不同發酵稻殼基質配方對煙苗生長發育的影響

周德英， 王錫春， 李小慧， 周向平， 甘在德， 王凱歌， 蔣篤忠，黃石旺， 肖欽之， 靳志麗， 袁 芳， 鄧征宇， 朱旺沖， 吳岳庭， 彭陸軍

(1.湖南省煙草公司 藍山縣分公司， 湖南 藍山425600； 2.湖南省煙草公司 永州市公司， 湖南 永州 425000； 3.湖南省煙草公司 江永縣分公司， 湖南 江永 425400； 4.永州市農業科學研究所， 湖南 永州 425001； 5.永州市思源農業科技有限公司， 湖南 永州 425000)

0 引言

【研究意義】育苗是煙葉生產過程中的重要基礎工作，育苗成功的關鍵在于栽培所用基質[1-3]。基質是煙草育苗過程中的“土壤”[4]，不僅可以固定煙苗，還可為煙苗提供必要的水分和營養物質，對所育煙苗品質的影響起重要作用。如今，烤煙育苗朝著“集約化、低成本、易操作”的方向發展[5]。因此，尋找來源廣泛、價格低廉和環境友好的育苗基質材料對烤煙生產的可持續發展具有重要意義。【前人研究進展】我國稻殼年產量約2億 t，其作為大米加工的主要副產品之一，約占水稻產量的1/5[6-7]。稻殼理化性質穩定，發酵后其不穩定物質，如有機質、糖分和蛋白質等都能不同程度降解[8]。與漂浮育苗基質主要原料泥炭相比，發酵稻殼具有成本低、可再生和資源豐富等優點[9]，有較大的推廣應用價值。目前為止，關于稻殼腐熟、發酵方面的研究較多，有研究表明，利用雞糞作為稻殼腐熟氮源效果最好；接種外源微生物菌劑可有效加速稻殼的發酵腐熟，加速其升溫和體積變化，縮短發酵時間[10-14]。【研究切入點】永州是湖南省的主要產煙區之一，永州煙區采用的育苗基質是炭化谷殼型基質，由于稻殼在炭化過程中產生煙霧和二氧化碳等有害氣體，對當地環境產生不利影響，因此，育苗基質生產在一定程度上受到限制。目前，有關永州煙區采用發酵稻殼替代炭化谷殼的新型煙草基質配方研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】以發酵稻殼、草炭和膨化珍珠巖為試材，從煙苗的出苗率、形態指標、生理指標、根系發育狀況和酶活性等方面綜合評價不同發酵稻殼基質配方的育苗應用效果，并篩選適宜永州煙區的育苗配施組合，以期為其在烤煙育苗中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在中國煙草中南農業試驗站永州基地玻璃育苗棚進行，育苗棚內溫度5.8～37.5℃，相對濕度25%～91%。

1.2 試驗材料

發酵稻殼，自制；商品化草炭(呈棕色或黑色，有機質≥30%，比重0.7～1.05 g/cm3，pH5.5～6.5，呈層狀分布)，購自吉林奧新農業科技有限公司；商品膨化珍珠巖(粒度0.1～0.15 mm，容重150～200 g/cm3，導熱系數0.047～0.054 w/m·k，成球率70%～90%，閉孔率≥95%)，購自河南信陽上天文強珍珠巖廠；烤煙漂浮育苗常用商品基質(體積比：45份炭化谷殼+27.5份草炭+27.5份膨化珍珠巖)，購自永州華安煙草物資生產有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 發酵稻殼獲取 稻殼經粉碎機過3目篩，粉碎稻殼顆粒用潔凈水浸泡1 d，吸水量達60%后取出，按稻殼1 000 kg加尿素5 kg、玉米粉5 kg和稻殼專用發酵助劑4 kg，配制成稀釋液。翻稻殼堆垛的同時噴灑稀釋液，使稀釋液均勻滲入稻殼堆垛中，并用塑料膜封閉于60℃內進行發酵，其間經2～3次反復翻堆發酵，稻殼表面由黃轉棕褐色即可，發酵時間25～30 d。制成的發酵稻殼強度低、易碎，pH5.5～6.5。

1.3.2 試驗設計 以烤煙不同育苗基質為試驗對象，試驗共設6個處理(表1)，以常用商品基質為對照(CK)，每處理3次重復，育苗試驗均在同一育苗池進行。

表1 烤煙育苗基質材料配方設計

1.3.3 調查項目及方法

1) 煙苗根數測定。分別在烤煙播種后70 d和80 d，每處理隨機選取15株煙苗采用萬深LA-S根系分析掃描儀(型號：MRS-9600TFU2L，上海中晶科技有限公司)測定其一級側根數、二級側根數和總根數。

2) 煙苗農藝性狀測定。于播種后20 d，測定煙苗出苗率；分別在播種后70 d和80 d，每處理隨機選取5株烤煙，參照《煙草農藝性狀調查測量方法》(YC/T 142─2010)[15]測定株高、莖圍、根鮮重和根干重。

3) 煙苗理化指標測定。在播種后70 d，每處理每天9：00～10：00隨機選取10株烤煙，取其功能葉去掉主脈，用磺胺比色法測定葉片硝酸還原酶(NR)活力；用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活力；用氯化三苯基四氮唑法測定根系活力；用UV-1801型紫外分光光度計(北京瑞利分析儀器有限責任公司)測定葉綠素含量；參照試劑盒(南京建成生物工程研究所)說明書中的方法測定煙葉的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性。

1.4 數據統計與分析

采用DPS 18.10和Excel 2019對試驗數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理煙苗的農藝性狀和生物量

從表2看出，播種后70 d各處理煙苗株高為103.21～117.51 mm，莖圍9.87～12.06 mm，根鮮重0.573～0.659 g/株，根干重0.032～0.042 g/株。T4、T5煙苗株高和莖圍均極顯著高于CK，根鮮重和根干重顯著高于CK。播種后80 d各處理煙苗株高為115.13～120.20 mm，莖圍10.63～13.87 mm，根鮮重0.602～0.641 g/株，根干重0.038～0.045 g/株。T3、T4、T5煙苗的莖圍，T4、T5根鮮重，T5根干重均極顯著高于CK。表明，烤煙漂浮育苗基質采用發酵稻殼的配施組合優于商品基質，其中，以發酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%為原料制成育苗基質的效果最好。

表2 不同處理煙苗的農藝性狀和生物量

2.2 不同處理煙苗的根系數量

由表3可知，播種后70 d煙苗的一級側根、二級側根數和總根數分別為250～364條、589～722條和838～1 082條，采用發酵稻殼各處理的一級側根、二級側根和總根數均多于CK，其中，T3、T4和T5煙苗的一級側根數均極顯著高于CK，T2一級側根數顯著高于CK；各處理二級側根數均極顯著高于CK；T2、T3、T4和T5總根數均極顯著高于CK，T1總根數顯著高于CK。播種后80 d煙苗的一級側根、二級側根數和總根數分別為275～387條、693～793條和968～1 180條，均以CK最低，其中，T2、T3、T4和T5煙苗的一級側根數均極顯著高于CK；T3、T4、T5二級側根和總根數均極顯著高于CK。綜合看，采用發酵稻殼復配基質栽培煙苗的根系活力強于商品基質，有利于促進煙苗的生長發育。

表3 不同處理煙苗的根系數量

2.3 不同處理煙苗的酶活性

由表4可知，成苗期各處理煙苗葉片的硝酸還原酶(NR)依次為T4>T5>T3=CK>T2>T1；蔗糖酶依次為T5>T4>T3>CK>T2>T1；過氧化氫酶(CAT)依次為T4>T5>T3>T1>CK>T2；超氧化物歧化酶(SOD)依次為T5>T2>T4>T1>T3>CK；過氧化物酶(POD)依次為依次為T5>T2>T4>T1>T3>CK。各處理NR差異不顯著，T4和T5分別較CK增加18.75%和9.38%；T3、T4和T5蔗糖酶顯著高于CK；T4和T5CAT分別較CK顯著增加55.93%和50.73%；T1、T3和T4SOD與CK差異不顯著，而T2和T5分別較CK顯著增加23.10%和37.72%；采用發酵稻殼各處理POD均顯著高于CK，增加31.77%～55.92%。表明，T5提高煙苗吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力最優，有利于其抵御不良環境，從而促進生長發育。

表4 不同處理煙苗的酶活性

2.4 不同處理煙苗的葉綠素含量、根系活力和出苗率

從表5看出，葉綠素a和總葉綠素含量分別為1.92～2.90 mg/g和2.52～3.80 mg/g，均表現為T2>T3>CK>T4>T5>T1，葉綠素b含量0.62～0.90 mg/g，依次為T2>T3>T4>CK>T5>T1；根系活力為98.50～135.20 μg/g·h，依次為T2>T5>T3>T4>CK>T1；出苗率為88.00%～94.50%，依次為T5>T4>T3>CK>T2>T1。T2和T3的葉綠素a分別較CK顯著增加13.21%和36.79%；各處理葉綠素b除T2顯著高于T1和T5外，其余差異均不顯著，T2、T3和T4分別較CK增加38.46%、12.39%和1.54%；T2和T3的總葉綠素分別較CK顯著增加37.18%和13.00%。根系活力除T1與CK差異不顯著外，其他處理均顯著高于CK，增加17.08%～30.50%。T3、T4和T5的出苗率較CK增加1.66%、3.31%和4.42%。綜合看，采用發酵稻殼復配基質栽培煙苗的葉綠素、根系活力和出苗率總體表現較好，以T5最佳。

表5 不同處理煙苗的葉綠素含量、根系活力和出苗率

3 討論

稻殼生物炭富含大量鉀、鈣和磷，其物理性質較疏松，具有強離子交換能力和儲水能力，在農業上施用稻殼炭可改良農業土壤理化性質和肥力，摻入基質可改善透氣性，從而有利于植株幼苗生長。根系是吸收養分和水分的重要器官，其數量和活性直接影響植株地上部的生長發育和形態建成[16-17]。研究表明，發酵稻殼復配基質各處理的根鮮重、干重和總根數均較CK增加，根系活力較CK增強；發酵稻殼45%+草炭30%+膨化珍珠巖25%和發酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%的煙苗株高和莖圍均極顯著高于CK，與徐經年等[18]的研究結果相似，可能與發酵稻殼基質的透氣性和有機質肥力優于常規基質密切相關。

根系活力大小影響植株體內酶活性的強弱，各種酶隨植株生長環境變化而變化，以適應多變的生長環境。氧化脅迫是由干旱引起，通過活性氧對植物造成傷害，可通過SOD、CAT等酶的催化反應清除活性氧，從而免除或降低其對細胞膜系統的傷害。一般情況下，抗氧化酶活性高低與植物抗逆性強弱有關，抗逆性強的植物保護酶活性較高，反之較低。基質配方采用發酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%的NR、蔗糖酶、CAT、SOD和POD活性均較CK強，與蔡昆爭等[19]的研究結果相似，這些物質的含量和活性增加有利于煙苗抵御不良環境，提高吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力，從而促進生長發育。

4 結論

不同發酵稻殼基質配方對煙苗的生長發育有不同程度影響，綜合煙苗的出苗率、形態指標、生理指標和酶活性等方面看，采用發酵稻殼40%+草炭35%+膨化珍珠巖25%對煙苗生長具有較優的促進效果，可在永州煙區推廣應用。