通气孔育苗盘对育苗关键期烟苗生长发育和生理生化指标的影响

姜超英，陈丽萍，焦 剑，许灵杰，郑 华，彭 宇

（贵州省烟草专卖局（公司），贵州 贵阳 550000）

烤烟是我国重要的经济作物，在烤烟生产中，培育壮苗是生产优质烟叶的基础［1-2］。漂浮育苗由于其具有出苗率高、烟苗整齐、病害轻等特点，适于育苗的产业化和现代化发展，其自20世纪90年代引入我国后得到了高速发展，是我国目前最主要的育苗方式［3］。但在当前烟叶育苗过程中，也出现了一些问题，如当育苗期间出现极端低温或高温、低氧浓度时，会出现烟苗干物质积累少、根系活力低、侧根数量不足、隐性病菌感染等亚健康问题［4-5］。已有研究表明：根际通气状况对作物的生长发育有很大影响，根系低氧胁迫会对植物生长发育产生很多不利影响，如根系代谢减弱、吸收养分和水分的能力下降，生长发育异常甚至死亡等［6-7］。祁琳等［8］研究发现根际通气不良会导致棉花幼苗生长受抑制、干物质积累下降和矿质元素吸收减少。Niu等［9］研究发现对番茄根际通气可以提高番茄根系活力和促进根系代谢。周华杰等［10］研究发现根际通气有利于薄皮甜瓜植株生长、果实发育及根系对养分的吸收。郭超等［11-12］研究发现对根际通气能促进玉米根系生长，增强根系活力，提高根系吸收水分和养分的能力。目前，国内关于烟草漂浮育苗过程中根部通气对烟苗生长发育影响的研究较少，朱大恒等［13］虽开展了200孔新型通气苗盘对烟苗生长发育及生理特性的影响的研究，但对于新型通气苗盘培育壮苗的机理仍需进一步探索，加上不同的育苗盘规格对烟苗生长和生理生化指标也有很大影响［14-16］，因此本试验对目前生产上主要使用的160孔育苗盘进行优化改进，设计出2种（160孔凸底和160孔平底）新型通气孔育苗盘，并研究了其对育苗关键期烟苗生长、根系发育、基质微生物等的影响，旨在明确通气条件对烟苗生长发育的影响，筛选出能提高烟苗素质、促进根系发育的新型育苗盘，为解决漂浮育苗中烟苗亚健康问题及完善新型通气孔育苗盘培育壮苗的机理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用烟草栽培品种为云烟87，由贵州省烟草科学研究院提供。通气孔育苗盘、常规育苗盘、基质、育苗肥由贵州省烟草公司提供。

1.2 试验设计

试验采用漂浮育苗的方式，以长×宽×高为57 cm×36 cm×6 cm的160孔常规育苗盘为对照组，2种新型通气孔育苗盘为处理组。试验用的3种育苗盘的长、宽、高、苗穴大小一致。通气孔的设计：在盘体上苗穴间距间设有通气孔，通气孔呈上小下大形状，孔上表面直径为0.6 cm，下表面直径为1.6 cm，凸底盘凸出部分的高度为2 cm。试验设3个处理，分别是CK：160孔常规育苗盘；T1：160孔凸底通气育苗盘，底部有通气孔；T2：160孔平底通气育苗盘，底部有通气孔。每组设3个重复，小区随机排列。试验于2021年2月3日—4月2日在贵州省贵阳市开阳县龙岗镇烤烟育苗工场进行，育苗管理和其他技术措施按照贵州省地方标准《贵州省烤烟漂浮育苗技术规程》（DB 52/T 661—2010）进行。

1.3 测定指标及方法

烟苗进入大十字期后，幼苗合成能力明显增强，烟苗茎高和根系快速发育，因此，大十字期是烟苗苗床期的一个关键时间点，目前烤烟生产上井窖小苗移栽的烟苗成苗期为6叶1心；当烟苗6叶1心时，对育苗棚揭膜降温，进行适当控水断肥炼苗即可移栽大田。因此，本研究对大十字期和成苗期（6叶1心）2个育苗关键期烟苗的植物学性状和生理指标进行测定分析。

1.3.1 生育期 分别统计各处理烟草的播种期、出苗期（出苗率达50%的时期）、小十字期、大十字期、成苗期（6叶1心）。

1.3.2 植物学性状 出苗率参考烟草行业标准《烟草种子检验规程》（YC/T 20—1994）进行统计。分别在大十字期、成苗期（6叶1心）对各处理烟苗的叶数、茎高、茎直径、地上部和地下部干鲜重及根系形态指标进行测定，其中农艺性状参考行业标准（YC/T 142—2010）进行测量，生物量采用称重法进行测定。根系形态指标采用WinRHIZO根系分析系统进行测定，根系形态指标主要包括总根长、根平均直径、根体积、根表面积、根尖数和交叉数。

1.3.3 烟苗生理生化指标 在成苗期（6叶1心）采用索莱宝生物科技有限公司的试剂盒测定烟苗过氧化物酶（POD）、蔗糖酶的活性；采用TTC法［17］测定根系活力。

1.3.4 基质微生物 分别在烟苗大十字期、成苗期（6叶1心）测定各处理育苗盘中基质的微生物种类及数量，称10 g基质倒入250 mL无菌锥形瓶中，加入90 mL无菌水，经28 ℃、180 r/min震荡25 min。采用稀释涂布法在PDA培养基上涂布基质液并培养真菌，在牛肉膏蛋白胨培养基上涂布并培养细菌。涂布后的平板于28 ℃的培养箱中培养48～144 h，统计菌落数。

1.4 数据分析

采用SPSS 16.0进行方差分析和多重比较，其中多重比较采用Duncan 法。采用Excel进行绘图，采用SIMCA 13.0软件进行主成分分析（PCA）。

2 结果与分析

2.1 通气孔育苗盘对烟苗生育期的影响

试验于2月3日播种，各处理均在2月17日出苗，播种—出苗历时15 d。出苗后第3天，CK、T1、T2处理的出苗率分别为70%、70%和72%；出苗后第5天，3个处理的出苗率分别达到84%、88%和89%；到出苗后第20天，3个处理的出苗率分别为96%、98%和98%，出苗率均达到96%以上，均能满足生产需求，且2种通气孔育苗盘所育烟苗出苗率均较CK提高了2个百分点。各处理进入出苗期、小十字期、大十字期和成苗期（6叶1心）的日期相同，说明通气孔育苗盘对烟苗生育期无影响。

表1 不同育苗盘对烟苗生育期的影响

2.2 通气孔育苗盘对烟苗生长发育的影响

为了从整体上把握通气孔育苗盘对烟苗生长发育和生理生化指标的影响，采用主成分分析（PCA）对各处理大十字期、成苗期（6叶1心）的烟苗植物学性状和生理生化指标等进行了降维处理（图1）。从图1可以看出，第一主成分主要是时期的影响，占比76.3%；第二主成分是育苗盘间的差异，占比13.1%，其中在大十字期，T2与T1、CK在第二主成分能明显区分开，说明T2与T1、CK在大十字期的植物学性状和生理生化指标有明显差异，但T1和CK在PCA图上存在交叉，不能分开。通气孔育苗盘处理与CK在成苗期（6叶1心）的植物学性状和生理生化指标总体差异较大，在第一主成分、第二主成分上均能明显地区分开。因此，后面将对大十字期、成苗期（6叶1心）烟苗的植物学性状和生理生化指标开展进一步分析。

图1 烟苗植物学性状和生理生化指标的主成分分析（PCA）散点图

2.3 通气孔育苗盘对育苗关键期烟苗农艺性状的影响

T1处理所育烟苗在大十字期的茎高、茎直径、叶数、叶绿素含量与CK均差异不显著，成苗期（6叶1心）的茎高和茎直径均显著低于CK，说明T1所育烟苗在前期（大十字期）和CK差异不大，但长至成苗期（6叶1心）地上部发育较CK矮小，茎秆细。

T2处理所育烟苗在大十字期和成苗期（6叶1心）的茎高均显著大于CK，分别较CK提高了23.16%、4.09%；大十字期的茎直径也显著高于CK，提高了6.25%；在成苗期（6叶1心）的叶绿素含量也显著高于CK，说明T2处理所育烟苗长势相对更好，茎秆较高较粗，烟叶较绿（图2）。

图2 不同处理对育苗关键期烟苗农艺性状和叶绿素含量的影响

2.4 通气孔育苗盘对育苗关键期烟苗生物量的影响

从图3可以看出，2种通气孔育苗盘对前期（大十字期）烟苗地下部干鲜重均无显著影响，但对成苗期（6叶1心）烟苗的生物量积累有促进作用，尤其是对地下部的生长有显著的促进作用。

图3 不同处理对育苗关键期烟苗地上部和地下部生物量的影响

在成苗期（6叶1心），T1和T2处理烟苗的生物量均不同程度地大于CK，T1处理的地上部干重、地上部鲜重分别为0.140和2.479 g/株，较CK分别提高了47.37%和16.00%；T1处理的地下部干重、地下部鲜重分别为0.022和0.433 g/株，较CK分别提高了69.23%和42.90%。T2处理的地上部干重、地上部鲜重分别是0.153和2.948 g/株，较CK分别提高了61.05%和37.95%；T2处理的地下部干重、地下部鲜重分别为0.024和0.476 g/株，较CK分别提高了84.62%和57.10%。

与T1相比，T2处理所育烟苗生物量积累得更多，成苗期（6叶1心）地上部干重、地上部鲜重分别提高了9.29%、18.92%，地下部干重、地下部鲜重分别提高了9.09%、9.93%。

2.5 通气孔育苗盘对育苗关键期烟苗根系形态的影响

从图4可以看出，在育苗后期，通气孔育苗盘明显促进了烟苗根系发育， 2种通气孔育苗盘所育烟苗在成苗期（6叶1心）的根长、根表面积、根体积、根尖数和交叉数均显著大于CK。

图4 不同处理对育苗关键期烟苗根系形态的影响

在大十字期，T1处理所育烟苗根平均直径显著低于CK，其他根系形态指标和CK均无显著差异。在成苗期（6叶1心），T1处理烟苗根系平均直径也显著低于CK，但其根长、根体积和根表面积均显著高于CK，较CK分别提高了75.80%、35.29%和53.52%。

T2处理所育烟苗根系较发达，在大十字期其根长、根表面积和根尖数均显著高于CK，较CK分别提高了23.31%、14.63%和27.15%；T2处理烟苗在成苗期（6叶1心）的根长、根体积、根表面积、根尖数、交叉数均显著高于CK，较CK分别提高了95.28%、70.59%、80.89%、112.97%和120.79%。

与T1相比，T2处理所育烟苗的根系生长更快更粗壮，其在大十字期的根长、根表面积显著大于T1的，分别提高了11.24%、13.85%；T2处理所育烟苗在成苗期（6叶1心）的根长、根表面积、根体积、根尖数、交叉数也显著大于T1的，分别提高了11.08%、17.82%、26.09%、66.74%、20.11%。

2.6 通气孔育苗盘对成苗期（6叶1心）烟苗生理生化指标的影响

通气孔育苗盘对大十字期烟苗的生长、生物量和根系形态影响相对较小，成苗期（6叶1心）烟苗的生理生化指标直接影响着烟苗移栽后的存活率和早生快发等，因此重点分析了通气孔育苗盘对成苗期（6叶1心）烟苗的酶活性和根系活力的影响。

从表2可以看出，在成苗期（6叶1心），T1和T2处理所育烟苗的淀粉酶、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均显著高于CK，T1处理的较CK分别提高了37.80%、104.80%、513.43%，T2处理的较CK分别提高了94.53%、202.75%、707.02%。T1和T2处理所育烟苗的根系活力也高于CK，分别提高了13.21%和88.05%，说明通气孔育苗盘显著提高了烟苗的POD、CAT、淀粉酶活性，也提高了根系活力。

表2 成苗期（6叶1心）烟苗生理生化指标分析

2.7 通气孔育苗盘对基质微生物数量的影响

从表3可以看出，通气孔育苗盘对大十字期和成苗期（6叶1心）基质的细菌数量均无显著影响。在成苗期（6叶1心），T2处理基质的真菌数量显著低于CK，降幅为13.24%。与CK和T1相比，T2基质的真菌数量少，更有利于烟苗的真菌病害防控。

表3 育苗关键期烟苗栽培基质细菌、真菌数量分析 lg(cfu/g)

3 小结与讨论

根系作为植物养分吸收的重要组织之一，其生长状态在很大程度上影响整个植株的生长［18］。本研究发现，通气孔育苗盘明显促进了后期烟苗的生长尤其是根系的生长，提高了根系活力和酶活性；在成苗期（6叶1心），T1（160孔凸底）和T2（160孔平底）透气孔育苗盘所育烟苗的地下部干鲜重、根体积和表面积均显著高于常规育苗盘的，地下部根干重、鲜重总体提高了42.90%～84.62%，根体积提高了35.29%～70.59%，根表面积提高了53.52%～80.89%，根系活力提高13.21%～88.05%。这可能是由于育苗盘上增加透气孔，增加了空气流通，改善了根基环境，有效提升了烟苗根系活力，加快了根系代谢，促进烟苗生长发育和物质积累。这些研究结果在其他作物上的应用也有相似报道，根基通气可以提高番茄［9］、薄皮甜瓜［10］、玉米［11-12］的根系活力，促进根系发育。

SOD、CAT等保护酶能够反映植物生长发育的特点、体内代谢状况以及对外界环境的适应性［19］，可清除过量活性氧和自由基，其活性的高低可以在一定程度上反映烟苗的抗逆性，是衡量烟苗素质的重要指标［20-21］。在育苗后期，烟苗根系数量增多，生长空间受限，不利于烟苗根系的生长［22］。在本试验中，在成苗期（6叶1心），T1和T2处理所育烟苗的POD活性较对照分别提高了104.80%、202.75%，CAT活性较对照分别提高了513.43%、707.20%，抗逆性的提高更有利于适应不利环境，促进根系发育和烟株生长，也有利于烟苗移栽后的还苗。

本试验改进的2种通气孔育苗盘所育烟苗的出苗率有所提高，对生育期无影响。本结果与朱大恒等［13］采用200孔新型通气苗盘所育烟苗出苗率提高的结果一致，但与其成苗期较对照缩短5 d的研究结果不一致，其可能原因：一是育苗盘规格不同；二是成苗标准不一致，本文是小苗井窖移栽标准，6叶1心就基本成苗，烟苗生育期比常规移栽苗明显偏短；三是农业试验受气候等因素的影响较大，比如气温对出苗时间、出苗率等有一定的影响，苗床前期温度越高，出苗越早。本试验结果是单年试验结果，下一步将结合气候条件，开展多年多点试验进行进一步验证。

通过对育苗盘的改进，明显促进了烟苗根系的发育，但2种不同透气孔育苗盘所育烟苗在农艺性状、物质积累上也有差异。在成苗期（6叶1心），T1处理的烟株地上部矮小，T2处理的烟株地上部长势好。与T1相比，T2处理的茎高提高了22.27%，地上部干重、鲜重分别提高了9.29%、18.92%，地下部干鲜重分别提高了9.09%、9.93%。在成苗期（6叶1心），T2处理所育烟苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、交叉数较T1分别提高了11.08%、17.82%、26.09%、66.74%、20.11%。综合来看，T2处理（160孔平底育苗盘）所育烟苗的素质相对更好。

4 结论

通气孔育苗盘明显提高了烟苗素质，促进了后期烟苗生长尤其是根系的生长；在成苗期（6叶1心），2种透气型育苗盘均显著提高了烟苗根系的干鲜重、根长、表面积和体积，同时也显著提高了烟苗的POD、CAT和淀粉酶活性，提高了根系活力。T2处理（160孔平底）通气孔育苗盘所育烟苗的素质相对更好，推荐在井窖小苗移栽中使用。