陳鵬宇 ，楊 超，汪代斌，李科偉，委亞慶，陳益銀，張世浩，江厚龍，習向銀*

1.西南大學資源環(huán)境學院農學與生物科技學院，重慶市北碚區(qū)天生路2號 400715

2.中國煙草總公司重慶市公司重慶煙草科學研究所，重慶市北碚區(qū)天生路2號 400715

烤煙根系不僅是一種固著器官，更重要的還是吸收與合成器官，煙株移栽后根系發(fā)育好壞對烤煙生長具有重要影響［1］。重慶煙區(qū)多位于中高海拔地區(qū)，煙苗移栽時多逢低溫陰雨寡照天氣，這對煙株根系發(fā)育不利。因此，需要適宜促根劑來調控根系的生長發(fā)育，從而促進烤煙前期生長和后期煙葉正常成熟落黃。目前，市場上有多種促根劑，其效果因作物和土壤類型不同而異。殼聚糖是一種天然多糖，能提高土壤氮含量和磷肥利用率，并促進植物根系的生長發(fā)育［2-5］。祁帥等［6］研究表明，用40 mg/L殼聚糖處理網室內牛肝土和紫色土上種植的烤煙煙苗根系后，其促生效果較好，而在砂泥田土以20 mg/L殼聚糖對煙苗根系的促生效果最優(yōu)。有研究還發(fā)現(xiàn)，Agri-star松土促根劑及同類土壤調理劑均能調節(jié)土壤的水、肥、氣和熱因子，改善土壤的團聚體結構，提高土壤肥力，促進根系發(fā)育，增加作物產量［7-14］。李玥等［15］在湖南植煙區(qū)土壤上進行了復硝酚鈉、海藻酸鈉和無機養(yǎng)分配施對烤煙根系生長的影響試驗，發(fā)現(xiàn)復硝酚鈉、海藻酸鈉和無機養(yǎng)分混合灌根施用能顯著促進烤煙根系的生長發(fā)育。蔣亞蓮等［16］研究表明，萘乙酸和吲哚丁酸都有促進根系生長的作用，并且兩者混合液能顯著提高版納龍船花穗條扦插的生根率，以NAA 200 g/L+IBA 400 g/L的處理效果最好。周乾等［17］研究表明，生根粉對玉米和水稻根系發(fā)育有良好的促進作用。周乾等［18］通過大田試驗研究發(fā)現(xiàn)，云煙87移栽前10 d噴施濃度為15 mg/L的生根劑（主要成分為α-萘乙酸）對提高煙草根系活力和改善農藝性狀有良好效果。曾睿等［19］研究表明，烤煙施用適量油枯后，能提高煙葉鉀含量和烤煙產值。謝春瓊等［20］研究發(fā)現(xiàn)，油枯發(fā)酵中pH在4～6波動，且銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量逐步增加。李成學等［21］研究表明，油枯發(fā)酵過程中釋放熱量并使堆肥溫度增高。另有研究表明［22-24］，生物炭具有巨大的表面積和陽離子交換量，可吸附土壤養(yǎng)分離子，提高肥料利用率。張宗錦等［25］研究表明，生石灰能明顯提高酸性土壤pH，進而提高烤煙產值?？梢姡鲜龃俑鶆τ跓煵莼蚱渌魑锏母瞪L有良好的促進效應，但在重慶煙區(qū)尚鮮見報道。另外，重慶煙區(qū)烤煙生長前期連續(xù)處于低溫狀態(tài)下，急需1種具有增溫和促生雙重功能的促根劑?；诖?，設計了由油枯、生石灰和稻殼生物炭組成的生物促根劑，并在恒定低溫條件下通過盆栽試驗研究了生物促根劑及殼聚糖、萘乙酸+吲哚丁酸、復硝酚鈉+海藻酸鈉、生根粉、Agri-star松土促根劑對烤煙地上部生長及根系發(fā)育的影響，同時通過大田試驗驗證生物促根劑的增溫效果，旨在為促進重慶烤煙早期的生長發(fā)育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試煙草品種為云煙87。盆栽試驗土壤取自彭水潤溪煙地的耕作層。土壤基本理化性質：pH5.9，全氮1.93 g/kg，全磷1.09 g/kg，全鉀23.2 g/kg，堿解氮174 mg/kg，有效磷23 mg/kg，速效鉀232 mg/kg，有機質27.1 g/kg。促根劑：99%萘乙酸和99%吲哚丁酸（廣州林國化肥有限公司）；殼聚糖（河南榮尚食化生物科技有限公司）；Agri-star松土促根劑（河南省火車頭農業(yè)技術有限公司）；98%復硝酚鈉（鄭州中科化工產品有限公司）；海藻酸鈉（鑫達食化生物科技有限公司）；生根粉（四川國光農化股份有限公司）；液體發(fā)酵劑（君德生物科技有限公司）；稻殼（上海滿緣植材有限公司）；油枯購自重慶歇馬農貿市場。儀器：GND型光照培養(yǎng)箱（寧波東南儀器有限公司）；電熱鼓風干燥箱（上海實焰電爐廠）；根系掃描儀［Epson Expression 10000XL，愛普生（中國）有限公司］；RC-4溫度記錄儀（江蘇省精創(chuàng)電氣股份有限公司）。

1.2 試驗設計

1.2.1 盆栽試驗

盆缽規(guī)格：盆面直徑11.5 cm，盆底直徑10 cm，盆高10 cm，每盆裝入風干土620 g。設置9個處理，每處理設置3次重復。對照（CK）為空白，即不加促根劑；T1為殼聚糖處理，澆灌50 mg/L的殼聚糖溶液100 mL/株；T2為萘乙酸+吲哚丁酸處理，澆灌15 mg/L的萘乙酸（NAA）和30 mg/L的吲哚丁酸（IBA）混合溶液100 mL/株；T3為復硝酚鈉+海藻酸）處理，澆灌50 mg/L的復硝酚鈉和海藻酸鈉混合溶液100 mL/株；T4為生根粉處理，澆灌100 mg/L的國光牌生根粉溶液100 mL/株；T5為Agri-star松土促根劑處理，用量為1 g/株；T6為萘乙酸+吲哚丁酸+營養(yǎng)組合）處理，澆灌含有15 mg/L的萘乙酸和30 mg/L的吲哚丁酸以及3.14 mol/L的氮、0.34 mol/L的磷、1.82 mol/L的鉀、0.25 mol/L的鈣、1.88 mol/L的鎂的混合溶液100 mL/株；T7為生物促根劑1處理，即60 g油枯、20%的液體發(fā)酵劑以及5 g生石灰混制而成的混合物；T8為生物促根劑2處理，即60 g油枯、20%的液體發(fā)酵劑、5 g生石灰和10 g稻殼生物炭。移栽時，用打孔器在盆缽中央打入直徑為8 cm且深8 cm的井窖，然后將煙苗置于井窖中央，最后封土。CK及T1、T2、T3、T4和T6處理均采用常規(guī)細土封窖，于移栽當天在煙苗根系周圍進行澆灌促根劑處理；T5、T7和T8處理采用促根劑和常規(guī)細土混勻后封窖。為保證試驗的一致性，CK及T5、T7和T8處理同時澆灌100 mL去離子水/株。

2019年1月20日采用漂浮育苗法培育煙苗，當煙苗長至4～5片真葉，莖高3～4 cm時移栽。2019年3月9日選取長勢一致的煙苗進行盆缽移栽，在恒溫12 ℃條件下光照10 000 Lx且光暗周期為12 h的光照培養(yǎng)箱里培養(yǎng)，3周后進行整株采樣。除上述處理不同外，其他培養(yǎng)條件及管理方式均相同。整株采收后，立刻測定各處理烤煙的株高、莖圍、地上部干質量、根數(shù)、根長、根表面積和根體積指標。

1.2.2 田間測溫試驗

為明確生物促根劑的增溫效應，于2019年3月25日至4月15日在西南大學后山試驗站進行了田間測溫試驗。設置2個處理。處理1為空白對照（CK）；處理2為T8處理，具體見盆栽試驗的處理部分，每個處理3次重復。田間試驗所用煙苗與盆栽試驗一致，除處理外，其他管理措施與常規(guī)大田一致。移栽時用打孔器在盆缽中央打入直徑為8 cm且深15 cm的井窖，方法同盆栽試驗。從煙苗移栽第1天開始，用RC-4溫度記錄儀每隔1 h自動記錄兩處理井窖內5 cm深處的溫度，直至試驗結束。

1.2.3 測定指標與方法

光照培養(yǎng)箱盆栽試驗培養(yǎng)3周后，先測定各處理的株高和莖圍，然后把植株分為地上部和根系兩部分，進行地上部干質量的測定；根系體積、根長、根數(shù)以及根系表面積指標均用根系掃描儀掃描后，用WinRHIZO Pro2007軟件分析并獲得數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)為3次重復的平均值，采用Microsoft Excel2010軟件對數(shù)據(jù)進行分析，使用SPSS20.0的Duncan’s法進行處理間差異的顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 促根劑對低溫條件下烤煙地上部生長的影響

由表1可見，T1、T2、T3、T4、T7和T8處理的株高均顯著高于CK（P<0.05），且T8處理的株高最高，較CK增加了43.7%，其次是T4處理，較CK增加36.3%。T6處理株高顯著低于CK（P<0.05），較CK降低22.0%。促根劑處理可不同程度促進烤煙莖圍生長，以T2、T3和T8處理作用最為顯著（P<0.05），莖圍分別為1.47 cm、1.57 cm、1.47 cm，較CK增加25.6%～34.2%。T2和T3處理對于地上部干質量促進效果最為顯著（P<0.05），較CK增加87.1%；其次是T8處理（P<0.05），較CK增加67.7%。而T6處理地上部干質量顯著低于CK（P<0.05），較CK降低29.0%?？梢?，T8處理對低溫下烤煙株高、莖圍和地上部干質量的綜合促進效應最好。

表1 促根劑對低溫下烤煙株高、莖圍及地上部干質量的影響①Tab.1 Effects of different root-promoting agents on plant height,stalk diameter and shoot dry weight of flue-cured tobacco at low temperature

2.2 促根劑對低溫下烤煙根系發(fā)育的影響

由圖1可知，T1、T2、T3、T4、T5和T8處理煙苗根系表面積均顯著高于CK（P<0.05）。其中T8處理根系表面積較CK增加2.60 cm2/株，促進作用最佳。其次是T5和T4處理，根系表面積分別較CK增加2.43 cm2/株和1.93 cm2/株。T3、T2、T1處理與CK相比，根系表面積分別增加1.47 cm2/株、1.73 cm2/株和1.30 cm2/株。與CK相比，T6與T7處理根系表面積則分別減少4.17 cm2/株和3.23 cm2/株?？梢姡琓8和T5處理對低溫下烤煙根系表面積增加效應最強。

圖2表明，T5處理根長最長，與CK相比根長增加31.0%。T2和T8處理烤煙的根長均顯著高于CK（P<0.05），分別比CK增加19.33 cm/株和18.90 cm/株。T1處理的煙苗根長顯著高于CK（P<0.05），比CK增加15.60 cm/株。T3和T4處理根長與CK間差異均達到顯著水平（P<0.05），分別較CK增加7.00 cm/株和8.83 cm/株。T6和T7處理的根長分別比CK減少68.84 cm/株和48.00 cm/株，對烤煙根長的抑制效果明顯?？梢?，T5處理對低溫條件下烤煙根長增加效應最大，其次為T2和T8處理。

圖2 不同促根劑對低溫條件下烤煙根長的影響Fig.2 Effects of different root-promoting agents on root length of flue-cured tobacco at low temperature

由圖3可知，T5處理根系體積最大，與CK相比，根系體積增加0.023 cm3/株。T8和T2處理根系體積次之，較CK分別增加0.019 cm3/株和0.014 cm3/株。T4處理根系體積較CK增加0.013 cm3/株。T1和T3處理根系體積增加0.011 cm3/株，與CK間差異均達到顯著水平，但T1、T3和T4三者間差異不顯著。T6和T7處理與CK相比根系體積分別減少3.6%和21.4%?？梢姡琓5處理對低溫條件下烤煙根系體積增加效應最強，其次為T8和T2處理。

圖3 不同促根劑對低溫條件下烤煙根系體積的影響Fig.3 Effects of different root-promoting agents on root volume of flue-cured tobacco at low temperature

圖4表明，不同促根劑對低溫條件下烤煙生長前期總根數(shù)的影響不同。與CK相比，T6和T7處理的總根數(shù)明顯減少，但差異不顯著（P>0.05）。與CK相比，T5、T8、T3、T1和T2處理的總根數(shù)明顯增加，其中T5、T8和T3處理較CK分別增加101.4%、58.5%和54.1%，且T5處理對低溫條件下烤煙總根數(shù)有顯著增加作用（P<0.05）。

圖4 不同促根劑對低溫條件下烤煙總根數(shù)的影響Fig.4 Effects of different root-promoting agents on root numbers of flue-cured tobacco at low temperature

2.3 生物促根劑對烤煙伸根期的增溫效應

圖5 生物促根劑對烤煙生長前期耕層（5 cm）土壤溫度的影響Fig.5 Effect of biological root promoting agent on temperature of plough layer（5 cm）at early stage of flue-cured tobacco growth

由圖5可知，與CK相比，T8處理明顯提高耕層（5 cm）土壤溫度，但不同生長階段增溫幅度不同。在烤煙還苗期1～7 d內耕層土壤溫度呈微弱的增加趨勢，溫度增幅在0.2～0.5 ℃之間。在烤煙移栽后8～14 d內，耕層土壤溫度增幅為1.0～2.1 ℃，溫度范圍在15.0～25.7 ℃之間，這保障了烤煙伸根期的持續(xù)較高土壤耕層溫度，為烤煙根系發(fā)育和地上部生長提供了良好的溫度條件。

3 討論

重慶煙區(qū)烤煙移栽時易遭受低溫陰雨寡照天氣的影響，導致烤煙前期生長緩慢，并且增加了還苗時間，甚至影響到后期落黃及煙葉產值和品質［26］。本研究中發(fā)現(xiàn)，生物促根劑對地上生長和根系發(fā)育表現(xiàn)出很好的促生效應，且對烤煙前期耕層土壤5 cm處的溫度有較明顯的增溫效果。這主要是因為油枯在發(fā)酵中釋放熱量和養(yǎng)分［20-21］，且生物炭對其有效養(yǎng)分具有較強的吸附和保持能力［22-24］。此外，生石灰有短暫升溫作用，可改善油枯發(fā)酵引起的局部酸化，從而加速油枯或土壤中有效養(yǎng)分的釋放［25］。

在本研究中還發(fā)現(xiàn)，萘乙酸+吲哚丁酸、復硝酚鈉+海藻酸鈉兩種復合促根劑對地上生長和根系發(fā)育也表現(xiàn)出很好的促生作用，這與蔣亞蓮等［16］、李玥等［15］結果基本一致?？赡苁且驗檩烈宜岷瓦胚岫∷岬幕旌弦耗苷T導不定根的不斷形成［16］，復硝酚鈉能提高細胞活力，促進根系生長［15］；海藻酸鈉不僅能促進土壤團粒結構的形成，還能激活土壤中多種微生物的活性，從而加速養(yǎng)分釋放和土壤養(yǎng)分的有效化［27-28］。

Agri-star松土促根劑富含多種有機、無機化合物及微量元素，能改善土壤物化性狀和生物學特性，又能增加耕層土壤的通透性［8-11］；同時增加土壤團粒結構，促進根系發(fā)育［7,12］。本試驗也印證了Agri-star松土促根劑對根系發(fā)育有顯著促進作用，但對低溫條件下烤煙地上部促進作用不顯著，可能與環(huán)境溫度過低不利于其效應的發(fā)揮有關。

殼聚糖可作為氮源可被植物根系直接吸收利用，從而促進植物根系的生長發(fā)育［2-5］。生根粉主要成分是萘乙酸，適量濃度對根系生長有很好的促進作用［17-18］。本研究中，殼聚糖和生根粉在12 ℃的低溫下也能顯著促進烤煙株高、莖圍和地上部干質量增加，以及烤煙根長、根體積和根表面積的增加。這與祁帥等［6］、周乾等［18］的研究結果相吻合。

本試驗是在模擬重慶煙區(qū)低溫條件下采用盆栽試驗獲得的結果，有待進一步的多點大田驗證。此外，烤煙地上部生長和根系發(fā)育與養(yǎng)分吸收、根際土壤微生物活性密切相關，因此有關煙苗氮磷鉀養(yǎng)分吸收、根際微生物多樣性等方面也有待深入研究。

4 結論

在光照培養(yǎng)箱盆栽試驗條件下，不同促根劑對低溫條件下烤煙地上部和根系發(fā)育影響不同。其中，殼聚糖、萘乙酸+吲哚丁酸、復硝酚鈉+海藻酸鈉、生根粉、Agri-star松土促根劑、生物促根劑對地上部生長或根系發(fā)育均有促進作用。生物促根劑（油枯+生石灰+生物炭+發(fā)酵劑）不僅對低溫條件下烤煙煙苗地上部生長和根系發(fā)育有良好的促進效應，而且還對烤煙還苗期和伸根期煙田土壤有持續(xù)的增溫效果，因此可作為重慶烤煙早生快發(fā)的適宜促根劑。