腐殖酸基質對煙苗生長及根系形態(tài)特征的影響

樊 俊，王 瑞，徐大兵，譚 軍

（1湖北省煙草公司恩施州公司，湖北恩施 445000；2湖北省農(nóng)業(yè)科學院植保土肥研究所，武漢 430070）

0 引言

育苗基質主要用于模擬土壤環(huán)境并固定煙苗根系，可為煙苗生長發(fā)育提供所需要的養(yǎng)分和水分，是煙草大棚育苗中最關鍵的物質，不同原料或配比的基質對育苗效果有很大影響[1-2]，而培育壯苗是煙葉優(yōu)質穩(wěn)產(chǎn)的重要保證。對基質質量影響較大的化學成分主要有腐殖酸、電導率、pH、有效鐵等。腐植酸(humic acids)是一類成分復雜的天然有機物質[3]，可以有效增加土壤營養(yǎng)[4]，改善土壤結構[5-6]，促進土壤微生物活動等[7-10]。另外，腐植酸能促進植物光合、呼吸作用、提高抗逆性[11-12]，對培育壯苗有很好的效果，受到許多學者的重視。劉美等[13]認為在育苗基質中添加腐殖酸能有效促進番茄苗生長并改善其生理特性，符昌武等[14]、晉艷等[15]研究表明煙草基質中的腐殖酸可以影響煙苗的生長發(fā)育和生理特性指標，但基質添加腐殖酸對煙苗壯苗培育及根系形態(tài)特征影響的相關報道還較少。筆者探索利用腐殖酸改進煙草育苗基質，研究其對煙苗成苗率、壯苗指數(shù)、生長發(fā)育狀況、根系形態(tài)特征的影響，以期了解腐殖酸應用于煙草大棚育苗的前景，并為促進煙苗根系發(fā)育、提高壯苗水平提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 供試材料

腐殖酸由大連九成物產(chǎn)有限公司提供，顆粒狀，有機物含量55%，純腐殖酸含量75%。煙草育苗基質由恩施州煙草物資供應公司提供，配方為草炭60%、谷殼20%、珍珠巖20%，腐殖酸含量17.8%，容重為0.27 g/cm3?？緹熎∮鐚Ｓ帽P，每盤153 孔，大小為66.5 cm×34 cm×5.5 cm，每孔容積25 cm3。育苗肥料為煙草育苗專用肥，氮磷鉀比例為10:10:20。供試烤煙品種為‘云煙87’。

1.2 試驗方法

育苗試驗于2019 年5—7 月在恩施市望城坡煙草科技示范園溫室大棚進行。試驗共設置5 個處理，T1為對照，商品基質+腐殖酸0 g/株（腐殖酸總含量17.8%）；T2為商品基質+腐殖酸0.5 g/株（腐殖酸總含量23.3%）；T3為商品基質+腐殖酸1.0 g/株（腐殖酸總含量28.8%）；T4為商品基質+腐殖酸1.5 g/株（腐殖酸總含量34.4%）；T5為商品基質+腐殖酸2.0 g/株（腐殖酸總含量40.0%）。按照每盤153 株計算腐殖酸添加量，與基質充分混合均勻，加水濕潤平衡24 h后裝盤，每孔播種1顆包衣種。每個處理4 盤，分別放入2 個黑色托盤（2盤/托盤），共20 個育苗盤，10 個黑色托盤。在育苗托盤加干凈水，保持4 cm 的水深，均勻撒入煙草育苗專用肥30 g，放入播好種的育苗盤。在煙苗長至大十字期再加入育苗專用肥30 g。育苗過程中注意補充水分，控制水深在4～5 cm，其他管理措施均按照GB/T 25241.1—2010中的漂浮育苗技術方法進行。

1.3 煙苗成苗率及農(nóng)藝性狀測定

育苗結束時（播種后50天）調查成苗率，用直尺測定煙苗株高、莖粗、葉數(shù)、葉長、葉寬等農(nóng)藝性狀指標。

1.4 根系掃描測定

育苗結束后每個處理從苗盤中隨機選取大小均勻一致的20 株煙苗，連同基質一起輕輕拔出，用自來水仔細沖洗根系和地上部，去除育苗基質及其他表面雜物，用自來水洗凈，吸水紙吸干水分，將根系與地上部分分開。隨機選取10 株，通過LA1600 根系掃描儀將完整的根系圖像存入計算機，采用Win RHIZO根系分析軟件測定總根長、平均直徑、總根表面積、總根體積及不同徑級根系總長等形態(tài)學參數(shù)。將剩余10 株于105℃殺青30 min，75℃烘至恒重，分地上部分和根系分別稱干重，參考呂秀敏等[16]、白巖等[17]的方法計算壯苗指數(shù)，如式(1)。

1.5 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 22.0軟件處理完成。

2 結果與分析

2.1 煙苗成苗率

隨著腐殖酸用量的增加，煙苗成苗率呈先增加再降低的趨勢（圖1），在腐殖酸用量為1.5 g/株達最大值(92.3%)，高于對照處理的88.7%；而腐殖酸含量達到2.0 g/株的處理，煙苗成苗率僅為88.3%，低于對照處理，說明一定含量的腐殖酸能提高煙苗成苗率，而高用量的腐殖酸對成苗率有降低的效果。

圖1 基質添加腐殖酸對煙苗成苗率的影響

2.2 煙苗農(nóng)藝性狀

由表1可知，隨著育苗基質中腐殖酸用量的增加，煙苗株高、莖粗、葉長、葉寬呈先增加再降低的趨勢，在腐殖酸用量為0.5～1.0 g/株處理達最大值，分別為21.6、4.55、15.9、7.75 cm，分別較對照提高5.4%、12.3%、5.3%和6.9%；而腐殖酸用量達到2.0 g/株的處理，煙苗農(nóng)藝性狀指標有降低的趨勢，顯著低于對照處理和其他腐殖酸處理，表明高含量的腐殖酸對煙苗生長發(fā)育有一定的抑制作用。

表1 基質添加腐殖酸對煙苗農(nóng)藝性狀的影響

2.3 煙苗生物量和壯苗指數(shù)

煙苗生物量的大小一定程度可以反映煙株的生長水平，壯苗指數(shù)是從外觀長勢和煙苗根系生長情況來衡量煙苗素質的重要指標。從圖2～3 可以看出，隨著腐殖酸用量的增加，煙苗根系和地上部生物量呈先增加再降低的趨勢，在腐殖酸0.5～1.5 g/株處理達最大值，分別為0.0515、0.329 g/株，較對照增加17.0%和0.9%，根系生物量增加達顯著水平；壯苗指數(shù)呈先增加再降低的趨勢，在1.0 g/株處理為最大值，達到1.05，較對照增加16.7%，其次為1.5 g/株處理的1.04，均較對照增加明顯，而2.0 g/株的腐殖酸降低了煙苗生物量和壯苗指數(shù)，說明適量腐殖酸處理對提高煙苗生物量和狀苗指數(shù)有顯著作用，但高用量（2.0 g/株）腐殖酸則有相反的效果。

圖2 基質添加腐殖酸對煙苗生物量的影響

圖3 基質添加腐殖酸對煙苗壯苗指數(shù)的影響

2.4 煙苗根系形態(tài)特征

煙苗根系形態(tài)學參數(shù)是決定根系生長及吸收范圍、強度的重要指標，對煙苗移栽后縮短還苗期有重要意義。由表2 可知，基質添加腐殖酸對煙苗根系生長有重要影響。根系總長、總表面積、平均直徑和根系體積以腐殖酸1.5 g/株處理最高，分別為277.8 cm、62.08 cm2、0.722 mm、1.110 cm3，較對照增加22.5%、31.6%、10.6%和40.7%，效果明顯。根尖末端數(shù)以2.0 g/株處理最大，為1042.3個，其次為1.5 g/株處理的911.0 個，顯著大于對照處理。綜合比較，腐殖酸1.5 g/株處理的煙苗根系形態(tài)特征較好，明顯優(yōu)于對照。

表2 基質添加腐殖酸對煙苗根系形態(tài)特征的影響

不同徑級根系總長分析（表3）表明，隨著基質腐殖酸添加量的增加，根系徑級L≤0.5 mm 和0.5 mm＜L≤1.0 mm 的細根總長有增加的趨勢，分別比對照增加了10.2%、19.7%、31.9%、45.9%和-4.7%、61.9%、53.4%、37.6%；根系徑級1.0 mm＜L≤2.0 mm的中等根系和徑級L>2.0 mm 的粗根系總長均呈先增加再降低的趨勢，在1.0～1.5 g/株處理達最大值，較對照增幅為35.5%和42.6%。表明在煙草育苗基質中應用腐殖酸，對煙苗不同徑級根系總長都有增加的效果，尤其是L≤0.5 mm、0.5 mm＜L≤1.0 mm 的細根系總長增加幅度最大。

表3 基質添加腐殖酸對煙苗不同徑級根系總長的影響 cm

3 結論

腐殖酸營養(yǎng)物資豐富，具有促進養(yǎng)分吸收、刺激作物生長、提高農(nóng)作物抗性等功能。苗基質中添加適量的腐殖酸能促進煙苗的生長發(fā)育，提高壯苗指數(shù)和成苗率，具有顯著增加煙苗根系體積、根系表面積、平均直徑及各級根系總長的效果，對培育壯苗有顯著的作用，以添加腐殖酸處理（腐植酸總含量在28.8%～34.4%）效果最好。因此，煙葉育苗生產(chǎn)中，可在基質中添加1.0～1.5 g/株的腐殖酸，對提高煙苗的整體素質、縮短移栽還苗期有較好的效果。

4 討論

4.1 腐殖酸對煙苗生長發(fā)育的影響

腐殖酸含有多種生理活性物質，對作物的生長發(fā)育及體內生理代謝有促進作用，對提高育苗效果也有顯著的作用。許多研究表明，腐殖酸添加在基質中，能夠改善基質的理化性狀，刺激作物生長，增強作物抗逆能力，促進煙苗的生長發(fā)育[14-15]。本研究中，隨著基質中腐殖酸用量的增加，煙苗成苗率、株高、莖粗、生物量和壯苗指數(shù)等指標均呈先增加再降低的趨勢，在添加量為1.0～1.5 g/株時達到最大值，成苗率提高3.6 個百分點、莖粗提高12.3%、根系生物量提高17.0%、壯苗指數(shù)提高16.7%，說明育苗基質中添加適量的腐殖酸，能明顯改善煙苗生長狀況，提高壯苗指數(shù)，這與前人的研究結論一致[14]。劉美等[13]認為，番茄幼苗生長最好的基質腐植酸總含量為16.2%；晉艷等[15]研究表明，基質中不同腐殖酸含量對煙苗生長有顯著影響，腐殖酸含量在20%左右煙苗生長較好。本試驗在供試基質（腐植酸含量17.8%）中添加適量腐殖酸，育苗基質中腐植酸總含量在28.8%～34.4%（T3和T4處理）的育苗效果較好，基質中腐植酸總含量達到40%（T5處理），對煙苗的生長發(fā)育各項指標及成苗率等均有抑制作用，壯苗指數(shù)也有一定程度的降低，表明基質中添加過量腐殖酸對煙苗的生長發(fā)育有負面效果[18-19]，一方面可能是因為腐殖酸分子結構中含有大量的活性基團，使得它在育苗基質水溶液中呈現(xiàn)一定的物理化學性質，施用量大時容易造成水體化學性狀改變，如酸化等[20]，影響了煙苗生長；另一方面，腐殖酸吸水及吸附養(yǎng)分能力較強[21]，大量使用可能影響了基質的理化性能，降低了基質的通透性，抑制了煙苗的正常生長，具體影響機制還有待進一步研究。本研究中育苗基質適宜腐殖酸含量為28.8%～34.4%，超過40%時煙苗素質有下降趨勢，為煙草行業(yè)育苗基質生產(chǎn)提供了科學的理論依據(jù)。

4.2 腐殖酸對煙苗根系形態(tài)特征的影響

煙苗發(fā)達的根系是培育壯苗的基礎，是煙苗移栽后早生快發(fā)的重要基礎條件。腐殖酸功能團豐富，含有很多可溶于水且能促進根系生長發(fā)育的物質成分，例如黃腐酸等。王宇函等[22]研究表明水培條件下，1‰濃度腐殖酸可顯著影響油菜幼苗的生物量，明顯提高油菜幼苗根系活力，促進根系的生長（根長、總根長和根表面積分別比對照增加20.36%、70.49%、30.43%）。根系直徑是根系感應環(huán)境敏感度的重要指標[23]，根據(jù)張雪等[24]的研究，植株根系增加直徑可以擴大根系吸水能力，使根系運輸作用增強、根系活力提高。有研究表明，植株主要是靠根尖的成熟區(qū)吸收營養(yǎng)液中的礦物質營養(yǎng)，植株的根尖數(shù)越多吸收的礦質營養(yǎng)越多[25]。本研究中基質添加腐殖酸1.0～1.5 g/株，根系總根長、總根表面積、平均直徑、總根體積、根尖末端數(shù)和各級根系總長明顯好于對照處理，表明一定量的腐植酸具有顯著的促進煙苗根系生長發(fā)育的效果，尤其是增加了根系體積、根表面積及各級根系總長，說明煙草育苗基質添加適量腐殖酸，可以改善根系的生長發(fā)育、促進根量增加和根系伸長，使煙苗吸收水分和養(yǎng)分的能力提升，有利于壯苗的培育。