丛枝菌根真菌(AMF)对烤烟生长及烟叶养分积累的影响

罗 杰， 朱春波， 董 清， 马 骏

(1.黔西南州烟草公司兴义市分公司， 贵州 黔西南 562400； 2.贵州省烟草公司黔西南州公司， 贵州 黔西南 562400)

烤烟是贵州省的主要经济作物之一，是当地群众脱贫及增收致富的重要支柱产业。近年来，由于土地资源稀缺及烟区转移，烤烟连作现象较严重，导致烟地土壤理化性状改变，养分严重失调，病虫害逐年加重，烟株的田间长势及烟叶产质量明显下降[1-2]，给烤烟生产造成很大影响[3]。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，简称AM)是自然界中分布非常广泛的一类菌根，丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF)可以与陆地上90%以上的植物根系共生，并建立相互有利、互为条件的生理整体，对生态环境修复具有非常重要的作用[4-5]。李秋玲等[6-8]研究表明，丛枝菌根真菌(AMF)可降解土壤中的有毒有机物，促进化学农药的降解和转化，降低土壤和农产品中化学农药残留量。烟草是AMF的共生植物之一，对菌根依赖性较强，容易与AMF共生[5]。AMF与烤烟根系形成菌根后，能活化根系周围营养元素，提高养分利用率，促进烟株生长及钾素积累[9-10]，增强其抗病性，提高抗逆性，改善根际微域环境，从而提高烟叶产量和产值[11-13]，改善烟叶品质[12]。

目前，关于AMF在烤烟生产上的应用研究主要集中在对烤烟幼苗生长、生理指标、营养元素吸收、大田生长及经济性状的影响等方面[9-13]，而对烤烟生长及烟叶主要养分积累的影响方面鲜见研究报道。为此，采用大田试验方法，研究不同AMF对烤烟生长及烟叶养分积累的影响，以期为AMF在烤烟生产上的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2018年4-9月在贵州省黔西南州贞丰县者相基地(N 25°21′34″、E 105°27′47″)进行田间试验，其地势基本平坦，灌排方便；海拔1 259 m，属于亚热带季风气候，年平均气温17.96℃，年平均降水量1 348.17 mm，无霜期260～340 d，年日照时数1 201.02～1 740.34 h；植烟土壤为当地代表性黄壤，土壤pH 6.6，有机质43.14 g/kg，全氮2.13 g/kg，碱解氮131.26 mg/kg，有效磷14.46 mg/kg，速效钾156.92 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 烤烟品种 供试烤烟品种为K326和红花大金元(简称红大)，均由云南玉溪中烟种子有限责任公司提供。

1.2.2 AMF菌株 BEG Number 171(简称BEG-171)和BEG Number 180(简称BEG-180)均为摩西球囊霉，均由贵州省烟草科学研究院分离、鉴定、保存；真菌菌剂是以白三叶草为寄主将原种扩大繁殖的含有白三叶草植物根段、相应菌根真菌孢子及根外菌丝体的根际土壤。

1.2.3 基质 烤烟漂浮育苗专用基质，由昆明爱摩尔科技开发有限责任公司生产。

1.2.4 育苗肥 育苗前期肥(N∶P2O5∶K2O=15∶20∶10)和育苗中后期肥(N∶P2O5∶K2O=8∶22∶18)，昆明爱摩尔科技开发有限责任公司生产。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 试验共设3个处理，不接种AMF菌株为对照(CK)；T1，接种BEG-180；T2，接种BEG-171。BEG-180和BEG-171接种量均以其扩繁菌剂与育苗基质按1∶5(V∶V)比例充分混匀装盘。3次重复，随机区组排列，4行区，小区面积24 m2，2个烤烟品种共计18个小区。各处理烟株行距1.2 m，株距0.5 m，种植密度16 500 株/hm2，2018年4月28日移栽，9月11日采收结束；氮、磷、钾肥施用量与当地烟叶生产一致[14]，菌根苗的培育管理措施按当地常规漂浮育苗技术规程执行，其余田间管理措施按当地优质烟叶生产技术规范执行。

1.3.2 项目考察与测定

1) 根系侵染率。大田移栽6周后，用酸性品红法测定菌根苗的真菌侵染率，采用根段频率标准法[15-16]，估算烟苗根系AMF侵染率。

菌根侵染率=∑[(0%×根断数+10%×根断数+…+100%×根断数)]/观察总根段数×100%

2) 农艺性状与烟叶经济性状。因数据不完整，只分析K326的农艺性状和烟叶经济性状。在烟株打顶后按照行业标准YC/142-2010[17]，分别选取具有代表性烟株10株进行农艺性状调查，记录其株高、有效叶片数、茎围、最大叶长和叶宽，并计算最大叶面积和叶面积系数。

最大叶面积=最大叶长×最大叶宽×0.634 5

叶面积系数=(平均单叶面积×单株叶数×株数)/取样的土地面积

根据烤烟国标42级[18]及2018年国家烤烟收购价格，逐炕分处理分级测产，进行经济性状统计分析。

3) 烟叶氮(N)、磷(P)、钾(K)和镁(Mg)的含量。X2F、C3F、B2F等级初烤烟叶送贵州省烟草质量监督检测站，参照文献[19-21]的方法，用H2O2-H2SO4消解植株样品，分别采用凯氏法、钼锑抗比色法、火焰光度法和傅里叶变换近红外光谱法测氮、磷、钾和镁的含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 18.0对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟苗根系的侵染率

从表1可知，CK(未接种AMF)烟苗根系侵染率为0；T1和T2烟苗的根系侵染率分别为76%和77%，侵染效果较好，表明所用的真菌菌种均适宜当地烤烟生产上应用。

表1 接种不同丛枝菌根真菌烟苗根系的侵染率

2.2 不同处理对K326打顶后农艺性状的影响

从表2可知，不同处理K326打顶后株高、茎围和有效叶数等农艺性状的变化。株高：不同处理为116.53～123.66 cm，依次为T1>T2>CK，各处理间差异不显著。茎围：不同处理为9.32～10.07 cm，依次为T2>T1>CK，各处理间差异不显著。有效叶数：不同处理为21.2～22.2片，依次为T1>T2=CK，各处理间差异不显著。最大叶长：不同处理为74.28～81.44 cm，依次为T2>CK>T1，T2显著长于T1和CK，T1与CK间差异不显著。最大叶宽：不同处理为36.54～40.43 cm，依次为T2>T1>CK，CK显著小于T1和T2，T1与T2间差异不显著。最大叶面积：不同处理为1 727.95～2 089.17 cm2，依次为T2>T1>CK，T2显著大于T1和CK，T1与CK间差异不显著。综合看，接种AMF菌剂后，可促进打顶烟株茎叶生长和提高叶片的开张度。

表2 接种不同丛枝菌根真菌K326打顶后的农艺性状

2.3 不同处理对K326烟叶主要经济性状的影响

不同处理K326烟叶的产量、产值和上等烟率等主要经济性状的变化。产量和产值：T1最高，分别为2 388.45 kg/hm2和6 1877.25元/hm2；CK最低，分别为2 047.20 kg/hm2和53 439.75元/hm2；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。上等烟率：T1最高，为74.38%；CK最低，为67.25%；各处理间差异不显著。中等烟率：T2最高，为25.41%；CK最低，为19.36%；各处理间差异不显著。杂色烟率：CK最高，为13.39%；T1最低，为2.38%；CK显著高于T1和T2，T1与T2间差异不显著。表明，接种AMF可提高烟叶的主要经济指标，进而提升烟叶经济价值。

表3 接种不同丛枝菌根真菌K326烟叶的主要经济性状

2.4 不同处理对各品种烟叶氮含量的影响

从表4可知，不同处理K326和红大的X2F、C3F和B2F烟叶氮含量的变化。K326：X2F，T2最高，为1.44%；CK最低，为1.07%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。C3F，T2最高，为1.42%；CK最低，为1.14%；T2显著高于T1和CK，T1显著高于CK。B2F，T2最高，为1.48%；CK最低，为1.42%；各处理间差异不显著。红大：X2F，T2最高，为1.10%；CK最低，为0.82%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。C3F，T2最高，为1.34%；CK最低，为0.82%；T2显著高于T1和CK，T1显著高于CK。B2F，T1最高，为1.09%；CK最低，为0.98%；各处理间差异不显著。表明，不同AMF菌剂对提高各部位烟叶氮含量具有明显促进作用，对中下部烟叶氮素含量提高的效果更好。

表4 接种不同丛枝菌根真菌初烤烟叶的氮含量

2.5 不同处理对各品种烟叶磷含量的影响

从表5看出，不同处理K326和红大的X2F、C3F和B2F烟叶磷含量的变化。K326：X2F，T1最高，为0.39%；CK最低，为0.27%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。C3F，T1最高，为0.34%；CK最低，为0.25%；T1显著高于CK，T1与T2间和T2与CK间差异不显著。B2F，T2最高，为0.33%；CK最低，为0.22%；T2显著高于T1和CK，T1与CK间差异不显著。红大：X2F，T2最高，为0.23%；CK最低，为0.18%；T2显著高于CK，T1与T2间和T1与CK间差异不显著。C3F，T1最高，为0.33%；CK最低，为0.22%；T1显著高于T2和CK，T2与CK间差异不显著。B2F，T1最高，为0.39%；CK最低，为0.22%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。

表5 接种不同丛枝菌根真菌初烤烟叶的磷含量

2.6 不同处理对各品种烟叶钾含量的影响

从表6看出，不同处理K326和红大的X2F、C3F和B2F烟叶钾含量的变化。K326：X2F，T1最高，为2.61%；CK最低，为2.02%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。C3F，T1最高，为2.47%；CK最低，为1.88%；T1显著高于T2和CK，T2显著高于CK。B2F，T1最高，为2.02%；CK最低，为1.86%；T1显著高于CK，T1与T2间和T2与CK间差异不显著。红大：X2F，T1最高，为2.20%；CK最低，为1.48%；T1显著高于T2和CK，T2与CK间差异不显著。C3F，T1最高，为2.49%；CK最低，为1.70%；T1显著高于T2和CK，T2显著高于CK。B2F，T2最高，为2.56%；CK最低，为1.95%；CK显著低于T1和T2，T1与T2间差异不显著。表明，施用不同AMF均不同程度提高各部位烟叶的钾含量，但不同烤烟品种各部位烟叶钾积累效应存在差异。

表6 接种不同丛枝菌根真菌初烤烟叶的钾含量

2.7 不同处理对各品种烟叶镁含量的影响

从表7可知，不同处理K326和红大的X2F、C3F和B2F烟叶镁含量的变化。K326：X2F，T1最高，为0.93%；CK最低，为0.55%；T1显著高于T2和CK，T2与CK间差异不显著。C3F和B2F，均以T2最高，分别为0.91%和0.73%；CK最低，分别为0.57%和0.61%；T1与T2间差异不显著，二者显著高于CK。红大：X2F，T1最高，为0.67%；CK最低，为0.52%；T1与T2间差异不显著，二者显著高于CK。C3F，T1和T2最高，均为0.92%；CK最低，为0.72%；T1与T2间差异不显著，二者显著高于CK。B2F，T1最高，为0.74%；CK最低，为0.68%；各处理间差异均不显著。表明，施用不同AMF均可提高各部位烟叶的镁含量。

表7 接种不同丛枝菌根真菌初烤烟叶的镁含量

3 结论与讨论

大量研究表明[22-26]，烤烟接种AMF后，能促进烟株的茎围、株高、叶长叶宽和叶面积等农艺性状的提高和增加，对烤烟生长有促生作用；株高和茎围是与产量和产值有密切关系的指标，株高和茎围在正常情况下与烤烟产量和产值成正相关[25]。研究结果表明，在苗期接种AMF可促进打顶后烟株茎叶生长，烟叶产量、产值、上等烟率、中等烟率和黄烟率提高，对提高烟叶等级质量，优化烟叶等级结构具有较好促进作用。与王茂胜等[3-4,11,22,26-27]的研究结果一致。主要是由于AMF与烟草营养根系形成菌根之后，增加了根系与土壤的接触面积，活化土壤磷和镁等养分，扩大了根际吸收范围，使原来对植物生长无效的养分变为有效养分，促进烟株快速生长，增强烟株抗逆性，提高烟叶产量和品质[23-26]。

王刚等[28]研究指出，AM真菌可促进烤烟对土壤中氮、磷、钾、镁和铁等矿质元素的吸收。研究结果表明，接种不同AMF均不同程度促进各部位烟叶氮含量的积累，尤其促进中下部叶氮含量的积累效果更明显，与贺学礼等[25]研究结果相似。磷是烟草植株生长发育的必需营养元素之一，能促进烟株的细胞分裂，缩短烟苗从移栽到成熟所需要的时间。如果缺少磷元素，烟株会出现发育不良、成熟迟缓，严重时甚至老叶出现叶斑、焦枯，使烟叶的产量和质量都受到影响；菌根真菌可改善植物磷素营养并促进植物生长[29]。研究结果表明，接种不同AMF均促进不同烤烟品种各部位烟叶磷含量的积累，下部叶(X2F)的磷含量积累尤为显著。与王刚等[28-29,31]研究结果相近。钾在烤烟中是含量最丰富的阳离子，而且在许多情况下甚至是烤烟体内含量最高的矿质元素[30,32]。研究结果表明，2种AMF均可不同程度提高不同品种上、中、下部位烟叶钾的含量，与李登武[10,29]等的研究结果相近。镁是作物生长必需的大量元素，也是叶绿素的组成成分，能够影响烤烟的生长发育及烤后烟叶的品质[33]。研究结果表明，不同AMF均可一定程度提高不同品种各部位烟叶的镁含量，与王刚等[28]研究结果基本一致。王刚等[28]还报道，各种矿质元素在各叶位的分配比例及积累量因AM真菌与氮肥的不同组合而有差异；在烟草大田期接种AMF也有利于对矿质元素的吸收，提高烟草产量及品质，增加烟株抗病性及烟草对土壤重金属耐性。总体看，不同AMF均对打顶后烟株茎叶生长有促进作用，且明显提高烟叶的各项经济指标；同时，不同AMF的应用也可促进各部位烟叶氮、磷、钾和镁含量的积累，但不同AMF对不同烤烟品种各部位烟叶的养分积累效果存在差异。因此，在苗期接种AMF对促进烤烟生长、提高烟农经济效益和促进烟叶养分积累有较大的促进作用。