牛永志，鄭昀曄，馬文廣，宋碧清，索文龍 ，禹曉梅，李元君

1玉溪中煙種子有限責任公司,云南云南省玉溪市高新區(qū)南祥路14號653100；

2云南省煙草農(nóng)業(yè)科學研究院,云南 玉溪 653100

過氧化鈣增氧對漂浮育苗烤煙生長的影響

牛永志1，鄭昀曄2，馬文廣2，宋碧清1，索文龍1，禹曉梅1，李元君1

1玉溪中煙種子有限責任公司,云南云南省玉溪市高新區(qū)南祥路14號653100；

2云南省煙草農(nóng)業(yè)科學研究院,云南 玉溪 653100

為解決漂浮育苗過程中煙苗遭受低氧脅迫,研究了過氧化鈣增氧的效果以及對煙苗的根系活力、生物量、植物學性狀和煙株大田生長的影響。結果表明：營養(yǎng)液中添加過氧化鈣可提高溶解氧含量,提高根系活力、生物量和根冠比,縮短移栽后還苗時間,促進大田煙株生長。以過氧化鈣濃度為450 g/m3的處理效果最好,與對照比,根系活力、總生物量干重、根冠比分別提高了87.5%、18.8%、14.15%,煙苗移栽后,還苗時間縮短3 d,自然株高提高12.1 cm。

漂浮育苗；低氧脅迫；過氧化鈣；煙草

煙草育苗目的是為大田生產(chǎn)適時提供充足、健壯、整齊的煙苗,是煙葉生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié),是煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎。20世紀80年代,美國最早探索出煙草漂浮育苗新技術,并立即在美國、加拿大、日本等國得到迅速發(fā)展與普及[1-2]。我國從20世紀90年代開始在煙草生產(chǎn)上推廣漂浮育苗技術,得到了快速發(fā)展和普及,目前已經(jīng)普遍采用漂浮育苗技術。近年來,我國對漂浮育苗技術進行了引進、消化、吸收和再創(chuàng)新研究,主要在改變基質(zhì)[3]、改變營養(yǎng)液成分[4-5]、補充光照[6]、增溫[7]等方面來促進煙苗的生長發(fā)育,為培育齊苗、壯苗打下了良好的基礎[8-9]。但在漂浮育苗過程中,根系長期生長在營養(yǎng)液中,由于幼苗密度大,根系需氧量多,池面又被苗盤覆蓋,液面與空氣接觸面小,導致營養(yǎng)液溶解氧含量少,對根系形成了低氧脅迫,抑制了根系的生長發(fā)育,使根系的吸收功能減弱,進而抑制了育苗質(zhì)量的提高[10-12]。

研究表明,根際的溶解氧含量在3～5 mg/L有利于水稻根系的健康生長發(fā)育,通過充入空氣進行增氧處理可以提高根系的活躍吸收面積和根系活力[13-14]。過氧化鈣（CaO2）與潮濕空氣和水接觸會發(fā)生分解反應,緩慢釋放出氧氣[15],水中加入過氧化鈣不但可以提高水體溶解氧含量,還可以調(diào)節(jié)水體的pH值和凈化水體[16],國內(nèi)外已將過氧化鈣廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水稻包衣、食用菌生產(chǎn)等方面[17-19]。過氧化鈣在煙草上應用的研究報道主要集中在種子處理上,如增氧引發(fā)[20]、增氧型包衣種加工[21],而過氧化鈣作為增氧劑在煙草漂浮育苗中應用的研究尚少。本試驗針對煙草漂浮育苗過程中存在的實際問題,研究了漂浮育苗過程中溶解氧含量的變化以及過氧化鈣增氧對煙苗根系活力、物質(zhì)積累、成苗素質(zhì)及煙株大田生長的影響,旨在找到適宜的增氧處理方法,解決漂浮育苗過程中存在的低氧脅迫,從而完善漂浮育苗技術體系,為培育煙草壯苗提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以烤煙主栽品種MS云煙87的包衣種為試驗材料。所用的過氧化鈣純度為70%。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

本試驗在云南玉溪中煙種子有限責任公司育苗溫室進行。在煙苗長出第5片真葉后（35 d）,更換新營養(yǎng)液,按 50.0 (T50)、150.0 (T150)、450.0 (T450)和1350.0 (T1350) g/m3濃度向漂浮育苗池的營養(yǎng)液中加入過氧化鈣,并攪拌均勻。以不添加過氧化鈣的處理作為對照。各處理3次重復,每重復6個漂浮盤,每個漂浮盤162株煙苗,隨機排列。

成苗后（第9片真葉期,播種后51 d）,每個重復隨機選取30株煙苗,用清水將根系沖洗干凈,然后放入清水中,即刻測定各項指標。剩余煙苗煉苗7 d后,隨機選取煙苗移栽入大田,每個處理300株,3次重復,完全隨機排列,移栽后管理同正常大田。

1.2.2 指標測定與方法

1）溶解氧含量測定：用便攜式溶氧儀(上海理達 LIDA820)測定營養(yǎng)液的溶解氧含量,計量單位為mg /L 。

2）生物量：煙苗的根、莖、葉分開,用吸水紙吸干表面水分后,立即用分析天平測定根、莖、葉的鮮重。將測定鮮重后的根、莖、葉放入烘箱,于105℃殺青10 min,用70 ℃烘干至恒重,用分析天平測定根、莖、葉的干重。

3）煙苗植物學性狀：煙苗的葉片數(shù)、莖粗、苗高按煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法測定[22]。

4）根系活力：采用TTC法測定根系活力[23]。

5）根系的總吸收面積和活躍吸收面積：甲烯藍法測定[24-25]。

6）煙苗大田生長生物學性狀：煙苗移栽入大田后,每重復隨機選取10株,每天觀察還苗情況,記載每株還苗時間；移栽7 d后,計算全部煙株移栽成活率；隨機選取10株,統(tǒng)計中心花開放時間（以移栽后天數(shù)計算）；盛花期后,按煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法測定自然株高、莖圍、葉片數(shù)、節(jié)距、腰葉長和寬,腰葉面積（m2）=0.6345×（葉長×葉寬）[22]。

1.3 統(tǒng)計方法

試驗數(shù)據(jù)采用SAS 8.0軟件進行方差分析。統(tǒng)計分析前,百分率數(shù)據(jù)以公式y(tǒng)=arcsin (/10)進行反正弦轉(zhuǎn)化[26]。

2 結果與分析

2.1 烤煙漂浮育苗營養(yǎng)液中溶解氧含量的變化

由圖1看出,在漂浮育苗過程中,隨著育苗時間的延長和幼苗根系不斷生長,營養(yǎng)液中溶解氧含量逐漸下降。播種前,營養(yǎng)液中溶解氧含量為5.8 mg/L,播種后15 d出苗至播種后23 d（小十字期）,溶解氧含量下降較慢。27 d（第3真葉期）后,根系開始快速生長,溶解氧含量快速下降, 35 d（第5真葉期）時,溶解氧含量含量下降至2.8 mg/L,至51 d（第9真葉期）時,溶解氧含量僅0.6 mg/L。因此,在后續(xù)實驗中,選擇在移栽后35 d（第5真葉期）進行增氧處理。

圖1 烤煙漂浮育苗營養(yǎng)液中溶解氧含量的變化Fig.1 Changes of oxygen dissolved in the nutrient solution of floating seedlings

2.2 過氧化鈣的增氧效果

由圖2看出,更換營養(yǎng)液后繼續(xù)進行漂浮育苗,對照營養(yǎng)液中溶解氧含量快速下降, 15 d后溶解氧含量僅0.7 mg/L。采用過氧化鈣處理可提高育苗營養(yǎng)液中的溶解氧含量,并且溶解氧含量與過氧化鈣濃度呈正相關,T1350溶解氧含量最高。隨著時間的延長,各處理營養(yǎng)液中溶解氧含量呈逐漸下降趨勢,T50和T150處理8 d后營養(yǎng)液中溶解氧含量下降到對照水平；T450和T1350處理在試驗期內(nèi),營養(yǎng)液中溶解氧含量始終明顯高于對照,15 d后,溶解氧含量分別為1.5 mg/L和5.6 mg/L,說明添加過氧化鈣能營養(yǎng)液中的溶解氧含量。

圖2 不同濃度過氧化鈣對營養(yǎng)液溶解氧含量的影響Fig.2 Effect of calcium peroxide with different concentrations on the content of oxygen dissolved in the nutrient solution

2.3 增氧處理對煙草根系活力的影響

由表1可知,各增氧處理均顯著提高了根系活力,其中,T450處理根系活力最高,為394.2μg/g·h,明顯高于對照和其它處理,T1350和T150處理次之,T50處理最低。各處理煙苗根系的總吸收面積和活躍吸收面積與根系活力具有相似的變化趨勢,T450處理根系的總吸收面積和活躍吸收面積分別高于對照82.0%和75.0%。

2.4 增氧處理對煙苗生物量的影響

由表2可知,在對照低氧脅迫情況下,生物量最低,添加過氧化鈣增氧處理會增加煙苗生物量。T150和T450處理煙苗的總生物量（干鮮質(zhì)量）顯著高于對照；T50和T1350處理幼苗的煙苗的總生物量與對照差異性不顯著。T450處理根和莖的干鮮質(zhì)量最高,根的干鮮質(zhì)量分別極顯著高于對照40.8%、43.7%,莖的干鮮質(zhì)量分別顯著高于對照26.5%、15.9%。T150處理葉的干鮮質(zhì)量最高,分別高于對照20.9%、25.8%。說明營養(yǎng)液增氧促進了煙苗生物量的累積,以T450和 T150處理效果較好。

表1 增氧處理對煙苗根系活力的影響Tab.1 Effect of oxygen-increasing treatment on root vitality

表2 增氧處理對煙苗生物量的影響Tab.2 Effect of oxygen-increasing treatment on biomass of tobacco seedlings

2.5 增氧處理對煙苗植物學性狀和根冠比的影響

表3顯示,對照煙苗植物學性狀最弱,根冠比最小。隨著過氧化鈣濃度的增加,植物學性狀與根冠比都呈先增長后降低的趨勢,T450處理達到峰值,煙苗的葉片數(shù)、莖粗和苗高均明顯高于對照,其葉片數(shù)與對照差異性達極顯著水平。T450和T1350處理煙苗的根冠比明顯高于對照。說明營養(yǎng)液增氧可以提高根冠比和煙苗素質(zhì),其中以T450處理效果較好。

表3 增氧處理對煙苗植物學性狀和根冠比的影響Tab.3 Effect of oxygen-increasing treatment on botanical traits and root-shoot ratio

2.6 增氧處理對大田煙株生長的影響

由表4可知,增氧處理對煙苗移栽成活率、中心花開放時間、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)和腰葉面積無顯著影響,但T450和T150處理顯著縮短了煙草還苗時間、提高了自然株高,T450處理還苗時間比對照縮短3 d。

表4 增氧處理對大田煙株生長的影響Tab.4 Effect of oxygen-increasing treatment on growth of tobacco seedlings

3 討結與結論

研究了漂浮育苗過程中營養(yǎng)液溶解氧含量的動態(tài)變化,結果表明,在育苗過程中營養(yǎng)液中的溶解氧含量逐漸下降,到后期接近零,因此,在漂浮育苗過程中存在較為嚴重的低氧脅迫問題,本文選擇在溶氧量降低到育苗前的一半（長出第5片真期,播種后35 d）時進行增氧處理,施加過氧化鈣后,能夠顯著提高營養(yǎng)液中溶解氧含量。

根際含氧量會影響根系形態(tài)和分布,根長、根系活力、根系面積直接影響作物對養(yǎng)分和水分的吸收[27-28]。在漂浮育苗中,營養(yǎng)液溶解氧含量的降低,可使根系呼吸速率和呼吸性質(zhì)改變,根發(fā)育和養(yǎng)分吸收受阻[29],及時補充根系生長時呼吸消耗掉的氧氣,對植物的正常生長非常重要[30]。本研究結果表明,在營養(yǎng)液中添加過氧化鈣后,營養(yǎng)液中的溶解氧含量得到顯著增加,根系總吸收面積和根系活力得到顯著提高,這與前人的研究結果相似[7,13]。此外,添加過氧化鈣后,各增氧處理的根莖葉干鮮重、葉片數(shù)、莖粗和苗高均高于對照,并隨過氧化鈣添加量的增多而呈先增后減的趨勢,根冠比隨著過氧化鈣添加量的增加而提高,說明在營養(yǎng)液中添加適量的過氧化鈣可以顯著促進根系生長發(fā)育、煙苗干物質(zhì)的積累和煙苗素質(zhì)的提高。煙苗移栽入大田后,各增氧處理可以縮短還苗時間和中心花開放時間,增強煙株大田生長勢。

漂浮育苗技術是我國大力提倡和積極推廣的實用技術,但在其推廣過程中還存在很多實際問題需要研究改進和完善。在煙草漂浮育苗營養(yǎng)液中加入適量過氧化鈣,可增加營養(yǎng)液中溶解氧含量,促進煙苗根系的生長,提高煙苗的整體素質(zhì)及在大田生長的長勢。綜上分析認為,采用濃度為450.0 g/m3的過氧化鈣進行增氧處理效果最好。

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Effect of increasing oxygen in nutrient solution by Calcium peroxide in floating seedling system on growth of flue-cured tobacco

NIU Yongzhi1, ZHENG Yunye2, MA Wenguang2, SONG Biqing1, SUO Wenlong1, YU Xiaomei1, LI Yuanjun1
1 Yuxi Zhongyan Tobacco Seed Co., Ltd., Yuxi 653100, China；
2 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Yuxi 653100, China

Experiment was carried out to study oxygen-increasing effects on roots, biomass and agronomic characters of tobacco seedlings in order to solve hypoxia stress in floating system.Calcium peroxide was used to increase oxygen.Results showed that adding calcium peroxide to nutrient solution could increase concentration of dissolved oxygen, raise root vitality, biomass and root-shoot ratio, shorten revival time after transplanting and enhance growth vigor of tobacco plants in field.Results also showed that 450.0 g/m3calcium peroxide was the best treatment, in which root vitality, biomass of dry weight and root-shoot ratio were higher by 87.5%、18.8% and 14.15%respectively.Furthermore, revival time after transplanting was shortened by 3 d and height was increased by 12.1 cm.

floating system; hypoxia stress; calcium peroxide; tobacco

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.03.010

S572.043 文獻標志碼：A 文章編號：1004-5708（2014）03-0063-05

云南省科學技術廳項目（2009EB073）；云南省煙草公司項目（2011YN10）

牛永志（1980—）,碩士,主要從事煙草種子科學與技術研究,Email: nyz@tobacco-seed.com

馬文廣（1972—）,碩士,副研究員,主要從事煙草品種選育及種子科學與技術研究,Email: mwg@tobacco-seed.com.

2013-06-24