譚 茜, 平原野, 曾文龍, 熊德中, 蔡海洋

(1.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 福建 福州 350001；2.福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所龍巖分所, 福建 龍巖 364000)

福建省龍巖市生態(tài)資源優(yōu)越, 是我國(guó)烤煙最適宜種植區(qū)之一[1]。煙葉品質(zhì)受生態(tài)、品種和栽培技術(shù)的綜合影響，而栽培基質(zhì)是煙株育苗成功的關(guān)鍵[2-3]。近年來(lái)，隨著煙草漂浮技術(shù)和濕潤(rùn)技術(shù)的推廣，草炭和泥炭資源不斷消耗，對(duì)環(huán)境造成較大影響[4]。因此，研制就地取材、保護(hù)環(huán)境、效果良好的育苗基質(zhì)對(duì)龍巖地區(qū)烤煙生產(chǎn)具有重要的生態(tài)及社會(huì)效益。

烤煙濕潤(rùn)育苗技術(shù)在龍巖煙區(qū)推廣多年，主要育苗基質(zhì)為炭化谷殼型基質(zhì)(炭化谷殼+紅泥土)，具有環(huán)保、價(jià)格低廉、通透性較好等特點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中炭化谷殼易碎，顆粒較小，使得基質(zhì)通透性降低，影響烤煙種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)。因此，急需開(kāi)發(fā)新的基質(zhì)材料替代炭化谷殼以優(yōu)化烤煙育苗基質(zhì)配方。已有學(xué)者開(kāi)展漂浮育苗基質(zhì)替代材料研究，包括利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物如菌糠、稻殼、畜禽糞便等[5]；工業(yè)廢棄物如煤渣、礦渣；地表材料如河砂、山砂、風(fēng)化石和人造材料如交聯(lián)聚丙烯酰胺高分子材料等[6-7]。吳濤等[8]研究表明，秸稈比例低于50%及褐煤比例高于10%替代草炭處理能使煙苗生長(zhǎng)較好；韋建玉等[9]采用65%腐熟甘蔗渣+25%膨化珍珠巖+10%煤渣粉配制育苗基質(zhì)，烤煙育苗效果較好?；|(zhì)原材料的種類(lèi)、配比對(duì)煙苗生長(zhǎng)有不同程度的影響。本研究以龍巖市現(xiàn)有基質(zhì)配方為基礎(chǔ)，采用農(nóng)業(yè)廢棄物和工業(yè)副產(chǎn)品如碳化谷殼、膨脹珍珠巖、碳化竹屑、廣東及海南椰糠、炭化木屑、炭化煙稈、食用菌渣和紅泥土為基質(zhì)材料，按不同體積比配制成新型代替基質(zhì)，并探討其對(duì)烤煙出苗率及生長(zhǎng)狀態(tài)的影響，以期為龍巖地區(qū)烤煙育苗技術(shù)升級(jí)換代提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為云煙87，包衣種子及營(yíng)養(yǎng)液由福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所龍巖分所提供。育苗盤(pán)選用100孔的塑料托盤(pán)，由江西尋烏福華秧盤(pán)廠生產(chǎn)，長(zhǎng)×寬為60.0 cm×33.5 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地設(shè)在福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院溫室大棚內(nèi)，選用9種基質(zhì)材料按不同體積比配得15個(gè)處理(M1～M15)，以龍巖市現(xiàn)用基質(zhì)為對(duì)照(CK)，共16個(gè)處理(表1)。采用濕潤(rùn)育苗方法進(jìn)行育苗，將基質(zhì)裝進(jìn)100孔塑料托盤(pán)，并放入育苗池。每個(gè)處理4次重復(fù)，共64盤(pán)。在每穴中播2個(gè)包衣種子，小十字期盡量保持整個(gè)煙苗均勻一致，以便間苗、定苗。播種后棚內(nèi)溫度保持22 ℃，苗出齊后棚內(nèi)白天最高溫度控制在28 ℃，夜間棚內(nèi)溫度13～15 ℃。育苗期間營(yíng)養(yǎng)池水位高度控制在8 cm左右，共施肥4次。分別于育苗后45 d(出苗)和62 d(成苗)測(cè)定各處理養(yǎng)分含量(氮、磷、鉀)，育苗后62 d(成苗)測(cè)定各處理生物量參數(shù)和中、微量元素含量。

表1 烤煙育苗基質(zhì)配方(體積比)Table 1 Flue-cured tobacco seedling substrates composition formulations(volume ratio)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 基質(zhì) 基質(zhì)容重、孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、pH值、電導(dǎo)率參考文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定；基質(zhì)氣水比為通氣孔隙和持水孔隙所占基質(zhì)體積的比例。

1.3.2 煙苗 使用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮法，分別采用靛酚藍(lán)比色法、釩鋁黃比色法和火焰光度計(jì)法測(cè)定煙苗全氮、全磷和全鉀含量；采用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定煙苗鈣、鎂、銅、錳、鐵、鋅含量[11]。觀察并記錄煙苗出苗率及生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。煙苗地上部莖葉和地下部根的干鮮重可作為評(píng)定其生物量的重要指標(biāo)，采用千分之一精度天平測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 19、Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)配方的理化性質(zhì)

不同基質(zhì)配方理化性質(zhì)見(jiàn)表2。由表2可知，M12、M5、M7處理容重較低，分別為0.33、0.38、0.47 g·cm-3；M13處理容重最大，達(dá)0.79 g·cm-3； M4、M6、M10、M11、M14、M15處理容重與CK無(wú)顯著差異，M1、M9和M13則顯著高于CK。孔隙度是基質(zhì)重要的理化性質(zhì)參數(shù)，會(huì)影響其水分和空氣含量[12]。各處理總孔隙度在53.06%～82.96%之間、持水孔隙度在40.37%～61.26%之間、通氣孔隙度在7.69%～29.82%之間。M2、M8處理總孔隙度與CK無(wú)顯著差異，M15處理則顯著高于CK；M3、M4、M5、M8、M9、M10、M12、M14和M15處理持水孔隙度顯著高于CK(46.46%)；M2處理通氣孔隙度高于CK，但無(wú)顯著差異，其余處理均小于CK。M12、M13、M14處理pH值>8，M8、M9處理pH值在4.2～4.5之間，偏酸性，其他處理組pH值在5.18～7.83之間，其中M2、M5、M10～M15處理pH值顯著高于CK，M1、M3、M4、M6和M7處理pH值與CK無(wú)顯著差異。M3、M4、M8、M10、M12、M13、M14、M15處理電導(dǎo)率均>800 μS·cm-1，其中M12處理電導(dǎo)率最高，為1 430 μS·cm-1。

理想育苗基質(zhì)pH值為5.4～7.0，電導(dǎo)率<2.5 mS·cm-1[13]。綜合來(lái)看，M1、M6、M7和M11處理各理化性質(zhì)均符合理想育苗基質(zhì)范圍，有利于烤煙幼苗生長(zhǎng)。

表2 不同基質(zhì)配方的主要理化性質(zhì)1)Table 2 Main physical and chemical properties of different substrate formulations

1)同列數(shù)值后附不同小寫(xiě)字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.2 基質(zhì)配方對(duì)烤煙出苗率的影響

不同基質(zhì)配方烤煙出苗率差異明顯(圖1)。由圖1可知，M12處理出苗率最低，僅8%；M13、M14和M15處理較低，為18%～22%，與CK差異較大； M2、M5、M6、M7、M8、M11處理出苗率均>85%，且均高于CK，其中M5處理最高，達(dá)93%?？傊琈2、M5，M6、M7、M8和M11處理烤煙出苗率較優(yōu)，M12～M15出苗率較低，可能跟其電導(dǎo)率及pH值較高有關(guān)。

圖1 不同基質(zhì)配方對(duì)烤煙出苗率的影響Figure 1 Effects of different substrate formulations on tobacco seed germination rate

2.3 基質(zhì)配方對(duì)煙苗生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響

由表3可知，M2、M5、M6、M7、M8、M10和M11處理煙苗各生育期天數(shù)與CK差異較小。其中，M5、M6、M9、M10及CK處理播種到小十字期的天數(shù)最短，僅20 d；M5、M6、M7和CK處理煙苗生長(zhǎng)最快，播種到成苗均為60 d。M12、M13在小十字期出現(xiàn)煙苗死亡現(xiàn)象。M14、M15處理煙苗各生育期天數(shù)均遲于CK，自大十字期以后生長(zhǎng)緩慢，甚至枯死?？傊?，M5、M6、M7處理煙苗生長(zhǎng)較快。

表3 不同基質(zhì)配方對(duì)煙苗生育期的影響1)Table 3 Effects of different substrate formulations on tobacco seedling growth and development

1)“-”表示煙苗枯死或未成苗。

2.4 基質(zhì)配方對(duì)煙苗生物量的影響

地上部莖葉和地下部根的干鮮重是評(píng)定煙苗素質(zhì)的重要指標(biāo)，反映了煙苗的生長(zhǎng)勢(shì)[14]。煙苗成苗時(shí)(播種后62 d)地上部莖葉和地下部根的生物量見(jiàn)表4。由表4可知，M5、M6和M11處理地上部干、鮮重均高于CK，差異達(dá)顯著水平；M1、M4和M9處理地上部干、鮮重則明顯小于CK。M10、M11處理地下部單株鮮重分別比CK提高44%、32%，差異均達(dá)顯著水平；M5、M6處理分別比CK提高1%、6%，差異不顯著。M10處理地下部單株干重比CK提高48%，差異達(dá)顯著水平；M5、M6和M11處理分別比CK提高7%、10%、17%，但差異不顯著。

表4 不同基質(zhì)配方對(duì)煙苗干鮮重及根冠比的影響1)Table 4 Effects of different substrate formulations on dry weight and root-shoot ratio of tobacco seedlings

1)同列數(shù)值后附不同小寫(xiě)字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

植株地上部生長(zhǎng)與地下部生長(zhǎng)呈密切正相關(guān)關(guān)系，既相互依賴，又相互競(jìng)爭(zhēng)[15]。各處理鮮重根冠比為0.055～0.070，其中M10處理最大，M7最?。籑1、M3、M8、M9、M10、M11處理鮮重根冠比均高于CK，其中M10和M11與CK差異達(dá)顯著水平。各處理干重根冠比為0.040～0.052；M3、M4、M5、M6、M10處理干重根冠比均高于CK(0.047)，其中M3、M4、M5與CK差異達(dá)顯著水平，說(shuō)明該基質(zhì)有利于煙株干物質(zhì)量的積累。綜合來(lái)看，M1、M3、M8、M9、M10、M11處理營(yíng)養(yǎng)條件較好，根、莖、葉發(fā)育較好，生長(zhǎng)速度比CK快。

綜上所述，M5、M6、M10和M11處理煙苗各生物量均優(yōu)于CK。

2.5 基質(zhì)配方對(duì)煙苗養(yǎng)分含量的影響

2.5.1 氮、磷、鉀含量 (1)氮是烤煙中蛋白質(zhì)、酶、葉綠素、氨基酸、煙堿等多種有機(jī)化合物的組成成分[16]。由表5可知，播種后45、62 d，各處理煙苗氮含量在3.33%～4.80%之間。播種后45 d，M3處理氮含量最高，為4.80%，M10處理最低，僅3.33%，與CK差異均達(dá)顯著水平；播種后62 d，M6處理氮含量最高，為4.57%，M10處理最低，僅3.55%，且均與CK差異顯著。煙苗氮含量與施肥量密切相關(guān)，烤煙煙株含氮量一般為3%[17]。各基質(zhì)配方煙苗氮含量普遍較高，可能與溫室栽培有關(guān)。其中，M4、M6、M7、M8、M9顯著高于CK，可能由于椰糠有利于煙株氮含量的積累。(2)磷是烤煙體內(nèi)一系列重要化合物的組成部分，能維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是植物分裂、能量代謝的必需元素[18-19]。播種后62 d，各處理煙苗磷含量與播種后45 d相比均有所上升。播種后45 d，M2、M8、M11處理煙苗磷含量與CK無(wú)顯著差異，M1、M3、M4、M5和M9處理則顯著大于CK。播種后62 d，M5處理煙苗磷含量最高，為0.82%?？緹熤仓旰琢恳话銥?.5%[17]，M5處理磷含量為0.82%，是CK的2.2倍，說(shuō)明M5處理相較于其他基質(zhì)最有利于煙苗植株磷含量的積累。(3)煙葉含鉀量是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[20]。鉀素在維持細(xì)胞膨壓、促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)、酶適性及光合作用方面有重要作用[20-21]。播種后45 d，M9處理鉀含量最大，達(dá)4.94%，M6處理最小，僅2.84%，與CK差異均達(dá)顯著水平；播種后62 d，M1處理鉀含量最高，達(dá)4.06%，M5處理最低，僅2.25%，M1、M2、M4、M6、M9、M11處理鉀含量均顯著大于CK。各基質(zhì)配方鉀含量滿足優(yōu)質(zhì)烤煙含鉀量要求(鉀含量>2%[22])。

2.5.2 中、微量元素含量 鈣是細(xì)胞代謝的總調(diào)節(jié)劑，可降低其他礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在高濃度時(shí)的毒害作用[23]。由表6可知， M3～M7處理鈣含量均>2%，顯著高于CK。M4和M5處理最高，達(dá)2.68%，M9最低，僅1.67%。鎂是葉綠素的組成成分，也是酶的激活劑，在能量轉(zhuǎn)移中可參與蛋白質(zhì)和脂肪的合成[24]。各處理鎂含量差別不大，在1.22%～1.30%之間。其中，M3處理最高，為1.30%，M1及CK處理最低，僅1.22%?？緹熤械你~元素一般可與氨基酸或酶結(jié)合形成銅蛋白[25]。 M5、M6、M9處理銅含量分別為21.40、22.93、19.52 mg·kg-1，高于其他處理。除了M2、M3、M7處理以外，其他處理銅含量均顯著高于CK。錳是煙草生長(zhǎng)發(fā)育中必須的微量元素之一，具有多種生理功能[26]。各基質(zhì)配方錳含量均小于CK(223.09 mg·kg-1)，其中M10處理最低，僅105.43 mg·kg-1；M2、M11處理與CK較為接近，分別為199.60、197.68 mg·kg-1。缺鐵會(huì)影響植株葉綠素合成，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使葉綠體變小，甚至被解體或液泡化[27]。 M5、M11處理鐵含量分別為264.44、266.98 mg·kg-1，均顯著高于CK(252.47 mg·kg-1)，其他處理均小于CK，其中M7處理最小，僅126.31 mg·kg-1。鋅是色氨酸不可缺少的組成部分，能促進(jìn)植物光合作用，也是多種酶的組分和激活劑[28]。各處理鋅含量在56.91～89.33 mg·kg-1之間。其中，M5和M6處理鋅含量>80 mg·kg-1，顯著高于CK。

表5 不同基質(zhì)配方對(duì)煙苗氮、磷、鉀含量的影響1)Table 5 Effects of different substrate formulations on nitrogen, phosphorus, and potassium contents of tobacco seedlings %

1)同列數(shù)值后附不同小寫(xiě)字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

表6 不同基質(zhì)配方對(duì)煙苗中、微量元素含量的影響1)Table 6 Effects of different substrate formulations on the contents of secondary and trace elements of tobacco seedlings

1)表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；同列數(shù)值后附不同小寫(xiě)字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 各基質(zhì)配方下煙苗的生長(zhǎng)情況

育苗基質(zhì)為植物根系提供養(yǎng)分，其理化性質(zhì)直接影響幼苗生長(zhǎng)發(fā)育[29]。本研究表明，M2、M5，M6、M7、M8和M11處理出苗率優(yōu)于CK；M5、M6、M7處理生育期較短，可能與煙苗在該基質(zhì)配方下孔隙度較大，保水、保溫效果較好，根系呼吸及舒展較好有關(guān)。M5、M6、M10和M11處理地上部、地下部干鮮重及根系比均表現(xiàn)較佳，說(shuō)明在該基質(zhì)配方下煙苗生長(zhǎng)發(fā)育較好，干物質(zhì)積累較多。選擇基質(zhì)時(shí)不僅要關(guān)注理化性質(zhì)，還要考慮適宜的配比。在基質(zhì)配方中增加紅泥土可提高基質(zhì)的保水性，確保煙苗育苗時(shí)所需的水分，但其在基質(zhì)中占比過(guò)多(M4、M9和M11)或過(guò)少(M12)均不利于煙苗發(fā)育，甚至導(dǎo)致煙苗死亡。

綜合來(lái)看，M5、M6處理各方面表現(xiàn)較好，較適合煙苗生長(zhǎng)。

3.2 各基質(zhì)配方下煙苗的養(yǎng)分含量

微量元素是烤煙苗期生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，不足或者過(guò)量均會(huì)引起作物生理機(jī)能失調(diào)，生長(zhǎng)發(fā)育受阻[30]。戴高興等[31]研究表明，鈣可以保護(hù)細(xì)胞質(zhì)膜、維持正常光合作用、調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)。陳春宏等[32]發(fā)現(xiàn)鐵、錳兩種元素之間存在強(qiáng)烈拮抗作用，鐵能顯著抑制錳的吸收和累積，而錳的供應(yīng)也影響植物對(duì)鐵的吸收。本研究表明，各處理煙苗鎂含量差別不大，錳、鐵含量差別較大，可能是這兩種元素間的拮抗作用和基質(zhì)本身攜帶的微量元素差異所導(dǎo)致。目前對(duì)于煙苗中各微量元素的含量未見(jiàn)適宜指標(biāo)，本研究在對(duì)煙苗出苗率、生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、生物量的研究中表現(xiàn)較好的處理所含微量元素范圍為：鈣含量2.1%～2.7%、鎂含量1.2%～1.3%、銅含量16.3～24.9 mg·kg-1、錳含量126.4～177.3 mg·kg-1、鐵含量191.0～269.4 mg·kg-1、鋅含量73.54～95.90 mg·kg-1，可為煙苗適宜的微量元素范圍提供參考。

3.3 各基質(zhì)配方下煙苗的育苗效果

本研究表明，M5、M6處理在出苗率、生育期、生物量等方面均高于其他處理。M1處理對(duì)煙苗的育苗效果較差，可能是該基質(zhì)配方中含有炭化竹屑，使得總孔隙度較小。M2處理烤煙幼苗長(zhǎng)勢(shì)與CK相近，但各項(xiàng)指標(biāo)又稍有欠缺，可能是由于炭化谷殼的加入使氣水比超出了煙苗的適宜范圍?；|(zhì)氣水比對(duì)烤煙出苗率和農(nóng)藝性狀有較大影響，這與馬福生等[33]的研究結(jié)果一致。炭化木屑和炭化谷殼均由農(nóng)業(yè)廢棄物加工而成，相比于草炭資源更豐富，更加綠色環(huán)保，具有較好的利用前景。曾文龍等[34]認(rèn)為，炭化谷殼∶紅泥土為7∶3和 6∶4(體積比)的配方育苗效果較好，且成本低廉、環(huán)保，可在烤煙育苗生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。黃石旺等[35]研究表明，以泥炭∶珍珠巖∶炭化谷殼∶沙子=20∶50∶10∶20為基質(zhì)成本較低，烤煙各項(xiàng)生理和形態(tài)指標(biāo)較好。因此，可將炭化木屑、炭化谷殼和膨脹珍珠巖作為烤煙育苗基質(zhì)的首選。

綜上所述，M5(炭化木屑∶紅泥土=7∶3)、M6(炭化谷殼∶膨脹珍珠巖∶炭化木屑∶紅泥土=2∶2∶2∶4)處理各項(xiàng)生理和形態(tài)指標(biāo)均達(dá)較高水平，可作為煙葉濕潤(rùn)育苗新基質(zhì)加以實(shí)踐和完善。