王帥，李舉旭，鄭好，張小全，李洪臣，蔡文龍，劉曉暉

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.武漢樂道物流有限公司，湖北 武漢 430048；3.河南省煙草公司三門峽市公司，河南 三門峽 472000；4.深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518109）

皖南煙區(qū)植煙土壤呈微酸性，有機(jī)質(zhì)含量豐富，但總氮和堿解氮含量偏高，速效鉀含量偏低，加之常年施用復(fù)合肥等化肥，導(dǎo)致煙葉煙堿含量偏高、鉀含量偏低［1，2］。

研究促根措施對皖南煙區(qū)煙株根系發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響，探索煙葉提質(zhì)增產(chǎn)的技術(shù)措施，對提高皖南煙葉質(zhì)量、滿足工業(yè)原料需求具有重要意義。近年來，通過農(nóng)藝措施促進(jìn)作物根系生長發(fā)育從而提高作物產(chǎn)質(zhì)量的研究不斷。張亞飛等［3］通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黃腐酸鉀與化肥置于控緩袋中，能顯著減少氨揮發(fā)，提高桃樹根系活力并增加根系生物量，從而提高氮肥利用率。γ-聚谷氨酸常作為肥料增效劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用，其具有富集和保護(hù)土壤養(yǎng)分、促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收和提高肥料養(yǎng)分利用率等作用［4，5］。煙草豆?jié){灌根作為一項(xiàng)追肥促根技術(shù)在我國豫西煙區(qū)發(fā)明并大范圍推廣。戴華鑫等［6，7］研究發(fā)現(xiàn)，煙草團(tuán)棵期豆?jié){灌根可有效提高土壤養(yǎng)分含量促進(jìn)烤煙根系與地上部分的生長發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量。

土壤養(yǎng)分含量是決定植物生長的重要因素，而根系又是承擔(dān)植物體營養(yǎng)和水分吸收轉(zhuǎn)運(yùn)等功能的重要器官［8，9］。由于土壤養(yǎng)分分布的異質(zhì)性，其狀況很大程度上決定著根系的生理特性和形態(tài)結(jié)構(gòu)。胡世民等［10］對55篇已發(fā)表文章分析發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分異質(zhì)性分布對植物地上部生物量、根系生物量和根長等響應(yīng)變量均有正效應(yīng)。然而不同促根措施對皖南烤煙根系發(fā)育及土壤養(yǎng)分的影響卻鮮有報道。本試驗(yàn)通過研究增施黃腐酸鉀、γ-聚谷氨酸和團(tuán)棵期豆?jié){灌根條件下煙株各生長時期根系形態(tài)特征和生理特性差異以及土壤主要養(yǎng)分含量的變化，旨在探明不同促根措施對皖南烤煙根系發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響機(jī)制，為皖南優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在安徽省宣城市煙葉示范園進(jìn)行。供試品種為主栽品種云煙97。試驗(yàn)地為砂壤土，前茬為水稻。土壤有機(jī)質(zhì)含量24.90 g/kg、全氮1.65 g/kg、堿解氮46.90 mg/kg、速效磷35.29 mg/kg、速效鉀184.25 mg/kg，pH值6.23。常規(guī)施肥采用煙草專用有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥（N-P-K=5-8-12，有機(jī)質(zhì)含量20%）。黃腐酸鉀為礦源黃腐酸鉀，由新疆雙龍腐殖酸有限公司生產(chǎn)（黃腐酸含量52%，氧化鉀含量20%）。γ-聚谷氨酸購自北京元嘉禾農(nóng)業(yè)科技有限公司，由臺灣味丹企業(yè)股份有限公司生產(chǎn)（γ-PGA含量8%）。豆?jié){為10 kg黃豆加水磨碎，之后密封保存、經(jīng)腐熟發(fā)酵7～10 d后而成（含水率90%、有機(jī)質(zhì)67.43%、碳水化合物35.07%、磷1.46%、鉀1.41%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

大田小區(qū)試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置4個處理，重復(fù)2次。其中，CK：常規(guī)施肥；TPFA：常規(guī)施肥基礎(chǔ)上添加黃腐酸鉀；TPGA：常規(guī)施肥基礎(chǔ)上添加γ-聚谷氨酸；TSRI：常規(guī)施肥基礎(chǔ)上豆?jié){灌根。行距120 cm，株距50 cm，小區(qū)為4行區(qū)，每小區(qū)植煙200株左右。

常規(guī)施肥處理為起壟前撒施有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥1 350 kg/hm2，移栽35 d追施有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥750 kg/hm2。黃腐酸鉀施用量為3 kg/hm2，施用時用水定容至500 L，每株施用500 mL，于移栽時穴施。用一頭削尖直徑約5 cm的木棍，在煙株根部附近垂直傾斜30°打孔，將攪拌后的黃腐酸鉀溶液均勻灌根，灌后立即用土封口，防止蒸發(fā)跑墑。γ-聚谷氨酸于煙株移栽時進(jìn)行穴施，施用量為150 L/hm2，施用時用水定容至500 L，平均每株施用量500 mL，施用方法與黃腐酸鉀相同。豆?jié){于移栽后30 d時穴施，施用量為150 kg/hm2，施用時用水定容至500 L，平均每株灌根500 mL，施用方法與黃腐酸鉀相同。

試驗(yàn)田于3月28日移栽，于煙株第一朵中心花開放50%時打頂。按優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行田間管理。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土樣采集 移栽后35 d（團(tuán)棵期）、65 d（旺長期）和95 d（成熟期）各處理分別隨機(jī)選取6株生長一致的煙株，從田中小心取出，防止傷及根系，去掉2 cm的表層土壤，輕輕抖動根系外圍土壤，即為非根際土；然后慢慢去除根系周圍較大土塊，用毛刷輕輕從煙株根系表面刷下土壤，即為根際土。每處理的根際土、非根際土分別去除雜物和根系，標(biāo)記后裝入自封袋中，各3份，風(fēng)干、磨細(xì)、過篩后每份取200 g左右，用無菌自封袋標(biāo)記后保存，用于測定土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和pH值。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)測定 全氮采用凱氏定氮法，全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法，全鉀采用氫氧化鈉熔融法［11］；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用NH4AC浸提-火焰光度法測定［12］；有機(jī)質(zhì)采用干燒法測定［13］；pH值以水為浸提液，用酸度計(jì)測定。

1.3.3 根系性狀測定 土樣采集時各處理選取的煙株，3株用于測定根體積和根系活力，3株用于測定根干重、根鮮重、主根長、不定根數(shù)、不定根長、一級側(cè)根數(shù)、一級側(cè)根長、二級側(cè)根數(shù)、二級側(cè)根長等形態(tài)指標(biāo)。根系鮮重、干重采用稱重法測定，根系體積采用排水法測定，根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法［14］測定。側(cè)根條數(shù)計(jì)算以粗度＞2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，須根以粗度＜1 mm為標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并作圖，利用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行Oneway ANOVA方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同促根措施對烤煙根系發(fā)育的影響

2.1.1 根系形態(tài)特征 不同促根措施對皖南烤煙不同時期煙株的根系形態(tài)有不同的效應(yīng)（表1）。與對照（CK）相比，除豆?jié){灌根（TSRI）處理在移栽后35 d未觀察到不定根外，3種促根措施均可促進(jìn)煙株主根長、不定根數(shù)和一、二級側(cè)根數(shù)增加。黃腐酸鉀（TPFA）處理在移栽后65 d主根長、二級側(cè)根長顯著大于其他處理，植株前期長勢旺，表明前期促根促生效應(yīng)較大。γ-聚谷氨酸（TPGA）和豆?jié){灌根（TSRI）處理在移栽后65 d的一級側(cè)根數(shù)和95 d的主根長指標(biāo)較高，植株后期長勢較旺，與黃腐酸鉀處理相比促根效應(yīng)較遲。

表1 不同處理對煙株根系形態(tài)特征的影響

2.1.2 根系生理特性 對不同處理下烤煙根系生理特性的比較（表2）表明，3種促根措施有明顯的促根效果。與對照相比，3種促根措施在三個時期均可顯著增加根鮮重、根干重和根體積，黃腐酸鉀和γ-聚谷氨酸移栽后95 d根體積分別較對照提高94.35%和106.45%。γ-聚谷氨酸處理在團(tuán)棵期至旺長期（移栽后35 d和65 d）一直保持較高的根系活力，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理則在成熟期（移栽后95 d）保持較高的根系活力，移栽后95 d較CK分別提高42.55%和26.65%。

表2 不同處理對煙株根系生理特性的影響

2.2 不同促根措施對烤煙根際和非根際土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2.1 全量養(yǎng)分含量 由圖1 A、B看出，各處理煙株根際和非根際土壤全氮含量隨生長進(jìn)程呈下降趨勢。各時期黃腐酸鉀處理根際和非根際土壤全氮含量均較低，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理在95 d根際和非根際土壤全氮含量極顯著高于黃腐酸鉀處理和對照。說明黃腐酸鉀處理處理可促進(jìn)煙株對氮素的吸收，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理后期根系周圍可保持較高的氮素供應(yīng)。與對照相比，不同處理煙株根際（圖1C）和非根際土壤（圖1D）全磷含量有較大差異，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理根際土壤全磷含量在移栽后35 d和95 d，非根際土壤在移栽后35 d和65 d顯著低于對照。γ-聚谷氨酸根際土壤和非根際土壤全磷含量在3種促根措施中，每個時期都表現(xiàn)為較高的含量水平。各處理煙株根際土壤（圖1E）和非根際土壤（圖1F）全鉀含量，隨生育期進(jìn)程呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，除豆?jié){灌根處理根際和非根際土壤全鉀含量在各處理中均較低外，處理間差異不顯著。

圖1 不同處理煙株根際與非根際土壤全量養(yǎng)分含量比較

2.2.2 速效養(yǎng)分含量 根際土壤和非根際土壤速效養(yǎng)分含量可以反映根系對養(yǎng)分的吸收狀況。由表3看出，各處理根際和非根際土壤堿解氮含量隨生育期的推進(jìn)呈下降趨勢，移栽后35 d，3個促根處理根際和非根際土壤堿解氮含量均極顯著低于對照；移栽后65 d，各促根處理堿解氮含量仍低于CK；移栽后95 d，豆?jié){灌根處理根際土壤顯著高于其他處理，黃腐酸鉀處理也略高于對照但差異不顯著，非根際土壤各處理差異均不顯著，說明不同促根措施對煙株前期堿解氮的吸收促進(jìn)作用更大。

根際和非根際土壤速效磷和速效鉀含量不同處理間差別較大（表3），γ-聚谷氨酸處理的速效磷和速效鉀含量在根際和非根際均相對較高，顯示出肥料增效劑的功效，黃腐酸鉀和豆?jié){灌根處理根際土壤移栽后35 d和95 d，非根際土壤移栽后35 d和65 d速效磷含量顯著低于對照，說明這兩種促根措施植株根系對速效磷吸收較多。黃腐酸鉀處理根際土壤移栽后35 d和95 d，非根際土壤移栽后3個時期速效鉀含量顯著低于對照，豆?jié){灌根處理根際土壤3個時期和非根際土壤移栽后95 d速效鉀含量顯著高于對照。

表3 不同處理煙株根際與非根際土壤速效養(yǎng)分含量比較 （mg/kg）

2.2.3 pH值和有機(jī)質(zhì)含量 由表4看出，不同促根措施對皖南烤煙不同時期煙株根際與非根際土壤pH值的影響沒有明顯規(guī)律，pH值在5.8～6.7之間。整體表現(xiàn)生長前期3個促根處理會不同程度提高土壤pH值，移栽后65 d開始下降，移栽后95 d各處理和對照差異減小。

不同促根措施對烤煙根際與非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響則有明顯的規(guī)律性（表4），黃腐酸鉀處理根際與非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量在三個時期基本低于對照和其他處理，γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理無論是根際還是非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于對照，且多數(shù)情況下顯著高于對照。

表4 不同處理根際與非根際土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量比較

3 討論與結(jié)論

在皖南煙區(qū)本試驗(yàn)不同促根措施均可促進(jìn)烤煙根系發(fā)育，增施黃腐酸鉀對植株生長前期的促根效應(yīng)明顯，增施γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根后期的促根效應(yīng)明顯。本研究中，黃腐酸鉀處理在移栽后35 d時，對氮素吸收旺盛，當(dāng)?shù)?、黃腐酸含量充足時，可合成較多的蛋白質(zhì)，加快植物細(xì)胞分裂和增長［15］，促進(jìn)根生長，同時植株的根系形態(tài)也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化［16］。本研究中黃腐酸鉀處理主根長、根干重、根體積等隨生育進(jìn)程不斷增加，而根系活力先升高后降低，與黃澤春等［17］的研究結(jié)果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，γ-聚谷氨酸處理根際土壤速效磷、速效鉀含量在烤煙生長中期均顯著高于其它處理，可能與移栽后65 d該處理煙株不定根數(shù)和側(cè)根數(shù)顯著高于其它處理且根干重、根體積和根系活力較高有關(guān)；γ-聚谷氨酸處理可快速促根發(fā)育，其根系表面積大，根際土養(yǎng)分含量較高，且有研究表明γ-聚谷氨酸對土壤養(yǎng)分具有富集吸附作用［18］。根系生長過程也會調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)，改變養(yǎng)分的有效性［19］，包括根際分泌物與微生物的調(diào)節(jié)與活化作用等［20］。移栽后35 d，黃腐酸鉀處理根際和非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著降低，而γ-聚谷氨酸和豆?jié){灌根處理升高，其原因可能與黃腐酸鉀肥料本身主要由黃腐酸組成，從而加強(qiáng)了土壤微生物的分解作用［21］。移栽后95 d，豆?jié){灌根處理根際土速效鉀和堿解氮含量均顯著高于其它處理，與戴華鑫等［6］的研究結(jié)果一致。不同促根措施對烤煙的生長發(fā)育與根系分泌物和土壤微生物也有著密不可分的聯(lián)系，需進(jìn)一步研究其作用機(jī)制。

綜上，在皖南煙區(qū)正常施肥的基礎(chǔ)上增施黃腐酸鉀、γ-聚谷氨酸和團(tuán)棵期豆?jié){灌根可有效促進(jìn)煙株根系發(fā)育，改變根際和非根際土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)根系對土壤養(yǎng)分的吸收，具有潛在的推廣應(yīng)用價值。