含腐植酸不定根诱导肥对烤烟生长及烟叶品质的影响

裴晓东 周世民 李 帆 帅京彤 姜 浩 施美君 张一扬*

1 湖南省烟草公司长沙市公司 长沙 410007

2 湖南农业大学农学院 长沙 410128

烤烟根系不仅是一种固着器官，更重要的还是吸收与合成器官，是烟碱、氨基酸和激素等物质的主要合成部位，与烟株生长发育、抗逆性、烟叶产量和品质的形成密切相关。烟株移栽后根系发育好坏对烤烟生长具有重要影响[1～3]。烟草本是直根系植物，但由于其特殊的栽培方式，根系主要由不定根和侧根组成。因此，在烤烟生产上，培育发达的不定根是提高烟叶产量和品质的重要措施之一。腐植酸在土壤与肥料领域中均有大量研究[4]。研究证明，腐植酸能够促进植物的根系生长及其对养分的吸收[5～6]；也可增强植物的抗逆性，如抗旱性[7]、抗盐性[8]、抗重金属[9]等；同时还能调控土壤微生物及酶的活性，促进作物的生长[10，11]。腐植酸作为肥料添加物受到广泛关注，它有助于土壤和肥料中养分有效性的提高[12～14]，从而推动农业的可持续发展。李文杰等[15]研究发现吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）对不定根有诱导作用；朱碧华等[16]研究表明NAA与IAA配合施用，生根效果最佳。但关于腐植酸与NAA混合制成的不定根诱导肥不同时期施用对烤烟根系的诱导作用鲜有报道。因此，本文通过在移栽时基施和揭膜时围兜施用添加腐植酸和NAA的不定根诱导肥，比较不同处理对烟株农艺性状、不定根数量，以及烤后烟叶品质和产值的影响，从而为南方烟区烤烟不定根的构建提供理论支持和应用推广技术。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020年3月—9月在湖南省宁乡市喻家坳湖南省烟科所科研基地（112°21′E，28°14′N）进行。该地年平均气温16.8 ℃，无霜期274天，全年日照时数1737.6 h，雨水充足，年均降水量1358.3 mm，年平均相对湿度81%，属中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润气候区。图1为试验区烤烟生育期平均气温和平均降水量情况，2020年烤烟团棵期和旺长期间降水量与历年平均降水量相比相对偏少，培育不定根有助于烤烟在干旱逆境生长发育。

图1 宁乡市喻家坳烟区烤烟生育期日平均气温与日平均降水量变化趋势Fig.1 Trends of daily average temperature and daily average precipitation during the flue-cured tobacco growth period in Yujiaao of Ningxiang City

基地土壤类型为水稻土，质地粘重，肥力中等，试验前耕层土壤有机质含量35.68 g/kg，碱解氮含量164.05 mg/kg，速效磷含量20.07 mg/kg，速效钾含量95.47 mg/kg，pH 6.0。

1.2 供试材料

供试烤烟品种为“云烟87”。

含腐植酸不定根诱导肥由泥炭（有机质68%、N 2.7%、P 0.3%、K 0.2%，pH 6.5，腐植酸含量≥30%）、氨基酸有机肥（氨基酸10%、有机质20%、螯合态有机生物钾2%）、黄腐酸（FA 5%）和保水剂按8∶1.5∶0.4∶0.1比例混合，按重量比例加入0.02% NAA，调整含水量至30%左右制得。

泥炭和黄腐酸购自北京利丰高科科技有限公司，氨基酸有机肥由长沙新源氨基酸肥料有限公司提供，保水剂购于当地农资市场。

1.3 试验设计

在施用大田生产常规肥料的基础上，试验设4个处理，即不施用含腐植酸不定根诱导肥（CK）、移栽时基施含腐植酸不定根诱导肥1100 kg/666.7 m2（T1）、揭膜时围兜施含腐植酸不定根诱导肥1100 kg/666.7 m2（T2）、移栽时基施含腐植酸不定根诱导肥550 kg/666.7 m2和揭膜时围兜施含腐植酸不定根诱导肥550 kg/666.7 m2（T3）。其中T1、T3基施采用穴施的施肥方法。其他施肥品种和施肥量与大田管理方式按照宁乡市优质烟叶生产技术方案进行。试验采用随机区组设计，重复3次。移栽时选取长势一致且无病害的烟苗进行种植，每小区150株。各处理2020年3月26日移栽；基施时间：2020年3月26日；揭膜时间：2020年4月25日。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 烤烟农艺性状调查

在烤烟生长阶段的团棵期（移栽后30天）、旺长期（移栽后50天）和成熟期（移栽后70天），于每一小区随机选择20株，按照行业标准《烟草农艺性状调查测量方法》（YC/T 142-2010）测定农艺性状指标（株高、茎围、最大叶长、最大叶宽、有效叶片数）。

1.4.2 烤烟不定根的测定

在圆顶期（打顶前10天）采集烟株，将根、茎、叶分器官采集，统计不定根数量，并将各器官于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，分别测量根干重、地上部干重，统计总干重，根据公式（根冠比=地上部干重/地下部干重）计算根冠比。

1.4.3 烤后烟叶采集及质量评价

烟叶成熟后，分小区进行采收和烘烤，每个处理取中部叶9～11叶位（C3F），上部叶16～17叶位（B2F），所采烟叶样品内用牛皮纸包裹后，外用黑色塑料袋包装严实，运输时起到防雨、保持水分的效果。

对于所取烟叶样品，从烟叶物理特性和化学成分两个方面进行综合质量评价：

烟叶物理特性主要从叶长、叶宽、单叶重、含水率、叶片厚度、含梗率等指标进行评价。

烟叶化学成分（烟碱、总氮、总糖、还原糖、氯、钾），采用化学成分可用性指数（CCUI）对烟叶化学成分质量做综合量化评价，得分值越高，其化学成分综合表现越好，计算公式为：

式中：Nij和Wij分别表示第i个样本、第j个指标的标准化值和权重。Nij计算采用隶属函数进行转换[17]；Wij采用主成分分析方法确定[18]，烟碱、总氮、总糖、还原糖、氯、钾的权重分别为：26.55%、25.31%、15.04%、14.94%、7.08%、11.08%。

1.4.4 烤烟经济性状统计

烟叶成熟后，以小区为单位进行采收和烘烤，按国家烟叶分级标准《烤烟》（GB 2635-1992）进行分级，计算烟叶产量、产值、均价、上等烟比例。

1.5 数据统计与分析

用Microsoft Excel 2019软件统计数据，用SPSS 19.0软件进行不同处理间各测定指标的方差分析。表内数据为平均值±标准差。采用Duncan法进行多重比较。采用Microsoft Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟农艺性状的影响

农艺性状测量结果表明，含腐植酸不定根诱导肥的施用能够显著改善部分烤烟农艺性状（表1）。与CK相比，增施含腐植酸不定根诱导肥处理（T1、T2、T3）的株高和茎围分别提高1.34%～4.95%、0.36%～3.12%，旺长期和成熟期与CK差异显著；其中，团棵期和旺长期T3处理的株高和茎围呈现最大值，与T1、T2处理差异不显著；成熟期T2处理株高最高，与T1处理差异显著，T3处理茎围最大，与T2处理差异显著；各处理在团棵期和旺长期的最大叶长、最大叶宽和有效叶片数均不存在显著差异，仅成熟期T2、T3处理的最大叶长显著高于CK，分别长1.86、1.96 cm，T2处理有效叶片数最多，与CK相比差异显著。总体而言，含腐植酸不定根诱导肥的施用对烤烟农艺性状株高、茎围、最大叶长、有效叶片数有明显提升作用，以T3处理效果最佳，有利于烟株生长。

表1 不同处理对烤烟农艺性状的影响Tab.1 Effects of different treatments on agronomic characters of flue-cured tobacco

2.2 不同处理对烤烟根系生长的影响

从表2中可以看出，含腐植酸不定根诱导肥处理的烟株不定根数量增加，显著有利于烟株根干重增加。与CK相比较，T2和T3处理的不定根数量与CK差异显著，T1、T2、T3处理的根干重与CK差异显著，分别增加了35.67%、44.58%、67.73%；同时烟株的地上部生长也显著增加，总干重也随之增加。地上部生长速率大于根系，导致根冠比呈下降趋势。其中，T3处理烟株的不定根数量显著高于CK，根干重显著高于CK和T1处理，地上部干重和总干重显著高于CK、T1和T2处理。因此，T3处理能促进烤烟根系的生长发育，主要表现在根干重和不定根数量方面，从而促进地上部干重的积累。

表2 不同处理对烤烟根系生长的影响Tab.2 Effects of different treatments on root growth of flue-cured tobacco

2.3 不同处理对烤后烟叶质量的影响

2.3.1 不同处理对烤后烟叶物理特性的影响

从表3中可以发现，对于中部叶（C3F），与CK比较，施用含腐植酸不定根诱导肥处理的叶长、叶宽、单叶重、叶片厚度、含水率、含梗率均未表现出显著差异；对于上部叶（B2F），与CK比较，施用含腐植酸不定根诱导肥处理的叶宽、单叶重、叶片厚度、含水率、含梗率均未表现出显著差异，但有利于烟叶的伸长，叶长增长1.6%～3.3%，其中T2、T3处理与CK表现出显著差异。从烟叶物理特性总体来看，含腐植酸不定根诱导肥对烤烟上部叶的叶片伸长作用显著。以T3、T2处理效果较好。

表3 不同处理对烤后烟叶物理特性的影响Tab.3 Effects of different treatments on physical properties of flue-cured tobacco

2.3.2 不同处理对烤后烟叶化学成分的影响

由表4、表5可知，施用含腐植酸不定根诱导肥处理的中上部叶烟碱、总氮含量均显著高于CK，说明含腐植酸不定根诱导肥的施用有利于培育出发达的烟株根系，增强烟株氮素吸收和烟碱的合成能力。含腐植酸不定根诱导肥各处理间中上部烟叶烟碱和总氮无显著差异。含腐植酸不定根诱导肥的烟叶总糖、还原糖和氯含量与CK间均无显著差异。钾是烤烟的重要品质指标之一，其含量高低直接影响烟叶的质量性状；钾含量较高，有助于改善烟叶的颜色和身份（烟叶厚度、密度和单位面积重量的总和状态），提高烟叶的香气质量，对烤烟燃烧性有显著影响。与CK相比，T1、T2、T3处理中上部烟叶钾含量均低于对照，T3处理上部烟叶钾含量显著低于CK，降低了12%。施用含腐植酸不定根诱导肥不利于钾含量的提高，可能与烟叶成熟期钾通过发达的根系回流外泌有关，尤其是上部烟叶更加突出。各处理的氮碱比无显著差异，中部叶糖碱比以T1处理最佳，显著高于其他处理，上部叶的糖碱比各处理间无差异。从CCUI指数来看，中部烟叶的T1和T3处理与CK差异显著，分别高6.86%、3.41%，上部烟叶差异不显著。因此，含腐植酸不定根诱导肥提高了中部烟叶部分的化学质量；以T1和T3处理的提升作用更为显著。

表4 不同处理对中部烤后烟叶化学成分的影响Tab.4 Effects of different treatments on chemical constituents of cured tobacco middle leaves

表5 不同处理对中部烤后烟叶化学成分的影响Tab.5 Effects of different treatments on chemical constituents of cured tobacco upper leaves

2.4 不同处理对烤烟经济性状的影响

烤烟经济指标结果（表6）表明，含腐植酸不定根诱导肥能提高烤烟的产量，各处理之间无显著差异，但以T3处理表现最优。含腐植酸不定根诱导肥能显著改善烤烟上等烟比例，T1、T2处理显著优于其他处理，以T2处理最高。因此T2处理均价最高，产值也最高，分别比CK、T1、T3处理高3.6%、1.0%、3.8%，但各处理间无显著性差异。

表6 不同处理对烤烟经济性状的影响Tab.6 Effects of different treatments on economic characteristics of flue-cured tobacco

3 结论与讨论

含腐植酸不定根诱导肥能明显改善烤烟株高、茎围、最大叶长和有效叶片数，T3处理与对照相比，成熟期株高增加3.38 cm，茎围增加0.34 cm，有效叶数增加0.4片。含腐植酸不定根诱导肥能显著影响烤烟根系发育，T2和T3处理的不定根数量与CK差异显著，分别增加15.97和22.46根；T3处理根干重显著高于CK和T1。含腐植酸不定根诱导肥对烤烟上部叶的叶片伸长作用显著，T2、T3处理比CK叶长增长1.6%～3.3%。含腐植酸不定根诱导肥提高了中部烟叶的部分化学成分含量，中部烟叶的化学成分可用性指数T1和T3处理与CK差异显著，分别高6.86%、3.41%。产量以T3表现最优，产值以T2最高，说明含腐植酸不定根诱导肥有助于改善烟叶经济性状。综上，移栽时基施和揭膜时围兜施含腐植酸不定根诱导肥对烤烟生长和烟叶品质促进效果最优。

根系是作物吸收水分和养分的主要营养器官，是保证作物高产高效的必要条件[19]。不定根数量的增加，有利于扩展根系的分布范围，增加烤烟根系绝对量，从而促进根系向深层土壤生长[20]。在作物高产栽培方面，提高根系向深层土壤的纵向分布，利于深层土壤中水分和养分的吸收；深层土壤具有相对稳定的根系环境，更利于根系活力的延长与延缓后期根系的衰老，保持根系对地上部营养和水分供给，有利于提高作物产量[21]。本研究表明，施用含腐植酸不定根诱导肥可以促进烟株根系生长，有利于烟叶物理特性的改善和常规化学成分的协调性。

NAA是农业生产中常用的人工合成激素之一，由于其价格低廉，性状稳定，现已取代生长素IAA而被广泛应用于生产实践中。孙建等[22]研究表明，叶面喷施NAA能够显著增加植物根系活力，延缓根系和叶片衰老，提高产量构成因子，进而起到增产效果，重复喷施的作用效果优于单次喷施。本研究同样发现，施用添加NAA和腐植酸的不定根诱导肥处理能够显著增加烤烟不定根数量，有利于根系发育，从而为植株的生长发育和物质积累供给更多养分，增强植株干物质积累能力，提高了地上部干重。在烤烟经济指标中，处理组（T1、T2、T3）均施用了不定根诱导肥，但产值与CK无显著差异，可能原因是含腐植酸不定根诱导肥能有效诱导烤烟根系发育，促进烟叶发育，进而有利于改善烟叶内在质量。同时，含腐植酸诱导肥中有效养分的释放存在一定的滞后效应，烟叶产值目前仅依据烟叶外观质量和产量来决定的。