烤烟根系发育的影响因素及发展策略

烤烟根系发育的影响因素及发展策略

种植后，根系发育不良对幼苗的恢复和烟草的生长有重要影响。根系生长好、还苗时间缩短、提早进入旺长期,这对延长烤烟旺长期时间,增加烟叶干物质累积,进而提高烟叶产量和品质具有重要意义。目前市场上存在多种植物生长调节剂物质,其施用效果良莠不齐,但“根”作为确保作物健康生长的关键部位,正在被越来越多的学者所关注。复硝酚钠是一种新型的植物生长调节剂,包括邻硝基苯酚钠、对硝基苯酚钠和5-硝基愈创木酚钠,作用于植物上,能提高细胞活力,促进根系生长,提高产量,常单独作为一种植物生长调节剂在蔬菜、瓜果、作物上使用。海藻酸钠是从褐藻或马尾藻中提取出的一种天然多糖,是海藻酸衍生物的一种,主要由海藻酸的钠盐组成,在医学、食品、化学肥料等工业有广泛应用。海藻酸钠作为肥料在土壤中施用时,不但能促进土壤团粒结构的形成,还能激活土壤中多种微生物,增加土壤的生物效力,加速养分释放和土壤养分的有效化,在黄瓜上施用能够诱导新叶和侧根发生。复硝酚钠与海藻酸钠混合在腐植酸型液体肥料中,应用在青菜上,可使青菜叶色浓绿,增加株高及单株鲜重,提高单产;在草莓上施用可提高草莓产量,改善品质。但用复硝酚钠、海藻酸钠与无机养分结合在作物上的施用还少有报道。本课题组根据烤烟养分吸收规律和根系发育特点,精心研制了一种由复硝酚钠、海藻酸钠和无机养分组成的烟草专用促根剂。本试验通过研究其对烤烟根系生长的影响,初步探讨烟草专用促根剂的施用效果,为以后进一步研究及生产实践提供参考。1材料和方法1.1土壤养分含量盆栽试验在华南农业大学资源环境学院网室进行,每盆种1株,盆规格为直径×高(30cm×25cm)。每盆装土16kg。供试土壤采自湖南浏阳官渡镇植烟区的稻田。土壤经自然晾干,过5mm筛后用于本试验。土壤基本理化性质如下:有机质1.23%,碱解氮130.5mg/kg,速效磷33.6mg/kg,速效钾105.2mg/kg,土壤pH5.7。烤烟移栽前每盆土施基肥纯氮1.0g/盆(尿素)、纯磷0.55g/盆(磷酸二氢钾)、纯钾1.0g/盆(硫酸钾)。供试烤烟品种为K326。烤烟专用促根剂为液体溶液,由植物生长调节剂和无机氮磷钾养分充分溶解混合制成,含氮43.9mg/mL、磷26.1mg/mL、钾87.0mg/mL和生长调节剂15.0mg/mL,其中,生长调节剂由复硝酚钠和海藻酸钠组成,分别购自郑州润达化工有限公司和郑州鼎天科技有限公司。每棵烟株施用烟草专用促根剂600mL(稀释300倍),即:纯氮87.8mg/盆,纯磷52.2mg/盆,纯钾174.0mg/盆,植物生长调节剂30.0mg/盆。1.2灌溉基质处理烤烟种子直接播在含基质的烟草专用育苗盘中,培养期间,用改进的1/2Hoagland营养液浇灌基质,每7d浇1次。烟苗在基质中生长50d后,选择长势良好、生长一致的烟苗移栽入土培盆内。1.2.2烟苗的施肥与除草烟草专用促根剂对移栽后烤烟还苗、根系生长、养分吸收及养分利用率的影响该试验设促根剂和等量NPK对照2个处理,每个处理种50株烟苗。完全随机排列。具体为:移栽时通过灌穴方式每株烟苗施用稀释300倍的600mL促根剂,对照处理施用等体积、等养分量的氮磷钾肥料(与促根剂相比)。并在烟草移栽后第15、25天将促根剂和等氮磷钾对照各600mL/株通过灌根方式施入土壤,其他日常管理同常规管理。在烤烟移栽后的第1~10天,每天观察烟苗长势,记录还苗时间。移栽后的10、20、30、45d取10株测定根系相关指标,移栽45d后收获植株,测定养分吸收量,计算养分利用率。1.2.3烟草促根剂的使用不同促根剂种类对烤烟根系生长的影响选用市场上销量好、效果佳的乌金绿(江门市杰士农业科技有限公司)、海盛威(江苏龙灯化学有限公司),与本烟草专用促根剂进行比较。设清水、等量NPK肥料、海盛威、乌金绿、烟草专用促根剂共5个处理,每个处理6次重复,完全随机排列。在烟苗移栽后的第15、25天,通过灌根方式,分别施用稀释300倍的600mL不同种类促根剂溶液。烟苗移栽45d后,收获植株,测定相关指标。1.3土壤养分测定烤烟根系形态测定:主根长、一级侧根长、二级侧根长、不定根长采用米尺测量,一级侧根数、二级侧根数、不定根数采用人工计数。排水法测定根系体积。根系干重为烘干后的根系重量。烤烟和土壤养分测定方法参照鲍士旦:植株经过H2SO4-H2O2消煮后采用半微量开氏法测全氮;钒钼黄比色法测全磷;火焰光度法测全钾。土壤pH用SartoriusPB-10酸度计测定,丘林法测定土壤有机质;碱解扩散法测定土壤有效氮;BrayI法测定土壤速效磷;火焰光度法测定土壤速效钾。肥料利用率=[(植株养分吸收量-对照养分吸收量)÷养分加入量]×100%。1.4处理数据采用SAS8.1进行方差分析,用邓肯新复极差法进行多重比较。2结果2.1烟根系根长和根数由表1看出,灌穴处理烤烟主根长、根系体积及根系生物量综合最优,其次为灌根处理,蘸根处理与清水对照相对较差。灌穴处理的烤烟根系主根长分别为灌根处理、蘸根处理和清水对照的123%、118%、124%,差异显著,蘸根、灌根及清水对照处理相差不明显。总根数和根系体积中灌穴处理与清水对照、蘸根处理均差异显著,与灌根处理相差不大。根系干重上,以灌穴处理最高,灌根、蘸根和清水对照分别是灌穴处理的88%、70%和64%,灌穴处理均与其相差明显。可见,在烟苗移栽时促根剂以灌穴方式施用最佳。2.2促根剂用量对烟苗还苗时间的影响烟苗移栽到土壤盆中一般需要90~144h(4~6d)的时间进行还苗,促根剂处理与施等量NPK对照相比还苗时间差异显著,施用促根剂可缩短烤烟还苗时间28h(图1),此为烟苗提前进入伸根期奠定了基础。2.3促根剂对烟苗根系体积的影响由图2可见,烤烟生长过程中,主根生长缓慢,移栽后45d主根仅伸长10cm左右。促根剂处理的主根长与对照处理相差不大(图2A),这可能是因为漂浮苗移栽到土壤中时主根受损,生长缓慢,因此施用该促根剂对主根伸长的促进作用不明显。但对总根数来说(图2B),促根剂从移栽时就开始发挥作用,显著增加了烤烟的总根数,这对烤烟还苗及吸收土壤中养分有很大的促进作用。移栽45d后,促根剂处理的烤烟总根数比对照处理增加了18%,差异显著。根体积与总根数变化趋势一致,在移栽后10、20、30、45d内,促根剂处理的根体积分别是施等量NPK对照的123%、138%、113%、131%(图2C)。根系体积的持续增加与增加的总根数有密切关系。根系干质量移栽后20、30、45d促根剂处理比施等量NPK对照分别增加了18%、21%和25%,差异显著,增加的幅度持续上升,说明促根剂对移栽后期根系干物质积累的促进作用更明显(图2D)。2.4烟苗的不定根数几种促根剂比较结果见表2,可以看出,烤烟移栽45d后,烤烟不定根数平均为20~30条/株。与清水和等量NPK肥料处理相比,烟草专用促根剂、乌金绿和海盛威3个处理的烟株具有较多的不定根数,一级侧根数和二级侧根数。但不定根长、一级侧根长和二级侧根长在5个处理间相差不明显,这可能与这一阶段的烟苗主要增加根系数量有关。此外,烟草专用促根剂处理的二级侧根数量明显多于其他处理。清水、等量NPK肥、乌金绿和海盛威处理的二级侧根数量分别为促根剂处理的57.6%、63.4%、73.7%和79.5%,说明烤烟专用促根剂通过增加烤烟二级侧根数量促进根系生长。本结果证实了烟草专用促根剂的促根效果,表明施用促根剂对烤烟根系生长具有重要促进作用。2.5不同促根剂对烟元素吸收量和利用率的影响与施等量NPK对照相比,促根剂处理的烤烟单株氮、磷、钾吸收量分别增加了28.3%、42.3%和50.3%(表3)。另外,促根剂处理下,烤烟对施入土壤中氮磷钾养分的利用率分别比施等量NPK对照增加2.9%、2.7%和4.8%。在这3种养分中,钾素的吸收量与利用率比氮素、磷素高,说明该烟草专用促根剂对提高钾肥效率有很大的促进作用。钾是烟草的重要品质元素,施用该促根剂有助于烤烟品质的提高。烟草的根系数量、分布及活力在很大程度上决定着烟株吸收的养分量,对烟株的生长发育及烟叶产量、品质有着很大的影响。因此,烤烟养分吸收效率的整体提高可能与其较多的侧根关系密切。为了验证盆栽试验的效果,在湖南省4个主要烟区(浏阳、怀化、湘西、张家界)设置了大田试验,系统研究了烟草专用促根剂对大田条件下烟草生长的影响。结果发现,与当地经验施肥相比,在大田中施用该促根剂能明显促进烟苗生长,表现为还苗期缩短,叶色浓绿,生长迅速,可提前进入旺长期,增加了碳水化合物累积,并延长了烟叶采收时间。3不同促根剂对烟苗生长的影响华南烟区烤烟在初春移栽时易遭受低温阴雨天气的影响,烟苗从苗床移栽到大田后,部分根系会凋亡,使其地下部生长受到延缓,增加了烟苗还苗时间。面对该问题,人们常采用调整移栽期、覆盖地膜等农艺措施来缓解低温冷害对烤烟生长的影响。然而,这些措施需要消耗很多的人力、物力和财力。本研究探讨了一种烟草专用促根剂对烤烟移栽后根系生长的影响,发现在烟苗移栽时促根剂以灌穴方式施用最佳,灌穴处理的主根长和根系干重均与蘸根、灌根及清水对照处理相差明显。这可能是因为灌根或淋根有效性差。李良勇等研究了不同施肥方式对烤烟生长的影响,发现将肥料施入垄体上、下两层(双层条施法)或将肥料环行施入15~20cm深的垄体穴中(“101”施肥法)能显著增加烤烟株高、茎围、叶片数及单叶重。此种施肥方法的核心是在烤烟耕层尽可能将肥料深施,与本研究的灌穴处理方法相近,故有利于烤烟根系生长。本试验表明,与施等量NPK对照相比,促根剂处理的烟苗还苗时间缩短了28h,在移栽后的10、20、30、45d中,总根数、根系干重及根体积两者均差异显著。赵一宇等在研究一种Rm促根剂对烤烟生长的影响时,发现Rm促根剂具有强化诱导和促进植物生根功能,生根快而多,粗壮且分布均匀,本研究的结果证实了施用促根剂能够明显促进烤烟移栽后根系生根、根干重及根体积的增加,为烟苗后期生长及产量的提高打下基础。在养分吸收和养分利用率上,促根剂处理与等量NPK对照相比,烤烟单株吸收的NPK量增加了28.3%~50.3%,NPK养分利用率分别增加了2.9%、2.7%和4.8%。这可能是因为促根剂中含有调节剂,调节剂可促进根系生长,增加根系与土壤的接触面积,扩大对营养物质的吸收面积,从而提高养分吸收量及养分利用率。此外,与等NPK处理相比,施用烟草专用促根剂处理的烤烟二级侧根数增加了36.6%,这与前人研究的结果相一致,即促根剂主要通过影响烤烟根系数量来促进生长。这些结果表明,促根剂通过增加根系数量促进根系的生长,缩短还苗期,提高养分的吸收量与利用效率,增强新陈代谢,改善烟苗素质,有利于烤烟后期产量及品质的提高。植物生长调节剂可通过调节植株体内激素水平变化而影响植物根系生长。由于本促根剂是将生长调节剂复硝酚钠和海藻酸钠与无机养分结合应用在烤烟上,其促进生长的原因可能与以下因素有关:(1)该促根剂同时含有复硝酚钠和海藻酸钠,两者可促进土壤中无机养分的吸收,对化学肥料有增效作用,因此促进了烟草根系的生长;(2)该促根剂能为烟株同时提供生长调节物质和有机、无机养分,能快速协调根系生长;(3)海藻酸钠是一种海藻提取物,它可促进土壤团粒结构形成,使有益微生物数量增加,因此施用含海藻酸钠的烟草促根剂可能通过改善土壤环境促进烟草根际养分的有效化及根际过程,进而促进根系生长;(4)复硝酚钠是一种作用效果类似激素的强力细胞赋活剂,施用该促根剂后可能使烤烟体内的内源激素发生改变,植物体内源激素能够调节根系生长,进而使烟苗根系发生变化。4促根剂的使用本试验研究的一种由生长调节剂与无机养分组成的烟草专用促根剂对烤烟根系生长影响显著。烟草专用促根剂在烟苗移栽时以灌穴处理方式施用最好;其主要通过增加二级侧根的数量促进根系生长和养分的吸收及利用,并且在NPK三种养分中最有助于钾素的吸收和利用。因此,此种烟草专用促根剂具有提高烤烟产量及品质的良好潜力,可在烟草的栽培及生产中推广应用,以达到烤烟优质高产高效的目的。1.2.1土壤改造穴,培养处理烟草专用促根剂不同施用方式对烤烟根系生长的影响设置灌根、灌穴、蘸根、清水对照4个处理,每个处理6次重复,完全随机排列。灌根处理:在栽培盆中央挖一碗型穴(直径×高为15cm×10cm),将烤烟漂浮苗移栽到穴中,然后用土覆盖烟苗根系,完成后,在烟苗根部周围半径5c