增施微生物菌肥對烤煙生長發(fā)育及煙葉品質(zhì)的影響

李茜　蘇國權(quán)　危月輝　楊惠娟　郭慧　苗圃　李麗華

摘要：為明確微生物菌肥對洛陽煙草的農(nóng)藝性狀、田間病害發(fā)生率和烤后煙質(zhì)量的影響，探究適合洛陽煙草的微生物菌肥施用種類和方法，以液態(tài)和固態(tài)微生物菌肥為試驗材料，測定煙株田間生長的農(nóng)藝性狀指標、煙草田間常見病害發(fā)生率、烤后煙物理指標和中性致香物質(zhì)含量。結(jié)果表明，施用微生物菌肥的煙株田間長勢高于對照，增施微生物菌肥煙株平均患病率較對照低2.55百分點，2019年增施微生物菌肥煙株中性致香物質(zhì)總量較對照高569.82 μg/g，2020年增施微生物菌肥煙株平均中性致香物質(zhì)總量較對照高18.46 μg/g。得出煙株移栽后30 d，灌根施用 7 500 mL/hm2 液態(tài)微生物菌肥，可以提升煙株大田農(nóng)藝性狀、烤后葉物理性質(zhì)和中性致香物質(zhì)含量，從而提高煙株田間抗病能力。

關(guān)鍵詞：煙草;微生物菌肥;生長發(fā)育;煙葉品質(zhì)

中圖分類號：S572.06 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）19-0123-06

煙草是我國重要的經(jīng)濟作物，作為一種特殊的吸食性作物，其安全品質(zhì)受到化學(xué)農(nóng)藥和大量無機化學(xué)肥料的影響。隨著人們生活生平的提高，安全、綠色、無農(nóng)藥殘留的農(nóng)產(chǎn)品受到人們越來越多的關(guān)注。2001年國家煙草專賣局提出了“無公害”煙葉的理念，2008年國家專賣局將無公害煙葉作為國家煙草重點項目，“降焦減害”成為煙草種植重要的發(fā)展方向。

在現(xiàn)有的煙草生產(chǎn)模式中，施用化學(xué)農(nóng)藥與肥料是提升煙株質(zhì)量與產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)^[1]。但長期大量地施用化學(xué)肥料和農(nóng)藥，容易造成土壤板結(jié)、土壤酸化、肥力下降和病蟲害的增加，煙株的農(nóng)藝指標降低，煙葉化學(xué)成分失調(diào)，香氣量降低，直接影響煙草種植的經(jīng)濟效應(yīng)^[2-3]。為降低煙草種植過程中化學(xué)肥料和農(nóng)藥所帶來的負面影響，通常采取輪作、施用有機肥和種植綠肥等方式提高土壤肥力。例如，張光煦等研究發(fā)現(xiàn)，以菜籽餅肥作為有機肥料代替無機肥料，能夠有效地提升煙草化學(xué)品質(zhì)^[4];劉宏等以豆餅和云濤有機肥混合施用，配合有機栽培施肥方式，能夠有效地提升煙株對肥料的利用率，增加煙葉品質(zhì)^[5]。付道艷等研究發(fā)現(xiàn)，不使用化肥、農(nóng)藥，施用有機肥料、增加輪作和田間作物豐富度能夠提升紅花大金元品種烤煙不同部位煙葉的生長性狀和香氣含量，減少烤煙青雜氣和煙堿含量^[6]。韓相龍等利用腐殖酸有機肥配施芽孢桿菌來提升煙田土壤特性，從而提高煙草產(chǎn)量與品質(zhì)^[7]。但常見有機肥料通常土壤養(yǎng)分肥效釋放緩慢，煙株肥效吸收率低，煙株長勢較弱，這就造成了煙株產(chǎn)量過低，降低了經(jīng)濟效應(yīng)。因此，在煙草種植上，尋找能提高煙草質(zhì)量與產(chǎn)量，增強煙株抗病能力，同時豐富土壤群落、不產(chǎn)生農(nóng)藥殘留的天然肥料尤為重要。

對于“無公害”煙草生產(chǎn)，微生物菌肥能夠有效地解決上述問題。微生物菌肥是1種或多種有益的真菌菌株制作的肥料，也稱為接種劑或細菌肥料^[8]。微生物菌肥能夠強化土壤微生物量，修復(fù)作物根際土壤環(huán)境，能夠不斷地為作物提供必要養(yǎng)分，增加作物對氮、磷元素的增溶、促進作物根系對土壤養(yǎng)分的吸收來提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)^[9-11]。張博琦等研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌肥能夠提高玉米秸稈的瘤胃降解率，改善玉米穗部性狀，改良玉米營養(yǎng)成分，提高玉米產(chǎn)量^[12];張振鈞等研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥能夠幫助水稻種子在低溫冷害環(huán)境下萌發(fā)和幼苗生長，提升水稻抗寒性^[13];微生物菌肥灌根處理能夠提升高粱作物在鹽脅迫狀態(tài)下體內(nèi)丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性，從而提升幼苗抗旱性、抗鹽性^[14];田露等研究發(fā)現(xiàn)，在黃土高原干旱地區(qū)施用微生物菌肥，能夠有效提高土壤微生物量和土壤酶活性，提升旱作燕麥籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量^[15]。在抗病上，微生物菌肥也有顯著作用。微生物菌肥中富含的多種有益菌群使作物對病原菌產(chǎn)生拮抗作用，使作物產(chǎn)生良好的抗病性。例如，呂博等研究發(fā)現(xiàn)，增施微生物菌肥可以降低棉花黃萎病的發(fā)生^[16];胡文蘭等研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥對香蕉枯萎病有一定防效^[17];陳建明等研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥能夠提升蘋果對花臉病的抗性^[18]。但是我國目前在施用微生物菌肥對煙草種植方面的研究鮮見報道。

為解決煙草種植需肥量大、輪作障礙嚴重，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化肥、農(nóng)藥的施用，達到減肥增產(chǎn)、綠色生產(chǎn)，提高煙草種植安全，提升烤煙品質(zhì)的目的，本試驗采用福建三炬生物科技有限公司生產(chǎn)的“灌金液”微生物菌肥，探究施用微生物菌肥對烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)的影響，為烤煙的“低害”生產(chǎn)發(fā)展和肥料應(yīng)用提供有力的依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1試驗地點試驗于2019年5—10月和2020年5—10月在河南省宜陽縣三鄉(xiāng)鎮(zhèn)東柏坡村鳳臺農(nóng)業(yè)合作社（111°48′39.8″E、34°27′54.9″N）進行，屬溫帶大陸季風(fēng)性氣候，年平均氣溫13.7 ℃，無霜期216 d，日照時間2 217 h，年降水量560 mm左右。試驗區(qū)土壤為黃壤土，土壤 0～10 cm含速效氮3608 mg/kg、速效磷 13.97 mg/kg、速效鉀 150. 14 mg/kg，pH值為7.7。丘陵地形，肥力較低，排灌方便。

1.1.2供試材料供試品種為河南省煙草公司洛陽市公司提供的云煙87和LY1306，試驗區(qū)嚴格按照洛陽優(yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)進行操作，試驗煙苗全部統(tǒng)一集中漂浮育苗?；适┑?5 kg/hm2，各施肥處理N、P2O5、K2O質(zhì)量比為1 ∶2 ∶3。供試液態(tài)微生物菌肥為福建三炬生物科技有限公司生產(chǎn)的微生物菌肥，主要成分為膠凍樣類芽孢桿菌（有效活菌數(shù)≥2.0億CFU/mL）;固體微生物菌肥為福建三炬生物科技有限公司提供，主要成分為解淀粉芽孢桿菌、煙草節(jié)桿菌和膠凍樣類芽孢桿菌（有效活菌數(shù)≥2.0億CFU/g）。

1.1.3試驗設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計試驗，分2年（2019、2020年）進行，共設(shè)置5個處理，如表1所示。其中，T1和CK1處理煙株品種為云煙87，T2、T3和CK2處理煙株品種為LY1306。2年均為5月1日完成移栽，種植行距120 cm、株距55 cm，密度16 500株/hm²，移栽后30 d進行追肥。液態(tài)微生物菌肥7 500 mL/hm²，與水混合后灌根施用;固態(tài)微生物菌肥750 kg/hm²，施于煙株根部，控制每個處理總施氮量一致。各小區(qū)面積667? m²，小區(qū)邊設(shè)2行保護行，各個處理重復(fù)3次。其他田間管理措施同洛陽優(yōu)質(zhì)煙葉栽培標準生產(chǎn)相一致。

1.2試驗測試指標

1.2.1煙株農(nóng)藝性狀采集與測定煙株生長期間，分別在團顆期（移栽后30 d）、旺長期（移栽后 45 d）、現(xiàn)蕾期（移栽后60 d）、圓頂期（移栽后75 d）測定煙株農(nóng)藝性狀。取樣時每個處理隨機取5個樣品，煙株株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬用軟尺測量;有效葉數(shù)直接數(shù)出;葉面積用公式算出。

1.2.2烤后煙物理指標測定選取種植試驗區(qū)的烤后樣品，由專職評級人員按國標GB 2635—1992《烤煙》^[19]進行分級，各處理取等級為C3F的樣品 2 kg。利用厚度儀測量葉面厚度，每張煙葉測3次，10個重復(fù)，計算平均值。利用煙草薄片抗張試驗機測量平衡好水分后的煙草薄片拉力，做10個重復(fù)。10個數(shù)值中去掉1個最大值和1個最小值，剩余8個值做平均值。烘干法測定煙葉含水率以及葉質(zhì)質(zhì)量等指標。

1.2.3烤后煙病害發(fā)生率指標測定2020年，參照GB/T 23222—2008《煙草病蟲害分級及調(diào)查方法》^[20]調(diào)查移栽后100 d田間煙株患黑脛病、煙草花葉病、根結(jié)線蟲病、白粉病、根黑腐病株數(shù)并計算發(fā)病率。

發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/試驗總株數(shù)×100%。

1.2.4烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量指標測定對烤后煙葉的中部葉進行棕色化反應(yīng)產(chǎn)物（美拉德反應(yīng)產(chǎn)物）、苯丙氨酸類產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷降解產(chǎn)物等中性致香物質(zhì)測定：首先采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法得到濃縮后的煙葉精油1 mL，而后利用HP5890-5972氣質(zhì)連用儀，采用NISTO2譜庫檢索定性，對煙葉樣品進行中性致香物質(zhì)的定性定量分析。假定相對校正因子值為1，采用內(nèi)標法定量，測得烤后煙中性香氣物質(zhì)含量。

1.3統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進行整理;數(shù)據(jù)均采用“平均值±標準差”的形式表示，采用SPSS 20.0進行數(shù)據(jù)的單因素方差分析和Duncans法差異顯著性檢驗（P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1增施微生物菌肥對煙株農(nóng)藝性狀影響

由表2可知，增施微生物菌肥能夠顯著提升煙株的農(nóng)藝性狀。在煙苗團棵期，增施微生物菌肥處理的最大葉長、最大葉寬、株高、莖圍和有效葉數(shù)均顯著提高，分別提高22.00%、22.56%、45.64%、621%和32.76%。在旺長期，T1處理的煙苗株高顯著高于CK1 25.38%;現(xiàn)蕾期，T1處理的最大葉長顯著高于CK1 8.56%;圓頂期，T1處理的株高顯著高于CK1 15.67%。

由表3可知，在煙苗團棵期，CK2煙株株高顯著低于T2、T3處理17.26%、17.97%。在煙苗旺長期，T2、T3處理和CK2相比，最大葉寬、株高、莖圍差異達到顯著水平，增施微生物菌肥的處理農(nóng)藝性狀指標均高于不增施微生物菌肥的處理。圓頂期，增施微生物菌肥處理的最大葉寬、株高、莖圍指標顯著高于不增施微生物菌肥的處理。可見，增施微生物菌肥后能夠有效提升煙株農(nóng)藝性狀。

2.2增施微生物菌肥對烤后煙葉物理性狀的影響

煙葉的物理特性是烤煙生長發(fā)育的直接結(jié)果，與煙株生長發(fā)育環(huán)境密切相關(guān)。由表4可知，連續(xù)2年的田間試驗均表現(xiàn)為增施微生物菌肥處理烤后煙葉的葉質(zhì)質(zhì)量、厚度、含水率和拉力等物理性狀指標普遍高于未增施微生物菌肥處理。

2.3增施微生物菌肥對煙株抗病害的影響

如表5所示，移栽后100 d，煙草黑脛病與根黑腐病在3個處理中均未發(fā)現(xiàn);煙草花葉病在3個處理中均有發(fā)生，但未增施微生物菌肥的處理CK2患煙草花葉病率顯著高于T2、T3處理，為2.77、278百分點;根結(jié)線蟲病在CK2中發(fā)生高于其他2個處理;氣候斑病在CK2中顯著高于其他2個處理374、3.77百分點。T2、T3處理平均患病率較CK2低1.69百分點，說明增施微生物菌肥能夠有效地提升煙株對煙草花葉病、氣候斑病的抵抗能力。

2.4增施微生物菌肥對烤后煙葉中性香味物質(zhì)含量的影響

如表6所示，T1處理類胡蘿卜素降解物含量、苯丙氨酸類含量、棕色化產(chǎn)物類含量以及新植二烯類含量普遍高于CK1;僅在類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中，T1處理就有9種中性致香成分含量高于CK1;T1處理苯丙氨酸類含量均高于CK1;棕色化產(chǎn)物類中，有6種含量表現(xiàn)為T1處理高于CK1，其中2個處理的2-乙?；秽肯嗤?T1處理的新植二烯含量比CK1高296.17 μg/g。T1處理香味物質(zhì)總量比CK1高569.82 μg/g，是CK1的138.17%。T2、T3處理類西柏烷類含量較CK2分別高出19.79、14.58 μg/g，香味物質(zhì)總量較CK2高出22.79、1412 μg/g。2年試驗結(jié)果均表現(xiàn)為增施微生物菌肥處理的烤后葉中性致香物質(zhì)總量高于對照。

3討論

3.1增施微生物菌肥對煙草農(nóng)藝性狀和物理指標的影響

施加微生物菌肥，能夠提高土壤肥力;施用固氮微生物肥料，可以增加土壤的含氮量;解磷、解鉀微生物肥料，可以將土壤中難溶的磷、鉀分解出來，轉(zhuǎn)變?yōu)樽魑锬芪绽玫牧住⑩浕衔?，改善作物的營養(yǎng)條件，同時能夠提高土壤中有機質(zhì)、速效鉀、速效磷、堿解氮含量，從而提高土壤肥力^[21-24]。已有的研究結(jié)果表明，施加微生物菌肥能夠?qū)ν寥牢⑸锃h(huán)境起到調(diào)節(jié)作用，能夠有效地提升作物生長發(fā)育指標及品質(zhì)。馮敬濤等通過試驗發(fā)現(xiàn)，對蘋果樹幼苗施加微生物菌肥能夠有效地改善蘋果樹根際土壤環(huán)境，提升土壤肥力，改善根基土壤原有的微生態(tài)環(huán)境，促進作物對土壤影響元素的吸收與利用，從而促進蘋果樹生長發(fā)育，提升蘋果的產(chǎn)量與品質(zhì)^[25]。李琦等在半干旱地區(qū)施用不同劑型的微生物菌肥代替部分化肥，使得燕麥在干旱條件下生長品質(zhì)也能得到提升^[26]。本試驗通過對煙草施加微生物菌肥，發(fā)現(xiàn)增施微生物菌肥后能夠有效地提升煙株的農(nóng)藝性狀指標和物理性狀指標，這與前人的研究結(jié)果^[27-29]一致。同時，2種形態(tài)的菌肥試驗結(jié)果顯示，液態(tài)菌肥的提升效果顯著高于固態(tài)菌肥。

3.2增施微生物菌肥對煙株抗病性的影響

微生物肥料是1種或者多種對植物有益微生物菌肥料，能夠在作物根部大量生長繁殖，從而抑制或減少病原微生物的繁殖機會;抗病原微生物的作用，減輕作物的病害;微生物大量生長，菌絲能增加對水分的吸收，使作物抗旱能力提高。陳子新通過對玉米施加液態(tài)微生物菌肥試驗，發(fā)現(xiàn)施加微生物菌肥能夠提升玉米產(chǎn)量，增強玉米抵抗螟幼蟲病、褐斑病的能力^[30]。陳建明等對蘋果樹增施微生物菌肥后發(fā)現(xiàn)，感染了蘋果花臉病的植株粗根干質(zhì)量、細根干質(zhì)量和新梢長度分別比未施加微生物菌肥的感病植株顯著提高39.4%、157.0%和420%^[18]。靳秀麗等通過對甜瓜施用幾種不同微生物菌肥，降低了甜瓜感染枯萎病和霜霉病的發(fā)病率^[31]。另外，施用微生物菌肥提升作物抗病能力在水稻^[32-33]、小麥^[34]、青稞^[35]等作物上也受到廣泛應(yīng)用。本試驗通過對洛陽煙株施加膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌肥與有機無機一體肥，發(fā)現(xiàn)煙株對煙草花葉病和氣候斑病抵抗能力提升，這與前人研究結(jié)果^[36-38]一致。液態(tài)菌肥的抗病效果高于固態(tài)菌肥，但差異未達到顯著水平。

3.3增施微生物菌肥對烤后煙葉中性致香物質(zhì)的影響

微生物菌肥與有機無機一體肥配合施用，在一定程度上減少化學(xué)農(nóng)藥用量，增加作物根際生物多樣性，增加土壤營養(yǎng)元素，促進煙株對營養(yǎng)元素的吸收與利用，使得煙株擁有良好的生長環(huán)境與條件，增加煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量。微生物菌肥通過有益微生物在煙株根系的生物活動，減少和降低煙草病原微生物以及病菌的侵染概率，從而提升煙株的抗病害能力;使烤煙葉化學(xué)成分更加和諧，增加煙葉中性香味物質(zhì)含量，提升煙葉品質(zhì)^[28]。本試驗從2019—2020年2年的結(jié)果來看，增施微生物菌肥不僅能夠提升烤后煙葉物理質(zhì)量，同時還能提升煙葉中性香味物質(zhì)總量，從而提升煙葉品質(zhì);其中，液態(tài)菌肥的提升效果高于固態(tài)菌肥。本試驗研究結(jié)果與前人研究結(jié)果^[39-40]基本一致。

4結(jié)論

2019—2020年2年的大田試驗結(jié)果表明，煙株移栽后30 d，灌根施用7 500 mL/hm2液態(tài)微生物菌肥，可以提升煙株大田農(nóng)藝性狀、烤后葉物理性質(zhì)和中性致香物質(zhì)含量，從而提高煙株田間抗病能力。

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基金項目：河南省煙草公司洛陽市公司科技項目（編號：2019410300270142）。

作者簡介：李茜（1996—），女，河南鄭州人，碩士，主要從事煙草生物技術(shù)及生理生化研究。E-mail：957568869@qq.com。

通信作者：楊惠娟，博士，副教授，主要從事煙草生物技術(shù)及生理生化研究。E-mail：huijuanyang@henau.edu.cn。