施用微藻對烤煙生長、產量和質量的影響

摘" " 要：為明確不同濃度微藻菌劑對烤煙生長、產量和質量的影響，為微藻在煙草生產中的應用提供理論依據，設置3個不同濃度微藻處理T1（14 mL·L-1）、T2 （28 mL·L-1）、T3（56 mL·L-1）和1個空白對照（清水），對煙株農藝性狀、烤后煙葉物理性狀、化學成分和經濟性狀等指標進行研究，并對青枯病發病率進行評估調查。結果表明：（1）施用微藻可顯著提高團棵期煙株株高及莖圍，與CK相比，3個微藻處理的株高、莖圍分別提升28.37%～42.40%、4.9%～12.5%，并可顯著提高烤煙有效葉片數；綜合農藝性狀指標以T2處理效果最佳，相較于CK，T1、T2、T3處理的煙草青枯病發病率分別降低45.5%、21.2%、72.7%。（2）微藻菌劑能有效改善烤后煙葉的物理特性，增加其單葉質量的同時，降低含梗率與含水率，顯著提高產量，以T3處理的產量最高，為2 052.9 kg·hm-2，T2處理次之，施用微藻可顯著提高上等煙比例及中上等煙比例，T2處理最高，產值也最高，為41 282.95元·hm-2。（3）施用微藻對烤后煙葉不同部位的化學成分影響不同，相較于CK，中部葉施用微藻的處理，N、K、總糖含量分別降低0.6%～1.4%、3.2%～5.4%、4.6%～6%，煙堿含量表現為T2gt;T3gt;CKgt;T1；下部葉中，處理間煙堿、還原糖、總糖含量存在顯著性差異，均以T2處理最高，分別為2.66%、19.19%、23.33%。綜上所述，施用微藻可顯著提高煙株有效葉數及株高，并顯著提高上等煙及中上等煙比例，提高烤煙產值，微藻的施用有助于改善烤后煙葉品質，使化學成分更為協調，并且青枯病發病率顯著降低，綜合各項指標以T2處理（28 mL·L-1）效果最佳。

關鍵詞：烤煙；微藻菌劑；產量和質量；經濟性狀

中圖分類號： S141.2" " " " " 文獻標識碼：A" " " " " DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.11.007

Effect of Microalgae Application on Growth and Yield Quality of Flue-cured Tobacco

LIU Xinyao1， FAN Min2， QUAN Yihua1， WANG Zhenhua2， YANG Lei3， LI Qiang2

（1. Zhangjiajie Branch of Hunan Provincial Tobacco Company， Zhangjiajie， Hunan 427000， China; 2.College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China; 3. China Hunan Tobacco Industrial Corporation， Changsha， Hunan 410019， China）

Abstract： In order to clarify the impact of microalgae inoculants at different concentrations on the growth， and quality of flue-cured tobacco， and to provide a theoretical basis for the application of microalgae in tobacco production， three different concentrations of microalgae treatments were established： T1 （14 mL·L-1）， T2 （28 mL·L-1）， and T3 （56 mL·L-1）， along with a blank control （water）. The study evaluated various indicators such as the agronomic traits of tobacco plants， the physical shape of cured tobacco leaves， chemical components， and economic traits. Additionally， the incidence rate of bacterial wilt was assessed and investigated.The results showed that： （1） the application of microalgae significantly increased the height and stem circumference of tobacco plants during the rosette stage. Compared to the control （CK）， the three treatments involving microalgae application led to an increase in plant height and stem circumference ranging from 28.37% to 42.40% and 4.9% to 12.5%， respectively. Additionally， it significantly boosted the effective number of leaves in flue-cured tobacco. Considering the comprehensive agronomic traits， the T2 treatment demonstrated the best results. Compared to the CK， the incidence of tobacco bacterial wilt in T1， T2， and T3 treatments decreased by 45.5%， 21.2%， and 72.7%， respectively. （2）The microalgae bacteria agent effectively improved the physical characteristics of roasted tobacco leaves， increased leaf weight， reduced stem content and water content， and significantly increased yield. The T3 treatment achieved the highest yield， which was 2 052.9 kg·hm-2， followed by the T2 treatment. The application of microalgae significantly improved the proportion of fine tobacco and the combined proportion of medium and fine tobacco， with the T2 treatment yielding the highest output value of 41 282.95 yuan·hm-2. （3）The application of microalgae exerted diverse impacts on the chemical composition of cured tobacco leaves. In comparison with CK， the contents of N， K， and total sugar in the middle leaves treated with microalgae decreased significantly by 0.6%-1.4%， 3.2%-5.4%， and 4.6%-6% respectively. The nicotine contents presented the sequence of T2gt;T3gt;CKgt;T1. In the lower leaves， there were marked differences in the contents of nicotine， reducing sugar， and total sugar among the treatments， with the T2 treatment demonstrating the highest levels at 2.66%， 19.19%， and 23.33%， respectively. In conclusion， the application of microalgae significantly enhances the number of effective leaves and the height of tobacco plants， markedly raises the proportion of high-grade tobacco and medium-high-grade tobacco， and boosts the output value of flue-cured tobacco. The application of microalgae contributes to enhancing the quality of tobacco leaves after roasting， makes the chemical composition more harmonious， and significantly lowers the incidence of bacterial wilt. Taking all indicators into consideration， the T2 treatment （28 mL·L-1） has the most optimal effect.

Key words： flue-cured tobacco; microalgae bactericide; yield and quality;economic properties

煙草作為重要經濟作物，對社會及農村經濟發展做出了重要貢獻。但在煙葉生產過程中，部分煙農為提高烤煙產量，加之土地資源匱乏，普遍存在長期過量施用單一化肥的現象。不合理施肥現象導致煙葉營養比例失衡、煙葉香氣不足、煙堿含量過高和煙葉化學成分不協調，從而影響煙葉產量和質量[1-3]，造成土壤板結酸化[4]等問題。

近年來，微生物菌劑被廣泛應用，在作物減施化肥和增產促生等方面效果顯著[5]。國內外學者對微生物肥料在烤煙上的應用做了大量的研究。胡亞杰等[6]研究發現，微生物肥料有利于促進烤煙生長發育，可提高產量和改善煙葉的品質；劉洪杰[7]研究發現，微生物肥料處理能顯著提高連作烤煙農藝性狀。Zhang等[8]研究發現，施用微生物劑還提高上等煙葉的比例，從而提高煙草生產的經濟效益。

微藻作為新型微生物肥料，是一類高度多樣化的重要光合微生物，包括藍藻（原核生物）和真核生物（如綠藻、裸藻和硅藻）[9]，可被用作生物肥料、生物防治劑和土壤調節劑等[10-12]，目前已在小麥、玉米、水稻等作物中研究應用。Renuka 等[13]研究發現，將藍藻和綠藻的復合物用于小麥時，土壤微生物活性提高，土壤有機碳含量增加，促進了小麥生長和產量的提高。Yilmaz等[14]研究發現，小球藻用作生物肥料添加到玉米中時，土壤有機碳含量增加。Osman[15]評估了藍藻Nostoc entophytum和oscatoriaaugustissima作為豌豆植物生物肥料的潛力，結果表明，接種藍細菌可節省50%化肥，證實了微藻在綠色可持續發展農業中的重要價值，但微藻在烤煙生產上的研究鮮有報道。

本研究通過施用不同濃度的微藻，探求其對煙株生長、產量和質量的影響，旨在為煙葉的優質適產及綠色可持續發展提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗方法與設計

1.1.1 試驗地概況及試驗材料 試驗于2020年5月在湖南省張家界市桑植縣（29°18'N，110°02'E）進行，該地區氣候變化成垂直規律，屬中亞內陸性季風氣候。試驗地基本土壤理化性質：有效磷含量為41.23 mg·kg-1，速效鉀含量為83.44 mg·kg-1，銨態氮（NH4 +" -N）含量為20.34 mg·kg-1，硝態氮（NO3 - -N）含量為1.63 mg·kg-1，pH值為6.75，可溶性有機碳（DOC）含量為65.89 mg·kg-1。

供試煙草品種為K326，由張家界市煙草公司提供。本研究使用的微藻為固氮藍藻、蛋白核小球藻、小單岐藻（4.5∶4.5∶1）3種藻類的混合藻液，有效活菌數為3×106個·mL-1，由湖南省耕天下生物科技有限公司提供。

1.1.2 試驗設計 選取植煙大田，于煙苗移栽10 d后澆灌菌劑，以澆灌清水為對照，設置根系澆灌14 mL·L-1（T1）、28 mL·L-1（T2）和56 mL·L-1（T3）微藻營養液3個處理，每株煙澆灌300 mL。試驗采用完全隨機區組設計，每個處理3個重復，共12個小區。每個小區7壟，每壟17株，共119株，株行距為50 cm ×120 cm。試驗地養分管理及栽培措施均按張家界市煙葉生產技術標準進行。

1.2 煙株相關指標測定

1.2.1 農藝性狀 參照中華人民共和國煙草行業標準YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》[16]，分別在烤煙團棵期、旺長期、成熟期對煙株葉長、葉寬、葉數、節距、株高等農藝性狀進行測定。

1.2.2 病原體癥狀評估 參照煙草病蟲害分級及調查方法[17]進行病害分級，評估每種處理的青枯病的疾病嚴重程度，計算TBW（煙草青枯病，Tobacco bacterial wilt）的發病率和病情指數。公式如下：

di= n′/N′×100%

DI=∑（r×n）/（N×9）×100

式中，n′是受感染煙草植株的數量；N′是調查煙株的總數；r是疾病嚴重程度的等級；n是各級病株數；N是調查的總株數。

1.2.3 煙葉質量評價指標及數據處理 各處理煙葉樣品分別取10片，在標準空氣條件下 （溫度22 ℃、RH 60%） 平衡3 d，再對物理形狀（葉長、葉寬、厚度、單葉質量、葉質質量、密度、平衡含水率）進行測定，測定方法參照田茂成等[18]的研究。

烤后煙葉樣品的總糖、還原糖、煙堿、氯、淀粉含量等使用連續流動分析儀測定，總氮含量使用凱氏定氮儀測定，鉀含量使用火焰光度計測定，各化學成分檢測數據都換算成百分含量。本研究使用SPSS、Excel軟件對農藝性狀、發病率和化學性質等參數數據進行分析。

1.2.3 煙葉經濟指標 分小區掛牌標記烘烤，依據國家標準GB2635—1992《烤煙》[19]，統計上、中、下各等級煙葉數量，計算上等煙、上中等煙的比例，按照當地收購標準計算煙葉均價、產量和產值。

2 結果與分析

2.1 施用微藻對煙株農藝性狀的影響

由表1可知，施用微藻能改善煙株部分農藝性狀。團棵期與CK相比，施用微藻處理（T1、T2、T3）的株高、葉數、莖圍分別提高了28.37%～42.40%、22.78%～35.95%、4.93%～12.52%；與CK相比，旺長期葉數提高了0.25%～11.79%，成熟期葉數提高了2.86%～9.23%；2個時期株高及莖圍均有提高，但差異未及顯著水平。團棵期施用微藻處理，其最大葉長及最大葉寬均顯著高于CK。旺長期及成熟期施用微藻處理，其最大葉長及最大葉寬雖高于CK，但差異未達到顯著水平。總體而言，微藻的施用對烤煙K326農藝性狀株高、葉數、莖圍、葉長、葉寬有提升作用，有利于植株生長。

2.2 不同處理煙草青枯病病害程度

由表2可知，微藻菌劑的應用可顯著降低煙草青枯病的病害程度并提高植物抗性。與CK相比，T1、T2、T3處理的煙草青枯病發病率分別降低了45.5%、21.2%、72.7%，病情指數分別降低了40.75%、81.21%、80.64%。CK的煙草青枯病病害等級最高（7級），微藻處理的青枯病病害最高（5級），病害程度下降2級，并且試驗田中未觀察到死亡植株。

2.3 施用微藻對煙葉品質的影響

2.3.1 煙葉物理性狀 由表3可知，不同濃度微藻菌劑處理的烤后煙葉物理特性差異在不同部位表現不同。下部葉中，T2、T3處理的葉長、單葉質量顯著高于CK和T1；葉寬以T2處理表現最優，但施用菌劑的處理與CK差異均未達顯著水平；T2處理的烤后煙葉葉片厚度顯著高于其他處理，分別比CK、T1、T3高出15.6%、15.6%、20.9%，T1、T3與CK間無顯著差異；T2處理的含水率與含梗率為處理間最低，其含水率分別比CK、T1、T3處理低25%、28.8%、22.8%，其含梗率分別比CK、T1、T3處理低23.4%、11.77%、21.5%。綜合各指標而言，以T2處理表現最優。

中部葉中，施用微藻處理的葉長優于CK，與CK相比，T2、T3處理分別高出7.2%、3.7%，T1與CK的差異未達到顯著水平；施用微藻可顯著提高煙葉葉寬，CK處理的葉寬為處理間最低；與下部煙葉物理特性表現不同，中部葉中其單葉厚與含水率在各處理間無顯著差異；T3處理單葉質量顯著高于其他處理，分別比CK、T1、T3處理高出14%、9.4%、11.7%，為處理間最優；施用微藻降低煙葉的含梗率，如表3所示，施用微藻的處理含梗率顯著低于CK。

2.3.2 烤后煙葉化學成分 烤煙樣品的主要化學成分基木統計特征結果見表4。就下部葉而言，各處理的煙葉N及K含量無顯著差異，各處理的煙堿含量大小為T1gt;T2gt;CKgt;T3，相較于CK，T1、T2處理的煙堿含量分別提高了2.8%、2.3%，T3處理的煙堿含量降低了7.5%；下部葉中，各處理的還原糖含量以T2、T3處理最高，顯著高于CK，T2、T3處理的還原糖含量比CK提高了11.9%、11.1%，而T1處理與CK無顯著差異；總糖含量與還原糖變化一致，以T2、T3處理最高，顯著高于CK、T1處理，而T1處理與CK無顯著差異；下部葉施用微藻處理，其氯含量與CK相比，無顯著差異。

就中部葉而言，煙葉中N及K含量差異與下部葉表現不一致，施用微藻處理的煙葉N及K含量顯著低于CK，施用微藻的處理K含量比CK分別降低了3.3%、3.2%、5.4%。各處理煙堿含量大小為T2gt;T3gt;CKgt;T1，與CK相比，除T1處理外，施用微藻處理的煙堿含量升高。下部葉中，施用微藻處理的煙葉還原糖含量升高。中部葉中，施用微藻處理與CK相比無顯著差異。各處理的總糖含量平均值為21.67%、20.52%、20.67%、20.36%，施用微藻處理其總糖含量顯著降低。氯含量變化與總糖變化規律相反，施用微藻處理其氯含量顯著升高，以T3處理達到最大值（0.436%）。

2.4 施用微藻對烤煙經濟性狀的影響

由表5可知，4個處理的平均產量分別為1 904.8、1 970.55、2 005.05、2 052.9 kg·hm-2，施用微藻處理相較于CK，產量提高了3.5%～7.8%，以T3處理產量最高，T2處理次之。各處理平均產值分別為33 257.31、36 180.08、41 282.95、38 327.64元·hm-2，施用微藻處理相較于CK，產值提高了8.8%～27.1%。施用微藻能改善上等煙比例及中上等煙比例，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24.13%、14.1%、7.7%。綜合經濟性狀各指標，以T2處理表現最優。

3 討論與結論

3.1 討論

施用微藻對烤煙的影響首先從農藝性狀上體現出來。相關研究表明，施用微生物肥料可提高煙葉節距、株高、莖圍等農藝性狀指標[20]，但也有學者的研究結果與上述結論相悖。夏振遠等[21]認為，微生物肥料對烤煙的生物學特性沒有顯著作用。本研究中，施用微藻后有效葉片數顯著高于CK，以T2（28 mL·L-1）、T3（56 mL·L-1）處理的效果最好，團棵期煙株最大葉長、最大葉寬和株高施用微藻后高于CK，旺長期及成熟期雖高于CK，但差異不顯著，而煙株的莖圍、節距與CK無顯著差異，其原因可能是施用微生物肥料的同時，煙草復合肥料施用量也降低，外部加入土壤中的氮、磷、鉀等元素減少，并且微生物肥料是通過緩慢釋放自身養分來提高土壤肥力，從而影響煙草對養分的吸收利用[22]，故在煙草生長時煙草生長農藝指標雖然高于CK，但差異不顯著。從烤后煙葉物理性狀可知，施用微藻顯著提高了葉長、葉寬、單葉質量，這與徐宗昌[23]研究一致。從煙葉經濟性狀可知，施用微藻可顯著增烤后煙葉產量，以T2（28 mL·L-1）處理表現最優。烤煙經濟指標中，T2處理的產量不是最高，但產值為處理間最優，這是因為T2處理的上等煙及上中等煙比例高，所以均價最高，產值最優。研究發現，施用微生物肥料提高了烤煙產量及中上等煙比例，這與丁燦等[24]研究一致，并且產量還與處理間青枯病發病率及病情指數存在顯著差異有關。由田間青枯病發病率及發病指數可以看出，CK的青枯病發病率及病情指數最高，施用微藻處理青枯病發病率及病情指數施用微藻降低了青枯病發病率，這與土壤中青枯雷爾氏桿菌與細菌豐度有關[25]。

煙葉化學成分是衡量煙葉品質的重要依據。陳鈺棟等[26]研究表明，應用功能微生物菌劑能夠提高上部煙葉還原糖的含量、提高中部煙葉的煙堿含量，在一定程度上能夠改善煙葉化學成分的協調性。本研究中，施用微藻可顯著提高上部煙葉還原糖含量及中部葉中煙堿含量，但下部煙葉中，T3處理煙堿反而低于CK，原因可能是煙株根系吸收的氮素供煙株生長所用，T3處理農藝性狀優于CK，所消耗的氮素較多，積累的氮素少，合成的煙堿含量就低。Liu等[27]研究表明，積累的氮素很大部分為合成煙堿所用，這與本研究結果一致。煙草作為喜鉀作物，煙葉鉀含量與燃燒性息息相關，我國優質烤煙要求的含鉀量不低于2%。本研究中，煙葉鉀含量處于優質煙葉鉀含量范圍，下部煙葉處理間鉀含量無顯著差異，而中部葉中，施加微藻顯著降低了煙葉鉀含量，原因可能是土壤中供植物直接吸收利用的速效鉀含量低[28]。煙草作為忌氯作物，氯含量影響煙葉燃燒性，氯含量過高會導致煙葉熄火。高芳芳等[29]研究表明，施用微生物菌劑對煙葉氯含量無明顯影響，這與本研究結果不同。本研究中，下部煙葉氯含量變化不大，而中部葉中，施用微藻顯著增加了氯含量，原因可能是煙葉氯含量隨土壤有機質含量升高而升高[30]，適量的氯有利于提高烤煙產量、產值和上中等煙的比例[31]。本研究經濟指標結果顯示，微藻的添加提高了烤煙產量及上中等煙比例，試驗結果得到進一步驗證。還原糖與總糖是評價煙葉品質的重要指標，國內優質煙葉還原糖范圍為16%～22%，總糖含量范圍為18%～24%[32]。表4中，煙葉總糖含量均在優質煙葉范圍；下部煙中T2、T3處理還原糖含量顯著高于CK，而中部煙中還原糖含量顯著低于CK，無明顯規律，微藻菌劑對還原糖含量是否有抑制或提高作用，還需進一步驗證。同時，針對微藻菌劑對減輕煙草青枯病害的機理尚未明確，對根際土壤中青枯雷爾氏桿菌豐度做定量分析將在下一步試驗中展開。

3.2 結論

施用微藻菌劑可顯著提高煙株有效葉數及株高，對煙株葉長、莖圍等亦有提升作用，同時微藻能顯著提高上等煙及中上等煙比例，提高烤煙產值，以T2（28 mL·L-1）處理效果最佳；微藻的施用有助于改善烤后煙葉品質，使化學成分更為協調，并且可有效降低青枯病發病率。本研究中，微藻菌劑對烤煙K326增產促生、減輕病害等方面效果較好，可作為當地煙區肥料管理和青枯病防控的理論參考。

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