含腐植酸不定根誘導肥對烤煙生長及煙葉品質的影響

裴曉東 周世民 李 帆 帥京彤 姜 浩 施美君 張一揚*

1 湖南省煙草公司長沙市公司 長沙 410007

2 湖南農業大學農學院 長沙 410128

烤煙根系不僅是一種固著器官，更重要的還是吸收與合成器官，是煙堿、氨基酸和激素等物質的主要合成部位，與煙株生長發育、抗逆性、煙葉產量和品質的形成密切相關。煙株移栽后根系發育好壞對烤煙生長具有重要影響[1～3]。煙草本是直根系植物，但由于其特殊的栽培方式，根系主要由不定根和側根組成。因此，在烤煙生產上，培育發達的不定根是提高煙葉產量和品質的重要措施之一。腐植酸在土壤與肥料領域中均有大量研究[4]。研究證明，腐植酸能夠促進植物的根系生長及其對養分的吸收[5～6]；也可增強植物的抗逆性，如抗旱性[7]、抗鹽性[8]、抗重金屬[9]等；同時還能調控土壤微生物及酶的活性，促進作物的生長[10，11]。腐植酸作為肥料添加物受到廣泛關注，它有助于土壤和肥料中養分有效性的提高[12～14]，從而推動農業的可持續發展。李文杰等[15]研究發現吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）對不定根有誘導作用；朱碧華等[16]研究表明NAA與IAA配合施用，生根效果最佳。但關于腐植酸與NAA混合制成的不定根誘導肥不同時期施用對烤煙根系的誘導作用鮮有報道。因此，本文通過在移栽時基施和揭膜時圍兜施用添加腐植酸和NAA的不定根誘導肥，比較不同處理對煙株農藝性狀、不定根數量，以及烤后煙葉品質和產值的影響，從而為南方煙區烤煙不定根的構建提供理論支持和應用推廣技術。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020年3月—9月在湖南省寧鄉市喻家坳湖南省煙科所科研基地（112°21′E，28°14′N）進行。該地年平均氣溫16.8 ℃，無霜期274天，全年日照時數1737.6 h，雨水充足，年均降水量1358.3 mm，年平均相對濕度81%，屬中亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風濕潤氣候區。圖1為試驗區烤煙生育期平均氣溫和平均降水量情況，2020年烤煙團棵期和旺長期間降水量與歷年平均降水量相比相對偏少，培育不定根有助于烤煙在干旱逆境生長發育。

圖1 寧鄉市喻家坳煙區烤煙生育期日平均氣溫與日平均降水量變化趨勢Fig.1 Trends of daily average temperature and daily average precipitation during the flue-cured tobacco growth period in Yujiaao of Ningxiang City

基地土壤類型為水稻土，質地粘重，肥力中等，試驗前耕層土壤有機質含量35.68 g/kg，堿解氮含量164.05 mg/kg，速效磷含量20.07 mg/kg，速效鉀含量95.47 mg/kg，pH 6.0。

1.2 供試材料

供試烤煙品種為“云煙87”。

含腐植酸不定根誘導肥由泥炭（有機質68%、N 2.7%、P 0.3%、K 0.2%，pH 6.5，腐植酸含量≥30%）、氨基酸有機肥（氨基酸10%、有機質20%、螯合態有機生物鉀2%）、黃腐酸（FA 5%）和保水劑按8∶1.5∶0.4∶0.1比例混合，按重量比例加入0.02% NAA，調整含水量至30%左右制得。

泥炭和黃腐酸購自北京利豐高科科技有限公司，氨基酸有機肥由長沙新源氨基酸肥料有限公司提供，保水劑購于當地農資市場。

1.3 試驗設計

在施用大田生產常規肥料的基礎上，試驗設4個處理，即不施用含腐植酸不定根誘導肥（CK）、移栽時基施含腐植酸不定根誘導肥1100 kg/666.7 m2（T1）、揭膜時圍兜施含腐植酸不定根誘導肥1100 kg/666.7 m2（T2）、移栽時基施含腐植酸不定根誘導肥550 kg/666.7 m2和揭膜時圍兜施含腐植酸不定根誘導肥550 kg/666.7 m2（T3）。其中T1、T3基施采用穴施的施肥方法。其他施肥品種和施肥量與大田管理方式按照寧鄉市優質煙葉生產技術方案進行。試驗采用隨機區組設計，重復3次。移栽時選取長勢一致且無病害的煙苗進行種植，每小區150株。各處理2020年3月26日移栽；基施時間：2020年3月26日；揭膜時間：2020年4月25日。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 烤煙農藝性狀調查

在烤煙生長階段的團棵期（移栽后30天）、旺長期（移栽后50天）和成熟期（移栽后70天），于每一小區隨機選擇20株，按照行業標準《煙草農藝性狀調查測量方法》（YC/T 142-2010）測定農藝性狀指標（株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬、有效葉片數）。

1.4.2 烤煙不定根的測定

在圓頂期（打頂前10天）采集煙株，將根、莖、葉分器官采集，統計不定根數量，并將各器官于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，分別測量根干重、地上部干重，統計總干重，根據公式（根冠比=地上部干重/地下部干重）計算根冠比。

1.4.3 烤后煙葉采集及質量評價

煙葉成熟后，分小區進行采收和烘烤，每個處理取中部葉9～11葉位（C3F），上部葉16～17葉位（B2F），所采煙葉樣品內用牛皮紙包裹后，外用黑色塑料袋包裝嚴實，運輸時起到防雨、保持水分的效果。

對于所取煙葉樣品，從煙葉物理特性和化學成分兩個方面進行綜合質量評價：

煙葉物理特性主要從葉長、葉寬、單葉重、含水率、葉片厚度、含梗率等指標進行評價。

煙葉化學成分（煙堿、總氮、總糖、還原糖、氯、鉀），采用化學成分可用性指數（CCUI）對煙葉化學成分質量做綜合量化評價，得分值越高，其化學成分綜合表現越好，計算公式為：

式中：Nij和Wij分別表示第i個樣本、第j個指標的標準化值和權重。Nij計算采用隸屬函數進行轉換[17]；Wij采用主成分分析方法確定[18]，煙堿、總氮、總糖、還原糖、氯、鉀的權重分別為：26.55%、25.31%、15.04%、14.94%、7.08%、11.08%。

1.4.4 烤煙經濟性狀統計

煙葉成熟后，以小區為單位進行采收和烘烤，按國家煙葉分級標準《烤煙》（GB 2635-1992）進行分級，計算煙葉產量、產值、均價、上等煙比例。

1.5 數據統計與分析

用Microsoft Excel 2019軟件統計數據，用SPSS 19.0軟件進行不同處理間各測定指標的方差分析。表內數據為平均值±標準差。采用Duncan法進行多重比較。采用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對烤煙農藝性狀的影響

農藝性狀測量結果表明，含腐植酸不定根誘導肥的施用能夠顯著改善部分烤煙農藝性狀（表1）。與CK相比，增施含腐植酸不定根誘導肥處理（T1、T2、T3）的株高和莖圍分別提高1.34%～4.95%、0.36%～3.12%，旺長期和成熟期與CK差異顯著；其中，團棵期和旺長期T3處理的株高和莖圍呈現最大值，與T1、T2處理差異不顯著；成熟期T2處理株高最高，與T1處理差異顯著，T3處理莖圍最大，與T2處理差異顯著；各處理在團棵期和旺長期的最大葉長、最大葉寬和有效葉片數均不存在顯著差異，僅成熟期T2、T3處理的最大葉長顯著高于CK，分別長1.86、1.96 cm，T2處理有效葉片數最多，與CK相比差異顯著。總體而言，含腐植酸不定根誘導肥的施用對烤煙農藝性狀株高、莖圍、最大葉長、有效葉片數有明顯提升作用，以T3處理效果最佳，有利于煙株生長。

表1 不同處理對烤煙農藝性狀的影響Tab.1 Effects of different treatments on agronomic characters of flue-cured tobacco

2.2 不同處理對烤煙根系生長的影響

從表2中可以看出，含腐植酸不定根誘導肥處理的煙株不定根數量增加，顯著有利于煙株根干重增加。與CK相比較，T2和T3處理的不定根數量與CK差異顯著，T1、T2、T3處理的根干重與CK差異顯著，分別增加了35.67%、44.58%、67.73%；同時煙株的地上部生長也顯著增加，總干重也隨之增加。地上部生長速率大于根系，導致根冠比呈下降趨勢。其中，T3處理煙株的不定根數量顯著高于CK，根干重顯著高于CK和T1處理，地上部干重和總干重顯著高于CK、T1和T2處理。因此，T3處理能促進烤煙根系的生長發育，主要表現在根干重和不定根數量方面，從而促進地上部干重的積累。

表2 不同處理對烤煙根系生長的影響Tab.2 Effects of different treatments on root growth of flue-cured tobacco

2.3 不同處理對烤后煙葉質量的影響

2.3.1 不同處理對烤后煙葉物理特性的影響

從表3中可以發現，對于中部葉（C3F），與CK比較，施用含腐植酸不定根誘導肥處理的葉長、葉寬、單葉重、葉片厚度、含水率、含梗率均未表現出顯著差異；對于上部葉（B2F），與CK比較，施用含腐植酸不定根誘導肥處理的葉寬、單葉重、葉片厚度、含水率、含梗率均未表現出顯著差異，但有利于煙葉的伸長，葉長增長1.6%～3.3%，其中T2、T3處理與CK表現出顯著差異。從煙葉物理特性總體來看，含腐植酸不定根誘導肥對烤煙上部葉的葉片伸長作用顯著。以T3、T2處理效果較好。

表3 不同處理對烤后煙葉物理特性的影響Tab.3 Effects of different treatments on physical properties of flue-cured tobacco

2.3.2 不同處理對烤后煙葉化學成分的影響

由表4、表5可知，施用含腐植酸不定根誘導肥處理的中上部葉煙堿、總氮含量均顯著高于CK，說明含腐植酸不定根誘導肥的施用有利于培育出發達的煙株根系，增強煙株氮素吸收和煙堿的合成能力。含腐植酸不定根誘導肥各處理間中上部煙葉煙堿和總氮無顯著差異。含腐植酸不定根誘導肥的煙葉總糖、還原糖和氯含量與CK間均無顯著差異。鉀是烤煙的重要品質指標之一，其含量高低直接影響煙葉的質量性狀；鉀含量較高，有助于改善煙葉的顏色和身份（煙葉厚度、密度和單位面積重量的總和狀態），提高煙葉的香氣質量，對烤煙燃燒性有顯著影響。與CK相比，T1、T2、T3處理中上部煙葉鉀含量均低于對照，T3處理上部煙葉鉀含量顯著低于CK，降低了12%。施用含腐植酸不定根誘導肥不利于鉀含量的提高，可能與煙葉成熟期鉀通過發達的根系回流外泌有關，尤其是上部煙葉更加突出。各處理的氮堿比無顯著差異，中部葉糖堿比以T1處理最佳，顯著高于其他處理，上部葉的糖堿比各處理間無差異。從CCUI指數來看，中部煙葉的T1和T3處理與CK差異顯著，分別高6.86%、3.41%，上部煙葉差異不顯著。因此，含腐植酸不定根誘導肥提高了中部煙葉部分的化學質量；以T1和T3處理的提升作用更為顯著。

表4 不同處理對中部烤后煙葉化學成分的影響Tab.4 Effects of different treatments on chemical constituents of cured tobacco middle leaves

表5 不同處理對中部烤后煙葉化學成分的影響Tab.5 Effects of different treatments on chemical constituents of cured tobacco upper leaves

2.4 不同處理對烤煙經濟性狀的影響

烤煙經濟指標結果（表6）表明，含腐植酸不定根誘導肥能提高烤煙的產量，各處理之間無顯著差異，但以T3處理表現最優。含腐植酸不定根誘導肥能顯著改善烤煙上等煙比例，T1、T2處理顯著優于其他處理，以T2處理最高。因此T2處理均價最高，產值也最高，分別比CK、T1、T3處理高3.6%、1.0%、3.8%，但各處理間無顯著性差異。

表6 不同處理對烤煙經濟性狀的影響Tab.6 Effects of different treatments on economic characteristics of flue-cured tobacco

3 結論與討論

含腐植酸不定根誘導肥能明顯改善烤煙株高、莖圍、最大葉長和有效葉片數，T3處理與對照相比，成熟期株高增加3.38 cm，莖圍增加0.34 cm，有效葉數增加0.4片。含腐植酸不定根誘導肥能顯著影響烤煙根系發育，T2和T3處理的不定根數量與CK差異顯著，分別增加15.97和22.46根；T3處理根干重顯著高于CK和T1。含腐植酸不定根誘導肥對烤煙上部葉的葉片伸長作用顯著，T2、T3處理比CK葉長增長1.6%～3.3%。含腐植酸不定根誘導肥提高了中部煙葉的部分化學成分含量，中部煙葉的化學成分可用性指數T1和T3處理與CK差異顯著，分別高6.86%、3.41%。產量以T3表現最優，產值以T2最高，說明含腐植酸不定根誘導肥有助于改善煙葉經濟性狀。綜上，移栽時基施和揭膜時圍兜施含腐植酸不定根誘導肥對烤煙生長和煙葉品質促進效果最優。

根系是作物吸收水分和養分的主要營養器官，是保證作物高產高效的必要條件[19]。不定根數量的增加，有利于擴展根系的分布范圍，增加烤煙根系絕對量，從而促進根系向深層土壤生長[20]。在作物高產栽培方面，提高根系向深層土壤的縱向分布，利于深層土壤中水分和養分的吸收；深層土壤具有相對穩定的根系環境，更利于根系活力的延長與延緩后期根系的衰老，保持根系對地上部營養和水分供給，有利于提高作物產量[21]。本研究表明，施用含腐植酸不定根誘導肥可以促進煙株根系生長，有利于煙葉物理特性的改善和常規化學成分的協調性。

NAA是農業生產中常用的人工合成激素之一，由于其價格低廉，性狀穩定，現已取代生長素IAA而被廣泛應用于生產實踐中。孫建等[22]研究表明，葉面噴施NAA能夠顯著增加植物根系活力，延緩根系和葉片衰老，提高產量構成因子，進而起到增產效果，重復噴施的作用效果優于單次噴施。本研究同樣發現，施用添加NAA和腐植酸的不定根誘導肥處理能夠顯著增加烤煙不定根數量，有利于根系發育，從而為植株的生長發育和物質積累供給更多養分，增強植株干物質積累能力，提高了地上部干重。在烤煙經濟指標中，處理組（T1、T2、T3）均施用了不定根誘導肥，但產值與CK無顯著差異，可能原因是含腐植酸不定根誘導肥能有效誘導烤煙根系發育，促進煙葉發育，進而有利于改善煙葉內在質量。同時，含腐植酸誘導肥中有效養分的釋放存在一定的滯后效應，煙葉產值目前僅依據煙葉外觀質量和產量來決定的。