不同发酵稻壳基质配方对烟苗生长发育的影响

周德英， 王锡春， 李小慧， 周向平， 甘在德， 王凯歌， 蒋笃忠，黄石旺， 肖钦之， 靳志丽， 袁 芳， 邓征宇， 朱旺冲， 吴岳庭， 彭陆军

(1.湖南省烟草公司 蓝山县分公司， 湖南 蓝山425600； 2.湖南省烟草公司 永州市公司， 湖南 永州 425000； 3.湖南省烟草公司 江永县分公司， 湖南 江永 425400； 4.永州市农业科学研究所， 湖南 永州 425001； 5.永州市思源农业科技有限公司， 湖南 永州 425000)

0 引言

【研究意义】育苗是烟叶生产过程中的重要基础工作，育苗成功的关键在于栽培所用基质[1-3]。基质是烟草育苗过程中的“土壤”[4]，不仅可以固定烟苗，还可为烟苗提供必要的水分和营养物质，对所育烟苗品质的影响起重要作用。如今，烤烟育苗朝着“集约化、低成本、易操作”的方向发展[5]。因此，寻找来源广泛、价格低廉和环境友好的育苗基质材料对烤烟生产的可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】我国稻壳年产量约2亿 t，其作为大米加工的主要副产品之一，约占水稻产量的1/5[6-7]。稻壳理化性质稳定，发酵后其不稳定物质，如有机质、糖分和蛋白质等都能不同程度降解[8]。与漂浮育苗基质主要原料泥炭相比，发酵稻壳具有成本低、可再生和资源丰富等优点[9]，有较大的推广应用价值。目前为止，关于稻壳腐熟、发酵方面的研究较多，有研究表明，利用鸡粪作为稻壳腐熟氮源效果最好；接种外源微生物菌剂可有效加速稻壳的发酵腐熟，加速其升温和体积变化，缩短发酵时间[10-14]。【研究切入点】永州是湖南省的主要产烟区之一，永州烟区采用的育苗基质是炭化谷壳型基质，由于稻壳在炭化过程中产生烟雾和二氧化碳等有害气体，对当地环境产生不利影响，因此，育苗基质生产在一定程度上受到限制。目前，有关永州烟区采用发酵稻壳替代炭化谷壳的新型烟草基质配方研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以发酵稻壳、草炭和膨化珍珠岩为试材，从烟苗的出苗率、形态指标、生理指标、根系发育状况和酶活性等方面综合评价不同发酵稻壳基质配方的育苗应用效果，并筛选适宜永州烟区的育苗配施组合，以期为其在烤烟育苗中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在中国烟草中南农业试验站永州基地玻璃育苗棚进行，育苗棚内温度5.8～37.5℃，相对湿度25%～91%。

1.2 试验材料

发酵稻壳，自制；商品化草炭(呈棕色或黑色，有机质≥30%，比重0.7～1.05 g/cm3，pH5.5～6.5，呈层状分布)，购自吉林奥新农业科技有限公司；商品膨化珍珠岩(粒度0.1～0.15 mm，容重150～200 g/cm3，导热系数0.047～0.054 w/m·k，成球率70%～90%，闭孔率≥95%)，购自河南信阳上天文强珍珠岩厂；烤烟漂浮育苗常用商品基质(体积比：45份炭化谷壳+27.5份草炭+27.5份膨化珍珠岩)，购自永州华安烟草物资生产有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵稻壳获取 稻壳经粉碎机过3目筛，粉碎稻壳颗粒用洁净水浸泡1 d，吸水量达60%后取出，按稻壳1 000 kg加尿素5 kg、玉米粉5 kg和稻壳专用发酵助剂4 kg，配制成稀释液。翻稻壳堆垛的同时喷洒稀释液，使稀释液均匀渗入稻壳堆垛中，并用塑料膜封闭于60℃内进行发酵，其间经2～3次反复翻堆发酵，稻壳表面由黄转棕褐色即可，发酵时间25～30 d。制成的发酵稻壳强度低、易碎，pH5.5～6.5。

1.3.2 试验设计 以烤烟不同育苗基质为试验对象，试验共设6个处理(表1)，以常用商品基质为对照(CK)，每处理3次重复，育苗试验均在同一育苗池进行。

表1 烤烟育苗基质材料配方设计

1.3.3 调查项目及方法

1) 烟苗根数测定。分别在烤烟播种后70 d和80 d，每处理随机选取15株烟苗采用万深LA-S根系分析扫描仪(型号：MRS-9600TFU2L，上海中晶科技有限公司)测定其一级侧根数、二级侧根数和总根数。

2) 烟苗农艺性状测定。于播种后20 d，测定烟苗出苗率；分别在播种后70 d和80 d，每处理随机选取5株烤烟，参照《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T 142─2010)[15]测定株高、茎围、根鲜重和根干重。

3) 烟苗理化指标测定。在播种后70 d，每处理每天9：00～10：00随机选取10株烤烟，取其功能叶去掉主脉，用磺胺比色法测定叶片硝酸还原酶(NR)活力；用3，5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活力；用氯化三苯基四氮唑法测定根系活力；用UV-1801型紫外分光光度计(北京瑞利分析仪器有限责任公司)测定叶绿素含量；参照试剂盒(南京建成生物工程研究所)说明书中的方法测定烟叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。

1.4 数据统计与分析

采用DPS 18.10和Excel 2019对试验数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理烟苗的农艺性状和生物量

从表2看出，播种后70 d各处理烟苗株高为103.21～117.51 mm，茎围9.87～12.06 mm，根鲜重0.573～0.659 g/株，根干重0.032～0.042 g/株。T4、T5烟苗株高和茎围均极显著高于CK，根鲜重和根干重显著高于CK。播种后80 d各处理烟苗株高为115.13～120.20 mm，茎围10.63～13.87 mm，根鲜重0.602～0.641 g/株，根干重0.038～0.045 g/株。T3、T4、T5烟苗的茎围，T4、T5根鲜重，T5根干重均极显著高于CK。表明，烤烟漂浮育苗基质采用发酵稻壳的配施组合优于商品基质，其中，以发酵稻壳40%+草炭35%+膨化珍珠岩25%为原料制成育苗基质的效果最好。

表2 不同处理烟苗的农艺性状和生物量

2.2 不同处理烟苗的根系数量

由表3可知，播种后70 d烟苗的一级侧根、二级侧根数和总根数分别为250～364条、589～722条和838～1 082条，采用发酵稻壳各处理的一级侧根、二级侧根和总根数均多于CK，其中，T3、T4和T5烟苗的一级侧根数均极显著高于CK，T2一级侧根数显著高于CK；各处理二级侧根数均极显著高于CK；T2、T3、T4和T5总根数均极显著高于CK，T1总根数显著高于CK。播种后80 d烟苗的一级侧根、二级侧根数和总根数分别为275～387条、693～793条和968～1 180条，均以CK最低，其中，T2、T3、T4和T5烟苗的一级侧根数均极显著高于CK；T3、T4、T5二级侧根和总根数均极显著高于CK。综合看，采用发酵稻壳复配基质栽培烟苗的根系活力强于商品基质，有利于促进烟苗的生长发育。

表3 不同处理烟苗的根系数量

2.3 不同处理烟苗的酶活性

由表4可知，成苗期各处理烟苗叶片的硝酸还原酶(NR)依次为T4>T5>T3=CK>T2>T1；蔗糖酶依次为T5>T4>T3>CK>T2>T1；过氧化氢酶(CAT)依次为T4>T5>T3>T1>CK>T2；超氧化物歧化酶(SOD)依次为T5>T2>T4>T1>T3>CK；过氧化物酶(POD)依次为依次为T5>T2>T4>T1>T3>CK。各处理NR差异不显著，T4和T5分别较CK增加18.75%和9.38%；T3、T4和T5蔗糖酶显著高于CK；T4和T5CAT分别较CK显著增加55.93%和50.73%；T1、T3和T4SOD与CK差异不显著，而T2和T5分别较CK显著增加23.10%和37.72%；采用发酵稻壳各处理POD均显著高于CK，增加31.77%～55.92%。表明，T5提高烟苗吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力最优，有利于其抵御不良环境，从而促进生长发育。

表4 不同处理烟苗的酶活性

2.4 不同处理烟苗的叶绿素含量、根系活力和出苗率

从表5看出，叶绿素a和总叶绿素含量分别为1.92～2.90 mg/g和2.52～3.80 mg/g，均表现为T2>T3>CK>T4>T5>T1，叶绿素b含量0.62～0.90 mg/g，依次为T2>T3>T4>CK>T5>T1；根系活力为98.50～135.20 μg/g·h，依次为T2>T5>T3>T4>CK>T1；出苗率为88.00%～94.50%，依次为T5>T4>T3>CK>T2>T1。T2和T3的叶绿素a分别较CK显著增加13.21%和36.79%；各处理叶绿素b除T2显著高于T1和T5外，其余差异均不显著，T2、T3和T4分别较CK增加38.46%、12.39%和1.54%；T2和T3的总叶绿素分别较CK显著增加37.18%和13.00%。根系活力除T1与CK差异不显著外，其他处理均显著高于CK，增加17.08%～30.50%。T3、T4和T5的出苗率较CK增加1.66%、3.31%和4.42%。综合看，采用发酵稻壳复配基质栽培烟苗的叶绿素、根系活力和出苗率总体表现较好，以T5最佳。

表5 不同处理烟苗的叶绿素含量、根系活力和出苗率

3 讨论

稻壳生物炭富含大量钾、钙和磷，其物理性质较疏松，具有强离子交换能力和储水能力，在农业上施用稻壳炭可改良农业土壤理化性质和肥力，掺入基质可改善透气性，从而有利于植株幼苗生长。根系是吸收养分和水分的重要器官，其数量和活性直接影响植株地上部的生长发育和形态建成[16-17]。研究表明，发酵稻壳复配基质各处理的根鲜重、干重和总根数均较CK增加，根系活力较CK增强；发酵稻壳45%+草炭30%+膨化珍珠岩25%和发酵稻壳40%+草炭35%+膨化珍珠岩25%的烟苗株高和茎围均极显著高于CK，与徐经年等[18]的研究结果相似，可能与发酵稻壳基质的透气性和有机质肥力优于常规基质密切相关。

根系活力大小影响植株体内酶活性的强弱，各种酶随植株生长环境变化而变化，以适应多变的生长环境。氧化胁迫是由干旱引起，通过活性氧对植物造成伤害，可通过SOD、CAT等酶的催化反应清除活性氧，从而免除或降低其对细胞膜系统的伤害。一般情况下，抗氧化酶活性高低与植物抗逆性强弱有关，抗逆性强的植物保护酶活性较高，反之较低。基质配方采用发酵稻壳40%+草炭35%+膨化珍珠岩25%的NR、蔗糖酶、CAT、SOD和POD活性均较CK强，与蔡昆争等[19]的研究结果相似，这些物质的含量和活性增加有利于烟苗抵御不良环境，提高吸收利用氮素和提升清除活性氧自由基的能力，从而促进生长发育。

4 结论

不同发酵稻壳基质配方对烟苗的生长发育有不同程度影响，综合烟苗的出苗率、形态指标、生理指标和酶活性等方面看，采用发酵稻壳40%+草炭35%+膨化珍珠岩25%对烟苗生长具有较优的促进效果，可在永州烟区推广应用。