮮重，在105℃下殺青15 min，于85℃烘干至恒重，稱量干重。

1.2.5 根系特征的測定

在移栽后30 d、45 d、60 d和75 d，各處理分別取3株長勢一致的煙株，沖洗根系以去除粘附的基質及其他表面雜物，盡可能保持完整性，利用掃描儀（Epson Perfection V800 Photo）掃描根系圖像，再用Win RHIZO 2007根系分析軟件（Regent Instruments Inc8，Canada）分析根系形態(tài)學參數(shù)。

1.2.6 葉綠素含量的測定

移栽后30 d、45 d、60 d和75 d，各處理分別取3株長勢一致的煙株，取生長點下第3、4片葉（自大于2 cm的葉片開始計數(shù)）剪碎混勻后測定葉綠素含量。葉綠素測定采用酒精提取研磨法[16]。

1.2.7 生理指標的測定

移栽后30 d、45 d、60 d和75 d，各處理分別取3株長勢一致的煙株，取所有葉片凍存，過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性和H2O2、丙二醛（MDA）、還原型谷胱甘肽（GSH）含量均使用試劑盒測定（蘇州科銘生物技術公司）。

1.2.8 地上部K、Na、Ca、Mg含量的測定

將1.2.4的地上部樣品磨碎，過20目篩，采用GB5009.15—2014中干法灰化法提取K、Na、Ca、Mg，并通過ICP-OES電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀測定其含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2017進行數(shù)據(jù)處理，SPSS22.0進行分析及差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 生物炭對煙草植物學性狀和干鮮重的影響

如表1所示，隨著生育期的延長，最大葉長均呈增加趨勢。移栽后30 d，T1處理與其他4個處理差異顯著，其中CK最大葉長最大，為13.50 cm，T1處理最大葉長最小，為8.83 cm，添加生物炭的處理最大葉長均大于T1處理，且與CK差異不顯著；移栽后45 d，各處理最大葉長表現(xiàn)為：CK>T4>T3>T2>T1；移栽后75 d，T1處理的最大葉長最小，僅為CK的61.02%。最大葉寬表現(xiàn)為移栽75 d，T4處理最大，與其他處理差異顯著。

隨著生育期延長，各處理葉片數(shù)持續(xù)增加。移栽后30 d，T1處理僅有6片葉，其余處理均為8片；移栽45～60 d，NaCl逐漸表現(xiàn)出對葉片發(fā)育的抑制作用，CK和T4處理與其他3個處理差異顯著，表現(xiàn)為：CK>T4>T3>T1>T2；移栽后75 d，生物炭表現(xiàn)出緩解效果，其中T3處理有效葉數(shù)達到17.33片。

表1 不同用量生物炭對鹽脅迫下煙草植物學性狀的影響

Tab.1 Effects of different doses of biochar on tobacco botanical traits under salt stress

注：同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫字母者表示組間差異達到顯著水平（）,下同

Note: the data in the same column marked with different lowercase letters means that the difference between groups has reached a significant level (), the same as below

由圖1可以看出，煙株的干重和鮮重變化趨勢相同。移栽后30 d，CK的干鮮重最大，分別為0.97 g和19.81 g；移栽后60 d，煙株干鮮重表現(xiàn)為CK>T4> T3>T1>T2；移栽后75 d，T4處理煙株干鮮重與CK相比無明顯差異。綜合來看，添加生物炭對鹽脅迫下煙株葉片生長和干物質積累有較好的促進作用，可緩解鹽脅迫對煙草生長造成的抑制作用。

圖1 不同用量生物炭對鹽脅迫下煙株干鮮重的影響

2.2 生物炭對鹽脅迫下煙葉水分含量的影響

生物炭對鹽脅迫下煙葉水分影響如表2所示。各處理總含水量差異不顯著，T1處理的總含水量最小，T3處理的總含水量最大。相對含水量的數(shù)值波動幅度比總含水量大，但整體趨勢一致，各處理差異不顯著。水分飽和虧能表現(xiàn)出植物組織間的水分虧缺程度[17]，水分飽和虧越高表明植株需水越多。移栽后30 d，T4處理與CK、T1和T2處理差異顯著，移栽后60 d和75 d，添加NaCl的處理間差異不顯著，與CK差異顯著。自由水/束縛水整體表現(xiàn)為CK與T3處理無顯著差異（45 d除外）；移栽后75 d，各處理表現(xiàn)為CK>T3>T2>T4>T1。以上結果表明，150 mmol/L NaCl會影響煙草葉片內的水分調控，鹽脅迫下煙株更為缺水；添加生物炭可緩解煙草葉片的缺水狀況，但為了抵御鹽脅迫煙株表現(xiàn)出更強烈的需水要求，需水量較正常處理有所增加。

表2 不同用量生物炭對鹽脅迫下煙葉含水率的影響

Tab.2 Effects of different amounts of biochar on tobacco moisture content under salt stress

續(xù)表2

處理時間(Treatment time)/d處理Treatment總含水量(total water content)/%相對含水量(Relative water content)/%水分飽和虧(Water saturation deficit )/%自由水/束縛水Free water/bound water 45CK86.84±0.43a84.06±0.73 a15.94±0.73 a0.82±0.30 a T185.89±0.80 a80.68±1.39 a18.85±1.39 a0.21±0.10 c T286.79±1.36 a81.15±2.38 a18.31±2.38 a0.49±0.14 b T388.25±6.53 a83.93±0.88 a19.03±0.88 a0.65±0.08 b T486.36±1.49 a82.21±1.97 a17.79±1.97 a0.63±0.15 c 60CK86.87±1.16 a85.72±6.36 a14.96±6.35 b0.73±0.14 a T184.20±0.63 a82.61±0.65 a16.39±0.65 a0.22±0.06 c T285.90±0.63 a84.04±1.28 a16.13±1.28 a0.51±0.11 b T386.68±1.55 a87.96±2.23 a18.07±2.23 a0.58±0.02 ab T484.46±0.89 a83.18±2.38 a16.82±2.38 a0.60±0.24 c 75CK86.51±0.58 a85.77±1.59 a14.23±1.59 b0.65±0.01 a T184.15±0.99 a81.76±1.07 a17.24±1.07 a0.29±0.04 c T285.80±2.40 a83.28±1.82 a15.72±1.82 a0.41±0.04 b T388.07±0.93 a85.27±2.11 a17.73±2.11 a0.69±0.06 a T484.72±0.27 a81.66±1.55 a16.34±1.55 a0.54±0.01 b

2.3 生物炭對煙株根系發(fā)育的影響

圖2為移栽75 d時各處理煙草根系狀況，T1處理煙株根系發(fā)育最弱，生物炭可以有效緩解鹽脅迫對根系的抑制，且生物炭用量越多，根系發(fā)育越好。

圖2 不同用量生物炭對鹽脅迫下煙草根系的影響

如圖3所示，各處理根長隨處理時間延長逐漸增加。移栽后45～60 d，CK、T3和T4處理根長增長速率較大，而T1和T2處理根長增長緩慢；移栽后75 d，各處理根長表現(xiàn)為T4>CK>T3>T2>T1，此時T4、T3處理的根長分別為T1處理的2.34倍和1.72倍。根表面積和根體積的變化趨勢相似，表現(xiàn)為隨著時間延長，根表面積和根體積增大，其中T1和T2處理增長速率較小，其他處理增長速率較大，在移栽后75 d，T4處理的根表面積是T1處理的2.92倍，各處理根表面積為CK>T4>T3>T2>T1，根體積為T4>CK>T3>T2>T1。各處理根系平均直徑隨時間增加先降低后升高，這可能是因為前期根系數(shù)量雖然較多，但以細根為主，隨著煙株的生長，根系逐漸開始增粗生長，其中T3處理的根系平均直徑最大。根尖數(shù)以CK相對較多，添加NaCl抑制了根尖數(shù)目的增長趨勢；施用生物炭可有效促進鹽脅迫下煙株新根數(shù)目的增多，促進效果表現(xiàn)為T4>T3>T2，其中T4處理的根尖數(shù)在移栽75 d后為處理T1的2.03倍。

2.4 生物炭對鹽脅迫下煙葉葉綠素含量的影響

由圖4可知移栽30 d后，T2處理葉綠素a含量最高，為1.45 mg/g，與其他處理差異顯著；移栽后45 d和60 d時T3處理葉綠素a含量最大，75 d時T2、T3、T4處理差異不顯著。移栽后30 d各處理葉綠素b含量變化趨勢與葉綠素a相似；移栽后60 d時T3處理葉綠素b含量最高；移栽后75 d，T3處理葉綠素b含量較CK高0.23 mg/g，與其他處理差異顯著。總葉綠素含量變化趨勢與葉綠素b相似，移栽后30 d時T2處理總葉綠素含量最高，為2.04 mg/g；45～75 d，T3處理葉綠素含量最高，在75 d時達到0.81 mg/g；在整個處理期間，T1處理的總葉綠素含量始終大于CK。

圖4 不同用量生物炭對鹽脅迫下葉片葉綠素含量的影響

2.5 生物炭對鹽脅迫下葉片MDA、H2O2含量的影響

從圖5可以看出，T1處理葉片MDA含量總是保持較高水平，在移栽后75 d達到最高值，為17.89 nmol/g。添加生物炭的處理中，T3處理葉片MDA含量較高。添加生物炭可降低葉片H2O2含量，且生物炭用量不同，降低效果不同。T1處理葉片H2O2含量始終維持在較高水平；移栽后75 d，鹽脅迫處理中，T4處理的H2O2含量最低，為2.90 μmol/g，是T1處理的62.6%。

圖5 不同用量生物炭對鹽脅迫下煙草丙二醛、H2O2含量的影響

2.6 生物炭對鹽脅迫下葉片POD、SOD活性和GSH含量的影響

對POD活性分析發(fā)現(xiàn)（圖6），移栽后30d，CK的POD活性最低，為3898.46 U/g F.W，而添加NaCl的處理POD活性較高，在6900～8100 U/g F.W；移栽后45 d，T1和T3處理的POD活性與T2和T4處理差異顯著；移栽后75 d，T1處理的POD活性最高。SOD活性的變化規(guī)律與POD稍有不同，在移栽后30 d，SOD活性表現(xiàn)為T1>T4>T3>T2>CK；在移栽45～75 d，T1處理的SOD活性最高，為CK的2.81倍，T2處理的SOD活性最低，僅為87.52 U/g F.W；添加生物炭的處理，在移栽45 d和75 d處理間差異顯著。對各處理的GSH含量分析，其中CK的GSH含量一直保持較低值，在0.11～0.17 μmol/g；而添加NaCl的處理GSH含量均較高，在移栽后30 d，T1處理的GSH含量最高，為0.84 μmol/g；在移栽30～60 d，添加生物炭處理與T1處理差異不顯著，但在移栽后75 d時，T2、T4處理與T1、T3處理差異顯著。表明150 mmol/L NaCl可提高煙草葉片的POD和SOD酶活性，增加GSH含量，在鹽脅迫基礎上添加生物炭可降低POD和SOD酶活性，但對GSH含量無較大影響。

2.7 生物炭對鹽脅迫下煙株地上部鉀、鈉、鈣、鎂含量的影響

由圖7可知，隨著煙株的生長發(fā)育，K+含量不斷增加（T1處理除外），移栽后45 d時CK的K+含量達到最高值，為113.19 g/kg，T3和T4處理K+含量與其他處理差異顯著；移栽后75 d，各處理K+含量差異顯著。Na+含量變化與K+含量相反，CK的Na+含量變化較小；移栽后45 d，各處理Na+含量差異顯著，隨著處理時間增加，T1處理Na+含量逐漸增加，與其他處理呈顯著差異，在移栽75 d達到最大值8.91 g/kg，為CK的6.43倍，在移栽后75 d各處理Na+含量為T1>T4>T3>T2>CK。

隨著時間延長CK的Ca2+和Mg2+含量呈波動增加趨勢，而T1處理Ca2+和Mg2+的積累較CK大幅度降低，移栽后75 d，分別較CK降低11.60 g/kg和0.53 g/kg；添加生物炭對Ca2+和Mg2+的影響并不一致，T4處理的Ca2+含量隨處理時間增加呈緩慢增加趨勢，在移栽后75 d較T1處理增加7.54 g/kg，T2處理則呈降低趨勢。移栽后75 d，CK的Mg2+含量最高，為4.63g/kg ，T3和T4處理Mg2+含量隨時間增加呈降低趨勢。

3 討論

鹽漬土壤的Na+含量較多，會與土壤顆粒相互作用形成堅硬的梭狀結構[18]，同時高濃度的Ca2+和Mg2+也會讓土壤小顆粒趨于緊實，破壞土壤孔隙結構，抑制水分滲透，減少根系獲得氧氣的能力，影響植物根系的生長和深扎，不利于植物對水分和養(yǎng)分的吸收運輸[18-19]。添加生物炭可以改良土壤理化性質，疏松土壤，緩解鹽漬土壤對植物根系發(fā)育造成的抑制作用[20-21]。在逆境條件下，應用生物炭可以促進植物對養(yǎng)分的吸收，進而增加生物量[12-13,22]，本研究結果也證實了該結論，在鹽脅迫條件下添加生物炭可以促進葉片的伸展、促進有效葉數(shù)增加及根系發(fā)育，用量不同其促進效果不同。這可能是由于生物炭的多孔性、巨大的比表面積以及豐富的含氧官能團，使生物炭具有較強的吸附作用，當生物炭施入土壤中，能夠吸附土壤中的Na+，減少Na+與根表面的接觸；另一方面可以降低土壤容重從而減少根系下扎阻力，促進根系發(fā)育[23]，使得根系對水分和養(yǎng)分的吸收和運輸能更好的進行。

與鹽脅迫相比，添加20 g/kg生物炭，煙葉的葉綠素含量增加。根據(jù)Kanwal[24]的研究可知生物炭可以促進小麥葉綠素含量增加，這與本研究結果一致，分析表明添加生物炭后根系發(fā)育得到促進，從而吸收更多的氮素以供葉片合成葉綠素[21]，促進植物的光合作用，增加煙株的生物量。

鹽脅迫會導致植物體內活性氧的過量產生，為減輕脅迫，植物進化出一套完整的活性氧清除系統(tǒng)[25]。本試驗結果指出在150 mmol/L NaCl處理下，葉片MDA和H2O2含量都呈增加趨勢；在處理前期，添加生物炭會降低煙株體內MDA含量，但隨著時間延長，MDA含量又呈增加趨勢，可能是因為生物炭對Na+和Cl-的吸附有一個動態(tài)平衡過程，當生物炭的離子吸附達到峰值后逐漸趨于平衡，之后又對煙株生長產生了不同程度的脅迫，因生物炭用量不同其對Na+和Cl-的吸附量也不同，導致了不同處理間MDA含量變化的差異。添加生物炭可以調節(jié)植物體內抗氧化酶的合成來緩解植物體內的鹽脅迫[26]，Kim等[13]指出與對照相比，生物炭的施用降低了鹽脅迫下玉米抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）的活性，改善了玉米在鹽脅迫下的生長和生物量。本結果表明在鹽脅迫下添加生物炭可以降低SOD和POD的活性，但對GSH含量影響不大，這表明應用生物炭提高植物抵御氧化應激的能力可能更多通過提高酶促反應完成，且其效果存在劑量效應。

本試驗結果表明，隨鹽脅迫時間延長，Na+含量增加，Ca2+和Mg2+含量變化幅度相對較小，添加生物炭后，煙株地上部K+含量增加，Na+含量降低，這與生物炭可以通過直接或間接作用對植物體內離子含量進行調節(jié)以適應植物正常生長有關，Cheng[27]、Enders[28]和Peng[29]等指出生物炭通過對土壤礦質元素的吸附和活化，從而向植物提供礦質養(yǎng)分，如P、K、Ca、Mg、S等；生物炭的多孔性和吸附性可有效降低土壤中Na+含量，降低根際土壤Na+濃度，從而有效緩解根系附近Na+濃度過高的問題，對維持鹽脅迫下植物體內的離子穩(wěn)態(tài)存在有益作用；通過對鹽漬土的淋洗試驗表明，生物炭對土壤中不同離子的淋洗效果有較大差 異[30]，同時，不同種類的生物炭其表面含氧官能團差異較大，對某些特定離子的吸附性能也存在差異，這可能是導致添加生物炭后Ca2+含量增加、Mg2+含量減少的原因。

在鹽脅迫條件下，烤煙受到的負面影響主要是滲透效應、離子毒性和降低水分可用性，而生物炭具有良好的孔隙特性和吸附性能，在疏松土壤、促進煙草根系生長的同時，可有效吸附土壤溶液中的Na+和Cl-，降低其有效性，緩解對煙草的離子毒性，此外生物炭還可提高煙草的氮肥利用率。因此，生物炭對煙草幼苗受到的鹽脅迫的緩解作用主要表現(xiàn)為施用生物炭促進了煙草根系發(fā)育，煙株可以從土壤中吸收更多的水分和養(yǎng)分以供應地上部的生長，促進煙株的干物質積累，提升煙株體內的抗氧化酶系統(tǒng)能力，從而緩解鹽脅迫，改善生長狀況。

4 結論

不同用量生物炭對鹽脅迫下煙苗生長有不同程度的緩解作用，其中30 g/kg生物炭處理對煙株的葉片發(fā)育、根系生長有較好的促進作用；20 g/kg生物炭處理可以促進煙葉對水分的保持和葉綠素的合成；30 g/kg生物炭對降低由鹽脅迫誘導的MDA和H2O2含量的增加有良好效果，且能有效降低SOD和POD的活性，活性氧清除效果較好，同時提高煙株對K+的吸收，抑制對Na+的吸收。綜合評價，生物炭用量為20～30 g/kg時可有效緩解鹽脅迫對煙株生長的抑制。

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Alleviating effect of biochar on sodium chloride stress in tobacco seedlings

LIU Xiaohan1,2, LIU Xiaohui3, ZHENG Hao4, JING Yongfeng5, ZHOU Wenhui5, YU Haitao5, QIAN Hua5, YE Xiefeng1*

1 College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, National Tobacco Cultivation and Physiology and Biochemistry Research Center, Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry, Zhengzhou 450002, China;2 Guangdong Shaoguan Tobacco Recuring Co., LTD., Shaoguan 512000, China; 3 China Tobacco Shenzhen Industry LLC, Shenzhen 518000, China;4 Ledao Logistics, Wuhan 430000, China;5 China Tobacco Hunan Industry LLC, Changsha 410000, China

This study aims to study the alleviating effect of exogenous biochar on NaCl stress of tobacco seedlings.Using flue-cured tobacco K326 as material, pot experiment was carried out by applying 150mmol/L NaCl solution as salt stress and setting biochar addition amount of 0, 10, 20 and 30 g/kg biochar addition amount. Meanwhile, control experiment was carried out by not adding salt and biochar treatment as control (CK). The biomass and moisture content of tobacco, physiological index and the content of mineral elements were detected to clarify the alleviating effect of biochar on salt stress of flue-cured tobacco.Salt stress resulted in growth retarding of tobacco plant, decreased leaf water content and ratio of free water to bound water. The addition of 20-30 g/kg biochar significantly increased dry fresh weight of tobacco plant, leaf relative water content, and ratio of free water to bound water. In the same period, adding 20 g/kg biochar under salt stress could increase chlorophyll a and chlorophyll b contents and total chlorophyll content significantly in leaves. The addition of 30 g/kg biochar significantly reduced the contents of MDA and H2O2. Meanwhile, salt stress increased the activities of SOD and POD in leaves, while the addition of of biochar decreased the activities of SOD and POD significantly. Compared with CK, the content of Ca2+, K+and Mg2+under salt stress decreased by 34.36%, 15.04% and 11.37%, respectively, and the content of Na+increased by 542.90%. After 75 days of transplanting, adding 30 g/kg biochar increased the content of Ca2+in shoot by 34.05% and decreased the content of Na+by 54.99%.Exogenous addition of biochar can improve the water status of tobacco leaves under salt stress, promote the root development and biomass accumulation of tobacco plants, alleviating the membrane lipid peroxidation reaction caused by the increase of reactive oxygen species under salt stress, and regulate the ion balance of tobacco overground parts. In particular, adding 20-30 g/kg biochar had the best mitigation effect on tobacco growth under the stress of 150 mmol/L NaCl.

NaCl; tobacco; biochar; salt stress

Corresponding author. Email：yexiefeng@163.com

煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室項目“植煙土壤肥力培育及提高肥料利用率技術研究”（No.30800665）

劉曉涵（1992—），碩士，研究方向：煙草栽培生理和復烤煙葉質量評價，Tel：15038280097，Email：849954348@qq.com

葉協(xié)鋒（1979—），Tel：0371-63555713，Email：yexiefeng@163.com

2021-08-24；

2022-02-10

劉曉涵，劉曉暉，鄭好，等.生物炭對煙草幼苗氯化鈉脅迫的緩解效應[J]. 中國煙草學報，2022，28（3）.LIU Xiaohan, LIU Xiaohui，ZHENG Hao, et al. Alleviating effect of biochar on sodium chloride stress in tobacco seedlings[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022,28(3). doi: 10.16472/j.chinatobacco. 2021.163