郭萍婷，吳曉婷，賴榮泉*，陳志厚，常 悅，白晶晶

(1.福建農(nóng)林大學植物保護學院，閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室，福建福州350002；2.福建省煙草公司南平市公司，福建南平353000)

植物化感作用是指一種活體植物產(chǎn)生并以揮發(fā)、淋溶、根系分泌和殘體分解等方式向環(huán)境釋放次生代謝物而影響鄰近伴生植物生長發(fā)育的化學生態(tài)學現(xiàn)象(Rice，1984)。作物種間的化感現(xiàn)象大部分會產(chǎn)生拮抗作用，但種間相互有益的促進作用也是客觀存在的(李明珠，2008)。

近年來，大蒜因具備良好的消毒抗菌效果而被人們廣泛地研究應用，且發(fā)現(xiàn)大蒜對不少致病菌有著抑制或滅殺的作用，特別是對多種抗生素耐藥菌珠有明顯效果，并有一定的抗炎作用(周娟等，2002)。起初，人們對大蒜的研究主要集中在醫(yī)學上，通過研究發(fā)現(xiàn)大蒜具有消炎、增強免疫、延緩衰老、治療心血管疾病等多種功效(蘇美瓊等，2003)，甚至在抑癌抗癌方面也有重大作用(楊艷梅等，2000)。后來人們逐漸注意大蒜對植物化感作用方面的作用，發(fā)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)上可以利用大蒜防治許多植物的病蟲害。如大蒜可防治黃瓜黑星病的侵染(王云帆等，2005)，對番茄的番茄早疫病、葉霉病、灰霉病也有明顯的抑制作用(宋興舜等，2004)，也可防治洋蔥的多種病蟲(Benkeblia，2004)等。

煙草是我國重要的經(jīng)濟作物之一，其非常不耐連作。其中化感自毒作用是烤煙連作障礙的重要原因之一(王書鳳，2014)。晉艷等(2004)對烤煙連作、輪作的4 a定位比較研究發(fā)現(xiàn)，連作煙株的田間長相長勢、產(chǎn)量、產(chǎn)值、外觀質量均大幅度低于輪作。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，植煙的時間間隔越短，煙草黑脛病、青枯病、赤星病等病害的發(fā)病率越高(李天福等，2006；張漢千，2009)。煙草的經(jīng)濟價值與其生長狀況和各種病蟲害的發(fā)生及發(fā)生情況關系密切，大蒜和烤煙輪作可以通過大蒜的根系分泌抑菌物降低煙草黑脛病的發(fā)生和危害，實現(xiàn)病害的生態(tài)防控(釧有聰?shù)龋?016)。且煙草根系分泌物對黑脛病菌菌絲生長的作用與煙草品種的抗性有關(婁曉平等，2019)。因此，本試驗以了解大蒜根系分泌物對煙草的化感作用為目的，設計了不同大蒜種植密度對不同品種烤煙種子影響的處理，并觀察烤煙種子的發(fā)芽、種苗生長。通過探究大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的發(fā)芽情況與生長狀況的影響，為更合理地安排煙草種植制度和栽培技術及防控煙草根莖病害，提升煙葉生產(chǎn)的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

大蒜(山東紫皮蒜孝賢故里尋味魚臺生產(chǎn))、烤煙種子(K326、云煙87、翠碧一號、紅花大金元)由福建省煙草農(nóng)業(yè)科學研究所南平分所提供。

光照培養(yǎng)箱(ZL-2000D，中國杭州錢江儀器有限公司制造)、電子分析天平(FA2004，上海方瑞儀器有限公司生產(chǎn))、花盆(外口徑14.5 cm、內(nèi)口徑12.2 cm、高9.8 cm、底部直徑7.2 cm)。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 試驗基本情況 本試驗于2018年8月—11月在福建農(nóng)林大學博學樓407(大蒜根系分泌物獲得階段)及福建農(nóng)林大學科技園田間實驗室(化感作用階段)進行。

1.2.2 大蒜根系分泌物的獲得 取48個花盆，每個花盆中放入攪拌均勻的600 mL營養(yǎng)土，每3盆一組分成16組。其中取4組花盆不放入蒜瓣作為對照，另外12組平均分為3個處理(A、B、C)，A處理中每個花盆放入1個蒜瓣，B處理中每個花盆放入3個蒜瓣，C處理中每個花盆放入5個蒜瓣。每個處理共12個重復。然后將所有花盆放置于溫度(18±1)℃，相對濕度(75±3)%條件下培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中適時澆水以保持土壤濕度，以保證蒜瓣的生長，培養(yǎng)20 d后，同時去除盆中大蒜植株及根系，即留下含有濃度不同的大蒜分泌物的土壤。

1.2.3 大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的化感作用測定 將不同受試品種的烤煙種子播種在富集過不同蒜瓣大蒜的花盆上。每個花盆中播種20粒，每種品種4組，以不含大蒜根系分泌物的花盆為對照。播種5 d后烤煙種子發(fā)芽并開始記錄之后每天的發(fā)芽數(shù)，至第10 d發(fā)芽結束。40 d后，各處理均選擇3盆作為重復，于每盆中隨機選擇有代表性5株幼苗測量苗高、根長、煙苗鮮質量。

1.3 統(tǒng)計方法

1.3.1 烤煙種子發(fā)芽和生長狀況的計算 參照張國偉等(2011)方法進行發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的測定，計算公式如下：

發(fā)芽率/%=置床后第10 d正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

發(fā)芽指數(shù)GI=Σ(n/d)

式中：GI為發(fā)芽指數(shù)；n為相應各日種子發(fā)芽粒數(shù)；d為播種起的天數(shù)。GI值越大，表明發(fā)芽速度越快，活力越高。

生長狀況：種子置床后第40 d測定苗長，每處理隨機選取有代表性5株煙苗，用直尺分別測定每株幼苗的地上部分和地下部分長度(mm)；并采用電子分析天平(精度0.000 1 g)測定煙苗的鮮重質量，每個處理重復3次，以其總質量除以煙苗數(shù)得到每個處理的平均鮮重質量。

1.3.2 化感作用測定及統(tǒng)計方法 按照Williamson方法計算化感效應(敏感)指數(shù)(RI)：當T≥C時，RI=1-C/T；當T＜C時，RI=T/C-1。其中：C為對照值，T為處理值，RI為化感效應指數(shù)(RI＞0為促進作用，RI＜0為抑制作用，RI絕對值代表作用強度大小)。

文中采用Excel 2010軟件錄入數(shù)據(jù)和SPSS 23軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。單因素方差分析(α=0.05)，LSD法進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 大蒜根系分泌物對不同品種烤煙發(fā)芽和幼苗生長的影響

由表1可知，K326的發(fā)芽指數(shù)隨大蒜密度的增加呈降低趨勢，而根長、鮮重值呈升高趨勢，苗高則無明顯變化。K326各處理組除鮮重(F=11.153，P=0.003)與對照組有顯著性差異，其發(fā)芽率(F=0.107，P=0.954)、發(fā)芽指數(shù)(F=0.132，P=0.938)、根長(F=1.750，P=0.167)、苗高(F=0.368，P=0.776)與對照組均無顯著性差異。說明大蒜根系分泌物對K326種苗鮮重有明顯的促進效果，差異極顯著；對其發(fā)芽活力、根長和苗高也有一定影響，但差異不顯著。

翠碧一號的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、苗高隨著大蒜密度的增加均呈降低趨勢，鮮重呈升高趨勢，而根長呈先變大后減小趨勢。翠碧一號各處理組的發(fā)芽率(F=4.063，P=0.050)、苗高(F=11.605，P＜0.001)、鮮重(F=4.468，P=0.040)與對照組均有顯著性差異，但其發(fā)芽指數(shù)(F=0.345，P=0.794)、根長(F=1.189，P=0.322)與對照組無顯著性差異。說明大蒜根系分泌物對翠碧一號種子苗高有明顯的抑制效果，差異極顯著；對發(fā)芽率和鮮重均有明顯的抑制效果，差異顯著；并對其發(fā)芽活力、根長也有一定影響，但差異不顯著。

隨著大蒜密度的增加，云煙87的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、苗高均呈減小趨勢，根長、鮮重呈升高趨勢。云煙87各處理組的發(fā)芽率(F=9.067，P=0.006)、發(fā)芽指數(shù)(F=10.389，P=0.004)、根長(F=4.154，P=0.010)、鮮重(F=4.092，P=0.018)與對照組均有顯著性差異，其苗高(F=1.721，P=0.173)與對照組無顯著性差異。說明大蒜根系分泌物對云煙87種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均有明顯的抑制效果，差異極顯著；對根長、鮮重有明顯的促進效果，差異顯著；并對其苗高也有一定影響，但差異不顯著。

隨著大蒜密度的增加，紅花大金元的發(fā)芽率、苗高呈減小趨勢，發(fā)芽指數(shù)、根長、鮮重均呈升高趨勢。紅花大金元各處理組的發(fā)芽率(F=0.500，P=0.693)、發(fā)芽指數(shù)(F=1.160，P=0.383)、根長(F=2.023，P=0.121)和鮮重(F=1.535，P=0.279)與對照組均無顯著性差異，苗高(F=5.328，P=0.003)與對照組有顯著性差異。說明大蒜根系分泌物對紅花大金元種子苗高有明顯的抑制效果，差異極顯著；對發(fā)芽活力、根長和鮮重有一定影響，但差異不顯著。

表1 大蒜密度對不同品種烤煙發(fā)芽和幼苗生長的影響Table 1 Effects of garlic density on the germination and seedling growth of different varieties of flue-cured tobacco

2.2 大蒜根系分泌物對不同品種烤煙發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高和鮮重的化感作用

由表2可知，大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高、鮮重的化感效應指數(shù)均無顯著性影響。

隨著大蒜密度的增加，大蒜密度與K326、翠碧一號和云煙87的發(fā)芽指數(shù)化感效應之間有明顯的負相關性，其回歸方程分別為Y=-0.0154X+0.0122，R2=0.8718；Y=-0.0241X-0.0108，R2=0.8896和Y=-0.0693X-0.0221，R2=0.8985。與紅花大金元的發(fā)芽指數(shù)化感效應之間也有負相關性，但不明顯，其回歸方程為Y=0.0358X-0.0551，R2=0.6280。

隨著大蒜密度的增加，大蒜密度與K326、云煙87和紅花大金元根長的化感效應指數(shù)之間有正相關性，其回歸方程分別為Y=0.0195X+0.1665，R2=0.6926；Y=0.0488X+0.0714，R2=0.8795和Y=0.0433X+0.0233，R2=0.8187。與翠碧一號根長的化感效應指數(shù)無線性相關性，其回歸方程為Y=0.0063X+0.1239，R2=0.0188。

隨著大蒜密度的增加，大蒜密度與K326、翠碧一號苗高的化感效應指數(shù)無線性相關性，其回歸方程分別為Y=-0.0048X+0.0113，R2=0.0261和Y=-0.0273X-0.1993，R2=0.5850。與云煙87苗高的化感效應指數(shù)之間有極明顯的負相關性，其回歸方程為Y=-0.0095X-0.1235，R2=1.0000。與紅花大金元苗高的化感效應指數(shù)之間有明顯的負相關性，其回歸方程為Y=-0.0518X-0.0338，R2=0.9370。

隨著大蒜密度的增加，大蒜密度與K326、翠碧一號、云煙87種苗鮮重的化感效應指數(shù)之間有明顯的正相關性，回歸方程分別為Y=0.0218X+0.5851，R2=1.0000；Y=0.1088X+0.0974，R2=0.8431；Y=0.0770X+0.2457，R2=0.9487。與紅花大金元種苗鮮重的化感效應指數(shù)之間有明顯的負相關性，其回歸方程為Y=-0.0043X+0.6508，R2=0.7940。

表2 大蒜密度對不同品種烤煙幼苗生長的化感作用Table 2 Allelopathic effects of garlic density on the growth of different varieties of flue-cured tobacco seedlings

3 討論與結論

本試驗結果表明，不僅大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的作用效果不同，而且對同種烤煙品種的不同部位作用效果也不同，甚至對同種品種、相同部位由于大蒜根系分泌物的密度不同也會產(chǎn)生不同的作用效果。其中大蒜根系分泌物明顯對K326、翠碧一號的鮮重有促進作用，但對發(fā)芽率和苗高有抑制作用；對云煙87的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)起抑制作用，但對根長和鮮重起促進作用；對紅花大金元的苗高有抑制作用。

在大蒜根系分泌物的研究中發(fā)現(xiàn)，大蒜根系分泌物在一定濃度范圍內(nèi)對白菜(彭婧等，2010)和萵苣(周艷麗等，2011)的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和苗高有抑制作用，對其根長和鮮重有促進作用，與本試驗結果相似。因此，我們可以進一步研究大蒜根系分泌物可能存在某種化學成分，可對多種不同種類植物的發(fā)芽和生長起到同種促進或抑制作用。除此之外，本試驗所得結果與賴榮泉等(2009)研究成果存在一定差異。本試驗表明大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的鮮重有明顯的促進作用，但賴榮泉研究中表明種植過大蒜的土壤對不同品種烤煙的鮮重具有明顯的抑制作用，其中也包括本試驗出現(xiàn)的K326和翠碧一號。并且在賴榮泉等研究結果中，種植過大蒜的土壤對K326及翠碧一號的根長和苗高也有明顯的抑制效果，但本試驗中表明，大蒜根系分泌物除了對翠碧一號的苗高有明顯的抑制效果外，對K326的苗高和根長及翠碧一號的根長都無明顯作用效果。造成結果不同的原因可能是：賴榮泉等試驗中用的種子為裸種，而本試驗所用烤煙種子是包衣種子。

根據(jù)賴榮泉等(2009)研究及本文研究結果，可知種植過大蒜的土壤對烤煙成苗生長沒有明顯化感效應影響，并且大蒜腐解物對煙草黑脛病有較好的防治效果(宋文靜等，2018)。所以今后在考慮利用大蒜和烤煙輪作或連作栽培而防止某些病蟲害時可適當?shù)睾雎源笏飧捣置谖飳緹熥魑锏幕凶饔?。除此之外，關于大蒜根系分泌物對不同品種烤煙的生理生化機制有待進一步研究。

目前，對農(nóng)作物化感作用的研究比較集中，主要有水稻、玉米、大豆、小麥、黑麥、高粱、向日葵等(葉協(xié)鋒等，2009)。盡管已有關于煙草化感作用機理的研究，但其深度還不夠。因此，應加強對煙草化感作用的研究，以達到利用化感作用為煙草生產(chǎn)確定合理種植制度和栽培技術，構建良性煙田生態(tài)系統(tǒng)，促進煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的目的。