陳潔宇，周冀衡，柳 均，汪 林，牛麗娜，毛振萍，江子勤，陳 浩

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)研究院，長沙 4101282； 2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙410128)

烤煙在中國很多地區(qū)都有廣泛的種植, 但在實際生產(chǎn)實踐中普遍存在著嚴重的連作障礙現(xiàn)象。近年來, 有研究[1-5]表明，烤煙連作可導(dǎo)致土壤肥力下降, 煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量下降、煙草的病蟲害加重。其中，化感作用被認為[2-4]是引起烤煙連作障礙的主要原因，由于化感物質(zhì)來源及其作用機理的多樣性導(dǎo)致對植物體不同部位的影響[9]也不盡相同，筆者從烤煙農(nóng)藝性狀、相關(guān)生理指標2個方面分析了頂杈腐解液對煙草的影響，以更好地了解烤煙腐解物的毒害作用，揭示作物連作障礙的原因，為尋求避免連作障礙提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的烤煙育苗品種為K326。腐解液是經(jīng)處理過的K326煙株頂杈部位，處理方法為采集現(xiàn)蕾期烤煙K326新鮮無病害煙株頂、腋芽，切碎后隨機稱取1 kg，紫外殺菌3 h后，加入1 kg頂杈采集區(qū)土樣混勻再加少量無菌水，置入棕色瓶中于28℃培養(yǎng)箱內(nèi)遮光至完全腐解；40 d后，加入適量的無菌水浸提48 h，經(jīng)過反復(fù)抽濾后，再用去離子水定容至1 L，得質(zhì)量濃度為1.00 g/mL(FW(鮮質(zhì)量),含水率為88.5%)腐解原液，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗設(shè)計

試驗采取漂浮育苗培養(yǎng)技術(shù)，去除了土壤及環(huán)境的干擾因素，在人工氣候室內(nèi)模擬了烤煙頂杈腐解液對煙草正常生長發(fā)育的影響。待煙苗培養(yǎng) 35 d，生長到5片真葉后，選取生長狀況一致的煙苗進行處理培養(yǎng)，每個處理設(shè)計9盤重復(fù)，每盤煙苗的處理都只使用一種濃度的腐解液，避免不同濃度腐解液之間的干擾，每盤中煙苗30株。試驗的腐解液濃度設(shè)置5個處理，分別為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)，處理當天隨機取還未加入腐解物的樣株進行檢測作為起始對照，試驗處理方法為向煙苗漂浮盤中的育苗孔基質(zhì)內(nèi)注入 10 mL不同濃度的腐解液進行培養(yǎng)(CK處理每次加入10 mL無菌水作為對照)，每周1次，連續(xù)加入3周，試驗期間的管理一致，保持各處理間其他生長條件的一致性。自處理當日起在煙苗生長至第7 d、第14 d、第21 d時，按每種處理3株，3次重復(fù)隨機取樣測定物理和相關(guān)生理指標。

1.3 測定方法

葉綠素含量采用95%乙醇研磨比色法[2]測定，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[2]測定，硝酸還原酶(NR)活性的測定采用磺胺比色法[11]測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[11]測定，過氧化物酶的測定采用愈創(chuàng)木酚法[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 DPS 7.05統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，LSD法顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙頂杈腐解液對煙草生長的影響

2.1.1 烤煙頂杈腐解液對煙葉生長的影響

由表1可知，低濃度的腐解液對煙株葉片的生長有一定的促進作用，而高濃度的腐解液抑制葉片的正常生長。隨著腐解液的持續(xù)加入以及處理時間的延續(xù)，與對照相比，葉片部位鮮重以及物質(zhì)的積累均有所增加，表現(xiàn)出與煙株的整體生長相似的規(guī)律；連續(xù)加入腐解液處理后的煙株葉片在農(nóng)藝性狀上的影響表現(xiàn)為：在煙株中部以及下部葉部位出現(xiàn)葉片邊緣開始出現(xiàn)卷曲并且變黃的現(xiàn)象，隨著時間的延長，葉片變黃的面積逐漸擴大，變黃部位的葉片逐漸出現(xiàn)干枯的現(xiàn)象，濃度越高出現(xiàn)此類情況的比例越大。21 d時，部分T4處理的煙株出現(xiàn)停止生長，下部煙葉甚至出現(xiàn)枯死的現(xiàn)象，自處理 7 d后的觀察中發(fā)現(xiàn)，T4處理組最大葉長、葉寬數(shù)值均明顯低于其他處理組。

表1 烤煙頂杈腐解液不同時間和濃度處理的煙葉生長比較Tab.1 Flue-cured tobacco material on the top branches decomposition of seedling growth

2.1.2 烤煙頂杈腐解液對煙草莖部生長的影響

由表2可知，在第7 d，各處理組莖的生長狀況以及物質(zhì)的積累基本上相似，腐解液此時對莖的抑制作用不明顯；第14 d和第21 d，腐解液對莖鮮重大小以及物質(zhì)積累的多少均表現(xiàn)出大小規(guī)律依次為 CK，T1，T2，T3，T4?？傮w上來看，頂杈腐解液對煙草莖部的抑制作用不明顯，莖圍及莖高與對照比較，均出現(xiàn)不同程度的生長；對莖部生長以及物質(zhì)積累的抑制作用也不顯著，添加腐解液的處理組與對照組的生長狀況基本相似。

表2 烤煙頂杈腐解液不同時間和濃度處理的煙草莖部生長比較Tab.2 Top branches decomposing tobacco on the growth of tobacco stems

表3 烤煙頂杈腐解液對煙草根系生長的影響Tab.3 Top branches decomposing tobacco on tobacco root growth

2.1.3 烤煙頂杈腐解液對煙草根系生長的影響

頂杈腐解液對根系總體生長的抑制作用表現(xiàn)為極顯著水平，并且腐解液抑制作用反應(yīng)時間也最為短暫，隨著濃度的增大和腐解液作用時間的延長，抑制作用加劇。在處理后第7 d時，高濃度處理的T3和T4組鮮重以及物質(zhì)積累量少于其他處理組；在21 d時，T3和T4組鮮重以及物質(zhì)積累量明顯小于其他處理組，與14 d比較，幾乎停止增長。但各處理組根鮮重以及物質(zhì)積累與對照比較均有不同量的增加。

腐解液對根系體積的抑制作用最為明顯，某些高濃度處理的煙草根系部位停止生長，甚至在根尖部位出現(xiàn)腐爛的現(xiàn)象。第7 d時，各處理組的根系體積基本上沒有差別；第14 d時，對照組根系體積長勢良好，加入腐解液的處理組和第7 d相比有少量的增長；到21 d時，加入腐解液的處理組根系體積基本上停止生長，T3以及T4處理組根系體積明顯要小于其他處理組以及對照。

2.2 烤煙頂杈腐解液對煙草相關(guān)酶活及生理指標的影響

由表 4可知，在葉綠素含量上表現(xiàn)出的大小規(guī)律依次為CK，T1，T2，T3，T4；與對照相比，各個處理組的葉綠素含量隨著時間的變化，都出現(xiàn)了不同程度的增長，21 d的時間內(nèi)，除T4處理組外其他處理組的葉綠素的增長量都在2～3 mg/100 g；硝酸還原酶酶活大小規(guī)律依次為 CK，T1，T2，T3，T4。在各個處理時間內(nèi)，除T4外，其他組的酶活性都有所提高。21 d時與對照比較，CK酶活；T1增加值為 1.69 μm/g·h；T2 增加值為 1.40 μm/g·h；T3 增加值為 0.55 μm/g·h；T4 增加值最小，為 0.31μm/g·h；根系活力規(guī)律為：在同一時期內(nèi)比較，T1的根系活力高于對照、高于其他處理組，隨著腐解液濃度的增大，添加腐解液的處理組根系活力減小；在不同時期比較來看。除T4根系活力在第21 d有所減小以外，其他處理組根系活力跟前一個時期相比都有所增加，其中0.00 g/mL組的增加幅度最大，其他組根系活力隨著腐解液濃度的增加而導(dǎo)致增加幅度的減小。

表4 烤煙頂杈腐解液對煙草生理生化特征的影響Tab.4 Top branches decomposing tobacco on physical and chemical characteristics of tobacco

表4結(jié)果表明, CK的POD和MDA隨試驗時間的延續(xù)沒有發(fā)生較大變化。經(jīng)頂杈腐解液處理的煙株中POD活性以及MDA含量均明顯高于CK。同一時期內(nèi)，隨著腐解液濃度的增大，POD酶活性大小變化規(guī)律依次為T4，T3，T2，T1，CK。不同時期的比較來看，處理組隨著時間的延續(xù)。酶活性增加，T4的酶活性增加值最大。這種現(xiàn)象出現(xiàn)可能是因為：隨著腐解液濃度的增加，煙株在不利生長環(huán)境下受到的傷害增加，煙株細胞內(nèi)氧自由基和過氧化物的積累量增大，導(dǎo)致膜脂質(zhì)過氧化加劇，威脅到植株的正常生長，使酶的活性出現(xiàn)應(yīng)激性的增長，說明腐解液到達一定的濃度范圍后可以促進保護酶活性迅速的增大，有效的清除有害物質(zhì)，保護植株正常生長。

同一時期內(nèi)，腐解液在T1，T2，T3處理促使了煙株MDA含量的迅速增長，并且隨著處理濃度的增大和時間的延長MDA含量增加，在濃度達到1.00 g/mL時MDA含量開始出現(xiàn)下降。CK的MDA含量在各個時期內(nèi)都沒有明顯的變化。

3 結(jié) 論

(1)頂杈腐解液對煙草的生長在農(nóng)藝性狀上總體表現(xiàn)出“低促高抑”的規(guī)律。腐解液的加入雖然對煙草的生長產(chǎn)生了不利影響，但隨著時間的延續(xù)，由于煙草自身正常生長作用，導(dǎo)致各個濃度處理的煙草都出現(xiàn)了不同程度的生長，但與正常生長的對照組相比還是體現(xiàn)出一定的抑制作用。

(2)頂杈腐解液對煙草同一時期內(nèi)的總?cè)~綠素含量、根系活力、硝酸還原酶活性都表現(xiàn)出抑制作用，但不同時期的數(shù)據(jù)對比后發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，各項生理生化指標均呈現(xiàn)一定的增長趨勢，這表明以上幾項指標在頂杈腐解液環(huán)境下還是有一定的生長能力的；各項數(shù)據(jù)進一步證實了烤煙頂杈腐解過程中可以產(chǎn)生對植物生長有抑制作用的某些物質(zhì)。

(3)烤煙頂杈腐解液濃度達到一定程度時，對煙草整體生長的抑制作用是存在的，對煙草根系抑制作用最為快速和明顯，這可能是因為腐解液以及腐解物所產(chǎn)生的某些抑制煙草生長的物質(zhì)，通過基質(zhì)首先被根系部位所吸收再運輸?shù)狡渌课?；烤煙頂杈腐解液?.00 g/mL濃度下還不能完全抑制煙草的生長，只是隨著濃度的增大抑制作用增強。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是與正處于生長期的煙草自身正常生長能力相比，腐解液濃度或者是頂杈腐解物其自身的毒害作用還不能完全抑制煙株生長，烤煙通過一段時間對同一種腐解物的適應(yīng)，對腐解物作用的敏感性在降低，抵抗和適應(yīng)性增強了，這些都是導(dǎo)致煙株相關(guān)酶活及生理指標出現(xiàn)波動的主要原因。

(4)低濃度的頂杈腐解液亦可產(chǎn)生相應(yīng)的化感作用，影響煙草的正常生長。該試驗進一步證明烤煙連作中前作物的腐解物對煙草生長會產(chǎn)生不利影響，因此在煙草的生長過程中應(yīng)做好防范措施，在打頂抹杈以后要及時對頂杈類物質(zhì)進行收集和清理，是保證煙葉品質(zhì)和產(chǎn)區(qū)健康有序發(fā)展的重要內(nèi)容。

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