王帥，李舉旭，鄭好，張小全，李洪臣，蔡文龍，劉曉暉

（1.河南農業(yè)大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.武漢樂道物流有限公司，湖北 武漢 430048；3.河南省煙草公司三門峽市公司，河南 三門峽 472000；4.深圳煙草工業(yè)有限責任公司，廣東 深圳 518109）

皖南煙區(qū)植煙土壤呈微酸性，有機質含量豐富，但總氮和堿解氮含量偏高，速效鉀含量偏低，加之常年施用復合肥等化肥，導致煙葉煙堿含量偏高、鉀含量偏低［1，2］。

研究促根措施對皖南煙區(qū)煙株根系發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響，探索煙葉提質增產的技術措施，對提高皖南煙葉質量、滿足工業(yè)原料需求具有重要意義。近年來，通過農藝措施促進作物根系生長發(fā)育從而提高作物產質量的研究不斷。張亞飛等［3］通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，黃腐酸鉀與化肥置于控緩袋中，能顯著減少氨揮發(fā)，提高桃樹根系活力并增加根系生物量，從而提高氮肥利用率。γ-聚谷氨酸常作為肥料增效劑在農業(yè)生產中廣為應用，其具有富集和保護土壤養(yǎng)分、促進作物養(yǎng)分吸收和提高肥料養(yǎng)分利用率等作用［4，5］。煙草豆?jié){灌根作為一項追肥促根技術在我國豫西煙區(qū)發(fā)明并大范圍推廣。戴華鑫等［6，7］研究發(fā)現(xiàn)，煙草團棵期豆?jié){灌根可有效提高土壤養(yǎng)分含量促進烤煙根系與地上部分的生長發(fā)育，提高煙葉產質量。

土壤養(yǎng)分含量是決定植物生長的重要因素，而根系又是承擔植物體營養(yǎng)和水分吸收轉運等功能的重要器官［8，9］。由于土壤養(yǎng)分分布的異質性，其狀況很大程度上決定著根系的生理特性和形態(tài)結構。胡世民等［10］對55篇已發(fā)表文章分析發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分異質性分布對植物地上部生物量、根系生物量和根長等響應變量均有正效應。然而不同促根措施對皖南烤煙根系發(fā)育及土壤養(yǎng)分的影響卻鮮有報道。本試驗通過研究增施黃腐酸鉀、γ-聚谷氨酸和團棵期豆?jié){灌根條件下煙株各生長時期根系形態(tài)特征和生理特性差異以及土壤主要養(yǎng)分含量的變化，旨在探明不同促根措施對皖南烤煙根系發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響機制，為皖南優(yōu)質煙葉生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年在安徽省宣城市煙葉示范園進行。供試品種為主栽品種云煙97。試驗地為砂壤土，前茬為水稻。土壤有機質含量24.90 g/kg、全氮1.65 g/kg、堿解氮46.90 mg/kg、速效磷35.29 mg/kg、速效鉀184.25 mg/kg，pH值6.23。常規(guī)施肥采用煙草專用有機無機復合肥（N-P-K=5-8-12，有機質含量20%）。黃腐酸鉀為礦源黃腐酸鉀，由新疆雙龍腐殖酸有限公司生產（黃腐酸含量52%，氧化鉀含量20%）。γ-聚谷氨酸購自北京元嘉禾農業(yè)科技有限公司，由臺灣味丹企業(yè)股份有限公司生產（γ-PGA含量8%）。豆?jié){為10 kg黃豆加水磨碎，之后密封保存、經腐熟發(fā)酵7～10 d后而成（含水率90%、有機質67.43%、碳水化合物35.07%、磷1.46%、鉀1.41%）。

1.2 試驗設計與田間管理

大田小區(qū)試驗，采用隨機區(qū)組設計，共設置4個處理，重復2次。其中，CK：常規(guī)施肥；TPFA：常規(guī)施肥基礎上添加黃腐酸鉀；TPGA：常規(guī)施肥基礎上添加γ-聚谷氨酸；TSRI：常規(guī)施肥基礎上豆?jié){灌根。行距120 cm，株距50 cm，小區(qū)為4行區(qū)，每小區(qū)植煙200株左右。

常規(guī)施肥處理為起壟前撒施有機無機復合肥1 350 kg/hm2，移栽35 d追施有機無機復合肥750 kg/hm2。黃腐酸鉀施用量為3 kg/hm2，施用時用水定容至500 L，每株施用500 mL，于移栽時穴施。用一頭削尖直徑約5 cm的木棍，在煙株根部附近垂直傾斜30°打孔，將攪拌后的黃腐酸鉀溶液均勻灌根，灌后立即用土封口，防止蒸發(fā)跑墑。γ-聚谷氨酸于煙株移栽時進行穴施，施用量為150 L/hm2，施用時用水定容至500 L，平均每株施用量500 mL，施用方法與黃腐酸鉀相同。豆?jié){于移栽后30 d時穴施，施用量為150 kg/hm2，施用時用水定容至500 L，平均每株灌根500 mL，施用方法與黃腐酸鉀相同。

試驗田于3月28日移栽，于煙株第一朵中心花開放50%時打頂。按優(yōu)質烤煙生產技術進行田間管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土樣采集 移栽后35 d（團棵期）、65 d（旺長期）和95 d（成熟期）各處理分別隨機選取6株生長一致的煙株，從田中小心取出，防止傷及根系，去掉2 cm的表層土壤，輕輕抖動根系外圍土壤，即為非根際土；然后慢慢去除根系周圍較大土塊，用毛刷輕輕從煙株根系表面刷下土壤，即為根際土。每處理的根際土、非根際土分別去除雜物和根系，標記后裝入自封袋中，各3份，風干、磨細、過篩后每份取200 g左右，用無菌自封袋標記后保存，用于測定土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質和pH值。

1.3.2 土壤理化性質測定 全氮采用凱氏定氮法，全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法，全鉀采用氫氧化鈉熔融法［11］；堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用NH4AC浸提-火焰光度法測定［12］；有機質采用干燒法測定［13］；pH值以水為浸提液，用酸度計測定。

1.3.3 根系性狀測定 土樣采集時各處理選取的煙株，3株用于測定根體積和根系活力，3株用于測定根干重、根鮮重、主根長、不定根數(shù)、不定根長、一級側根數(shù)、一級側根長、二級側根數(shù)、二級側根長等形態(tài)指標。根系鮮重、干重采用稱重法測定，根系體積采用排水法測定，根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法［14］測定。側根條數(shù)計算以粗度＞2 mm為標準，須根以粗度＜1 mm為標準。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)整理并作圖，利用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行Oneway ANOVA方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同促根措施對烤煙根系發(fā)育的影響

2.1.1 根系形態(tài)特征 不同促根措施對皖南烤煙不同時期煙株的根系形態(tài)有不同的效應（表1）。與對照（CK）相比，除豆?jié){灌根（TSRI）處理在移栽后35 d未觀察到不定根外，3種促根措施均可促進煙株主根長、不定根數(shù)和一、二級側根數(shù)增加。黃腐酸鉀（TPFA）處理在移栽后65 d主根長、二級側根長顯著大于其他處理，植株前期長勢旺，表明前期促根促生效應較大。γ-聚谷氨酸（TPGA）和豆?jié){灌根（TSRI）處理在移栽后65 d的一級側根數(shù)和95 d的主根長指標較高，植株后期長勢較旺，與黃腐酸鉀處理相比促根效應較遲。

表1 不同處理對煙株根系形態(tài)特征的影響

2.1.2 根系生理特性 對不同處理下烤煙根系生理特性的比較（表2）表明，3種促根措施有明顯的促根效果。與對照相比，3種促根措施在三個時期均可顯著增加根鮮重、根干重和根體積，黃腐酸鉀和γ-聚谷氨酸移栽后95 d根體積分別較對照提高94.35%和106.45%。γ-聚谷氨酸處理在團棵期至旺長期（移栽后35 d和65 d）一直保持較高的根系活力，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理則在成熟期（移栽后95 d）保持較高的根系活力，移栽后95 d較CK分別提高42.55%和26.65%。

表2 不同處理對煙株根系生理特性的影響

2.2 不同促根措施對烤煙根際和非根際土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2.1 全量養(yǎng)分含量 由圖1 A、B看出，各處理煙株根際和非根際土壤全氮含量隨生長進程呈下降趨勢。各時期黃腐酸鉀處理根際和非根際土壤全氮含量均較低，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理在95 d根際和非根際土壤全氮含量極顯著高于黃腐酸鉀處理和對照。說明黃腐酸鉀處理處理可促進煙株對氮素的吸收，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理后期根系周圍可保持較高的氮素供應。與對照相比，不同處理煙株根際（圖1C）和非根際土壤（圖1D）全磷含量有較大差異，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理根際土壤全磷含量在移栽后35 d和95 d，非根際土壤在移栽后35 d和65 d顯著低于對照。γ-聚谷氨酸根際土壤和非根際土壤全磷含量在3種促根措施中，每個時期都表現(xiàn)為較高的含量水平。各處理煙株根際土壤（圖1E）和非根際土壤（圖1F）全鉀含量，隨生育期進程呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，除豆?jié){灌根處理根際和非根際土壤全鉀含量在各處理中均較低外，處理間差異不顯著。

圖1 不同處理煙株根際與非根際土壤全量養(yǎng)分含量比較

2.2.2 速效養(yǎng)分含量 根際土壤和非根際土壤速效養(yǎng)分含量可以反映根系對養(yǎng)分的吸收狀況。由表3看出，各處理根際和非根際土壤堿解氮含量隨生育期的推進呈下降趨勢，移栽后35 d，3個促根處理根際和非根際土壤堿解氮含量均極顯著低于對照；移栽后65 d，各促根處理堿解氮含量仍低于CK；移栽后95 d，豆?jié){灌根處理根際土壤顯著高于其他處理，黃腐酸鉀處理也略高于對照但差異不顯著，非根際土壤各處理差異均不顯著，說明不同促根措施對煙株前期堿解氮的吸收促進作用更大。

根際和非根際土壤速效磷和速效鉀含量不同處理間差別較大（表3），γ-聚谷氨酸處理的速效磷和速效鉀含量在根際和非根際均相對較高，顯示出肥料增效劑的功效，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理根際土壤移栽后35 d和95 d，非根際土壤移栽后35 d和65 d速效磷含量顯著低于對照，說明這兩種促根措施植株根系對速效磷吸收較多。黃腐酸鉀處理根際土壤移栽后35 d和95 d，非根際土壤移栽后3個時期速效鉀含量顯著低于對照，豆?jié){灌根處理根際土壤3個時期和非根際土壤移栽后95 d速效鉀含量顯著高于對照。

表3 不同處理煙株根際與非根際土壤速效養(yǎng)分含量比較 （mg/kg）

2.2.3 pH值和有機質含量 由表4看出，不同促根措施對皖南烤煙不同時期煙株根際與非根際土壤pH值的影響沒有明顯規(guī)律，pH值在5.8～6.7之間。整體表現(xiàn)生長前期3個促根處理會不同程度提高土壤pH值，移栽后65 d開始下降，移栽后95 d各處理和對照差異減小。

不同促根措施對烤煙根際與非根際土壤有機質含量的影響則有明顯的規(guī)律性（表4），黃腐酸鉀處理根際與非根際土壤有機質含量在三個時期基本低于對照和其他處理，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理無論是根際還是非根際土壤有機質含量均高于對照，且多數(shù)情況下顯著高于對照。

表4 不同處理根際與非根際土壤pH值和有機質含量比較

3 討論與結論

在皖南煙區(qū)本試驗不同促根措施均可促進烤煙根系發(fā)育，增施黃腐酸鉀對植株生長前期的促根效應明顯，增施γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根后期的促根效應明顯。本研究中，黃腐酸鉀處理在移栽后35 d時，對氮素吸收旺盛，當?shù)?、黃腐酸含量充足時，可合成較多的蛋白質，加快植物細胞分裂和增長［15］，促進根生長，同時植株的根系形態(tài)也會產生相應的變化［16］。本研究中黃腐酸鉀處理主根長、根干重、根體積等隨生育進程不斷增加，而根系活力先升高后降低，與黃澤春等［17］的研究結果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，γ-聚谷氨酸處理根際土壤速效磷、速效鉀含量在烤煙生長中期均顯著高于其它處理，可能與移栽后65 d該處理煙株不定根數(shù)和側根數(shù)顯著高于其它處理且根干重、根體積和根系活力較高有關；γ-聚谷氨酸處理可快速促根發(fā)育，其根系表面積大，根際土養(yǎng)分含量較高，且有研究表明γ-聚谷氨酸對土壤養(yǎng)分具有富集吸附作用［18］。根系生長過程也會調節(jié)土壤理化性質，改變養(yǎng)分的有效性［19］，包括根際分泌物與微生物的調節(jié)與活化作用等［20］。移栽后35 d，黃腐酸鉀處理根際和非根際土壤有機質含量顯著降低，而γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理升高，其原因可能與黃腐酸鉀肥料本身主要由黃腐酸組成，從而加強了土壤微生物的分解作用［21］。移栽后95 d，豆?jié){灌根處理根際土速效鉀和堿解氮含量均顯著高于其它處理，與戴華鑫等［6］的研究結果一致。不同促根措施對烤煙的生長發(fā)育與根系分泌物和土壤微生物也有著密不可分的聯(lián)系，需進一步研究其作用機制。

綜上，在皖南煙區(qū)正常施肥的基礎上增施黃腐酸鉀、γ-聚谷氨酸和團棵期豆?jié){灌根可有效促進煙株根系發(fā)育，改變根際和非根際土壤養(yǎng)分含量，促進根系對土壤養(yǎng)分的吸收，具有潛在的推廣應用價值。