不同發(fā)酵稻殼基質(zhì)配方對煙苗生長發(fā)育的影響

周德英， 王錫春， 李小慧， 周向平， 甘在德， 王凱歌， 蔣篤忠，黃石旺， 肖欽之， 靳志麗， 袁 芳， 鄧征宇， 朱旺沖， 吳岳庭， 彭陸軍

(1.湖南省煙草公司 藍(lán)山縣分公司， 湖南 藍(lán)山425600； 2.湖南省煙草公司 永州市公司， 湖南 永州 425000； 3.湖南省煙草公司 江永縣分公司， 湖南 江永 425400； 4.永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 湖南 永州 425001； 5.永州市思源農(nóng)業(yè)科技有限公司， 湖南 永州 425000)

0 引言

【研究意義】育苗是煙葉生產(chǎn)過程中的重要基礎(chǔ)工作，育苗成功的關(guān)鍵在于栽培所用基質(zhì)[1-3]?；|(zhì)是煙草育苗過程中的“土壤”[4]，不僅可以固定煙苗，還可為煙苗提供必要的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，對所育煙苗品質(zhì)的影響起重要作用。如今，烤煙育苗朝著“集約化、低成本、易操作”的方向發(fā)展[5]。因此，尋找來源廣泛、價格低廉和環(huán)境友好的育苗基質(zhì)材料對烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國稻殼年產(chǎn)量約2億 t，其作為大米加工的主要副產(chǎn)品之一，約占水稻產(chǎn)量的1/5[6-7]。稻殼理化性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)酵后其不穩(wěn)定物質(zhì)，如有機質(zhì)、糖分和蛋白質(zhì)等都能不同程度降解[8]。與漂浮育苗基質(zhì)主要原料泥炭相比，發(fā)酵稻殼具有成本低、可再生和資源豐富等優(yōu)點[9]，有較大的推廣應(yīng)用價值。目前為止，關(guān)于稻殼腐熟、發(fā)酵方面的研究較多，有研究表明，利用雞糞作為稻殼腐熟氮源效果最好；接種外源微生物菌劑可有效加速稻殼的發(fā)酵腐熟，加速其升溫和體積變化，縮短發(fā)酵時間[10-14]。【研究切入點】永州是湖南省的主要產(chǎn)煙區(qū)之一，永州煙區(qū)采用的育苗基質(zhì)是炭化谷殼型基質(zhì)，由于稻殼在炭化過程中產(chǎn)生煙霧和二氧化碳等有害氣體，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生不利影響，因此，育苗基質(zhì)生產(chǎn)在一定程度上受到限制。目前，有關(guān)永州煙區(qū)采用發(fā)酵稻殼替代炭化谷殼的新型煙草基質(zhì)配方研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以發(fā)酵稻殼、草炭和膨化珍珠巖為試材，從煙苗的出苗率、形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)、根系發(fā)育狀況和酶活性等方面綜合評價不同發(fā)酵稻殼基質(zhì)配方的育苗應(yīng)用效果，并篩選適宜永州煙區(qū)的育苗配施組合，以期為其在烤煙育苗中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站永州基地玻璃育苗棚進(jìn)行，育苗棚內(nèi)溫度5.8～37.5℃，相對濕度25%～91%。

1.2 試驗材料

發(fā)酵稻殼，自制；商品化草炭(呈棕色或黑色，有機質(zhì)≥30%，比重0.7～1.05 g/cm3，pH5.5～6.5，呈層狀分布)，購自吉林奧新農(nóng)業(yè)科技有限公司；商品膨化珍珠巖(粒度0.1～0.15 mm，容重150～200 g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)0.047～0.054 w/m·k，成球率70%～90%，閉孔率≥95%)，購自河南信陽上天文強珍珠巖廠；烤煙漂浮育苗常用商品基質(zhì)(體積比：45份炭化谷殼+27.5份草炭+27.5份膨化珍珠巖)，購自永州華安煙草物資生產(chǎn)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 發(fā)酵稻殼獲取 稻殼經(jīng)粉碎機過3目篩，粉碎稻殼顆粒用潔凈水浸泡1 d，吸水量達(dá)60%后取出，按稻殼1 000 kg加尿素5 kg、玉米粉5 kg和稻殼專用發(fā)酵助劑4 kg，配制成稀釋液。翻稻殼堆垛的同時噴灑稀釋液，使稀釋液均勻滲入稻殼堆垛中，并用塑料膜封閉于60℃內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，其間經(jīng)2～3次反復(fù)翻堆發(fā)酵，稻殼表面由黃轉(zhuǎn)棕褐色即可，發(fā)酵時間25～30 d。制成的發(fā)酵稻殼強度低、易碎，pH5.5～6.5。

1.3.2 試驗設(shè)計 以烤煙不同育苗基質(zhì)為試驗對象，試驗共設(shè)6個處理(表1)，以常用商品基質(zhì)為對照(CK)，每處理3次重復(fù)，育苗試驗均在同一育苗池進(jìn)行。

表1 烤煙育苗基質(zhì)材料配方設(shè)計

1.3.3 調(diào)查項目及方法

1) 煙苗根數(shù)測定。分別在烤煙播種后70 d和80 d，每處理隨機選取15株煙苗采用萬深LA-S根系分析掃描儀(型號：MRS-9600TFU2L，上海中晶科技有限公司)測定其一級側(cè)根數(shù)、二級側(cè)根數(shù)和總根數(shù)。

2) 煙苗農(nóng)藝性狀測定。于播種后20 d，測定煙苗出苗率；分別在播種后70 d和80 d，每處理隨機選取5株烤煙，參照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》(YC/T 142─2010)[15]測定株高、莖圍、根鮮重和根干重。

3) 煙苗理化指標(biāo)測定。在播種后70 d，每處理每天9：00～10：00隨機選取10株烤煙，取其功能葉去掉主脈，用磺胺比色法測定葉片硝酸還原酶(NR)活力；用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活力；用氯化三苯基四氮唑法測定根系活力；用UV-1801型紫外分光光度計(北京瑞利分析儀器有限責(zé)任公司)測定葉綠素含量；參照試劑盒(南京建成生物工程研究所)說明書中的方法測定煙葉的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用DPS 18.10和Excel 2019對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理煙苗的農(nóng)藝性狀和生物量

從表2看出，播種后70 d各處理煙苗株高為103.21～117.51 mm，莖圍9.87～12.06 mm，根鮮重0.573～0.659 g/株，根干重0.032～0.042 g/株。T4、T5煙苗株高和莖圍均極顯著高于CK，根鮮重和根干重顯著高于CK。播種后80 d各處理煙苗株高為115.13～120.20 mm，莖圍10.63～13.87 mm，根鮮重0.602～0.641 g/株，根干重0.038～0.045 g/株。T3、T4、T5煙苗的莖圍，T4、T5根鮮重，T5根干重均極顯著高于CK。表明，烤煙漂浮育苗基質(zhì)采用發(fā)酵稻殼的配施組合優(yōu)于商品基質(zhì)，其中，以發(fā)酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%為原料制成育苗基質(zhì)的效果最好。

表2 不同處理煙苗的農(nóng)藝性狀和生物量

2.2 不同處理煙苗的根系數(shù)量

由表3可知，播種后70 d煙苗的一級側(cè)根、二級側(cè)根數(shù)和總根數(shù)分別為250～364條、589～722條和838～1 082條，采用發(fā)酵稻殼各處理的一級側(cè)根、二級側(cè)根和總根數(shù)均多于CK，其中，T3、T4和T5煙苗的一級側(cè)根數(shù)均極顯著高于CK，T2一級側(cè)根數(shù)顯著高于CK；各處理二級側(cè)根數(shù)均極顯著高于CK；T2、T3、T4和T5總根數(shù)均極顯著高于CK，T1總根數(shù)顯著高于CK。播種后80 d煙苗的一級側(cè)根、二級側(cè)根數(shù)和總根數(shù)分別為275～387條、693～793條和968～1 180條，均以CK最低，其中，T2、T3、T4和T5煙苗的一級側(cè)根數(shù)均極顯著高于CK；T3、T4、T5二級側(cè)根和總根數(shù)均極顯著高于CK。綜合看，采用發(fā)酵稻殼復(fù)配基質(zhì)栽培煙苗的根系活力強于商品基質(zhì)，有利于促進(jìn)煙苗的生長發(fā)育。

表3 不同處理煙苗的根系數(shù)量

2.3 不同處理煙苗的酶活性

由表4可知，成苗期各處理煙苗葉片的硝酸還原酶(NR)依次為T4>T5>T3=CK>T2>T1；蔗糖酶依次為T5>T4>T3>CK>T2>T1；過氧化氫酶(CAT)依次為T4>T5>T3>T1>CK>T2；超氧化物歧化酶(SOD)依次為T5>T2>T4>T1>T3>CK；過氧化物酶(POD)依次為依次為T5>T2>T4>T1>T3>CK。各處理NR差異不顯著，T4和T5分別較CK增加18.75%和9.38%；T3、T4和T5蔗糖酶顯著高于CK；T4和T5CAT分別較CK顯著增加55.93%和50.73%；T1、T3和T4SOD與CK差異不顯著，而T2和T5分別較CK顯著增加23.10%和37.72%；采用發(fā)酵稻殼各處理POD均顯著高于CK，增加31.77%～55.92%。表明，T5提高煙苗吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力最優(yōu)，有利于其抵御不良環(huán)境，從而促進(jìn)生長發(fā)育。

表4 不同處理煙苗的酶活性

2.4 不同處理煙苗的葉綠素含量、根系活力和出苗率

從表5看出，葉綠素a和總?cè)~綠素含量分別為1.92～2.90 mg/g和2.52～3.80 mg/g，均表現(xiàn)為T2>T3>CK>T4>T5>T1，葉綠素b含量0.62～0.90 mg/g，依次為T2>T3>T4>CK>T5>T1；根系活力為98.50～135.20 μg/g·h，依次為T2>T5>T3>T4>CK>T1；出苗率為88.00%～94.50%，依次為T5>T4>T3>CK>T2>T1。T2和T3的葉綠素a分別較CK顯著增加13.21%和36.79%；各處理葉綠素b除T2顯著高于T1和T5外，其余差異均不顯著，T2、T3和T4分別較CK增加38.46%、12.39%和1.54%；T2和T3的總?cè)~綠素分別較CK顯著增加37.18%和13.00%。根系活力除T1與CK差異不顯著外，其他處理均顯著高于CK，增加17.08%～30.50%。T3、T4和T5的出苗率較CK增加1.66%、3.31%和4.42%。綜合看，采用發(fā)酵稻殼復(fù)配基質(zhì)栽培煙苗的葉綠素、根系活力和出苗率總體表現(xiàn)較好，以T5最佳。

表5 不同處理煙苗的葉綠素含量、根系活力和出苗率

3 討論

稻殼生物炭富含大量鉀、鈣和磷，其物理性質(zhì)較疏松，具有強離子交換能力和儲水能力，在農(nóng)業(yè)上施用稻殼炭可改良農(nóng)業(yè)土壤理化性質(zhì)和肥力，摻入基質(zhì)可改善透氣性，從而有利于植株幼苗生長。根系是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，其數(shù)量和活性直接影響植株地上部的生長發(fā)育和形態(tài)建成[16-17]。研究表明，發(fā)酵稻殼復(fù)配基質(zhì)各處理的根鮮重、干重和總根數(shù)均較CK增加，根系活力較CK增強；發(fā)酵稻殼45%+草炭30%+膨化珍珠巖25%和發(fā)酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%的煙苗株高和莖圍均極顯著高于CK，與徐經(jīng)年等[18]的研究結(jié)果相似，可能與發(fā)酵稻殼基質(zhì)的透氣性和有機質(zhì)肥力優(yōu)于常規(guī)基質(zhì)密切相關(guān)。

根系活力大小影響植株體內(nèi)酶活性的強弱，各種酶隨植株生長環(huán)境變化而變化，以適應(yīng)多變的生長環(huán)境。氧化脅迫是由干旱引起，通過活性氧對植物造成傷害，可通過SOD、CAT等酶的催化反應(yīng)清除活性氧，從而免除或降低其對細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害。一般情況下，抗氧化酶活性高低與植物抗逆性強弱有關(guān)，抗逆性強的植物保護(hù)酶活性較高，反之較低?；|(zhì)配方采用發(fā)酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%的NR、蔗糖酶、CAT、SOD和POD活性均較CK強，與蔡昆爭等[19]的研究結(jié)果相似，這些物質(zhì)的含量和活性增加有利于煙苗抵御不良環(huán)境，提高吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力，從而促進(jìn)生長發(fā)育。

4 結(jié)論

不同發(fā)酵稻殼基質(zhì)配方對煙苗的生長發(fā)育有不同程度影響，綜合煙苗的出苗率、形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)和酶活性等方面看，采用發(fā)酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%對煙苗生長具有較優(yōu)的促進(jìn)效果，可在永州煙區(qū)推廣應(yīng)用。