不同木醋液对干旱胁迫烤烟生长及生理的影响

周建云，覃青青，刁朝强，余佳斌，王 晓

(1.贵州省烟草公司 贵阳市公司，贵州 贵阳 550000；2.贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；3.贵州大学 林学院，贵州 贵阳 550025)

【研究意义】烤烟是我国重要的经济作物，发展烤烟生产对优化农村产业结构，增加烟农收入、推动烟区发展具有重要作用，然而干旱是限制烤烟生长发育的重要因子之一[1]。木醋液是木材和秸秆等生物质经热解后得到的一种成分复杂的液体[2]。烤烟生产上施用木醋液能促进烟株的生长[3]。探明木醋液对干旱胁迫下烤烟生长及生理影响的作用机制，对木醋液在烤烟生产上推广应用具有重要意义。【前人研究进展】木醋液的主要成分是水，同时也含有酸类、醇类、酚类和醛酮类等有机成分[4]。生物质原料不同，经热解后制得的木醋液成分及含量也有所不同[5]。目前，关于木醋液在烤烟生产上的应用研究多集中在烤烟生长[6]、品质[7]、病害[8]和植烟土壤养分[9]等方面，且均表明其应用效果较好。李明周等[10]研究表明，施用800倍木醋液土壤的持水能力最强[10]。【本研究切入点】木醋液能促进烤烟生长，影响土壤水分运移，但木醋液对干旱胁迫烤烟的应用效果尚未明确。【拟解决的关键问题】研究不同生物质原料木醋液对干旱胁迫烤烟生长及生理的影响，明确其减缓烤烟受胁迫的效果，以期为木醋液在烤烟生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 烤烟品种 供试烤烟品种为云烟87，由贵州省烟草公司贵阳市公司提供。

1.1.2 木醋液 花生壳木醋液，商丘三利新能源有限公司；果木木醋液和桃壳木醋液，石家庄宏森活性炭有限公司。

1.1.3 仪器 SPAD测定仪(SPAD-502Plus)，日本柯尼美能达。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2018年3月在贵阳市清镇烟区、贵州省烟草科学研究院福泉基地进行，采用漂浮育苗，育苗70 d后取长势良好一致的烟苗移栽至试验盆中，盆栽钵直径25 cm，高18 cm，每盆土5 kg，植烟1株。共设4个处理：对照(CK)，施用等量清水；T1，花生壳木醋液；T2，果木木醋液；T3，桃壳木醋液；3次重复，每次重复10株。各木醋液处理于移栽时均匀混入土壤，用量9.0 g/盆。移栽40 d后进行正常及干旱胁迫水分控制管理，不同处理一半采取正常水分管理，每隔3 d浇水600 mL/盆；另一半采取干旱胁迫管理，每隔3 d浇水300 mL/盆；水分控制管理20 d后进行各指标测定。

1.2.2 指标测定 选长势一致且具代表性的烟株3株进行株高、有效叶片数、茎围、最大叶长、最大叶宽、叶绿素含量、脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性等生长及生理指标测定。其中，株高、有效叶片数、茎围、最大叶长和最大叶宽，参照YC/T 142-2010[11]的方法测定。参照文献[12]的方法测定生理指标，叶绿素含量，采用SPAD测定仪测定；脯氨酸(Pro)含量，采用茚三酮比色法测定；丙二醛(MDA)含量，采用硫代巴比妥酸法测定；过氧化氢酶(CAT)活性，采用紫外吸收法测定；过氧化物酶(POD)活性，采用愈创木酚法测定；超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用氮蓝四唑法测定。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 木醋液对干旱胁迫烤烟农艺性状的影响

从表1可知，不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟株高、茎围和有效叶数等农艺性状的变化，总体看，不同生物质木醋液对烤烟生长的促进效果不同，正常水分各农艺性状指标总体上均优于干旱胁迫处理。

表1 施用木醋液干旱胁迫烤烟的农艺性状

2.1.1 正常水分 株高：不同处理为73.67～82.32 cm，依次为CK>T3>T1>T2，CK显著高于除T3外的其余处理，其余处理间差异均不显著。茎围：不同处理为5.73～7.90 cm，依次为T3>T1>T2>CK，T1和T3显著高于T2和CK，T1与T3间和T2与CK间差异均不显著。有效叶数：不同处理为14.7～15.3 片，依次为T3>T1>T2=CK，CK显著高于除T3外的其余处理，不同处理间差异均不显著。最大叶长：不同处理为63.52～65.67 cm，依次为T3>T2>T1>CK，CK显著低于其余处理，T2和T3间差异不显著，但均显著高于T1。最大叶宽：不同处理为27.17～31.35 cm，依次为T3>T2>T1>CK，T3显著高于CK，T1/T2/T3间和CK/T1/T2间差异均不显著。最大叶面积：不同处理为1095.04～1306.28 cm2，依次为T3>T2>T1>CK，T3显著高于除T2外的其余处理，其余处理间差异均不显著。

2.1.2 干旱胁迫 株高：不同处理为64.14～70.51 cm，依次为T2>T1>T3>CK，T2显著高于除CK，T1/T2/T3间和CK/T1/T3间差异均不显著。茎围：不同处理为3.10～5.13 cm，依次为T3>T2>T1>CK，T3显著高于除CK，T1/T2/T3间和CK/T1/T2间差异均不显著。有效叶数：不同处理为13.7～14.7 片，依次为T3>T2>T1>CK，T3显著高于除CK，T1/T2/T3间和CK/T1/T2间差异均不显著。最大叶长：不同处理为60.33～63.38 cm，依次为T3>T1>CK>T2，T2显著低于其余处理，其余处理间差异均不显著。最大叶宽：不同处理为23.17～26.12 cm，依次为T1>T3>T2>CK，T1显著高于CK，T1/T2/T3间和CK/T2/T3间差异均不显著。最大叶面积：不同处理为921.33～1039.31 cm2，依次为T1>T3>T2>CK，T1和T3显著高于T2和CK，T1与T3间和T2与CK间差异均不显著。

2.2 木醋液对干旱胁迫烤烟SPAD值、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影响

从图1看出，不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟SPAD值、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量的变化。SPAD值：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟SPAD值变化不大，分别为42.47～46.6和 40.63～44.33以T3效果较好，正常和干旱胁迫烤烟SPAD值均最大，分别为46.6和44.33。其中，CK正常及干旱胁迫间烤烟SPAD值差异显著；T1、T2和 T3正常及干旱胁迫间烤烟SPAD值差异均不显著。MDA：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟MDA含量分别为3.98～4.31和4.53～6.12 μmol/g，各处理干旱胁迫烤烟MDA含量均较正常水分提高，平均提高26.78 %；T1、T2和 T3干旱胁迫下烤烟MDA含量均较正常水分提高，以T2升幅最大但差异显著，升高35.25 %。Pro：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟Pro含量分别为123.45～13.427和183.28～237.97 μg/g，各处理干旱胁迫烤烟Pro含量均较正常水分提高，平均提高57.22 %；T1、T2和 T3干旱胁迫下烤烟Pro含量均较正常水分提高，以T3升幅最大且差异显著，升高79.93 %。

各处理不同小写字母表示差异显著(P<5 %)，下同Different lowercase letters of each treatment indicated significant difference at P<5 % level,the same as below

2.3 木醋液对干旱胁迫烤烟抗氧化酶活性的影响

抗氧化酶能够减轻植物细胞受逆境的伤害。从图2看出，不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的变化。SOD：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟SOD活性分别为91.78～92.51和107.69～122.47 U/g，各处理干旱胁迫烤烟SOD活性均较正常水分提高，平均提高24.05 %；T1、T2和 T3干旱胁迫下烤烟SOD活性均较正常水分升高，以T3升幅最大且差异显著，升高32.73 %。POD：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟POD活性分别为464.7～483.1和569.6～823.8 U/g，各处理干旱胁迫烤烟POD活性均较正常水分提高，平均提高47.36 %；T1、T2和 T3干旱胁迫下烤烟POD活性均较正常水分升高，以T3升幅最大且差异显著，升高76.03 %。CAT：不同处理正常水分及干旱胁迫下烤烟CAT活性分别为6.34～7.09和7.35～8.23 U/g，各处理干旱胁迫烤烟CAT活性均较正常水分提高，平均提高17.30 %；T1、T2和 T3干旱胁迫下烤烟CAT活性均较正常水分升高，以T3升幅最大且差异显著，升高16.08 %。

图2 施用木醋液正常水分及干旱胁迫烤烟的抗氧化酶活性Fig.2 Antioxidant enzyme activities in flue-cured tobacco under normal watering and drought stress applied with wood vinegar

3 讨 论

潘玉蕊等[9]研究施用木醋液和竹醋液对烤烟旺长期及采烤前期农艺性状影响表明，不同生长期各木醋液的效果不同。研究结果表明，不同木醋液对烤烟生长的影响存在差异，可能与不同原材料热解后制得的木醋液成分不同有关。烤烟叶片叶绿素含量可反应烟株的生长状况，SPAD值是表征叶绿素含量最直接有效的指标[13]。研究结果表明，施用木醋液能提高烤烟SPAD值，但不同木醋液间差异不显著。干旱胁迫降低烤烟SPAD值的原因可能是活性氧积累导致叶绿素分解，施用木醋液可提高烤烟SPAD值，可能是木醋液在一定程度上减少了活性氧的积累。脂膜过氧化产物MDA反应植物膜损伤程度和抗逆性的强弱[14]。脯氨酸作为植物体细胞内重要的渗透调节物质，对植物生理生化代谢具有重要作用。渗透调节物质的积累可降低植物叶片细胞水势，促进干旱胁迫下细胞恢复吸水，减轻干旱胁迫对植物的损伤[15]。

研究结果表明，施用木醋液可降低干旱胁迫下烤烟的MDA含量和提高Pro含量，说明木醋液在一定程度上降低了烤烟膜损伤的程度，提高其抗旱性。施用不同木醋液的效果不同，以桃壳木醋液的效果较好。正常生长条件下，植物体内活性氧自由基(ROS)的产生与清除始终处于动态平衡，不会对植物本身产生伤害，逆境胁迫条件下，植物体内ROS大量积累，当超出自身清除能力时，即会导致膜脂过氧化和代谢紊乱，对植物造成伤害[16]。CAT、SOD和POD是植物体内ROS清除系统的保护酶，其协同作用可防御活性氧自由基对细胞膜的伤害，抑制膜脂过氧化，减轻逆境胁迫对植物细胞造成的伤害[15]。正常生长条件下CAT、SOD和POD酶活性无显著变化，干旱胁迫条件下，3种酶活性均有所提高，且施用不同木醋液提高酶活性的效果不同，以施用桃壳木醋液效果较好。谢冰等[17]研究表明，嫁接以KRK26为接穗，KRK26、K326和Anyan2为砧木的烤烟团棵期CAT和SOD活性随干旱程度的加剧而提高，随着胁迫时间的延长，CAT和SOD活性降低。研究结果表明，干旱胁迫下CAT、SOD和POD酶活性提高，未观测到酶活性降低，可能原因是干旱胁迫试验时间相对较短所致。

4 结 论

正常生长条件下，施用木醋液能促进烤烟生长，干旱胁迫条件下，施用木醋液能减缓烤烟受干旱的胁迫程度，一定程度上提高烤烟抗旱能力，不同木醋液效果不同，以果壳木醋液的效果较好，生产上可以利用果壳木醋液缓解烤烟遇到的干旱胁迫问题。