烟秆生物质炭对云烟116 生长及病害发生的影响

李俊颉，吕严宇航，郑 娇，普 心

1.云南省烟草烟叶公司，云南 昆明 650218；2.红塔集团楚雄卷烟厂，云南 楚雄 675000

烤烟作为重要的经济作物，其品种单一与退化现象已逐步成为制约烟草产业高质量发展的主要限制因素，积极引进新品种并探索其适宜栽培技术是突破这一窘境的关键举措[1-2]。云烟116 是由云南省烟草农业科学研究院以8610-711 为母本、单育2号为父本进行杂交，经系谱选育而成的烤烟品种[3]。该品种植物学性状遗传稳定，经济性状优于K326，清香风格突出，综合品质较优，已于2016 年通过全国烟草品种审定委员会审定并广泛推广[4]。

生物质炭（Biochar）是指农林废弃物、禽畜粪便等生物质材料经过高温裂解形成的产物[5-6]，其组成元素包括 C、H、O、K、Na、Ca、Mg、Si 等[7]。生物质炭因其巨大的比表面积和丰富的含氧官能团，在土壤改良及重金属吸附方面效果显著，目前已广泛应用于植烟土壤保育及烤烟提质增效等领域[8-10]。孔明等[11]通过在K326 连作烟田施用烟秆生物质炭发现，160 g/株的烟秆生物质炭对于烤烟质量的提升及光合特性的优化效果最优，而过量施用则对烟株生长有抑制趋势。管恩娜等[12]通过探讨不同比例的稻壳生物质炭对K326 的影响发现，生物质炭能促进烤烟对钾的吸收，降低打顶后烤烟磷、氮元素的吸收及干物质的积累。该学者另一研究表明[13]，烟秆生物质炭较稻壳炭而言更有利于抑制黑胫病菌菌丝生长，且对于小黄金1025 品种有显著的黑胫病防效。王成已等[14]通过研究不同烟秆生物质炭用量对云烟87 生长及品质的影响发现，400g/株的生物质炭最有利于改善烤烟品质。刘月华等[15]通过比较不同生物质炭对云烟87 青枯病和烟叶产质量的影响表明，施用稻壳生物质炭对青枯病有限制抑制效果，但降低了烟叶产量，而施用烟秆生物质炭则加重了青枯病的发生，对经济性状无显著影响。

本试验基于烟秆废弃物回收利用的巨大潜力，通过开展不同烟秆生物质炭施用量对云烟116 生长及病害发生的影响研究，探索烟秆生物质炭在云烟116 中应用的理论可行性。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于 2021 年 4 月~2021 年 9 月在云南省楚雄自治州双柏县（24°43′11″N，101°51′18″E，海拔1 550m）进行。试验地土地平坦，墒面向阳，排水良好，供试土壤为砂壤，前茬作物为玉米。土壤基础理化性质如下：pH6.05、有机质 32.41g·kg-1、水解性氮 188.39mg·kg-1、有效磷 21.47mg·kg-1、速效钾201.55mg·kg-1。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为云烟116，供试化肥为烟草专用复合肥（N:P2O2:K2O=12:6:24）、农业用硫酸钾（K2O≥50%），供试生物质炭为经600℃炭化6h 的烟秆生物质炭。

1.3 试验设计

试验以烟秆生物质炭施用量为因素，共设置4个处理，分别为 CK：0g/株；T1：100g/株；T2：200g/株；T3：300g/株。每处理设 3 次重复，共设 12 个小区，按随机区组排列，每小区烤烟不少于100 株，行株距为120cm×50cm，小区间设保护行。待烤烟移栽后，将烟秆生物质炭均匀环施于烟苗周围，其他管理措施均按楚雄州优质烟叶生产规范执行。

1.4 检测指标

1.4.1 生育期调查。按烤烟生育期调查标准准确记录移栽期、团棵期、现蕾期、中心花开放期、脚叶成熟期、顶叶成熟期的时间。

1.4.2 农艺性状调查。移栽后 30d、60d、90d，在每小区随机选取10 株长势一致的烤烟，按照YC/T 142—2010 烟草农艺性状调查测量方法，调查株高、茎围、有效叶片数、最大叶长、最大叶宽。

1.4.3 SPAD 值测定。移栽后 30d、60d、90d，在每小区随机选取10 株长势一致的烤烟，用SPAD-502型叶绿素测定仪测定各小区中部叶的叶绿素含量。

1.4.4 病害调查。移栽后 30d、60d、90d 分别按国标（GB/T23222-2008）烟草病虫害分级及调查方法进行病害调查。调查内容包括普通花叶病、黑胫病、青枯病的田间自然发病情况，其中：

发病率=（发病株数/调查总株数）×100%；

病情指数=[∑（各级病株×该病级值）/（调查总株数×最高级值）]×100。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019 对数据进行处理和作图，用SPSS 23.0 进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 烟秆生物质炭对云烟116 生育期的影响

从各处理可看出，各处理均于4 月28 日移栽；T1、T2、T3 处理的团棵期为 6 月 8 日均较 CK 稍晚 1天；CK、T1 现蕾期、中心花开放期、顶叶成熟期早于其他处理，而脚叶成熟期以T3 处理最晚。总的来说，随着生物质炭施用量的增加，烤烟各生育期呈现不同程度的延长趋势，在成熟期以T3 处理最明显。

2.2 烟秆生物质炭对云烟116 农艺性状的影响

2.2.1 烟秆生物质炭对云烟116 株高的影响

由图1 可看出，在烤烟生长前期生物质炭对株高无显著影响，而在烤烟生长中后期，处理株高随烟秆生物质炭施用量的增加呈先升高后降低的趋势，具体为：在移栽后30d，各处理株高无显著差异；在移栽后60d，T2 处理株高显著高于其他处理，而其他处理间均无显著差异；在移栽后90d，T2 处理株高显著高于其他处理，CK、T1 处理株高无显著差异，T3 处理株高显著低于其他处理。以上结果说明，生物质炭在烤烟生长中后期可促进烟株伸长，其中以200g/株效果最优，过量施用则有抑制趋势。

图1 烟秆生物质炭对云烟116 株高的影响

2.2.2 烟秆生物质炭对云烟116 茎围的影响

由图2 可看出，在烤烟生长前期处理茎围随烟秆生物质炭施用量的增加表现为持续增加，而在中后期则呈先升高后降低的趋势，具体为：在移栽后30d，T2、T3 处理茎围显著高于 CK、T1 处理，且 T2、T3 处理间、CK、T1 处理间无显著差异；在移栽后60d，以 T2 处理茎围最佳，T3 处理次之，CK、T1 处理茎围最低；在移栽后90d，各处理茎围表现为T2>T3>T1>CK，且各处理间均具显著差异。以上结果表明，增施生物炭200g/株对烟株茎围有促进作用。

图2 烟秆生物质炭对云烟116 茎围的影响

2.2.3 烟秆生物质炭对云烟116 最大叶长的影响

由图3 可看出，随着烟秆生物质炭施用量的增加，各时期烟株最大叶长均呈先升后降的趋势，具体为：在移栽后30d，T2 处理最大叶长显著高于其他处理，T3 处理最低，CK、T1 处理最大叶长差异不显著；在移栽后60d 和90d，T2 处理最大叶长均显著高于其他处理，且其他处理差异不显著。以上结果表明，200g/株生物炭对于烤烟叶片伸长效果显著。

图3 烟秆生物质炭对云烟116 最大叶长的影响

2.2.4 烟秆生物质炭对云烟116 最大叶宽的影响

由图4 可看出，在烤烟生长前中期，烤烟最大叶宽均随生物质炭施用量的增加呈持续升高趋势，而在生长后期则呈先升后降的趋势，具体为：在移栽后30d 和60d，均为T2、T3 处理最大叶宽显著高于 CK、T1 处理，且 T2、T3 处理间，CK、T1 处理间无限制差异；在移栽后90d，以T2 处理最大叶宽最长，CK、T1 处理次之，T3 处理显著低于其他处理。以上结果表明，200g/株的烟秆生物炭对烟株生长后期促生作用明显，而过量施用则有抑制趋势。

图4 烟秆生物质炭对云烟116 最大叶宽的影响

2.2.5 烟秆生物质炭对云烟116 有效叶片数的影响

由图5 可看出，在烤烟生长前期生物质炭对于烤烟叶片数无显著效果，在生长中后期则随生物质炭施用量的增加呈持续升高趋势，具体为：在移栽后30d，各处理有效叶片数无显著差异，在移栽后60d 和90d，均以T3 处理有效叶片数最多，CK 最少，其中T1、T2 处理有效叶片数差异不显著。以上结果表明，增施生物炭对生长后期烟株有效叶片数有促进效果，且以300g/株效果最优。

图5 烟秆生物质炭对云烟116 有效叶片数的影响

2.3 烟秆生物质炭对云烟116 SPAD 值的影响

由图6 可看出，在烤烟生长前期生物质炭对SPAD 值无显著影响，在烤烟生长中后期随生物质炭施用量的增加呈先升后降的趋势，具体为：在移栽后30d，各处理间SPAD 值无显著差异；在移栽后60d，T2 处理 SPAD 值显著高于其他处理，CK、T1 处理间无显著差异，T3 处理SPAD 值最低；在移栽后90d，以T2 处理SPAD 值显著高于其他处理，且其他处理间无显著差异。以上结果表明，200g/株生物炭对烟株叶片叶绿素合成有促进效果。

图6 烟秆生物质炭对云烟116 SPAD 值的影响

2.4 烟秆生物质炭对云烟116 病害发生的影响

2.4.1 烟秆生物质炭对云烟116 根结线虫病发病率及病情指数的影响

由图7 和表1 可看出，在烤烟生长前期，生物质炭对于根结线虫病发生无显著抑制作用，而在烤烟生长后期则随生物质炭施用量的增加呈先降低后升高的趋势，具体为：在移栽后30d，各处理根结线虫病发病率均无显著差异，而T2 处理的病情指数显著低于其他处理；在移栽后60d 和90d，T3 处理发病率显著高于其他处理，CK、T2 处理次之，T1处理最低；病情指数方面，在移栽后60d 以T4 处理最高，CK、T1、T2 处理间无显著差异，在移栽后90d以T3 处理最高，T1 处理最低。以上结果表明，100g/株的烟秆生物质炭对于根结线虫病有较好抗性，而过量施入则易导致根结线虫病爆发。

表1 烟秆生物质炭对云烟116 根结线虫病病情指数的影响

图7 烟秆生物质炭对云烟116 根结线虫病发病率的影响

2.4.2 烟秆生物质炭对云烟116 黑胫病发病率及病情指数的影响

由图8 和表2 可看出，除烤烟生长前期各处理黑胫病发病率无显著差异外，各时期发病率及病情指数均随生物质炭施用量的增加呈先降低后升高的趋势。具体为：在移栽后30d，各处理间发病率无显著差异，但T2 病情指数最低，T3 病情指数显著最高；在移栽后60d，CK 处理的黑胫病发病率和病情指数显著高于其他处理，T2 处理的发病率和病情指数显著低于其他处理；在移栽后90d，仍以T2 处理的发病率和病情指数显著最低。以上结果表明，200g/株的烟秆生物质炭在烤烟生长中后期对烤烟黑胫病抗性提升效果最佳。

图8 烟秆生物质炭对云烟116 黑胫病发病率的影响

表2 烟秆生物质炭对云烟116 黑胫病病情指数的影响

2.4.3 烟秆生物质炭对云烟116 青枯病发病率及病情指数的影响

由图9 和表3 可看出，在烤烟生长前期，随着烟秆生物质炭施用量的增加，青枯病发病率及病情指数呈持续下降趋势，而在中后期则呈先降后升的趋势，具体为：在移栽后30d，以CK 处理发病率和病情指数显著最高，T1 处理次之，T2、T3 处理最低且二者间无显著差异；在移栽后60d 和90d，CK、T1处理发病率和病情指数显著高于其他处理，且二者间差异不显著，T3 处理次之，以T2 处理对青枯病的抗性最佳。以上结果表明，300g/株的烟秆生物质炭对前期烤烟青枯病抗性最好，而200g/株的烟秆生物质炭在中后期效果凸显。

图9 烟秆生物质炭对云烟116 青枯病发病率的影响

表3 烟秆生物质炭对云烟116 青枯病病情指数的影响

3 讨论与结论

研究表明，生物质炭通过优化土壤理化性质及改善土壤酶活性，进而促进烤烟生长发育[16]。肖和友等[17]研究发现，施用生物质炭可显著提高烟叶内在化学成分协调性，且烟叶炭较烟秆炭效果更优，但此效应存在一定的滞后性。王欢欢[18]研究表明，2 400kg/hm2的生物质炭施用对SPAD 值及净光合速率效果最为显著，若在此基础上继续增施，则对各项生理指标均产生一定的抑制作用。贾孟[19]研究发现，80g/株的烟秆生物质炭施用对中低海拔烟区烤烟产质量及根际土壤理化性质的改良效果最好。本试验研究结果与前人研究略有差异，即在烤烟生长前期，各处理株高及有效叶片数均无显著差异，原因可能为此时生物质炭重塑了植烟土壤结构，其养分供给发生改变。而在烤烟生长中后期，除有效叶片数以300g/株最多外，其他农艺性状指标均以200g/株最高，原因可能为过量的烟秆生物质炭施用破坏了根系代谢微环境，降低了微生物生物量和养分有效性[20]。在SPAD 值方面，生物质炭的促进作用在移栽60d 开始凸显，整体以200g/株最高，过量的生物质炭施用同样有抑制趋势。

烟秆生物质炭在降低烤烟土传病害方面具有巨大潜力，有研究发现[21]，160g/株的烟秆生物质炭对于提高K326 黑胫病和青枯病抗性方面效果最好，而对普通花叶病发病率及病情指数则无显著影响。王成已[22]通过对生物质炭在烟草青枯病防控方面的应用前景进行分析表明，生物质炭具有较强的吸附能力，是减轻或抑制烟草青枯病的长效途径，其途径主要有改善土壤理化性质、提高土壤肥力、改善微生物多样性、提高土壤酶活性等。本研究也得出相似结论，即适量施用烟秆生物质炭显著抑制了云烟116 根结线虫病、黑胫病、青枯病的发生。随着生物质炭施用量的增加，在烤烟生长中后期根结线虫病的发病率及病情指数呈先降后升的趋势，以100g/株的生物质炭处理抗性最强，而继续增加施用量则导致根结线虫病爆发，原因可能为生物质炭促进根系发育，增加了根结线虫入侵位点，进而诱导病害发生。对于黑胫病及青枯病来讲，200g/株处理抗性最好，过量的生物质炭施用反而可促使病害发生，原因可能为土壤微生物群落结构受到破坏，造成土壤环境失衡。

综上，在本试验条件下，200g/株的烟秆生物质炭可促进云烟116 生长发育，且提高了黑胫病及青枯病抗性，而100g/株的烟秆生物质炭对根结线虫病发生有显著抑制作用，过量施用则易导致根结线虫病爆发。