腐殖酸基质对烟苗生长及根系形态特征的影响

樊 俊，王 瑞，徐大兵，谭 军

（1湖北省烟草公司恩施州公司，湖北恩施 445000；2湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430070）

0 引言

育苗基质主要用于模拟土壤环境并固定烟苗根系，可为烟苗生长发育提供所需要的养分和水分，是烟草大棚育苗中最关键的物质，不同原料或配比的基质对育苗效果有很大影响[1-2]，而培育壮苗是烟叶优质稳产的重要保证。对基质质量影响较大的化学成分主要有腐殖酸、电导率、pH、有效铁等。腐植酸(humic acids)是一类成分复杂的天然有机物质[3]，可以有效增加土壤营养[4]，改善土壤结构[5-6]，促进土壤微生物活动等[7-10]。另外，腐植酸能促进植物光合、呼吸作用、提高抗逆性[11-12]，对培育壮苗有很好的效果，受到许多学者的重视。刘美等[13]认为在育苗基质中添加腐殖酸能有效促进番茄苗生长并改善其生理特性，符昌武等[14]、晋艳等[15]研究表明烟草基质中的腐殖酸可以影响烟苗的生长发育和生理特性指标，但基质添加腐殖酸对烟苗壮苗培育及根系形态特征影响的相关报道还较少。笔者探索利用腐殖酸改进烟草育苗基质，研究其对烟苗成苗率、壮苗指数、生长发育状况、根系形态特征的影响，以期了解腐殖酸应用于烟草大棚育苗的前景，并为促进烟苗根系发育、提高壮苗水平提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 供试材料

腐殖酸由大连九成物产有限公司提供，颗粒状，有机物含量55%，纯腐殖酸含量75%。烟草育苗基质由恩施州烟草物资供应公司提供，配方为草炭60%、谷壳20%、珍珠岩20%，腐殖酸含量17.8%，容重为0.27 g/cm3。烤烟漂浮育苗专用盘，每盘153 孔，大小为66.5 cm×34 cm×5.5 cm，每孔容积25 cm3。育苗肥料为烟草育苗专用肥，氮磷钾比例为10:10:20。供试烤烟品种为‘云烟87’。

1.2 试验方法

育苗试验于2019 年5—7 月在恩施市望城坡烟草科技示范园温室大棚进行。试验共设置5 个处理，T1为对照，商品基质+腐殖酸0 g/株（腐殖酸总含量17.8%）；T2为商品基质+腐殖酸0.5 g/株（腐殖酸总含量23.3%）；T3为商品基质+腐殖酸1.0 g/株（腐殖酸总含量28.8%）；T4为商品基质+腐殖酸1.5 g/株（腐殖酸总含量34.4%）；T5为商品基质+腐殖酸2.0 g/株（腐殖酸总含量40.0%）。按照每盘153 株计算腐殖酸添加量，与基质充分混合均匀，加水湿润平衡24 h后装盘，每孔播种1颗包衣种。每个处理4 盘，分别放入2 个黑色托盘（2盘/托盘），共20 个育苗盘，10 个黑色托盘。在育苗托盘加干净水，保持4 cm 的水深，均匀撒入烟草育苗专用肥30 g，放入播好种的育苗盘。在烟苗长至大十字期再加入育苗专用肥30 g。育苗过程中注意补充水分，控制水深在4～5 cm，其他管理措施均按照GB/T 25241.1—2010中的漂浮育苗技术方法进行。

1.3 烟苗成苗率及农艺性状测定

育苗结束时（播种后50天）调查成苗率，用直尺测定烟苗株高、茎粗、叶数、叶长、叶宽等农艺性状指标。

1.4 根系扫描测定

育苗结束后每个处理从苗盘中随机选取大小均匀一致的20 株烟苗，连同基质一起轻轻拔出，用自来水仔细冲洗根系和地上部，去除育苗基质及其他表面杂物，用自来水洗净，吸水纸吸干水分，将根系与地上部分分开。随机选取10 株，通过LA1600 根系扫描仪将完整的根系图像存入计算机，采用Win RHIZO根系分析软件测定总根长、平均直径、总根表面积、总根体积及不同径级根系总长等形态学参数。将剩余10 株于105℃杀青30 min，75℃烘至恒重，分地上部分和根系分别称干重，参考吕秀敏等[16]、白岩等[17]的方法计算壮苗指数，如式(1)。

1.5 统计分析

数据采用Excel 2007和SPSS 22.0软件处理完成。

2 结果与分析

2.1 烟苗成苗率

随着腐殖酸用量的增加，烟苗成苗率呈先增加再降低的趋势（图1），在腐殖酸用量为1.5 g/株达最大值(92.3%)，高于对照处理的88.7%；而腐殖酸含量达到2.0 g/株的处理，烟苗成苗率仅为88.3%，低于对照处理，说明一定含量的腐殖酸能提高烟苗成苗率，而高用量的腐殖酸对成苗率有降低的效果。

图1 基质添加腐殖酸对烟苗成苗率的影响

2.2 烟苗农艺性状

由表1可知，随着育苗基质中腐殖酸用量的增加，烟苗株高、茎粗、叶长、叶宽呈先增加再降低的趋势，在腐殖酸用量为0.5～1.0 g/株处理达最大值，分别为21.6、4.55、15.9、7.75 cm，分别较对照提高5.4%、12.3%、5.3%和6.9%；而腐殖酸用量达到2.0 g/株的处理，烟苗农艺性状指标有降低的趋势，显著低于对照处理和其他腐殖酸处理，表明高含量的腐殖酸对烟苗生长发育有一定的抑制作用。

表1 基质添加腐殖酸对烟苗农艺性状的影响

2.3 烟苗生物量和壮苗指数

烟苗生物量的大小一定程度可以反映烟株的生长水平，壮苗指数是从外观长势和烟苗根系生长情况来衡量烟苗素质的重要指标。从图2～3 可以看出，随着腐殖酸用量的增加，烟苗根系和地上部生物量呈先增加再降低的趋势，在腐殖酸0.5～1.5 g/株处理达最大值，分别为0.0515、0.329 g/株，较对照增加17.0%和0.9%，根系生物量增加达显著水平；壮苗指数呈先增加再降低的趋势，在1.0 g/株处理为最大值，达到1.05，较对照增加16.7%，其次为1.5 g/株处理的1.04，均较对照增加明显，而2.0 g/株的腐殖酸降低了烟苗生物量和壮苗指数，说明适量腐殖酸处理对提高烟苗生物量和状苗指数有显著作用，但高用量（2.0 g/株）腐殖酸则有相反的效果。

图2 基质添加腐殖酸对烟苗生物量的影响

图3 基质添加腐殖酸对烟苗壮苗指数的影响

2.4 烟苗根系形态特征

烟苗根系形态学参数是决定根系生长及吸收范围、强度的重要指标，对烟苗移栽后缩短还苗期有重要意义。由表2 可知，基质添加腐殖酸对烟苗根系生长有重要影响。根系总长、总表面积、平均直径和根系体积以腐殖酸1.5 g/株处理最高，分别为277.8 cm、62.08 cm2、0.722 mm、1.110 cm3，较对照增加22.5%、31.6%、10.6%和40.7%，效果明显。根尖末端数以2.0 g/株处理最大，为1042.3个，其次为1.5 g/株处理的911.0 个，显著大于对照处理。综合比较，腐殖酸1.5 g/株处理的烟苗根系形态特征较好，明显优于对照。

表2 基质添加腐殖酸对烟苗根系形态特征的影响

不同径级根系总长分析（表3）表明，随着基质腐殖酸添加量的增加，根系径级L≤0.5 mm 和0.5 mm＜L≤1.0 mm 的细根总长有增加的趋势，分别比对照增加了10.2%、19.7%、31.9%、45.9%和-4.7%、61.9%、53.4%、37.6%；根系径级1.0 mm＜L≤2.0 mm的中等根系和径级L>2.0 mm 的粗根系总长均呈先增加再降低的趋势，在1.0～1.5 g/株处理达最大值，较对照增幅为35.5%和42.6%。表明在烟草育苗基质中应用腐殖酸，对烟苗不同径级根系总长都有增加的效果，尤其是L≤0.5 mm、0.5 mm＜L≤1.0 mm 的细根系总长增加幅度最大。

表3 基质添加腐殖酸对烟苗不同径级根系总长的影响 cm

3 结论

腐殖酸营养物资丰富，具有促进养分吸收、刺激作物生长、提高农作物抗性等功能。苗基质中添加适量的腐殖酸能促进烟苗的生长发育，提高壮苗指数和成苗率，具有显著增加烟苗根系体积、根系表面积、平均直径及各级根系总长的效果，对培育壮苗有显著的作用，以添加腐殖酸处理（腐植酸总含量在28.8%～34.4%）效果最好。因此，烟叶育苗生产中，可在基质中添加1.0～1.5 g/株的腐殖酸，对提高烟苗的整体素质、缩短移栽还苗期有较好的效果。

4 讨论

4.1 腐殖酸对烟苗生长发育的影响

腐殖酸含有多种生理活性物质，对作物的生长发育及体内生理代谢有促进作用，对提高育苗效果也有显著的作用。许多研究表明，腐殖酸添加在基质中，能够改善基质的理化性状，刺激作物生长，增强作物抗逆能力，促进烟苗的生长发育[14-15]。本研究中，随着基质中腐殖酸用量的增加，烟苗成苗率、株高、茎粗、生物量和壮苗指数等指标均呈先增加再降低的趋势，在添加量为1.0～1.5 g/株时达到最大值，成苗率提高3.6 个百分点、茎粗提高12.3%、根系生物量提高17.0%、壮苗指数提高16.7%，说明育苗基质中添加适量的腐殖酸，能明显改善烟苗生长状况，提高壮苗指数，这与前人的研究结论一致[14]。刘美等[13]认为，番茄幼苗生长最好的基质腐植酸总含量为16.2%；晋艳等[15]研究表明，基质中不同腐殖酸含量对烟苗生长有显著影响，腐殖酸含量在20%左右烟苗生长较好。本试验在供试基质（腐植酸含量17.8%）中添加适量腐殖酸，育苗基质中腐植酸总含量在28.8%～34.4%（T3和T4处理）的育苗效果较好，基质中腐植酸总含量达到40%（T5处理），对烟苗的生长发育各项指标及成苗率等均有抑制作用，壮苗指数也有一定程度的降低，表明基质中添加过量腐殖酸对烟苗的生长发育有负面效果[18-19]，一方面可能是因为腐殖酸分子结构中含有大量的活性基团，使得它在育苗基质水溶液中呈现一定的物理化学性质，施用量大时容易造成水体化学性状改变，如酸化等[20]，影响了烟苗生长；另一方面，腐殖酸吸水及吸附养分能力较强[21]，大量使用可能影响了基质的理化性能，降低了基质的通透性，抑制了烟苗的正常生长，具体影响机制还有待进一步研究。本研究中育苗基质适宜腐殖酸含量为28.8%～34.4%，超过40%时烟苗素质有下降趋势，为烟草行业育苗基质生产提供了科学的理论依据。

4.2 腐殖酸对烟苗根系形态特征的影响

烟苗发达的根系是培育壮苗的基础，是烟苗移栽后早生快发的重要基础条件。腐殖酸功能团丰富，含有很多可溶于水且能促进根系生长发育的物质成分，例如黄腐酸等。王宇函等[22]研究表明水培条件下，1‰浓度腐殖酸可显著影响油菜幼苗的生物量，明显提高油菜幼苗根系活力，促进根系的生长（根长、总根长和根表面积分别比对照增加20.36%、70.49%、30.43%）。根系直径是根系感应环境敏感度的重要指标[23]，根据张雪等[24]的研究，植株根系增加直径可以扩大根系吸水能力，使根系运输作用增强、根系活力提高。有研究表明，植株主要是靠根尖的成熟区吸收营养液中的矿物质营养，植株的根尖数越多吸收的矿质营养越多[25]。本研究中基质添加腐殖酸1.0～1.5 g/株，根系总根长、总根表面积、平均直径、总根体积、根尖末端数和各级根系总长明显好于对照处理，表明一定量的腐植酸具有显著的促进烟苗根系生长发育的效果，尤其是增加了根系体积、根表面积及各级根系总长，说明烟草育苗基质添加适量腐殖酸，可以改善根系的生长发育、促进根量增加和根系伸长，使烟苗吸收水分和养分的能力提升，有利于壮苗的培育。