烟草残体腐解物的化感潜力

柳均 ，周冀衡 *，邓小刚 ，王科 ，杨虹琦 ，李春林 ，柳立，毛振萍，刘勇

(1.湖南农业大学 a.烟草科学与健康重点实验室；b.生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.云南玉溪市烟草公司，云南 玉溪 653101)

化感作用是指植物或微生物向环境释放某些化学物质而影响自身及其他有机体的生长和发育的一种化学生态学现象[1]，同时也是许多植物产生连作障碍的一个重要原因[2].烟草属于不耐连作的作物，连作障碍已成为影响和制约中国优质烟草生产的重要因素[3].有研究[4-8]显示，引起烟草连作障碍的因素主要有：化感(自毒)作用、土传病害、土壤肥力不均衡、土壤理化性状变劣等.有研究[9-13]表明，大部分有效化感物质除作物自身根系分泌物和淋洗物外，主要是通过残体和残茬腐解释放.由此可见，植物残体腐解是产生化感物质的主要途径和来源.烟草生产过程中产生的大量废弃物腐解后是否会在烟田形成化感物质及其对烟草生长发育影响的研究鲜见报道.因此，笔者以对化感物质具有高敏感性的莴苣种子作为指示材料，研究了烟草在打顶抹杈后形成的残体腐解液的化感作用，旨在为进一步克服烟草连作障碍提供理论和试验依据.

1 材料与方法

1.1 材 料

供试莴苣种子为茎用莴苣，绵阳市涪陵区正兴种业公司生产.

取湖南农业大学烟草工程技术研究中心烟草种植基地表层0～20 cm土壤，去除杂质，风干后碾碎，过孔径为0.25 mm筛，制成土样备用.采集5株现蕾期K326的新鲜无病害烟株顶芽、腋芽，切碎后随机称取10 g，置于紫外条件下杀菌30 min后，加入相同质量的土样混匀后再加入少许无菌水，置于250 mL三角瓶中，培养箱内28 ℃遮光腐解培养，40 d后加入适量的无菌水振荡提取48 h，抽滤，蒸馏水定容至100 mL，得到质量浓度为0.10 g/mL的提取液，取部分提取液，分别稀释至 0.05、0.02、0.01 g/mL，4 ℃保存备用.

1.2 方 法

种子萌发试验采用培养皿滤纸法[14].将培养皿及定性滤纸进行高温灭菌，选取饱满的莴苣种子，用10%的次氯酸钠溶液杀菌10 min后用无菌水清洗3次，晾干备用.吸取上述各浓度腐解提取液5 mL加入铺有双层滤纸的直径为9 cm培养皿中，每皿均匀放置 25粒上述莴苣种子，以无菌水培养作对照，每处理3次重复，于光照培养箱内(光照度为6 000 lx，每天光照12 h，相对湿度50%，箱温恒定25 ℃)培养.4 d后统计发芽势，以子叶露出或胚根长度≥1 mm为萌发标准，7 d后统计发芽率，应用Motic光学数码显微镜Motic Image Plus2.0软件测定萌发种子胚根长，游标卡尺测定胚轴长及电子天平(精确到0.001 g)称量鲜质量和干质量.

采用Microsoft Excel 2003进行数据统计分析，LSD法进行显著性检验.化感效应指数(RI)采用Williamson[15]的方法计算：RI=1－C/T(当 T≥C 时)或RI=T/C－1(当T＜C时).式中C为对照值，T为处理值.当RI＞0时，表示促进作用；当RI＜0时，表示抑制作用.RI绝对值的大小代表化感作用强度.

2 结果与分析

2.1 烟草残体腐解液对莴苣种子萌发的影响

从表1可知，烟草残体腐解液处理的莴苣种子发芽势和发芽率均明显低于对照.从发芽势来看，除残体腐解液质量浓度为0.05 g/mL处理与对照差异显著外，其余各浓度处理均与对照差异极显著.烟草残体腐解液处理以0.05 g/mL的发芽势最高，0.10 g/mL的发芽势最低.从发芽率来看：烟草残体腐解液0.02 g/mL处理与对照差异不显著，0.01 g/mL和0.05 g/mL处理与对照差异显著，0.10 g/mL处理与对照差异极显著.0.02 g/mL处理的发芽率最高，0.10 g/mL的发芽率最低.

表1 腐解液处理莴苣种子萌发指标的差异Table 1 Difference in effects of decomposing tobacco residues on lettuce seed germination by index

从烟草残体腐解液处理种子的发芽势和发芽率与对照的差异性比较可知：残体腐解液0.01 g/mL和0.02 g/mL处理前期对种子萌发有较强的抑制作用，但到后期有所缓解.总体来看，烟草残体腐解液处理对莴苣种子萌发有显著的抑制作用.综上可知：本研究条件下烟草残体腐解液的各浓度处理，莴苣种子的发芽势及发芽率均低于对照，以 0.10 g/mL处理抑制作用最为显著.

2.2 烟草残体腐解液对莴苣幼苗生长的影响

试验中观察到0.10 g/mL处理的莴苣幼苗胚根、胚轴生长受到严重抑制，均未伸长生长，在整个试验过程中仅露出淡黄绿色子叶，而其他较低浓度处理的莴苣幼苗的胚根、胚轴生长基本正常，子叶浓绿，以0.05 g/mL处理子叶展开度最好.

由表2可知，不同质量浓度烟草残体腐解液对莴苣幼苗生长有不同程度的抑制或促进作用.胚轴长从大到小依次为：0.05 g/mL处理、0.02 g/mL处理、CK、0.01 g/mL处理、0.10 g/mL处理.烟草残体腐解液0.10 g/mL处理因莴苣种子萌发受阻，同样抑制了幼苗的胚轴生长，与对照差异极显著，残体腐解液0.01 g/mL处理与对照差异显著，其他均与对照无差异.残体腐解液在低质量浓度(0.01～0.05 g/mL)条件下随质量浓度的增加而促进胚轴生长，达到一定质量浓度(0.10 g/mL)后则显著抑制胚轴生长.不同质量浓度残体腐解液处理胚根长的大小规律与胚轴长相同.残体腐解液0.10 g/mL处理抑制胚根生长，与对照差异极显著；残体腐解液 0.05 g/mL处理促进胚根生长，与对照差异显著；其他处理均与对照差异不显著.残体腐解液对胚根长的影响和胚轴长一样，存在低浓度促进、高浓度抑制的双重浓度效应[15-16].另外，残体腐解液对莴苣苗长的影响规律也与胚根、胚轴相同.

从各化感指数来看：烟草残体腐解液0.05 g/mL和0.02 g/mL处理对胚轴长、胚根长和苗长均有促进作用，其他处理均对胚根、胚轴及苗长有抑制作用，其中以0.10 g/mL处理的抑制作用最显著.

表2 腐解液处理莴苣幼苗各生长指标的差异Table 2 Index differences in effects of decomposing tobacco residues on lettuce seedling growth

烟草残体腐解液对莴苣幼苗的鲜、干质量的影响见表 3.各质量浓度烟草残体腐解液处理莴苣幼苗鲜质量从大到小依次为：0.05 g/mL处理、CK、0.02 g/mL处理、0.01 g/mL处理、0.10 g/mL处理，其中0.10 g/mL处理与对照差异极显著，0.05 g/mL处理与对照差异显著，其他处理均与对照差异不显著.从莴苣幼苗干质量来看，0.10 g/mL处理莴苣幼苗干质量最低，其他处理相差不大.化感指数显示：烟草残体腐解液0.05 g/mL处理对莴苣鲜质量有促进作用，其他处理均有不同程度的抑制作用.

表3 烟草残体腐解液对莴苣幼苗物质积累的影响Table 3 Effect of decomposing of tobacco residues on matter accumulation of lettuce seedling

3 小 结

烟草残体腐解液各质量浓度处理对种子发芽势及发芽率均有不同程度的抑制作用，以0.10 g/mL处理抑制作用最显著；对莴苣幼苗生长指标及鲜质量的影响存在低浓度促进、高浓度抑制的双重浓度效应，0.10 g/mL处理严重抑制莴苣幼苗的生长，除0.05 g/mL处理对莴苣鲜质量有促进作用外，其他处理均有不同程度的抑制作用.说明在烟草残体腐解液中可能存在多种化感物质，其中部分化感物质具有促进生长的作用，部分化感物质具有抑制生长的作用.

由于试验材料为现蕾期烟草顶、腋芽，是烟草生长最为旺盛的部分，同时也是植物产生激素类物质的主要部位[17]，因此存在相关激素类物质及其前体或代谢产物.关于这类物质在腐解过程中如何变化，以及腐解后是否存在作用，存在怎样的作用，目前尚未知晓.另外，作为烟草废弃物的顶、腋芽占整株烟草的比重较大，如不处理好这类废弃物，将会对烟草生长产生自毒作用，进而造成连作障碍.

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