徐威，王曉巍，2，王文麗，李娟

（1. 甘肅農業(yè)大學園藝學院，甘肅 蘭州 730070；2. 甘肅省農業(yè)科學院蔬菜研究所，甘肅 蘭州 730070；3. 甘肅省農業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

煙草（Nicotiana tabacum）屬于茄科（Solana?ceae）煙草屬（Nicotiana），為一年生或有限多年生草本植物，全體被腺毛，夏秋季開花結果［1］，煙草栽培最早源于南美洲，據今已有兩千多年的歷史。煙草是現今世界重要經濟作物，也是我國重要的經濟作物之一［2］。煙草漂浮育苗主要利用特殊育苗基質替代土壤，將煙草包衣種子直播于裝有特殊基質的育苗穴盤中，然后將穴盤放入裝有一定深度專用育苗水盤中，需隔一定時間添加適量營養(yǎng)液［3］。漂浮育苗基質是煙苗生長發(fā)育過程中不可缺少的部分，基質不僅支持和固定煙苗，為煙苗生長提供所需營養(yǎng)物質和水分，還可以避免土壤中病、蟲、雜草的危害，擺脫土壤束縛，提高煙苗的成活率。傳統(tǒng)育苗基質是以草炭為主要成分，但草炭是不可再生資源且大量開采會破壞生態(tài)環(huán)境，許多國家已限制或禁止開采。育苗基質質量的優(yōu)劣直接影響作物的生長與發(fā)育，隨著我國農業(yè)科技推廣和對育苗基質要求的提高，尋求更好的育苗基質已成為農業(yè)育種研究的熱點問題之一［4］。

我國是農業(yè)大國，農業(yè)廢棄物量大，生態(tài)環(huán)境問題嚴峻，實現農業(yè)廢棄物資源化利用是我國農業(yè)資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展必然途徑。近年來農業(yè)科研工作者不斷嘗試新的、廉價的栽培基質，這些基質通過通過簡單處理，再配比其他無機材料均能達到替代常規(guī)育苗基質效果，甚至更優(yōu)。我國各大煙草生產區(qū)相繼開展了牛糞［9］、蚯蚓糞［10］、花生糠［11］、菌渣［12］、碳化谷殼［13］等農業(yè)廢棄物作為基質原料的研究，均有較好的效果。畜牧業(yè)是甘南藏族自治州的基礎產業(yè)，產生大量的牛羊糞便，每年可利用羊糞總量約為40 萬t，羊糞中含有大量元素和微量元素，如氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂、維生素、激素、酶、生長素、葉酸等，合理使用羊糞能促進植物生長，提高植物抗逆性、抗病性、抗蟲性，提高農產品品質［14］。中國水稻年總產量達5 億t，產生約1 億t 稻殼，占世界總量的50 %［17］，稻殼含有多種纖維素、微量元素和二氧化硅，脂肪和蛋白質含量較低，碳氮比高達75.6%［18］。這些農業(yè)有機廢棄物未被資源化利用，任其堆置，會造成嚴重的環(huán)境污染和有機資源浪費。

基質化可以將有機農業(yè)廢棄物中的有效養(yǎng)分充分利用，減輕對環(huán)境的污染，實現農業(yè)廢棄的高效再利用。因此，利用本地廉價農業(yè)廢棄物材料，開發(fā)綠色環(huán)保型育苗基質，對育苗基質產業(yè)的發(fā)展和農業(yè)廢棄物的高效利用具有深遠的意義。目前已有許多將牛糞基質化利用的研究報道［19］，但將羊糞基質化利用進行煙苗育苗的研究較少，因此，本試驗以稻殼和腐熟羊糞代替部分草炭，輔以珍珠巖，旨在篩選適合煙苗育苗的基質配比，通過測定不同配比基質的理化性質篩選出適宜煙苗生長最佳基質配比。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為秦煙99，種子由陜西省煙草公司咸陽市公司提供。羊糞取自甘南藏族自治州夏河縣甘加草原，經高溫發(fā)酵腐熟后過4mm 篩備用。珍珠巖、稻殼、草炭均購于蘭州農意農業(yè)生產資料有限公司。

1.2 試驗設計

試驗于2021年5月至7月在甘肅省農業(yè)科學院蔬菜研究所玻璃溫室內進行，采用四因素三水平的正交試驗設計，共設置9 種不同配比的基質（表1），以草炭作對照（CK），每個配方設置3個重復，每穴盤煙苗作為1次重復。選取完整、大小均勻的煙草包衣種子移入12孔裝有育苗基質的穴盤中，苗期管理方法同煙草大田生產漂浮育苗。每種配料的理化性質見表2。

表1 基質配方（質量比）Table 1 The matrix formula（mass ratio）

表2 配料理化性質Table 2 Physical and chemical properties of ingredients

1.3 測定指標與方法

1.3.1 基質理化學性質測定 基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、pH、EC、有機質、全氮、全磷、全鉀，按國家農業(yè)行業(yè)標準NY/T 2018-2012（蔬菜育苗基質）測定。

1.3.2 出苗率測定 出苗率=煙草幼苗出苗數/播種的煙草種子總數，播種8 d 后開始記錄出苗率，至18 d結束。

1.3.3 煙草種苗生長生理指標測定 培育58 d后開始測定煙苗生長和生理指標：

1） 株高用直尺測量莖基部至生長點的長度（cm）；

2） 最大葉面積（cm2）采用最大葉的長×寬×0.634 5的方法計算，用直尺測量葉尖至葉柄起點的距離為葉長，葉寬為葉片最寬處距離；

3） 莖粗采用電子游標卡尺測量子葉處莖基部直徑；

4） 植株干質量：測定煙苗地上（下）部分時，先剪取地上部分裝入紙袋，然后將紙袋放入105 ℃烘箱進行殺青30 min，再將溫度降至80 ℃烘72 h至恒重后，將烘干煙苗放入稱量紙上稱取的質量即為煙草地上（下）部干質量；

5） 壯苗指數=（莖粗/株高+地下干物質量/地上干物質量） ×全株干物質量［21］；

6） 根冠比=地下干物質量/地上干物質量；

7） 葉綠素：采用SPAD-502 Plus型便攜式葉綠素儀測定；

8） 根系活力采用TTC法測定［15］；

9） 根系形態(tài)指標： 使用WinRHIZOProLA2400根系掃描儀對清洗過的根系進行掃描，后使用Win?RHIZO分析系統(tǒng)計算根體積、總根長、根表面積、根平均直徑、根尖數。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2010 進行數據的統(tǒng)計，SPSS 25.0 軟件進行單因素方差顯著性分析（Dun?can法，α=0.05），進行主成分分析綜合評價，綜合得分最高的為最優(yōu)基質配方。

2 結果與分析

2.1 不同配比基質的理化性質

不同配比基質的理化性質見表3。各配方的容重顯著低于CK，除CK 外各配比基質容重均在0.1～0.35 g/cm3的理想范圍內；各配方的總孔隙度顯著高于CK ，其中T2配方與T3配方較CK 分別提高了232.00%和230.00%；T1配方、T2配方、T3配方、T4配方、T5配方、T7配方、T8配方的通氣孔隙度顯著高于CK，T6配方、T9配方與CK 差異不顯著；各配方的持水孔隙顯著高于CK；各配方的pH 顯著高于CK，除CK 外各配比基質的pH 均處于5.00～6.80 的理想范圍內，顯弱酸性；不同配比基質的EC值差異較大，其中T1配方、T2配方、T3配方、T4配方、T5配 方、T6配 方、T8配 方 與CK 均 在≤800 μS/cm的理想范圍內。

表3 不同配方育苗基質理化性質Table 3 Physical and chemical properties of seedling substrates of different formula

2.2 不同配方基質對煙苗生長的影響

2.2.1 不同配方基質對煙草出苗率的影響 由圖1可見，不同配比基質間煙草出苗率差異顯著，播種后8～10 d，T4配方出苗率最高，達到23.72%；在播種后12 d，T2配方與T3配方出苗率顯著高于CK，分別達到56.18%和62.24%，其余各配方均顯著低于CK；在播種后14 d，T2配方、T3配方、T4配方、T8配方的出苗率顯著高于CK，較CK 分別提高了29.63%、27.04%、26.18%、30.82%，；到播種后16 d，T2配方完全出苗，出苗率最高，達到93.63%，T3配方、T4配方次之，均顯著高于CK；到播種后18 d完全出苗，T2配方、T3配方、T4配方的出苗率均顯著高于CK，各配方的出苗率由高到低排序為T3>T2>T4>CK>T8>T5>T7>T6>T1>T9。

圖1 不同配比基質對煙草出苗率的影響Figure 1 The effect of different formula substrates on the emergence rate of tobacco

2.2.2 不同配比基質對煙苗生長期的影響 由表4 可知播種到小十字期，各配方均早于CK，其中T2配方、T3配方、T4配方比CK 提前6 d，T5配方比CK提前5 d，T8配方比CK 提前4 d，T1配方、T6配方、T7配方、T9配方比CK 提前3 d；播種到大十字期，T2配方、T3配方、T4配方比CK提前6 d，T5配方和T8配方比CK提前3 d，T1配方、T6配方、T7配方和T9配方比CK 提前2 d；播種到成苗期，各配方均比CK 提前到達成苗期，其中T2配方、T3配方、T4配方、T5配方比CK 提前6 d，T6配方、T8配方比CK 提前5 d，T7配方比CK 提前了4 d，T1配方和T9配方比CK 提前2 d；T2配方、T3配方、T4配方、T5配方、T6配方、T7配方、T8配方的煙苗葉片數顯著高于CK，其中T2配方的葉片數最多，較CK 提高了39.88%，T1配方和T9配方相比CK無顯著差異；T2配方、T3配方、T4配方、T5配方、T6配方長勢較強，其他配方長勢較弱；T2配方、T3配方與CK苗色為綠色，其余各配方苗色為淺綠或黃綠。

表4 不同配比基質對煙苗生長期的影響Table 4 Effect of different substrates on the growth period of tobacco seedlings

2.2.3 不同配比基質對煙苗成苗期農藝性狀的影響 由表5 可以看出，T2配方植株最高，T3配方、T4配方、T5配方次之，其較CK 分別提高130%、85.38%、80.38%、86.15%，T9配方、T1配方與CK 差異不顯著；T1配方、T2配方、T3配方、T4配方、T5配方、T6配方莖粗顯著高于CK，較CK 分別提高34.53%、64.17%、44.30%、43.65%、39.41%、33.22%，T7配方、T8配方、T9配方與CK無顯著差異；最大葉面積和地上部干質量，T1配方、T2配方、T3配方、T4配方、T5配方、T6配方、T7配方、T8配方顯著高于CK，其中T2配方值最高，較CK 分別提高199.90%、300.00%，T9配方與CK無顯著差異；各配方煙苗地下部干質量顯著高于CK，其中T2配方最大，較CK提高440%；根冠比，T3配方、T4配方、T5配方與CK差異不顯著，T1配方、T2配方、T6配方、T7配方、T8配方、T9配方顯著高于CK；各配方煙苗壯苗指數顯著高于CK，其中T2配方值最大，較CK 提高336.36%。

表5 不同配比基質對煙苗成苗期農藝性狀的影響Table 5 Effect of different formula substrates on agronomic traits of tobacco seedlings

2.2.4 不同配比基質對煙苗根系狀況的影響 由表6 可知，T2配方、T3配方、T4配方煙苗根系活力顯著高于CK，其中T2配方較CK分別提高78.88%，其余各配方煙苗根系活力與CK無顯著差異；各配方煙苗的總根長度、根表面積、根體積、根尖數顯著高于CK，其中T2配方值最大，相比CK 增幅分別達到了344.46%、318.10%、289.02%、223.91%；各配方煙苗根平均直徑與CK無顯著差異。

表6 不同配比基質對煙苗根系生長狀況的影響Table 6 Effect of different substrates on root growth of tobacco seedlings

2.3 不同配比基質對煙苗SPAD值的影響

由圖2 可以看出，T2配方煙苗葉片的SPAD值顯著高于CK，其余各配方與CK 差異不顯著，T2配方較CK煙苗葉片的SPAD值提高了7.55%，T8配方和T9配方煙苗葉片的SPAD值最低，各配方煙苗葉片的SPAD值含量排序為T2>CK=T3>T5=T4>T6=T8=T1>T7=T9。

圖2 不同配比基質對煙苗葉片中SPAD值的影響Figure 2 Effects of different substrates on SPAD value in tobacco seedling leaves

2.4 不同配比基質對煙苗生長發(fā)育的綜合性評價

主成分分析結果見表7。前兩個主成分的累積貢獻率為89.17%，符合條件，可以概括所提取的公因子，能夠評價指標的大部分信息，具有很好的代表性，所選用的兩個主成分可以代替原來的15項指標變量。從表7 可以看出第一主成分貢獻率達到68.57%，主要代表株高、莖粗、最大葉面積、地下干質量、地上干質量等指標信息；第二主成分貢獻率為20.6%，主要代表出苗率、根平均直徑、葉綠素等指標信息。

表7 相關系數矩陣的特征值、貢獻率及累計貢獻率Table 7 Eigenvalues，contribution rate and cumulative contribution rate of the correlation coefficient matrix

由表8可以看出，T2綜合得分最高，且遠高于其他配方和CK，說明T2配方的基質配方對煙苗生長更有益，是最佳基質配方。

表8 不同配方煙苗的生長生理指標綜合評價結果Table 8 Comprehensive evaluation results of growth physiological indexes of tobacco seedlings of different formula

3 討論

近年來就地取材，選擇價格低廉的基質材料替代或部分替代草炭配方，成為基質研究的主要方向。在育苗基質中合理地復配禽畜糞便可以使育苗基質擁有良好的理化性質，提高基質的養(yǎng)分含量［23］。蘆偉等［24］研究發(fā)現羊糞具有養(yǎng)分濃度高，有機質含量高，適用于多種農作物和土壤，而且可以促進植物根系發(fā)育，改善土壤的理化性質和生物環(huán)境，減少土壤侵蝕。李學東等［25］研究表明，煙草育苗基質較合理的容重為0.1～0.35 g/cm3、pH 值5.0～6.8、電導率≤800 μS/cm。在育苗基質中總孔隙度越大，基質越輕，則容納空氣和水的量也越大，有利于根的發(fā)育［26］。在本試驗中，T2配方和T3配方總孔隙度值最大，均在理想范圍內。大量研究表明［27］，作物幼苗的好壞受到出苗率的影響，出苗率越好則該基質更適宜幼苗的生長，產量越高。在本試驗中，T2配方和T3配方出苗率較高，但T2配方出苗率最高，出苗率達到了93.63%，這表明T2配方和T3配方基質都適宜煙苗的生長。

根系是煙苗生長發(fā)育的基礎，不僅支撐固定煙苗植株，而且為煙苗提供所需的水分和養(yǎng)分，對煙苗生長發(fā)育有重要的影響［28］。作物地下部的生長強弱直接影響作物地上部生長發(fā)育、品質與產量。根系狀況是評價煙苗根生長的重要生理指標，研究發(fā)現［29］，煙苗的根系活力、根系體積、根系表面積、根平均直徑、根體積等值越高，對水分和養(yǎng)分的吸收能力就越強。在本試驗中，T2配方根系活力最強，且總根長、根表面積、根體積、根尖數最大，其株高、莖粗、地上干質量、地下干質量、也相應最大。

葉片是植物的營養(yǎng)器官，是植物進行光合作用的組織，葉面積越大越有利于植物進行光合作用。本試驗中，T2配方的最大葉面積值最高，顯著高于對照和其他處理，這表明T2配方煙苗生長良好，可為植物生長提供更多能量；葉綠素總量是光合作用的重要指標，葉綠素含量的多少直接影響植物的光合作用的強弱，植物的生長、發(fā)育所需要的能量都是光合作用來提高的［30-31］。本試驗中T2配方葉綠素含量高于其他配方，這說明T2配方煙苗生長較好，制造有機物較多。

主成分分析通過正交變換將一組可能存在相關性的變量轉換為一組線性不相關的變量，賈廷新等［32］利用主成分分析法綜合評價了不同復配基質對辣椒生長發(fā)育的影響，篩選出了最適復配基質；杜鑫宇等［33］利用主成分分析法，對不同煙草品種耐寒性進行綜合分析。本試驗中對各配方煙苗的生長生理指標數據進行主成分分析，并對其排名，其中T2配方綜合排名第一，表明T2配方基質最優(yōu)，適合煙苗生長。

4 結論

T2配比（羊糞∶草炭∶稻殼∶珍珠巖=2∶4∶0.75∶2）基質的pH 值、EC、容重、總孔隙度等理化性質在適宜范圍內，該基質培育的煙苗株高、莖粗、最大葉面積、地上干物質量、地下干物質量、根冠比、壯苗指數、根系活力等指標最高。主成分分析結果表明，T2配方煙苗得分最高，為5.132 5。因此，T2配方的煙苗育苗基質可以替代以草炭為主的煙苗育苗基質。