烤烟顶杈腐解液对烟草生长和相关生理指标的影响

陈洁宇，周冀衡，柳 均，汪 林，牛丽娜，毛振萍，江子勤，陈 浩

(1 湖南农业大学烟草科学研究院，长沙 4101282； 2 湖南农业大学生物科学技术学院，长沙410128)

烤烟在中国很多地区都有广泛的种植, 但在实际生产实践中普遍存在着严重的连作障碍现象。近年来, 有研究[1-5]表明，烤烟连作可导致土壤肥力下降, 烟叶的产量和质量下降、烟草的病虫害加重。其中，化感作用被认为[2-4]是引起烤烟连作障碍的主要原因，由于化感物质来源及其作用机理的多样性导致对植物体不同部位的影响[9]也不尽相同，笔者从烤烟农艺性状、相关生理指标2个方面分析了顶杈腐解液对烟草的影响，以更好地了解烤烟腐解物的毒害作用，揭示作物连作障碍的原因，为寻求避免连作障碍提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试的烤烟育苗品种为K326。腐解液是经处理过的K326烟株顶杈部位，处理方法为采集现蕾期烤烟K326新鲜无病害烟株顶、腋芽，切碎后随机称取1 kg，紫外杀菌3 h后，加入1 kg顶杈采集区土样混匀再加少量无菌水，置入棕色瓶中于28℃培养箱内遮光至完全腐解；40 d后，加入适量的无菌水浸提48 h，经过反复抽滤后，再用去离子水定容至1 L，得质量浓度为1.00 g/mL(FW(鲜质量),含水率为88.5%)腐解原液，4℃保存备用。

1.2 试验设计

试验采取漂浮育苗培养技术，去除了土壤及环境的干扰因素，在人工气候室内模拟了烤烟顶杈腐解液对烟草正常生长发育的影响。待烟苗培养 35 d，生长到5片真叶后，选取生长状况一致的烟苗进行处理培养，每个处理设计9盘重复，每盘烟苗的处理都只使用一种浓度的腐解液，避免不同浓度腐解液之间的干扰，每盘中烟苗30株。试验的腐解液浓度设置5个处理，分别为0.00 g/mL(CK)、0.25 g/mL (T1)、0.50 g/mL(T2)、0.75 g/mL(T3)、1.00 g/mL (T4)，处理当天随机取还未加入腐解物的样株进行检测作为起始对照，试验处理方法为向烟苗漂浮盘中的育苗孔基质内注入 10 mL不同浓度的腐解液进行培养(CK处理每次加入10 mL无菌水作为对照)，每周1次，连续加入3周，试验期间的管理一致，保持各处理间其他生长条件的一致性。自处理当日起在烟苗生长至第7 d、第14 d、第21 d时，按每种处理3株，3次重复随机取样测定物理和相关生理指标。

1.3 测定方法

叶绿素含量采用95%乙醇研磨比色法[2]测定，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[2]测定，硝酸还原酶(NR)活性的测定采用磺胺比色法[11]测定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[11]测定，过氧化物酶的测定采用愈创木酚法[11]。

1.4 数据处理

采用 DPS 7.05统计分析软件进行数据统计分析，LSD法显著性检验。

2 结果与分析

2.1 烤烟顶杈腐解液对烟草生长的影响

2.1.1 烤烟顶杈腐解液对烟叶生长的影响

由表1可知，低浓度的腐解液对烟株叶片的生长有一定的促进作用，而高浓度的腐解液抑制叶片的正常生长。随着腐解液的持续加入以及处理时间的延续，与对照相比，叶片部位鲜重以及物质的积累均有所增加，表现出与烟株的整体生长相似的规律；连续加入腐解液处理后的烟株叶片在农艺性状上的影响表现为：在烟株中部以及下部叶部位出现叶片边缘开始出现卷曲并且变黄的现象，随着时间的延长，叶片变黄的面积逐渐扩大，变黄部位的叶片逐渐出现干枯的现象，浓度越高出现此类情况的比例越大。21 d时，部分T4处理的烟株出现停止生长，下部烟叶甚至出现枯死的现象，自处理 7 d后的观察中发现，T4处理组最大叶长、叶宽数值均明显低于其他处理组。

表1 烤烟顶杈腐解液不同时间和浓度处理的烟叶生长比较Tab.1 Flue-cured tobacco material on the top branches decomposition of seedling growth

2.1.2 烤烟顶杈腐解液对烟草茎部生长的影响

由表2可知，在第7 d，各处理组茎的生长状况以及物质的积累基本上相似，腐解液此时对茎的抑制作用不明显；第14 d和第21 d，腐解液对茎鲜重大小以及物质积累的多少均表现出大小规律依次为 CK，T1，T2，T3，T4。总体上来看，顶杈腐解液对烟草茎部的抑制作用不明显，茎围及茎高与对照比较，均出现不同程度的生长；对茎部生长以及物质积累的抑制作用也不显著，添加腐解液的处理组与对照组的生长状况基本相似。

表2 烤烟顶杈腐解液不同时间和浓度处理的烟草茎部生长比较Tab.2 Top branches decomposing tobacco on the growth of tobacco stems

表3 烤烟顶杈腐解液对烟草根系生长的影响Tab.3 Top branches decomposing tobacco on tobacco root growth

2.1.3 烤烟顶杈腐解液对烟草根系生长的影响

顶杈腐解液对根系总体生长的抑制作用表现为极显著水平，并且腐解液抑制作用反应时间也最为短暂，随着浓度的增大和腐解液作用时间的延长，抑制作用加剧。在处理后第7 d时，高浓度处理的T3和T4组鲜重以及物质积累量少于其他处理组；在21 d时，T3和T4组鲜重以及物质积累量明显小于其他处理组，与14 d比较，几乎停止增长。但各处理组根鲜重以及物质积累与对照比较均有不同量的增加。

腐解液对根系体积的抑制作用最为明显，某些高浓度处理的烟草根系部位停止生长，甚至在根尖部位出现腐烂的现象。第7 d时，各处理组的根系体积基本上没有差别；第14 d时，对照组根系体积长势良好，加入腐解液的处理组和第7 d相比有少量的增长；到21 d时，加入腐解液的处理组根系体积基本上停止生长，T3以及T4处理组根系体积明显要小于其他处理组以及对照。

2.2 烤烟顶杈腐解液对烟草相关酶活及生理指标的影响

由表 4可知，在叶绿素含量上表现出的大小规律依次为CK，T1，T2，T3，T4；与对照相比，各个处理组的叶绿素含量随着时间的变化，都出现了不同程度的增长，21 d的时间内，除T4处理组外其他处理组的叶绿素的增长量都在2～3 mg/100 g；硝酸还原酶酶活大小规律依次为 CK，T1，T2，T3，T4。在各个处理时间内，除T4外，其他组的酶活性都有所提高。21 d时与对照比较，CK酶活；T1增加值为 1.69 µm/g·h；T2 增加值为 1.40 µm/g·h；T3 增加值为 0.55 µm/g·h；T4 增加值最小，为 0.31µm/g·h；根系活力规律为：在同一时期内比较，T1的根系活力高于对照、高于其他处理组，随着腐解液浓度的增大，添加腐解液的处理组根系活力减小；在不同时期比较来看。除T4根系活力在第21 d有所减小以外，其他处理组根系活力跟前一个时期相比都有所增加，其中0.00 g/mL组的增加幅度最大，其他组根系活力随着腐解液浓度的增加而导致增加幅度的减小。

表4 烤烟顶杈腐解液对烟草生理生化特征的影响Tab.4 Top branches decomposing tobacco on physical and chemical characteristics of tobacco

表4结果表明, CK的POD和MDA随试验时间的延续没有发生较大变化。经顶杈腐解液处理的烟株中POD活性以及MDA含量均明显高于CK。同一时期内，随着腐解液浓度的增大，POD酶活性大小变化规律依次为T4，T3，T2，T1，CK。不同时期的比较来看，处理组随着时间的延续。酶活性增加，T4的酶活性增加值最大。这种现象出现可能是因为：随着腐解液浓度的增加，烟株在不利生长环境下受到的伤害增加，烟株细胞内氧自由基和过氧化物的积累量增大，导致膜脂质过氧化加剧，威胁到植株的正常生长，使酶的活性出现应激性的增长，说明腐解液到达一定的浓度范围后可以促进保护酶活性迅速的增大，有效的清除有害物质，保护植株正常生长。

同一时期内，腐解液在T1，T2，T3处理促使了烟株MDA含量的迅速增长，并且随着处理浓度的增大和时间的延长MDA含量增加，在浓度达到1.00 g/mL时MDA含量开始出现下降。CK的MDA含量在各个时期内都没有明显的变化。

3 结 论

(1)顶杈腐解液对烟草的生长在农艺性状上总体表现出“低促高抑”的规律。腐解液的加入虽然对烟草的生长产生了不利影响，但随着时间的延续，由于烟草自身正常生长作用，导致各个浓度处理的烟草都出现了不同程度的生长，但与正常生长的对照组相比还是体现出一定的抑制作用。

(2)顶杈腐解液对烟草同一时期内的总叶绿素含量、根系活力、硝酸还原酶活性都表现出抑制作用，但不同时期的数据对比后发现随着时间的推移，各项生理生化指标均呈现一定的增长趋势，这表明以上几项指标在顶杈腐解液环境下还是有一定的生长能力的；各项数据进一步证实了烤烟顶杈腐解过程中可以产生对植物生长有抑制作用的某些物质。

(3)烤烟顶杈腐解液浓度达到一定程度时，对烟草整体生长的抑制作用是存在的，对烟草根系抑制作用最为快速和明显，这可能是因为腐解液以及腐解物所产生的某些抑制烟草生长的物质，通过基质首先被根系部位所吸收再运输到其他部位；烤烟顶杈腐解液在1.00 g/mL浓度下还不能完全抑制烟草的生长，只是随着浓度的增大抑制作用增强。这种现象出现的原因可能是与正处于生长期的烟草自身正常生长能力相比，腐解液浓度或者是顶杈腐解物其自身的毒害作用还不能完全抑制烟株生长，烤烟通过一段时间对同一种腐解物的适应，对腐解物作用的敏感性在降低，抵抗和适应性增强了，这些都是导致烟株相关酶活及生理指标出现波动的主要原因。

(4)低浓度的顶杈腐解液亦可产生相应的化感作用，影响烟草的正常生长。该试验进一步证明烤烟连作中前作物的腐解物对烟草生长会产生不利影响，因此在烟草的生长过程中应做好防范措施，在打顶抹杈以后要及时对顶杈类物质进行收集和清理，是保证烟叶品质和产区健康有序发展的重要内容。

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