腐殖酸與植物源殺線劑和微量元素配施對烤煙抗線蟲病害的影響

劉美菊，余亞琳，李江舟，樊苗苗，代 快，納紅艷，顧 茜，木農布，張立猛，林 杉

(1.云南農業大學資源與環境學院，云南昆明 650201；2.中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；3.云南省煙草公司玉溪市公司技術中心和煙草行業病蟲害生物防治工程研究中心，云南玉溪 653100)

根結線蟲病害是嚴重危害烤煙生長的土傳病害之一，據聯合國糧農組織統計，線蟲病害對全球煙草造成的直接經濟損失達每年4億美元。根結線蟲侵染根系，不僅危害煙株對水分和養分的吸收，導致煙葉產量和質量大幅度降低；還會增加其他病原體對煙株的侵染，加大煙草黑脛病和赤星病等發生的概率。生產中常使用化學藥劑來控制煙草根結線蟲病害，但因農藥殘留將降低煙葉品質，并可能造成次生環境污染。農藝防治方法如輪作和選用抗病品種等措施，周期較長，見效甚微。通過施用腐殖酸和微量元素肥料，提高煙株御害抗病能力，并結合使用生物制劑來防治根結線蟲，是目前煙草生產中的研究熱點。

腐殖酸是進入土壤的有機物料經微生物降解后重新合成的一類非均質黑色或黑褐色的高分子有機聚合物，其中含有多種活性成分和微量元素，對增強植物抗逆性，具有不可替代的積極作用。研究表明，腐殖酸可顯著提高煙株生物量，促進煙草根系吸收養分，增加煙草香氣物質的形成，提高煙草品質。此外，腐殖酸與生物菌劑配施可以促進煙株生長，提高土壤微生物活性，有效防控煙草青枯病與黑脛病。然而，關于腐殖酸是否能夠預防煙草根結線蟲病害的研究，則鮮見報道。

植物礦質營養元素，一方面，作為植物組織構成成分直接參與植物新陳代謝；另一方面，通過調節植物抗病的生理生化反應機制，影響作物自身的抗病能力。葉面噴施中微量元素肥料可以顯著提高作物產量，提高煙草品質。鉬是硝酸還原酶的組成成分，施用鉬肥能夠提高烤煙光合速率，促進光合產物積累。施用鎂肥可以降低大豆孢囊線蟲病的發病率，添加硼肥則可提高植株表皮細胞膜的穩定性，抑制病原菌侵染與繁殖。鉬肥、鎂肥和硼肥同時施用，可以促進煙株早生快發，促進根系生長，改善煙株農藝性狀。改善植物中微量元素營養狀況，進而提升植物自身的抗病能力，以及利用植物提取物來防治作物病害，一直是植物營養與植物病害學者關注的熱點。

植物源生物制劑防治煙草花葉病的研究相對較多，如馬藍醇提取物和中草藥材料混合提取物可有效防治煙草花葉病。然而，關于腐殖酸與微量元素和植物源提取物配合施用防治煙草根結線蟲病害的研究，則相對較少。筆者通過大田試驗，評價腐殖酸、腐殖酸與植物源殺線劑和微量元素配施對煙草根結線蟲病害的綜合防治效果。

1 材料與方法

試驗于2019年在云南省玉溪市通海縣四街鎮四寨村小新莊進行，該地屬于亞熱帶半濕潤高原季風氣候，多年平均降雨量900 mm，多年平均氣溫 15.7 ℃，年日照時間2 300 h。試驗設置在煙菜輪作多年、常年發生煙草根結線蟲病害的煙田，其根結線蟲病害程度為中等，地塊坐標為102°41′18″E，24°12′10″N，海拔1 960 m。

供試烤煙品種為K326。腐殖酸制劑購自上海田應農業科技有限公司，用量為18 mL/株，基礎性狀：腐殖酸含量30 g/L，有機質含量100 g/L，pH 7.18，密度1.0 g/mL。植物源殺線劑由中國農業大學資源與環境學院植物抗逆實驗室研制，有效成分為植物源酚酸；根據前期盆栽試驗結果，確定大田條件下植物源殺線劑用量為20 mL/株。依據盆栽試驗和文獻相關報道，中微量元素處理設計為鎂、硼和鉬3種元素混合物，其添加量分別為 200 mgMg/株、15 mgB/株和 5 mgMo/株。鎂肥使用無水硫酸鎂(阿拉丁試劑)，硼肥和鉬肥分別使用硼酸和四水鉬酸銨(國藥集團化學試劑有限公司)。

試驗設置4個處理：①清水對照；②腐殖酸(H)；③腐殖酸+植物源殺線劑(H+PGE)；④腐殖酸+微量元素(H+TE)。試驗小區面積為58.8 m，小區長8.4 m，寬7.0 m；設3個區組(重復)，區組內各處理完全隨機排列。每個小區植煙98株，煙株行距1.2 m，株距0.5 m。4個處理均施用玉溪烤煙專用復合肥(N∶PO∶KO =12∶6∶24)和硫酸鉀，用量分別為375和345 kg/hm。所有肥料采用水溶后灌根施用方式，分2次施用。其中，基肥和團棵肥各施50%，定植時每株灌根量為2 L，團棵期灌根量為1 L，濃度加倍。按照玉溪市煙草公司制定的《優質烤煙K326生產指南》進行田間管理。

烤煙移栽14 d后，在每個小區選取6株長勢均一的煙苗，編號掛牌，每14 d測定一次農藝性狀。進入打頂期后，進行樣品采集和分析，用花枝剪貼土面將煙株地上部剪斷，裝入尼龍網袋中帶回實驗室，依據國家煙草專賣局制定的《煙草農藝性狀調查測量方法》(YC/T 142—2010)，分別進行農藝參數和烤煙鮮干重測定。應用葉片葉綠素快速測定儀SPAD(SPAD502，Konica Minolta，Japan)測定煙株SPAD值，選取煙株自上而下4～6片完全展開葉，每片葉分別測定兩側葉尖下 1/3 處、葉片中部、葉基上 1/3 處共 6 個點，記錄18個點SPAD值的平均值。記錄自莖基部至打頂處煙株葉片數，選取最大2片葉進行長寬測定，計算烤煙最大葉葉面積。用鋼卷尺測定并記錄烤煙株高，用游標卡尺測量煙株莖基5 cm 處直徑為莖粗。分別稱量煙株葉片與莖稈鮮重，裝入網袋中放入烘箱，于 105 ℃殺青 30 min，75 ℃下烘干至恒重，并部分測定煙葉與莖稈干重。

用根管(直徑30 cm，高30 cm)將煙株根系完整取出，裝入尼龍網袋中帶回煙站，進行洗根和根系分析。參照國家標準煙草病蟲害分級及調查方法，測定根結線蟲病級；參照國際分級標準，測定根結指數。根結線蟲病級和根結指數觀測完成后，將整個根系分為主根(連接莖與根部的部位)、粗根(≥2 mm除主根外的根系)、細根(<2 mm的根系)和根結4部分，稱量并記錄各部分根系鮮重，利用排水法測量主根、粗根和根結體積。將細根剪為1 cm 小段，混合均勻后，將根系放入盛有去離子水的透明塑料托盤中，用鑷子調整根系位置，使之無交叉，用掃描儀(Epson Perfection V700)進行掃描，用根系分析系統軟件(WinRHIZO，Canada)分析細根長度及體積。用掃描儀將根結部分掃描成像，計數和記錄根結數量。最后，將所有根系裝入信封后放入烘箱，75 ℃下烘干至恒重，測定并記錄根干重。

應用Excel 2013軟件進行數據處理，采用SAS 8.2軟件進行單因素方差分析，用Duncan在0.05水平下進行差異顯著性檢驗。采用Sigma Plot 10.0進行數據作圖。

2 結果與分析

與清水對照相比，添加腐殖酸、腐殖酸+植物源殺線劑和腐殖酸+微量元素的處理，均顯著提高了烤煙葉干重和莖干重，葉干重增幅分別為34%、45%和32%，莖干重則分別提高了23%、41%和29%(圖1)。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05) Note：Different lowercase letters mean significant difference between different treatments(P<0.05) 圖1 不同處理對打頂期煙株葉干重及莖干重的影響Fig.1 Effects of different treatments on leaf dry weight and stem dry weight of tobacco plant at the topping stage

由表1可知，團棵期，4個處理對烤煙最大葉葉面積的影響不存在顯著差異；與清水對照相比，添加腐殖酸則顯著提高了烤煙葉片SPAD和煙株株高，腐殖酸+微量元素處理顯著提高了烤煙葉片數。打頂期，與清水對照相比，3種處理均顯著提高了煙株SPAD和株高；添加腐殖酸、腐殖酸+植物源殺線劑的處理，顯著提高了烤煙莖粗及最大葉葉面積；腐殖酸+微量元素處理，則顯著提高了烤煙葉片數。

由表2可知，與對照相比，添加腐殖酸、腐殖酸+殺線劑和腐殖酸+微量元素的處理，均顯著降低了烤煙病級、根結指數、根結干重、根結數量和根結體積。然而，與僅添加腐殖酸的處理相比，配施殺線劑或微量元素反而提高上述參數的數值。

表1 不同處理對團棵期和打頂期煙株地上部主要農藝性狀的影響Table 1 Effects of different treatments on main agronomic parameters at the resettling stage and the topping stage

表2 不同處理對打頂期煙株根系病級和根結指標的影響Table 2 Effects of different treatments on root disease grade and root knot indexes of tobacco plants at the topping stage

進一步分析表明，與對照相比，添加腐殖酸、腐殖酸+殺線劑和腐殖酸+微量元素的處理對烤煙根系總干重的影響差異不顯著；然而，腐殖酸+殺線劑、腐殖酸+微量元素顯著提高了烤煙主根干重，腐殖酸、腐殖酸+殺線劑顯著提高了主根直徑。與對照相比，其他3個處理對烤煙粗根干重的影響差異不顯著；但顯著提高了烤煙粗根長度，且顯著提高了烤煙細根干重、細根體積和細根長度(表3)。此外，與對照(清水)相比，其他3個處理均顯著提高了細根長與粗根長的比值，最大值為腐殖酸+微量元素處理(圖2)。

表3 不同處理對打頂期煙株根系主要指標的影響Table 3 Effects of different treatments on main root indexes of tobacco plants at the topping stage

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05) Note：Different lowercase letters mean significant difference between treatments(P<0.05) 圖2 不同處理對打頂期煙株根系細根與粗根根長比值的影響Fig.2 Effects of different treatments on the ratio of fine root length to thick root length of tobacco plants at the topping stage

地上部葉干重分別與主根干重、粗根干重、細根干重、粗根總長和細根總長呈顯著正相關(圖3)，其決定系數分別為0.436 7、0.174 4、0.367 1、0.345 2和0.254 9；而主根長度與葉干重之間則不存在顯著相關關系。

3 討論

該研究結果表明，增施腐殖酸顯著降低了煙株根結線蟲病害，促進了煙株地上部生長，進而顯著提高了烤煙葉干重和莖干重。作為天然高分子有機化合物，腐殖酸所含有的活性物質能夠刺激植物根系生長，具有提高植物抗逆性的能力，已被以往研究所證實。施用腐殖酸后，煙株葉片葉綠素含量和葉面積顯著提高，這從施用腐殖酸可以提高葉片光合速率、促進烤煙光合作用的報道中得到很好的驗證。此外，研究表明，腐殖酸能顯著提高過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性，降低丙二酮含量，從而提高烤煙根系活力，增強根系的吸收能力，這可以解釋該研究中，施用腐殖酸顯著增加了細根干重、體積和長度。

根系作為植物吸收水分和養分的重要器官，可分為主根和側根兩部分，其中側根又可分為粗根(除主根外，≥2 mm的根系)和細根(<2 mm的根系)，各部分功能和被線蟲侵染的程度不同。主根和粗根為植株地上部生長提供支撐和固定，主根是水分和養分的傳輸通道，粗根為細根的生長發育提供支撐，同時，根結線蟲病害主要發生在植株粗根部位。而細根則是植物吸收水分和養分最重要的器官。與對照相比，所有處理均顯著提高了烤煙細根干重和長度以及細根長度與粗根長度的比值；而且，腐殖酸+植物源殺線劑處理的細根根長最高。龐大的根系為煙草旺長期對水分和養分的高需求提供了強有力的保障，使葉干重和莖干重顯著增加。

此外，根結線蟲病害發生的時間也可能影響植株地上部生物量形成。在根系基本形成后，根結線蟲侵染植株根系可能會使植株根系產生生理反應，促進根系苯丙烷類代謝，產生大量酚類物質和木質素等來提高植株的抗病性，刺激植株地上部生長，進而提高地上部生物量。腐殖酸中所含有的活性物質和微量元素可以改善煙株農藝性狀，促進煙株根系生長，影響煙株的抗病性。研究表明，施用硼肥可以提高植物細胞膜穩定性，減少根系向外分泌營養物質，從而減輕病害侵染，而且適當增加硼含量還可以提高細胞壁的穩定性，有效阻礙病原菌的入侵。施用鎂肥可增強作物組織抵抗力，降低大豆孢囊線蟲病的發病率。硅可以增加植物細胞壁的機械強度，而且在硅沉積位置可以促進酚類物質和木質素的積累，提高植物的抗病性。總之，增施腐殖酸營養液肥料及其與植物源殺線劑和微量元素配施，促進了根系生長，尤其是顯著提高了對于水分和養分吸收意義更大的細根體積和長度，進而提高了烤煙抗病和抑病能力，但對其抗病和抑病的機理，還有待進一步研究。

圖3 打頂期烤煙主根、粗根、細根的干重和長度與葉干重相關性分析Fig.3 Correlation analysis of dry weight and length of main root，thick root and fine root and leaf dry weight of flue-cured tobacco at the topping stage

4 結論

該研究結果表明，與清水對照相比，腐殖酸單獨施用、腐殖酸和植物源殺線劑配施、腐殖酸和微量元素配施，均顯著降低了烤煙根結線蟲病級和根結指數、根結干重、根結數量和根結體積，顯著提高了煙株莖粗、葉面積、SPAD、葉片數和株高，促進了植株根系生長，提高了細根干重與長度，進而顯著提高了烤煙葉干重和莖干重。據此，筆者認為腐殖酸可以作為根結線蟲病害中等發生程度煙田的調理劑，來提高煙株抗病性，降低根結線蟲病害的發生。但對其抑制根結線蟲病害發生的機理，還有待進一步研究。