增施微生物菌肥对烤烟生长发育及烟叶品质的影响

李茜　苏国权　危月辉　杨惠娟　郭慧　苗圃　李丽华

摘要：為明确微生物菌肥对洛阳烟草的农艺性状、田间病害发生率和烤后烟质量的影响，探究适合洛阳烟草的微生物菌肥施用种类和方法，以液态和固态微生物菌肥为试验材料，测定烟株田间生长的农艺性状指标、烟草田间常见病害发生率、烤后烟物理指标和中性致香物质含量。结果表明，施用微生物菌肥的烟株田间长势高于对照，增施微生物菌肥烟株平均患病率较对照低2.55百分点，2019年增施微生物菌肥烟株中性致香物质总量较对照高569.82 μg/g，2020年增施微生物菌肥烟株平均中性致香物质总量较对照高18.46 μg/g。得出烟株移栽后30 d，灌根施用 7 500 mL/hm2 液态微生物菌肥，可以提升烟株大田农艺性状、烤后叶物理性质和中性致香物质含量，从而提高烟株田间抗病能力。

关键词：烟草;微生物菌肥;生长发育;烟叶品质

中图分类号：S572.06 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2021）19-0123-06

烟草是我国重要的经济作物，作为一种特殊的吸食性作物，其安全品质受到化学农药和大量无机化学肥料的影响。随着人们生活生平的提高，安全、绿色、无农药残留的农产品受到人们越来越多的关注。2001年国家烟草专卖局提出了“无公害”烟叶的理念，2008年国家专卖局将无公害烟叶作为国家烟草重点项目，“降焦减害”成为烟草种植重要的发展方向。

在现有的烟草生产模式中，施用化学农药与肥料是提升烟株质量与产量的重要环节^[1]。但长期大量地施用化学肥料和农药，容易造成土壤板结、土壤酸化、肥力下降和病虫害的增加，烟株的农艺指标降低，烟叶化学成分失调，香气量降低，直接影响烟草种植的经济效应^[2-3]。为降低烟草种植过程中化学肥料和农药所带来的负面影响，通常采取轮作、施用有机肥和种植绿肥等方式提高土壤肥力。例如，张光煦等研究发现，以菜籽饼肥作为有机肥料代替无机肥料，能够有效地提升烟草化学品质^[4];刘宏等以豆饼和云涛有机肥混合施用，配合有机栽培施肥方式，能够有效地提升烟株对肥料的利用率，增加烟叶品质^[5]。付道艳等研究发现，不使用化肥、农药，施用有机肥料、增加轮作和田间作物丰富度能够提升红花大金元品种烤烟不同部位烟叶的生长性状和香气含量，减少烤烟青杂气和烟碱含量^[6]。韩相龙等利用腐殖酸有机肥配施芽孢杆菌来提升烟田土壤特性，从而提高烟草产量与品质^[7]。但常见有机肥料通常土壤养分肥效释放缓慢，烟株肥效吸收率低，烟株长势较弱，这就造成了烟株产量过低，降低了经济效应。因此，在烟草种植上，寻找能提高烟草质量与产量，增强烟株抗病能力，同时丰富土壤群落、不产生农药残留的天然肥料尤为重要。

对于“无公害”烟草生产，微生物菌肥能够有效地解决上述问题。微生物菌肥是1种或多种有益的真菌菌株制作的肥料，也称为接种剂或细菌肥料^[8]。微生物菌肥能够强化土壤微生物量，修复作物根际土壤环境，能够不断地为作物提供必要养分，增加作物对氮、磷元素的增溶、促进作物根系对土壤养分的吸收来提高作物的产量与品质^[9-11]。张博琦等研究发现，施用微生物菌肥能够提高玉米秸秆的瘤胃降解率，改善玉米穗部性状，改良玉米营养成分，提高玉米产量^[12];张振钧等研究发现，微生物菌肥能够帮助水稻种子在低温冷害环境下萌发和幼苗生长，提升水稻抗寒性^[13];微生物菌肥灌根处理能够提升高粱作物在盐胁迫状态下体内丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性，从而提升幼苗抗旱性、抗盐性^[14];田露等研究发现，在黄土高原干旱地区施用微生物菌肥，能够有效提高土壤微生物量和土壤酶活性，提升旱作燕麦籽粒产量和生物产量^[15]。在抗病上，微生物菌肥也有显著作用。微生物菌肥中富含的多种有益菌群使作物对病原菌产生拮抗作用，使作物产生良好的抗病性。例如，吕博等研究发现，增施微生物菌肥可以降低棉花黄萎病的发生^[16];胡文兰等研究发现，微生物菌肥对香蕉枯萎病有一定防效^[17];陈建明等研究发现，微生物菌肥能够提升苹果对花脸病的抗性^[18]。但是我国目前在施用微生物菌肥对烟草种植方面的研究鲜见报道。

为解决烟草种植需肥量大、轮作障碍严重，减少农业生产上化肥、农药的施用，达到减肥增产、绿色生产，提高烟草种植安全，提升烤烟品质的目的，本试验采用福建三炬生物科技有限公司生产的“灌金液”微生物菌肥，探究施用微生物菌肥对烤烟生长发育及品质的影响，为烤烟的“低害”生产发展和肥料应用提供有力的依据。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1试验地点试验于2019年5—10月和2020年5—10月在河南省宜阳县三乡镇东柏坡村凤台农业合作社（111°48′39.8″E、34°27′54.9″N）进行，属温带大陆季风性气候，年平均气温13.7 ℃，无霜期216 d，日照时间2 217 h，年降水量560 mm左右。试验区土壤为黄壤土，土壤 0～10 cm含速效氮3608 mg/kg、速效磷 13.97 mg/kg、速效钾 150. 14 mg/kg，pH值为7.7。丘陵地形，肥力较低，排灌方便。

1.1.2供试材料供试品种为河南省烟草公司洛阳市公司提供的云烟87和LY1306，试验区严格按照洛阳优质烟叶栽培技术进行操作，试验烟苗全部统一集中漂浮育苗。基肥施氮量45 kg/hm2，各施肥处理N、P2O5、K2O质量比为1 ∶2 ∶3。供试液态微生物菌肥为福建三炬生物科技有限公司生产的微生物菌肥，主要成分为胶冻样类芽孢杆菌（有效活菌数≥2.0亿CFU/mL）;固体微生物菌肥为福建三炬生物科技有限公司提供，主要成分为解淀粉芽孢杆菌、烟草节杆菌和胶冻样类芽孢杆菌（有效活菌数≥2.0亿CFU/g）。

1.1.3試验设计随机区组设计试验，分2年（2019、2020年）进行，共设置5个处理，如表1所示。其中，T1和CK1处理烟株品种为云烟87，T2、T3和CK2处理烟株品种为LY1306。2年均为5月1日完成移栽，种植行距120 cm、株距55 cm，密度16 500株/hm²，移栽后30 d进行追肥。液态微生物菌肥7 500 mL/hm²，与水混合后灌根施用;固态微生物菌肥750 kg/hm²，施于烟株根部，控制每个处理总施氮量一致。各小区面积667  m²，小区边设2行保护行，各个处理重复3次。其他田间管理措施同洛阳优质烟叶栽培标准生产相一致。

1.2试验测试指标

1.2.1烟株农艺性状采集与测定烟株生长期间，分别在团颗期（移栽后30 d）、旺长期（移栽后 45 d）、现蕾期（移栽后60 d）、圆顶期（移栽后75 d）测定烟株农艺性状。取样时每个处理随机取5个样品，烟株株高、茎围、最大叶长、最大叶宽用软尺测量;有效叶数直接数出;叶面积用公式算出。

1.2.2烤后烟物理指标测定选取种植试验区的烤后样品，由专职评级人员按国标GB 2635—1992《烤烟》^[19]进行分级，各处理取等级为C3F的样品 2 kg。利用厚度仪测量叶面厚度，每张烟叶测3次，10个重复，计算平均值。利用烟草薄片抗张试验机测量平衡好水分后的烟草薄片拉力，做10个重复。10个数值中去掉1个最大值和1个最小值，剩余8个值做平均值。烘干法测定烟叶含水率以及叶质质量等指标。

1.2.3烤后烟病害发生率指标测定2020年，参照GB/T 23222—2008《烟草病虫害分级及调查方法》^[20]调查移栽后100 d田间烟株患黑胫病、烟草花叶病、根结线虫病、白粉病、根黑腐病株数并计算发病率。

发病率=发病株数/试验总株数×100%。

1.2.4烤后烟叶中性香气物质含量指标测定对烤后烟叶的中部叶进行棕色化反应产物（美拉德反应产物）、苯丙氨酸类产物、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷降解产物等中性致香物质测定：首先采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法得到浓缩后的烟叶精油1 mL，而后利用HP5890-5972气质连用仪，采用NISTO2谱库检索定性，对烟叶样品进行中性致香物质的定性定量分析。假定相对校正因子值为1，采用内标法定量，测得烤后烟中性香气物质含量。

1.3统计方法

数据采用Excel 2019软件进行整理;数据均采用“平均值±标准差”的形式表示，采用SPSS 20.0进行数据的单因素方差分析和Duncans法差异显著性检验（P<0.05）。

2结果与分析

2.1增施微生物菌肥对烟株农艺性状影响

由表2可知，增施微生物菌肥能够显著提升烟株的农艺性状。在烟苗团棵期，增施微生物菌肥处理的最大叶长、最大叶宽、株高、茎围和有效叶数均显著提高，分别提高22.00%、22.56%、45.64%、621%和32.76%。在旺长期，T1处理的烟苗株高显著高于CK1 25.38%;现蕾期，T1处理的最大叶长显著高于CK1 8.56%;圆顶期，T1处理的株高显著高于CK1 15.67%。

由表3可知，在烟苗团棵期，CK2烟株株高显著低于T2、T3处理17.26%、17.97%。在烟苗旺长期，T2、T3处理和CK2相比，最大叶宽、株高、茎围差异达到显著水平，增施微生物菌肥的处理农艺性状指标均高于不增施微生物菌肥的处理。圆顶期，增施微生物菌肥处理的最大叶宽、株高、茎围指标显著高于不增施微生物菌肥的处理。可见，增施微生物菌肥后能够有效提升烟株农艺性状。

2.2增施微生物菌肥对烤后烟叶物理性状的影响

烟叶的物理特性是烤烟生长发育的直接结果，与烟株生长发育环境密切相关。由表4可知，连续2年的田间试验均表现为增施微生物菌肥处理烤后烟叶的叶质质量、厚度、含水率和拉力等物理性状指标普遍高于未增施微生物菌肥处理。

2.3增施微生物菌肥对烟株抗病害的影响

如表5所示，移栽后100 d，烟草黑胫病与根黑腐病在3个处理中均未发现;烟草花叶病在3个处理中均有发生，但未增施微生物菌肥的处理CK2患烟草花叶病率显著高于T2、T3处理，为2.77、278百分点;根结线虫病在CK2中发生高于其他2个处理;气候斑病在CK2中显著高于其他2个处理374、3.77百分点。T2、T3处理平均患病率较CK2低1.69百分点，说明增施微生物菌肥能够有效地提升烟株对烟草花叶病、气候斑病的抵抗能力。

2.4增施微生物菌肥对烤后烟叶中性香味物质含量的影响

如表6所示，T1处理类胡萝卜素降解物含量、苯丙氨酸类含量、棕色化产物类含量以及新植二烯类含量普遍高于CK1;仅在类胡萝卜素降解产物中，T1处理就有9种中性致香成分含量高于CK1;T1处理苯丙氨酸类含量均高于CK1;棕色化产物类中，有6种含量表现为T1处理高于CK1，其中2个处理的2-乙酰基呋喃含量相同;T1处理的新植二烯含量比CK1高296.17 μg/g。T1处理香味物质总量比CK1高569.82 μg/g，是CK1的138.17%。T2、T3处理类西柏烷类含量较CK2分别高出19.79、14.58 μg/g，香味物质总量较CK2高出22.79、1412 μg/g。2年试验结果均表现为增施微生物菌肥处理的烤后叶中性致香物质总量高于对照。

3讨论

3.1增施微生物菌肥对烟草农艺性状和物理指标的影响

施加微生物菌肥，能够提高土壤肥力;施用固氮微生物肥料，可以增加土壤的含氮量;解磷、解钾微生物肥料，可以将土壤中难溶的磷、钾分解出来，转变为作物能吸收利用的磷、钾化合物，改善作物的营养条件，同时能够提高土壤中有机质、速效钾、速效磷、碱解氮含量，从而提高土壤肥力^[21-24]。已有的研究结果表明，施加微生物菌肥能够对土壤微生物环境起到调节作用，能够有效地提升作物生长发育指标及品质。冯敬涛等通过试验发现，对苹果树幼苗施加微生物菌肥能够有效地改善苹果树根际土壤环境，提升土壤肥力，改善根基土壤原有的微生态环境，促进作物对土壤影响元素的吸收与利用，从而促进苹果树生长发育，提升苹果的产量与品质^[25]。李琦等在半干旱地区施用不同剂型的微生物菌肥代替部分化肥，使得燕麦在干旱条件下生长品质也能得到提升^[26]。本试验通过对烟草施加微生物菌肥，发现增施微生物菌肥后能够有效地提升烟株的农艺性状指标和物理性状指标，这与前人的研究结果^[27-29]一致。同时，2种形态的菌肥试验结果显示，液态菌肥的提升效果显著高于固态菌肥。

3.2增施微生物菌肥对烟株抗病性的影响

微生物肥料是1种或者多种对植物有益微生物菌肥料，能够在作物根部大量生长繁殖，从而抑制或减少病原微生物的繁殖机会;抗病原微生物的作用，减轻作物的病害;微生物大量生长，菌丝能增加对水分的吸收，使作物抗旱能力提高。陈子新通过对玉米施加液态微生物菌肥试验，发现施加微生物菌肥能够提升玉米产量，增强玉米抵抗螟幼虫病、褐斑病的能力^[30]。陈建明等对苹果树增施微生物菌肥后发现，感染了苹果花脸病的植株粗根干质量、细根干质量和新梢长度分别比未施加微生物菌肥的感病植株显著提高39.4%、157.0%和420%^[18]。靳秀丽等通过对甜瓜施用几种不同微生物菌肥，降低了甜瓜感染枯萎病和霜霉病的发病率^[31]。另外，施用微生物菌肥提升作物抗病能力在水稻^[32-33]、小麦^[34]、青稞^[35]等作物上也受到廣泛应用。本试验通过对洛阳烟株施加胶冻样类芽孢杆菌微生物菌肥与有机无机一体肥，发现烟株对烟草花叶病和气候斑病抵抗能力提升，这与前人研究结果^[36-38]一致。液态菌肥的抗病效果高于固态菌肥，但差异未达到显著水平。

3.3增施微生物菌肥对烤后烟叶中性致香物质的影响

微生物菌肥与有机无机一体肥配合施用，在一定程度上减少化学农药用量，增加作物根际生物多样性，增加土壤营养元素，促进烟株对营养元素的吸收与利用，使得烟株拥有良好的生长环境与条件，增加烟叶产量与质量。微生物菌肥通过有益微生物在烟株根系的生物活动，减少和降低烟草病原微生物以及病菌的侵染概率，从而提升烟株的抗病害能力;使烤烟叶化学成分更加和谐，增加烟叶中性香味物质含量，提升烟叶品质^[28]。本试验从2019—2020年2年的结果来看，增施微生物菌肥不仅能够提升烤后烟叶物理质量，同时还能提升烟叶中性香味物质总量，从而提升烟叶品质;其中，液态菌肥的提升效果高于固态菌肥。本试验研究结果与前人研究结果^[39-40]基本一致。

4结论

2019—2020年2年的大田试验结果表明，烟株移栽后30 d，灌根施用7 500 mL/hm2液态微生物菌肥，可以提升烟株大田农艺性状、烤后叶物理性质和中性致香物质含量，从而提高烟株田间抗病能力。

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基金项目：河南省烟草公司洛阳市公司科技项目（编号：2019410300270142）。

作者简介：李茜（1996—），女，河南郑州人，硕士，主要从事烟草生物技术及生理生化研究。E-mail：957568869@qq.com。

通信作者：杨惠娟，博士，副教授，主要从事烟草生物技术及生理生化研究。E-mail：huijuanyang@henau.edu.cn。