牛永志,鄭昀曄,馬文廣,宋碧清,索文龍 ,禹曉梅,李元君
1玉溪中煙種子有限責(zé)任公司,云南云南省玉溪市高新區(qū)南祥路14號(hào)653100;
2云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,云南 玉溪 653100
過氧化鈣增氧對(duì)漂浮育苗烤煙生長(zhǎng)的影響
牛永志1,鄭昀曄2,馬文廣2,宋碧清1,索文龍1,禹曉梅1,李元君1
1玉溪中煙種子有限責(zé)任公司,云南云南省玉溪市高新區(qū)南祥路14號(hào)653100;
2云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,云南 玉溪 653100
為解決漂浮育苗過程中煙苗遭受低氧脅迫,研究了過氧化鈣增氧的效果以及對(duì)煙苗的根系活力、生物量、植物學(xué)性狀和煙株大田生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明:營(yíng)養(yǎng)液中添加過氧化鈣可提高溶解氧含量,提高根系活力、生物量和根冠比,縮短移栽后還苗時(shí)間,促進(jìn)大田煙株生長(zhǎng)。以過氧化鈣濃度為450 g/m3的處理效果最好,與對(duì)照比,根系活力、總生物量干重、根冠比分別提高了87.5%、18.8%、14.15%,煙苗移栽后,還苗時(shí)間縮短3 d,自然株高提高12.1 cm。
漂浮育苗;低氧脅迫;過氧化鈣;煙草
煙草育苗目的是為大田生產(chǎn)適時(shí)提供充足、健壯、整齊的煙苗,是煙葉生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代,美國(guó)最早探索出煙草漂浮育苗新技術(shù),并立即在美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)得到迅速發(fā)展與普及[1-2]。我國(guó)從20世紀(jì)90年代開始在煙草生產(chǎn)上推廣漂浮育苗技術(shù),得到了快速發(fā)展和普及,目前已經(jīng)普遍采用漂浮育苗技術(shù)。近年來(lái),我國(guó)對(duì)漂浮育苗技術(shù)進(jìn)行了引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新研究,主要在改變基質(zhì)[3]、改變營(yíng)養(yǎng)液成分[4-5]、補(bǔ)充光照[6]、增溫[7]等方面來(lái)促進(jìn)煙苗的生長(zhǎng)發(fā)育,為培育齊苗、壯苗打下了良好的基礎(chǔ)[8-9]。但在漂浮育苗過程中,根系長(zhǎng)期生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)液中,由于幼苗密度大,根系需氧量多,池面又被苗盤覆蓋,液面與空氣接觸面小,導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)液溶解氧含量少,對(duì)根系形成了低氧脅迫,抑制了根系的生長(zhǎng)發(fā)育,使根系的吸收功能減弱,進(jìn)而抑制了育苗質(zhì)量的提高[10-12]。
研究表明,根際的溶解氧含量在3~5 mg/L有利于水稻根系的健康生長(zhǎng)發(fā)育,通過充入空氣進(jìn)行增氧處理可以提高根系的活躍吸收面積和根系活力[13-14]。過氧化鈣(CaO2)與潮濕空氣和水接觸會(huì)發(fā)生分解反應(yīng),緩慢釋放出氧氣[15],水中加入過氧化鈣不但可以提高水體溶解氧含量,還可以調(diào)節(jié)水體的pH值和凈化水體[16],國(guó)內(nèi)外已將過氧化鈣廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水稻包衣、食用菌生產(chǎn)等方面[17-19]。過氧化鈣在煙草上應(yīng)用的研究報(bào)道主要集中在種子處理上,如增氧引發(fā)[20]、增氧型包衣種加工[21],而過氧化鈣作為增氧劑在煙草漂浮育苗中應(yīng)用的研究尚少。本試驗(yàn)針對(duì)煙草漂浮育苗過程中存在的實(shí)際問題,研究了漂浮育苗過程中溶解氧含量的變化以及過氧化鈣增氧對(duì)煙苗根系活力、物質(zhì)積累、成苗素質(zhì)及煙株大田生長(zhǎng)的影響,旨在找到適宜的增氧處理方法,解決漂浮育苗過程中存在的低氧脅迫,從而完善漂浮育苗技術(shù)體系,為培育煙草壯苗提供技術(shù)依據(jù)。
以烤煙主栽品種MS云煙87的包衣種為試驗(yàn)材料。所用的過氧化鈣純度為70%。
本試驗(yàn)在云南玉溪中煙種子有限責(zé)任公司育苗溫室進(jìn)行。在煙苗長(zhǎng)出第5片真葉后(35 d),更換新營(yíng)養(yǎng)液,按 50.0 (T50)、150.0 (T150)、450.0 (T450)和1350.0 (T1350) g/m3濃度向漂浮育苗池的營(yíng)養(yǎng)液中加入過氧化鈣,并攪拌均勻。以不添加過氧化鈣的處理作為對(duì)照。各處理3次重復(fù),每重復(fù)6個(gè)漂浮盤,每個(gè)漂浮盤162株煙苗,隨機(jī)排列。
成苗后(第9片真葉期,播種后51 d),每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取30株煙苗,用清水將根系沖洗干凈,然后放入清水中,即刻測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。剩余煙苗煉苗7 d后,隨機(jī)選取煙苗移栽入大田,每個(gè)處理300株,3次重復(fù),完全隨機(jī)排列,移栽后管理同正常大田。
1)溶解氧含量測(cè)定:用便攜式溶氧儀(上海理達(dá) LIDA820)測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液的溶解氧含量,計(jì)量單位為mg /L 。
2)生物量:煙苗的根、莖、葉分開,用吸水紙吸干表面水分后,立即用分析天平測(cè)定根、莖、葉的鮮重。將測(cè)定鮮重后的根、莖、葉放入烘箱,于105℃殺青10 min,用70 ℃烘干至恒重,用分析天平測(cè)定根、莖、葉的干重。
3)煙苗植物學(xué)性狀:煙苗的葉片數(shù)、莖粗、苗高按煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法測(cè)定[22]。
4)根系活力:采用TTC法測(cè)定根系活力[23]。
5)根系的總吸收面積和活躍吸收面積:甲烯藍(lán)法測(cè)定[24-25]。
6)煙苗大田生長(zhǎng)生物學(xué)性狀:煙苗移栽入大田后,每重復(fù)隨機(jī)選取10株,每天觀察還苗情況,記載每株還苗時(shí)間;移栽7 d后,計(jì)算全部煙株移栽成活率;隨機(jī)選取10株,統(tǒng)計(jì)中心花開放時(shí)間(以移栽后天數(shù)計(jì)算);盛花期后,按煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法測(cè)定自然株高、莖圍、葉片數(shù)、節(jié)距、腰葉長(zhǎng)和寬,腰葉面積(m2)=0.6345×(葉長(zhǎng)×葉寬)[22]。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 8.0軟件進(jìn)行方差分析。統(tǒng)計(jì)分析前,百分率數(shù)據(jù)以公式y(tǒng)=arcsin (/10)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)化[26]。
由圖1看出,在漂浮育苗過程中,隨著育苗時(shí)間的延長(zhǎng)和幼苗根系不斷生長(zhǎng),營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量逐漸下降。播種前,營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量為5.8 mg/L,播種后15 d出苗至播種后23 d(小十字期),溶解氧含量下降較慢。27 d(第3真葉期)后,根系開始快速生長(zhǎng),溶解氧含量快速下降, 35 d(第5真葉期)時(shí),溶解氧含量含量下降至2.8 mg/L,至51 d(第9真葉期)時(shí),溶解氧含量?jī)H0.6 mg/L。因此,在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,選擇在移栽后35 d(第5真葉期)進(jìn)行增氧處理。
圖1 烤煙漂浮育苗營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量的變化Fig.1 Changes of oxygen dissolved in the nutrient solution of floating seedlings
由圖2看出,更換營(yíng)養(yǎng)液后繼續(xù)進(jìn)行漂浮育苗,對(duì)照營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量快速下降, 15 d后溶解氧含量?jī)H0.7 mg/L。采用過氧化鈣處理可提高育苗營(yíng)養(yǎng)液中的溶解氧含量,并且溶解氧含量與過氧化鈣濃度呈正相關(guān),T1350溶解氧含量最高。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),各處理營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量呈逐漸下降趨勢(shì),T50和T150處理8 d后營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量下降到對(duì)照水平;T450和T1350處理在試驗(yàn)期內(nèi),營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量始終明顯高于對(duì)照,15 d后,溶解氧含量分別為1.5 mg/L和5.6 mg/L,說(shuō)明添加過氧化鈣能營(yíng)養(yǎng)液中的溶解氧含量。
圖2 不同濃度過氧化鈣對(duì)營(yíng)養(yǎng)液溶解氧含量的影響Fig.2 Effect of calcium peroxide with different concentrations on the content of oxygen dissolved in the nutrient solution
由表1可知,各增氧處理均顯著提高了根系活力,其中,T450處理根系活力最高,為394.2μg/g·h,明顯高于對(duì)照和其它處理,T1350和T150處理次之,T50處理最低。各處理煙苗根系的總吸收面積和活躍吸收面積與根系活力具有相似的變化趨勢(shì),T450處理根系的總吸收面積和活躍吸收面積分別高于對(duì)照82.0%和75.0%。
由表2可知,在對(duì)照低氧脅迫情況下,生物量最低,添加過氧化鈣增氧處理會(huì)增加煙苗生物量。T150和T450處理煙苗的總生物量(干鮮質(zhì)量)顯著高于對(duì)照;T50和T1350處理幼苗的煙苗的總生物量與對(duì)照差異性不顯著。T450處理根和莖的干鮮質(zhì)量最高,根的干鮮質(zhì)量分別極顯著高于對(duì)照40.8%、43.7%,莖的干鮮質(zhì)量分別顯著高于對(duì)照26.5%、15.9%。T150處理葉的干鮮質(zhì)量最高,分別高于對(duì)照20.9%、25.8%。說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液增氧促進(jìn)了煙苗生物量的累積,以T450和 T150處理效果較好。
表1 增氧處理對(duì)煙苗根系活力的影響Tab.1 Effect of oxygen-increasing treatment on root vitality
表2 增氧處理對(duì)煙苗生物量的影響Tab.2 Effect of oxygen-increasing treatment on biomass of tobacco seedlings
表3顯示,對(duì)照煙苗植物學(xué)性狀最弱,根冠比最小。隨著過氧化鈣濃度的增加,植物學(xué)性狀與根冠比都呈先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì),T450處理達(dá)到峰值,煙苗的葉片數(shù)、莖粗和苗高均明顯高于對(duì)照,其葉片數(shù)與對(duì)照差異性達(dá)極顯著水平。T450和T1350處理煙苗的根冠比明顯高于對(duì)照。說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液增氧可以提高根冠比和煙苗素質(zhì),其中以T450處理效果較好。
表3 增氧處理對(duì)煙苗植物學(xué)性狀和根冠比的影響Tab.3 Effect of oxygen-increasing treatment on botanical traits and root-shoot ratio
由表4可知,增氧處理對(duì)煙苗移栽成活率、中心花開放時(shí)間、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)和腰葉面積無(wú)顯著影響,但T450和T150處理顯著縮短了煙草還苗時(shí)間、提高了自然株高,T450處理還苗時(shí)間比對(duì)照縮短3 d。
表4 增氧處理對(duì)大田煙株生長(zhǎng)的影響Tab.4 Effect of oxygen-increasing treatment on growth of tobacco seedlings
研究了漂浮育苗過程中營(yíng)養(yǎng)液溶解氧含量的動(dòng)態(tài)變化,結(jié)果表明,在育苗過程中營(yíng)養(yǎng)液中的溶解氧含量逐漸下降,到后期接近零,因此,在漂浮育苗過程中存在較為嚴(yán)重的低氧脅迫問題,本文選擇在溶氧量降低到育苗前的一半(長(zhǎng)出第5片真期,播種后35 d)時(shí)進(jìn)行增氧處理,施加過氧化鈣后,能夠顯著提高營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量。
根際含氧量會(huì)影響根系形態(tài)和分布,根長(zhǎng)、根系活力、根系面積直接影響作物對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收[27-28]。在漂浮育苗中,營(yíng)養(yǎng)液溶解氧含量的降低,可使根系呼吸速率和呼吸性質(zhì)改變,根發(fā)育和養(yǎng)分吸收受阻[29],及時(shí)補(bǔ)充根系生長(zhǎng)時(shí)呼吸消耗掉的氧氣,對(duì)植物的正常生長(zhǎng)非常重要[30]。本研究結(jié)果表明,在營(yíng)養(yǎng)液中添加過氧化鈣后,營(yíng)養(yǎng)液中的溶解氧含量得到顯著增加,根系總吸收面積和根系活力得到顯著提高,這與前人的研究結(jié)果相似[7,13]。此外,添加過氧化鈣后,各增氧處理的根莖葉干鮮重、葉片數(shù)、莖粗和苗高均高于對(duì)照,并隨過氧化鈣添加量的增多而呈先增后減的趨勢(shì),根冠比隨著過氧化鈣添加量的增加而提高,說(shuō)明在營(yíng)養(yǎng)液中添加適量的過氧化鈣可以顯著促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育、煙苗干物質(zhì)的積累和煙苗素質(zhì)的提高。煙苗移栽入大田后,各增氧處理可以縮短還苗時(shí)間和中心花開放時(shí)間,增強(qiáng)煙株大田生長(zhǎng)勢(shì)。
漂浮育苗技術(shù)是我國(guó)大力提倡和積極推廣的實(shí)用技術(shù),但在其推廣過程中還存在很多實(shí)際問題需要研究改進(jìn)和完善。在煙草漂浮育苗營(yíng)養(yǎng)液中加入適量過氧化鈣,可增加營(yíng)養(yǎng)液中溶解氧含量,促進(jìn)煙苗根系的生長(zhǎng),提高煙苗的整體素質(zhì)及在大田生長(zhǎng)的長(zhǎng)勢(shì)。綜上分析認(rèn)為,采用濃度為450.0 g/m3的過氧化鈣進(jìn)行增氧處理效果最好。
[1]彭細(xì)橋,吳踐志,陸中山,等.我國(guó)煙草漂浮育苗技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2010,16(3):90-94.
[2]甄煥菊,袁志永,李富欣.美國(guó)煙草大棚溫室漂浮育苗技術(shù)介紹[J].煙草科技,1999(4):39-41.
[3]時(shí)向東,劉國(guó)順,陳江華,等.煙草漂浮育苗系統(tǒng)中培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)煙苗生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2001(1): 18-22.
[4]De Pascale S, Maggio A, Orsini F, et al.Sulphur fertilisation affects yield and quality in friarielli (Brassica rapa L.subsp.sylvestris L.Janch.var.esculenta Hort.) grown in a floating system[J].Journal of Horticultural Science &Biotechnology, 2008, 83 (6): 743-748.
[5]李勇軍,李宏光,劉春明,等.煙草漂浮育苗施肥量與電導(dǎo)率關(guān)系及對(duì)培育健壯苗的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,25(6): 2167-2172.
[6]時(shí)向東,王林枝,滿曉麗,等.不同光質(zhì)對(duì)烤煙漂浮育苗中煙苗生長(zhǎng)發(fā)育及光合特性的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2013,19(1): 43-46.
[7]羅斐,莫江,蹇國(guó)友,等.不同增溫保溫苗床對(duì)烤煙壯苗效果研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013,41(3): 993-996.
[8]胡榮海.云南煙草栽培學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2007,381-385.
[9]黃一蘭,李文卿,吳正舉,等.烤煙直播漂浮育苗技術(shù)研究[J].中國(guó)煙草科學(xué),2001(1):8-12.
[10]賴祿祥,陳獻(xiàn)勇.烤煙空氣整根育苗技術(shù)探討[J].中國(guó)煙草科學(xué),2002(1):12-13.
[11]Jones M, Miner G S.Effects of media and fertilization on the greenhouses production of flue-cured tobacco seedlings in the overhead-water system[J].Tobacco Science, 1993,37:18-20.
[12]Jones M, Miner G S, Smith W D.Production of flue-cured tobacco seedlings in greenhouse 1.Effects of media and fertilization on the direct-seeded float system[J].Tobacco Science, 1993,37:13-17
[13]王丹英,韓勃,章秀福,等.水稻根際含氧量對(duì)根系生長(zhǎng)的影響[J].作物學(xué)報(bào),2008,34(5):803-808.
[14]郭麗琢.厭氧處理對(duì)烤煙K326體內(nèi)鉀的累積及分配的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,38(3):320-324.
[15]鄧育民.過氧化鈣的應(yīng)用[J].廣東化工,2000,(6):44-46.
[16]葛飛,李權(quán),劉海寧,等.過氧化鈣的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2010,42(2):1-4.
[17]尹海富,咸玉蘭,楊興武,等.淺析過氧化鈣在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].水產(chǎn)養(yǎng)殖,2007,(6):18.
[18]張躍華,趙永勛,劉德江.過氧化鈣在食用菌菌種生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].食用菌學(xué)報(bào),2004,11(3):57-60.
[19]Biswas J K, Ando H, Kakuda K, et al.Effect of calcium peroxide coating, soil source, and genotype on rice seedling establishment under hypoxic conditions[J].Soil Science and Plant Nutrition, 2001,47(3):477-488.
[20]鄭昀曄,牛永志,馬文廣,等.增氧引發(fā)對(duì)煙草種子活力和萌發(fā)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(3):104-107.
[21]馬文廣,鄭昀曄,李永平,等.增氧型煙草包衣丸化種子的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010,38(8):4016-4018.
[22]全國(guó)煙草標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)農(nóng)業(yè)分技術(shù)委員會(huì).YC/T 142-2010,煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.
[23]蕭浪濤,王三根.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2005:121-125.
[24]趙世杰,史國(guó)安,董新純.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2002:83-88.
[25]喬富廉.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2002:43-51.
[26]馬文廣,鄭昀曄,李永平,等.水引發(fā)時(shí)間和丸化種干燥方法對(duì)煙草丸化種發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,21(7):29-31
[27]程建峰,姜東,潘曉云,等.不同水稻基因型的根系形態(tài)生理特性與高效氮素吸收[J].土壤學(xué)報(bào),2007,44(2):266—272.
[28]王艷,米國(guó)華,陳范駿,等.玉米氮素吸收的基因型差異及其根系形態(tài)的相關(guān)性[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23(2):297-302.
[29]Trought M C T, Drew M C.The development of water logging in young wheat Plants in anaerobic solution cultures[J].Journal of experimental botany, 1980, 31:1573-1585.
[30]曹恭,梁鳴早.平衡栽培體系中的大氣[J].土壤肥料,2005(4):1-3.
Effect of increasing oxygen in nutrient solution by Calcium peroxide in floating seedling system on growth of flue-cured tobacco
NIU Yongzhi1, ZHENG Yunye2, MA Wenguang2, SONG Biqing1, SUO Wenlong1, YU Xiaomei1, LI Yuanjun1
1 Yuxi Zhongyan Tobacco Seed Co., Ltd., Yuxi 653100, China;
2 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Yuxi 653100, China
Experiment was carried out to study oxygen-increasing effects on roots, biomass and agronomic characters of tobacco seedlings in order to solve hypoxia stress in floating system.Calcium peroxide was used to increase oxygen.Results showed that adding calcium peroxide to nutrient solution could increase concentration of dissolved oxygen, raise root vitality, biomass and root-shoot ratio, shorten revival time after transplanting and enhance growth vigor of tobacco plants in field.Results also showed that 450.0 g/m3calcium peroxide was the best treatment, in which root vitality, biomass of dry weight and root-shoot ratio were higher by 87.5%、18.8% and 14.15%respectively.Furthermore, revival time after transplanting was shortened by 3 d and height was increased by 12.1 cm.
floating system; hypoxia stress; calcium peroxide; tobacco
10.3969/j.issn.1004-5708.2014.03.010
S572.043 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1004-5708(2014)03-0063-05
云南省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目(2009EB073);云南省煙草公司項(xiàng)目(2011YN10)
牛永志(1980—),碩士,主要從事煙草種子科學(xué)與技術(shù)研究,Email: nyz@tobacco-seed.com
馬文廣(1972—),碩士,副研究員,主要從事煙草品種選育及種子科學(xué)與技術(shù)研究,Email: mwg@tobacco-seed.com.
2013-06-24