哈茨木霉灌根对烤烟生长发育、发病及产质量的影响

2023-05-23任志超殷全玉王华阳朴晟源李淑娥黄金辉刘国顺张松涛穆耀辉

江苏农业科学 2023年8期

任志超殷全玉王华阳朴晟源李淑娥黄金辉刘国顺张松涛穆耀辉

摘要：以实验室筛选得到的具有抗病促生功能的哈茨木霉菌株为材料，研究其不同使用剂量对商洛烤烟生长发育及品质的影响，为哈茨木霉进行烟草绿色生产提供科学依据。2021年在陕西省商洛市洛南县开展哈茨木霉不同使用剂量的小区试验，共设4个哈茨木霉菌剂用量水平：T1（常规施肥+哈茨木霉菌剂0.5 L/hm2）、T2（常规施肥+哈茨木霉菌剂1.0 L/hm2）、T3（常规施肥+哈茨木霉菌剂2.0 L/hm2）和T4（常规施肥+哈茨木霉菌剂3.0 L/hm2），以CK（常规施肥）为对照。结果表明：（1）施用哈茨木霉菌剂的试验组烟株农艺性状、根系发育情况和烤烟抗病性较常规施肥组有明显改善；（2）随着哈茨木霉菌剂用量的增加，烤烟产量、产值及上等烟比例分别较常规施肥处理提高 5.09%～12.67%、4.05%～15.05%和8.89%～21.55%；（3）各处理烤烟的糖碱比和钾氯比2个指标整体趋向更佳，有利于烤烟内在品质的提升。哈茨木霉菌剂的增施有利于提高商洛烤烟产质量，其中T3处理（常规施肥+哈茨木霉菌剂2.0 L/hm2）效果最好。

关键词：哈茨木霉；烤烟；生长发育；抗病性；产质量；灌根

中图分类号：S572.06 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2023）08-0086-06

基金项目：中国烟草总公司陕西省公司科技项目（编号：2021611000270042）。

作者简介：任志超（1998—），男，黑龙江绥化人，硕士研究生，主要从事烟草栽培与生理研究。E-mail：1132007123@qq.com。

通信作者：穆耀辉，硕士，高级农艺师，研究方向为烟叶生产管理技术研究。E-mail：468055622@qq.com。

烟草作为我国的重要经济作物，以其优质叶片作为经济产物。世界范围内，我国烟草产量及种植面积居首位，同时烟草也是我国多地区烟农的主要经济收入来源［1-2］。但由于烟草易受到地域和种植条件等多方面因素的影响，导致连作现象非常普遍［3］，烟草忌连作［4］，连作造成土壤肥力下降［5］，营养成分失调［6］，烟草产量及品质下降［7-8］。通常情况下，为改善连作给烟草带来的影响，人们一般选择化学防治方法，会起到一定的效果，但往往治标不治本，易造成病原菌产生抗药性，并导致农药残留，同时对土壤肥力、生态环境造成破坏。解决连作问题，需要的是绿色污染小的正向方法［9］，由此，微生物菌剂参与优化烟草种植应运而生［10-12］。

木霉菌是一种被广泛应用于植物生物防治的真菌，主要存在于环境较为潮湿的地方，腐烂的木头、堆垛放置的作物秸秆里都能够发现木霉菌的存在，甚至在金属器具、沥青等处都发现有木霉菌的踪迹［13］，可见其适应环境的能力非常强。现已发现的木霉菌对植物的有益机制有多种，其中主要有竞争作用、重寄生作用、抗生作用以及诱导植物抗病性等作用［14］。木霉菌在土壤处理、病害防治［15］、促进植物生长［16］及医疗［17］等方面均有显著作用。扈进冬等研究发现，用木霉菌拌小麦种子可以降低小麦纹枯病和茎基腐病的发病率［18］。王天君等研究发现，康宁木霉78可以有效改善马铃薯黑痣病的发病情况［19］。木霉菌的低成本、高效性决定了它未来将会被更多地应用于农业绿色生产中［20］。哈茨木霉属半知菌类，是目前被研究最多的木霉菌之一，其对作物的促生机制、提高植物抗病性、改善土壤微生态环境等多个优点使其成为一种重要的生防真菌［21-23］。哈茨木霉可以提高作物种子的发芽率和出苗率，诱导植物产生抗病性，促进根系对矿物质的吸收利用，从而达到作物提质增产的作用。近年来，哈茨木霉作为微生物菌剂在作物中的应用被逐渐开发研究：刘畅等研究认为，哈茨木霉菌剂混施绿色木霉菌剂可以促进黄瓜幼苗的生长发育［24］；朱洪江等研究发现，哈茨木霉对烟草青枯病的防控效果显著［25］；陆宁海等研究发现，施加哈茨木霉对小麦和玉米幼苗的生长都有明显的促进作用［26］；姚晨虓等研究发现，哈茨木霉对烟草镰刀菌具有较强的抑制效果，同时显著提高了烟草的根系活力，并对室内盆栽的烟草的促生、防病效果明显［27］。目前对于哈茨木霉在烟草方面的使用多集中于哈茨木霉对烟草病害的防治［28-29］，哈茨木霉对烤烟生长发育及品质综合影响的研究报道较少。本试验以陕西省商洛烟区烤烟为研究对象，通过大田随机区组设计试验，探讨哈茨木霉菌剂不同施用水平下对烤烟生长发育及品质的影响，以期为哈茨木霉更好地用于改善烤烟生长发育状况及提高烤烟品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2021年在陕西省商洛市洛南县进行，地处110.08°～110.03°E、34.05°～34.09°N，属暖温带季风性湿润气候，海拔在800～1 200 m，年平均气温11.5 ℃，年平均降水量700～850 mm，年均日照时数2 045 h。

1.2 试验材料

供试烤烟品种：供试烟草品种为云烟99，该品种为当地主要种植品种，由陕西省烟草公司商洛市公司提供。供试土壤：供试土壤类型为壤土，取自陕西省商洛市洛南县，其基本理化性状为有机质含量11.21 g/kg，速效钾含量257.42 mg/kg，速效磷含量21.52 mg/kg，全氮含量1.10 g/kg，pH值5.45。供试菌剂：哈茨木霉菌剂为河南农业大学烟草学院微生物实验室筛选得到的1株高抗烟草黑胫病且促进烟株生长的哈茨木霉菌株（Richoderma harzianum），通过液体发酵制备得到，供试菌剂有效活菌数为1×109 CFU/mL。

1.3 試验设计

试验采用随机区组设计，以当地常规施肥［烟草专用肥（N、P2O5、K2O含量分别为12%、10%、23%）70 kg/hm2+蚯蚓粪100 kg/hm2+西洋复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为16%、6%、23%）10 kg/hm2］为对照，在常规施肥的基础上增施不同剂量的哈茨木霉菌剂，共设置5个处理，各处理具体施肥方法见表1。每个处理3次重复，每小区100株烟草，5个处理共1500株烟草，株距0.55 m，行距1.15 m。烟苗于2021年4月26日移栽，按照商洛优质烟叶生产栽培管理措施进行田间管理和烘烤。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 根系发育情况

于移栽后50 d每小区随机抽取3株烟草，用排水法测量根系体积，分析天平称量根系鲜质量，对新鲜烟根进行105 ℃杀青 30 min，60 ℃烘干至恒质量，分析天平称其干质量。

1.4.2 农艺性状

按照烟草行业标准［30］调查烟株打顶后10 d的农艺性状，每小区随机选取10株烟草，调查烟株的株高、茎围、有效叶片数、节间距、中部叶面积和上部叶面积等农艺指标。

单张叶叶面积=0.634 5×（叶长×叶宽）。

式中：0.634 5为烤烟计算叶面积时的常数。

1.4.3 调查烟草病害发病率

依据GB/T 23222—2008《烟草病虫害分级及调查方法》标准，调查烟草主要病害发生情况，试验区烟草主要病害包括气候性斑点病、马铃薯Y病毒、普通花叶病及黑胫病，本试验调查烟草的病害数据主要基于以上4种病害。每个处理全部烟株均进行病害调查。

发病率=发病株数/调查总株数×100%。

1.4.4 烤后烟质量评价

外观质量：每小区取B2F、C3F样品各1 kg，依据外观质量评定标准GB 2635—1992《烤烟》［31］对其外观质量各项指标进行打分，然后计算总分：Y（总分）=（颜色×10%＋成熟度×15%＋叶片结构×20%＋身份×20%＋油分×10%＋色度×10%+叶面组织×5%+柔韧性×5%+光泽度×5%）×10［32］。

常规化学成分：常规化学成分采用AA3连续流动化学分析仪（德国 BRAN+LUEBBE公司生产）检测，测定内容包括总糖、还原糖、烟碱、钾、氯含量，并计算两糖比、钾氯比。

1.4.5 烤后烟经济性状测定

按照国标GB 2635—1992《烤烟》［31］对烤后烟进行分级，详细统计各处理产量，对上等烟比例进行统计，并按当地收购价格计算不同处理的产值和均价。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2019和SPSS 26软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同剂量哈茨木霉对烟株根系发育的影响

由表2、图1可见从烟根体积来看，试验组T3和T4处理烟根体积显著优于CK，T3处理烟根体积最大，为30.00 cm3；从烟根鲜质量来看，试验组烟根鲜质量除T1处理外均高于CK，T3处理烟根鲜质量最大，为26.08 g；从烟根干质量来看，CK最低，为2.11 g，显著低于T3和T4处理。综合烟根体积、鲜质量和干质量分析，T3和T4处理对烟草根系发育促进效果较显著。

2.2 不同剂量哈茨木霉对烟株农艺性状的影响

由表3可见，T4处理烟株的株高明显高于对照组和其他处理，较CK增加10.67 cm； CK组烟株茎围为8.55 cm，显著低于试验组，T4处理烟株茎围最大，为10.14 cm，较对照组提高1.59 cm；烟株节间距对照组与各处理间差异不显著；各处理烟株的有效叶片数在14～16张/株之间；施加了哈茨木霉菌剂的试验组有效叶片数均高于对照组；T3处理的上部最大叶面积最大，为498.32 cm2，较CK提高了 142.68 cm2；T2处理的中部最大叶面积最大，为 1 093.50 cm2，较CK提高了274.68 cm2。综合各项农艺指标来看，施用哈茨木霉菌剂对烟株株高、茎围、叶面积均有不同程度的改善作用。

2.3 不同剂量哈茨木霉对烟株发病率的影响

由表4可见，各处理烟草气候性斑点病发病率均低于对照组，施用哈茨木霉的处理间差异不显著，T3处理该病发病率最低，为5.21%；从马铃薯Y病毒发病率来看，CK发病率最高，达到6.10%，各处理之间无显著差异；从普通花叶病发病率来看，试验组的发病率均低于对照组，且试验组处理之间无显著差别，T2和T3处理该病发病率较低；从黑胫病发病率来看，各处理发病率均低于对照组，施用哈茨木霉的处理间差异不显著，T3处理该病发病率最低，为5.22%。综合4种病害的发病率分析，T3处理烟草发病率综合最低，为最优处理。

2.4 不同剂量哈茨木霉对烤后烟叶外观质量的影响

分别取商洛市洛南烟区各处理烤后烟叶B2F、C3F 2个等级的烟叶依据标准作外观质量评价分析，结果如表5所示。对洛南B2F等级烤烟进行外观质量评价分析：从成熟度来看，各处理成熟度分值保持在6.5～7.5之间；从颜色来看，各处理颜色分值保持在7.0～7.5之间，除CK和T1处理烤烟颜色分值为7.0外，其余处理烤烟颜色分值均为7.5；从叶片结构来看，各处理叶片结构分值保持在6.5～7.0之间，除CK外，其余处理叶片结构分值均为7.0；从烟叶身份来看，各处理身份分值保持在6.0～6.5之间，除CK分值为6.0外，其他处理分值均为6.5；从油分来看，各处理油分分值保持在 4.5～5.0之间；从色度上来看，各处理色度分值保持在5.0～5.5之间，其中T3处理分值最高，为5.5，其余处理均为5.0；从叶面组织特征来看，各处理烟叶组织特征分值均为4.5，无明显差别；从烟叶柔韧度来看，各处理烟叶柔韧度分值均为4.5，无明显差别；从烟叶光泽度来看，各处理光泽度分值保持在4.5～5.0之间，其中除CK和T2处理分值为4.5以外，其余处理光泽度分值均为5.0。

对洛南C3F等级烤烟进行外观质量评价分析：从成熟度来看，各处理成熟度分值均为6.5，无明显区别；从烟葉颜色来看，各处理颜色分值保持在 6.5～7.0之间；从叶片结构来看，各处理叶片结构分值均为7.0；从烟叶身份来看，各处理身份分值保持在6.0～7.0之间，其中T3和T4处理分值最高，均为7.0；从烟叶油分来看，各处理油分分值保持在4.0～4.5之间，其中T4处理分值最高，为4.5；从烟叶色度来看，各处理色度分值在5.0～5.5之间，其中对照组和T1处理分值均为5.0，其余处理分值均为5.5；从叶面组织特征来看，各处理组织特征分值均为4.5，无明显差别；从烟叶柔韧度来看，各处理柔韧度分值均为4.5，无明显差别；从烟叶光泽度来看，各处理光泽度分值均为5.0。

综合B2F、C3F 2个等级烟叶外观质量各项指标分析，整体各处理之间差别不大，相较来说，T3处理在所有处理中表现最优。

2.5 不同剂量哈茨木霉对烤后烟叶化学成分的影响

由表6可见，对B2F烟叶进行化学成分分析：从总糖含量来看，试验组的烟叶总糖含量除T1和T4处理外均高于CK，其中T3处理总糖含量最高，比CK增加了0.6百分点；从还原糖含量来看，试验组的烟叶还原糖含量均高于CK；从烟碱含量来看，CK烟碱含量最高；从氯含量来看，T4处理的氯含量在各处理中最高，为0.59%；从钾含量来看，试验组的烟叶钾含量均高于CK，其中T1处理含量最高，比CK增加了0.71百分点。

对C3F烟叶进行化学成分分析：从总糖含量来看，试验组的烟叶总糖含量均高于CK，其中T3处理含量最高，比CK增加了3.7百分点；从还原糖含量来看，试验组的还原糖含量均高于CK，T3处理的还原糖含量最高，比CK增加了5.9百分点；从烟碱含量来看，CK烟碱含量最高；从氯含量来看，各处理之间无明显差别，除T2处理外，均为0.32%；从钾含量来看，试验组的钾含量均高于CK，T2处理的钾含量最高，T3处理次之，T3处理较对照组增加了0.41%。

综合化学成分与烟草质量的关系［33］及以上数据分析，施用哈茨木霉菌剂的试验组烟叶化学成分与化学协调性较对照组有所改善，其中T3处理的烟叶化学成分与化学协调性较佳，为最优处理。

2.6 不同剂量哈茨木霉对烤烟经济性状的影响

由表7可见，施用了哈茨木霉的试验组烟草产量、產值及上等烟比例较常规施肥组均有所提高，其中T1、T2、T3和T4处理产量较CK分别提高5.09%、12.50%、12.67%和7.67%；产值较CK分别提高4.05%、14.49%、15.05%和10.21%；上等烟比例较CK分别提高8.89%、13.23%、21.55%、17.58%，其中T3处理的上等烟比例最高。综合以上分析，T3处理经济性状表现较好。

3 讨论与结论

与常规施肥的对照组相比，施加哈茨木霉菌剂的试验组显著促进了烟株的生长发育。这与何嘉等的研究结果［34-35］一致，在常规施肥的基础上增施微生物菌剂能够有效促进作物生长发育，提高作物的经济效益。

就烟株的生长发育情况分析，随着施用哈茨木霉量的增加，根系发育情况愈佳；从烟株的农艺性状来看，相较于对照组，施加了哈茨木霉菌剂的试验组烟草的有效叶片数、株高、茎围和节间距等农艺指标均得到明显改善，这与朱洪江等的研究结果［25］较为一致。最后，综合烟株农艺性状数据分析，T3和T4处理中烟株整体的农艺性状较优。已有研究表明，施加哈茨木霉对烟草根腐病和烟草青枯病的防控效果显著增强［36-39］，在本研究中，即使是在天气的影响下，商洛烟区烟株易感的4种病害（气候性斑点病、马铃薯Y病毒、普通花叶病及黑胫病）的发病率相较常规施肥，随着哈茨木霉菌剂使用剂量的增加，试验组的发病率先降低后增加，其中T3处理综合发病率最低。

就经济性状分析，哈茨木霉菌剂有助于提高烟草产量，提高经济效益，这与何嘉等的研究结果［40］一致。从经济性状来看，相较于对照组，施加了哈茨木霉菌剂的试验组烟草产量、产值、上等烟比例指标均有所提高。从烤后烟叶外观质量来看，取洛南烟田产量相对较多的B2F及C3F 2个等级的烟叶分析，根据烟叶分级的外观品级因素对其分别打分，从结果可以看出T3处理的外观质量总分相对最高。

就烟草化学成分分析，汪坤等研究表明，哈茨木霉菌剂与生物炭基肥配施使得烟叶的钾氯比等达更适范围，能平衡烟叶内在化学成分，提升烟叶香气质量［39］。本次试验中，随着哈茨木霉菌剂使用量的增加，烤后烟糖含量试验组相较对照组均有所提高，这可能与哈茨木霉菌剂能够促进植物合成叶绿素增强光合作用达到促生有关［24，41］，钾氯比也趋向优质烟叶，化学协调性更佳，提升烟叶内在品质，其中T3处理的化学成分协调性表现最佳。

通过本研究可知，在常规施肥的基础上施加哈茨木霉菌剂可以促进烤烟根系发育，改善其农艺性状、烟草抗病性、外观质量以及化学成分的协调性，提高经济效益。其中，T3处理（常规施肥 + 哈茨木霉菌剂 2.0 L/hm2）改善商洛烤烟生长发育及品质效果最优。

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