基于中药复配剂的烤烟化学农药减量增效研究

孟林峰，杨祥飞，吴晴阳，宋美玲，张文梅，王利兵，崔芳芳，张志高，朱肖文，刘齐元

（1.江西农业大学 农学院/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西 南昌 330045；2.江西中医药高等专科学校，江西 抚州 344000；3.抚州市烟草公司 广昌分公司，江西 广昌 344900）

江西抚州烟区旱地烤烟长期连作及化学农药过量使用，导致烟区病虫害严重，烟叶产量及品质急剧下降，严重影响了当地的烟叶生产，降低了烟农收入，限制了烟叶的可持续发展[1]。近年来，较多研究结果表明，利用中药材提取物制成的植物源药剂有很好的杀虫[2-4]、抑菌[5-7]及抗病毒[8-10]功效。并且中药材提取物制成的植物源药剂易降解、残留低，低毒、低污染，对环境影响小。另外，中药材提取物制成的植物源药剂的作用机制复杂，不易产生抗性[11]。上述特点表明，中药材提取物制成的植物源药剂符合绿色生产的要求，是很好的化学农药替代品。为解决长期连作以及化学农药过量使用带来的困扰，前人将中药复配剂在烤烟上进行应用并做了相关研究。王子璇等[12]的研究表明，喷施植物复配剂能促进烤烟的生长发育，降低烤烟赤星病病情指数，从而提高烟叶的产量和产值。罗倩茜等[13]研究了植物源药剂及化学药剂联合施用对烤烟青枯病的防治效果。但关于使用植物源农药的同时能否减少化学农药使用量的研究还未见报道。鉴于此，拟通过大田试验，研究在喷施中药复配剂的同时降低化学农药用量对烤烟农艺性状、病害防治、经济性状及烟叶品质的影响，以期为江西抚州烟区烟草的绿色生产提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验设置在江西省抚州市广昌县甘竹镇樟树村烟田（北纬26°53′50″、东经116°22′44″）。选取土壤肥力中等且均匀、地面平整、排水方便的多年连作旱地紫色土烟田，于2021年进行试验。试验田前茬未使用高残留除草剂，土壤pH 值8.26、有机质24.5 g/kg、水解性氮17.5 mg/kg、有效磷10.9 mg/kg、速效钾481.0 mg/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为云烟87，漂浮育苗，于2021 年3 月3 日选取健壮整齐的烟苗移栽。参试中药药剂为遵义金喜农业科技有限公司提供的中药复配剂-抑菌剂、中药复配剂-抗病毒剂和中药复配剂-驱虫剂，主要成分为总黄酮、总生物碱、总木质素、总有机酸，参照王若焱[14]的方法制成中药复配剂。常规化学农药：24%混脂·硫酸铜，购自四川百事东旺生物有限公司；8%宁南霉素，购自德强生物股份有限公司；58%甲霜·锰锌，购自青岛海纳尔生物科技有限公司；40%菌核净，购自江西禾益化工股份有限公司。

1.3 试验方法

设置常量化学农药、常量中药复配剂与减量化学农药的不同组合：T1（常量化学农药）、T2（常量中药复配剂）、T3（常量中药复配剂+减量25%化学农药）、T4（常量中药复配剂+减量50%化学农药）、T5（清水对照，CK）。小区面积40 m2，随机区组排列，3次重复，共15 个小区。于大田移栽后15、30、50、70 d，各处理按设置的剂量和组合分别用药。

常量化学农药的用量按当地生产用量标准，15 d 时施用24%混脂·硫酸铜（1.50 L/hm2），30 d 时施用8%宁南霉素（0.75 L/hm2），50 d 时施用58%甲霜·锰锌（1.50 kg/hm2）+40%菌核净（2.25 kg/hm2），70 d 时施用40%菌核净（3.00 kg/hm2），减量化学农药按试验设计在此基础上减量。常量中药复配剂用量，每次处理（喷雾）将中药复配剂-抑菌剂、中药复配剂-抗病毒剂各取1 kg，中药复配剂-驱虫剂取1.25 kg，稀释15 倍配制成水溶液，然后按1 桶水溶液（15 L）喷500 株的使用量进行喷洒[14]。对照喷施等量清水。大田种植密度、施肥及其他田间管理均按当地生产技术方案进行，所有农事操作均在同一天完成。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 田间基本农艺性状测定 参照行业标准《烟草农艺性状调查测量方法》（YC/T142—2010）[15]，于团棵期、现蕾期、打顶期、初烤期考察烟株农艺性状（株高、叶数、叶长、叶宽、叶面积），其中叶面积采用矫正叶面积系数法（叶面积=叶长×叶宽×0.634 5）计算[15]。

1.4.2 病害调查 赤星病、黑胫病、空胫病病害调查分级按照国家标准《烟草病虫害分级及调查方法》（GB/T 23222—2008）[16]进行。

1.4.3 经济性状测定 每个小区单独采烤并统计经济性状，按照《烤烟》（GB 2365—1992）[17]对烟叶进行分级计产，烟叶价格按当年收购价（C2F、C3F、B1F、B2F、C4F、X2F、B3F 收购价分别为37.2、33.0、35.4、8.80、23.0、20.4、21.0元/kg）计算。

1.4.4 化学成分测定 参照杜瑞华等[18]的方法测定烟叶中的烟碱、总糖、还原糖、总氮、总磷、氯含量；用火焰光度计法测量钾含量。

1.4.5 致香物质测定 烟叶致香物质含量采用静态顶空-气相色谱质谱联用法[19]测定。

1.4.6 评吸质量评价 每小区选取1 kg 的B2F 和C3F 烟叶，由抚州市烟草局烟叶技术科组织专家进行评吸，评吸指标及评分标准见参考文献[20]。

1.5 数据处理

所有数据使用Excel 2007 进行处理，使用SPSS 24.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟不同时期农艺性状的影响

由表1 可知，在团棵期，各处理株高差异不显著，表现为T3＞T2＞CK＞T4＞T1；叶数表现为T3＞T2＞T1＞T4＞CK，其中T3 显著高于CK；叶面积表现为T3＞CK＞T2＞T1＞T4，处理间差异不显著。在现蕾期，株高表现为T3＞T2＞T1＞CK＞T4，但差异不显著；叶数表现为T3＞T1＞T2＞T4＞CK，其中T3 显著高于T4、CK；叶面积表现为T4＞T3＞T2＞T1＞CK，差异不显著。在打顶期，株高表现为T3＞T2＞T4＞CK＞T1；叶数表现为T3＞T2＞CK＞T4＞T1；叶 面 积 表 现 为T3＞T4＞T1＞T2＞CK，但差异不显著。初烤期，株高表现为T3＞T2＞T4＞CK＞T1；叶数表现为T3＞T1＞T4＞CK＞T2，其中T3 显著高于T2、CK；叶面积表现为T2＞T1＞T3＞T4＞CK，但处理间差异不显著。

表1 不同处理对烤烟不同生育时期农艺性状的影响Tab.1 Effect of different treatments on agronomic characters of flue-cured tobacco in different periods

可见，常规化学农药减量后与中药复配剂联用可以改善烟株生长，其中常规化学农药减量25%后与中药复配剂联用，各生育时期的株高都高于CK和T1，初烤期的叶数相较T2、CK有显著提高。

2.2 不同处理对烤烟主要病害发生情况及防效的影响

由表2 可知，赤星病病情指数表现为CK＞T2＞T1＞T4＞T3，各施药处理均显著低于CK，其中T3、T4、T1 显著低于T2，T3、T4、T1 间无显著差异；赤星病防效表现为T3＞T4＞T1＞T2，T3 防效达44.66%，较T1 防效提高了22.93%；T4 防效为40.35%，较T1 防效提高了11.07%。这说明中药复配剂与减量常规化学农药联用，能够提高对赤星病的防效，中药复配剂与常规化学农药联用具有一定的减量增效效应，以常规化学农药减量25%最好。

表2 不同处理烤烟病害发生情况Tab.2 Disease occurrence of flue-cured tobacco in each treatment

黑胫病病情指数表现为T2＞CK＞T4＞T1=T3，T2和CK 显著高于其余处理，其中T1和T3没有发生黑胫病；黑胫病防效表现为T3=T1＞T4＞T2。中药复配剂对黑胫病防治效果不佳，常规化学农药减量25%不影响对黑胫病的防效，但减量50%则开始发病。

空胫病各处理均有发生，且处理间发病率差异不显著。空胫病发病率表现为T1＞T2＞CK＞T3＞T4，T4 较CK 降低了1.40 个百分点，其中中药复配剂与减量50%化学农药联用的处理空胫病发病率最低。

2.3 不同处理对烤烟经济性状的影响

由表3 可知，产量各处理表现为T3＞T4＞T1＞CK＞T2，其中T3、T4、T1 与T2、CK 差异显著，但T3、T4、T1 间无显著差异，说明中药复配剂与减量化学农药联用可以提高产量，并与常量化学农药处理的产 量 相 当，T3、T4 分 别 较CK 提 高 了19.59%、18.52%；产值各处理表现为T4＞T3＞T1＞CK＞T2，其中T4、T3、T1 与T2、CK 差异显著，说明中药复配剂与减量化学农药联用可以提升产值，T4 较CK 提高了27.15%，较T1 提高了3.55%；上等烟占比各处理表现为T4＞T3＞T1＞T2＞CK，中药复配剂与减量化学农药联用的处理均高于CK，但差异不显著，其中T4较CK提高了11.39个百分点，较T1高了5.75个百分点；中上等烟占比各处理间差异不明显；各处理均价表现为T4＞T1＞T3＞T2＞CK，各处理间无显著差异，中药复配剂与减量化学农药联用的处理均价均高于CK，其中T4较CK、T1分别提高了1.95、0.73元/kg。

表3 不同处理烤烟经济性状Tab.3 Economic characteristics of flue-cured tobacco in each treatment

可见，与CK 相比，中药复配剂与减量化学农药联用能够提高各项经济性状，与T1 相比，中药复配剂与减量化学农药联用能够保持产量的同时，对产值、上等烟占比及均价均有一定提升作用，且提升幅度有随化学农药用量的降低而增加的趋势。中药复配剂与减量50%化学农药联用的经济性状最好。

2.4 不同处理对烤后烟叶化学成分的影响

由表4 可知，上部叶氯含量表现为T2＞T1＞T4=CK＞T3，处理间差异不显著；烟碱含量T3、T4 小于T1、CK，但差异不显著；总糖和还原糖含量均为T3最高，T1 最低，但差异不显著；钾含量表现为T1＞T2＞T3＞T4＞CK，其中T1 显著高于CK，而T3、T4、T1间无显著差异，说明在施用中药复配剂的基础上，降低常规化学农药的使用量，对烤后上部烟叶的钾含量影响不大；总氮含量表现为CK＞T2＞T4＞T1＞T3，其中T3、T1 显著低于其他处理，且二者间无显著差异，中药复配剂与减量25%化学农药联用可降低总氮含量；总磷含量方面，T1、T3 显著高于CK，T3、T4与T1 无显著差异，说明与施用常量化学农药相比，在施用中药复配剂的基础上降低化学农药的使用量，不影响烤后烟叶的总磷含量；淀粉含量T3 高于T1，但差异不显著；钾氯比T3最高；氮碱比各处理均偏低，施药处理中T4最高，较为适宜；糖碱比各处理均偏低，T3接近适宜范围。

表4 不同处理烤后烟叶化学成分Tab.4 Chemical composition of flue-cured tobacco leaves

中部叶氯含量方面，T4 显著低于T1 和CK；烟碱含量表现为T1＞T3＞T2＞T4＞CK，化学农药减量施用的处理烟碱含量均处于适宜范围，处理间无显著差异；还原糖和总糖含量，各施药处理均高于CK，均以处理T4 最高，且总糖含量T4 显著高于CK，较CK提高了3.84个百分点；钾含量表现为T1＞T3＞T2=CK＞T4，钾含量有随化学农药用量降低而下降的趋势，但处理间差异不显著；总氮含量表现为CK＞T1＞T2＞T4＞T3，其中T3、T4显著低于CK，但与其T1间无显著差异，中药复配剂与减量化学农药联用能降低中部烟叶总氮含量；总磷含量表现为CK＞T3＞T1＞T2＞T4，其中T2、T4 显著低于CK；淀粉含量表现为T4＞T1＞T2＞T3＞CK，但各处理差异不显著；钾氯比各处理均偏高，其中T4 最高；氮碱比以1 左右为适宜，除CK 高于1 外，其余处理均低于1，T4 比T1、T3 更为接近适宜值；糖碱比T4最高。

总体来说，中药复配剂与减量化学农药联用，能够改善烤后烟叶的化学成分，使之趋于协调。上部叶以中药复配剂与化学农药减量25%联用最好，与T1 和CK 相比降低了烟碱及总氮含量，提高了总糖、还原糖含量，使糖碱比趋于适宜；中部叶以中药复配剂与化学农药减量50%联用最好，与T1 和CK相比，降低了氯含量和总氮含量，提高了总糖、还原糖含量以及糖碱比，使氮碱比趋于协调。

2.5 不同处理对烤后烟叶致香物质的影响

由表5 可知，不同处理烤后烟叶（中部叶）致香物质总量排序为T4＞T2＞T3＞T1＞CK，其中T2 较CK、T1分别高7.15%、6.43%，T4、T3较T1分别高8.39%、2.90%；类胡萝卜素降解物质表现为T4＞T2＞T3＞T1＞CK，其中T3、T4较T1分别高7.38%、12.75%；苯丙氨酸类致香物质表现为T2＞T1＞T3＞T4＞CK，其中T2 较T1高3.45%；棕色化反应类致香物质表现为T4＞T2＞T3＞T1＞CK，其中T4、T2、T3 较T1 分别高16.97%、10.41%、6.18%；类西柏烷类致香物质表现为T1＞T4＞T3＞CK＞T2，其中T1 较CK 高4.33%；叶绿素降解物质表现为T2＞CK＞T4＞T1＞T3，T2 较T1 高3.36%，T3、T4与T1差距不大。

表5 不同处理烤后中部烟叶致香物质含量Tab.5 Content of aromatic substances in middle tobacco leaves after baking with different treatments μg/g

总体来说，较单施常量化学农药相比，中药复配剂与减量化学农药联用，能提高致香物质总量，主要提高了类胡萝卜素降解物质和棕色化反应类致香物质的含量。并且提高效果有随着化学农药用量降低而增加的趋势。中药复配剂与化学农药减量50%联用的效果较好，5 类致香物质中除苯丙氨酸类致香物质，其余均高于T3。

在中部叶中，类胡萝卜素降解物质共检测出12种，以T4 处理最多，其中有5 种类胡萝卜素降解物质含量高于T1，分别是β-大马酮、β-二氢大马酮、3，4-脱氢-β-紫罗兰酮、3-甲基-2-环戊烯-2-醇-1-酮以及2-甲基四氢呋喃-3-酮，分别较T1 高0.17、0.09、0.12、0.02、3.21 μg/g，提高最多的是2-甲基四氢呋喃-3-酮。苯丙氨酸类致香物质中共检测出2 种，T2 是此类致香物质含量最高的处理，其苯甲醇和苯甲醛含量均高于T1。棕色化反应类致香物质中共检测出6 种，T4 在各处理中较T1 提升最多，其中有4种物质的含量高于T1，分别是5-甲基-2-糠醛、2-糠醛、2-乙酰呋喃以及糠醇，较T1 分别高1.45、4.68、0.61、11.59 μg/g。类西柏烷类致香物质中只检测出茄酮，各处理的含量比较接近。叶绿素降解物质中只检测出新植二烯，以处理T2 最高，较T1高3.47 μg/g。

2.6 不同处理对烤后烟叶评吸质量的影响

由表6 可知，上部叶T3 处理评吸质量总分最高，其中香气质、香气量以及杂气得分较高；中部叶中，评吸质量总分表现为T4＞T1＞T2＞T3＞CK，T4 有较好的香气质、香气量、余味得分，总得分为74.90分。而T1刺激性和劲头得分最低，杂气得分也低于T4。在施用中药复配剂的基础上，降低化学农药用量可以降低刺激性，缓和口感。

表6 不同处理对烟叶评吸质量的影响Tab.6 Effect of different treatments on tobacco smoking quality

3 结论与讨论

本研究结果表明，中药复配剂与常规化学农药联用对烤烟农艺性状有一定改善。在现蕾期与打顶期，其烟株的株高与叶面积优于单施常规化学农药，这与罗倩茜等[13]的研究结果相似。在初烤期，T3、T4叶数均高于CK，是由于CK 赤星病较严重，留叶数减少，与陈杰等[21]、刘洋等[22]研究结果相符。而中药复配剂与减量化学农药联用能够降低病害发生从而达到改善烟株农艺性状的目的，其中T3效果最好，在降低化学农药的基础上，各时期的农艺性状均有不同程度的提升。

赤星病是本研究发生的主要病害，其病菌是一弱寄生菌，初侵染来源一般是在病残体中越冬的菌丝[23-24]。张家美等[25]研究发现，甘草和穿心莲的水提取物与菌核净复配后，对赤星病病菌的防治有协同增效作用；毕军等[26-27]的研究表明，中药复配剂的喷施对植物的新陈代谢起到一定促进作用，同时诱导植物增强免疫能力。本研究结果表明，中药复配剂与常规化学农药联用后可以提高对赤星病的防效，增强其抗病力，T3、T4 对赤星病的防效都高于T1，这与前人研究结果相符，其中T3、T4 防效分别达到了44.66%、40.35%。在降低化学农药的基础上，化学农药减量25%对赤星病的防效高于化学农药减量50%。

经济产值方面，与单施常量化学农药相比，中药复配剂与减量化学农药联用在保持产量的同时，对产值、上等烟占比及均价均有一定提高，且升幅随化学农药用量的降低而增加，常规化学农药的用量可能会影响烟叶的质量。有研究指出，一些杀菌剂和杀虫剂的过量施用对作物的生理、生长有负效应[28-29]；另有研究指出，赤星病会使烟叶残缺不堪，严重影响其烘烤等级[30]。本研究结果表明，中药复配剂与减量化学农药联用能在保持赤星病防效同时，提高产值与上等烟占比。其中以T4对产值提高效果最好，较CK提高了27.15%。

烤后烟叶的化学成分是判断烟叶质量的关键指标，只有各化学组分含量适宜、协调的烟叶，在燃烧时才能产生优良的香气，表现出良好的工业可用性。有研究指出，随赤星病的感病程度加重，会提高烟叶中烟碱、总氮含量，降低总糖、还原糖含量[24]。在本研究中，赤星病发病程度是影响烤后烟叶化学成分的主要因素，研究结果显示，中药复配剂与化学农药联用，能够改善烤后烟叶化学成分，使之趋于协调。

烟叶香气组成复杂，其含有多种致香物质，这些致香物质的浓度、类型及各类致香物质的占比，综合影响卷烟的香味[31]。本研究结果表明，中药复配剂与化学农药联用能够提高烤后烟叶中致香物质的含量，其中以T4效果最好。这可能是因为中药复配剂中含黄酮、生物碱、木质素、有机酸等物质，能够被叶片所吸收，从而增加了致香物质的含量，而喷施化学农药会抑制这一过程。

烤烟的评吸质量不仅是由致香物质的总量决定，还与各种致香物质的含量是否适宜、不同类型致香物质是否协调有关[32-33]。本研究结果表明，中部叶的评吸质量，在施用中药复配剂的基础上，有随化学农药用量降低而提高的趋势，其中以T4效果最好。可能是因为中药复配剂与减量化学药剂联用降低了赤星病病害，提高了烟叶总糖、还原糖含量，使其评吸质量更佳。

综合考虑，中药复配剂与减量50%化学农药联用（T4）效果最佳，与常量化学农药（T1）处理相比，在降低化学农药用量的同时，对病害仍有稳定防效，赤星病防效提高，空胫病发病率降低。T4 同时协调了化学成分，降低了中部叶的氯含量和总氮含量，提高了两糖（总糖、还原糖）含量以及糖碱比，使氮碱比趋于协调。T4 中部叶致香物质总量较T1 提高8.39%。T4 在中部叶评吸质量中得分最高，为74.90 分。中药复配剂对化学农药有减量增效效应。中药复配剂与减量50%化学农药联用对烟叶的经济性状也有一定提升作用，与CK 相比，T4产量高18.52%、产值高27.15%。与减量25%化学农药联用相比（T3），T4上等烟占比、中上等烟占比、均价均有提高。综上，中药复配剂与减量50%化学农药联用，综合效果好于T3，在化学农药减少使用的同时有更好的经济收益。