毛家偉，張 翔，李 亮，余 瓊，司賢宗，索炎炎，吳俊林，孔德輝

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.駐馬店市煙草公司，河南 駐馬店 463000；3.洛陽市煙草公司，河南 洛陽 471000)

煙葉生長及其品質(zhì)受土壤、栽培技術(shù)、氣候等諸多因素的影響[1-3]。在干旱和漬水等不利條件下，煙株吸收水分和養(yǎng)分的能力受到抑制，并引起一系列的生理響應(yīng)[4]，如植物氣孔關(guān)閉、體內(nèi)活性氧自由基大量累積等，而植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)等抗氧化酶協(xié)調(diào)作用能有效地清除活性氧自由基，減輕植物受到的傷害[5]。近年來，部分植煙土壤由于連作時(shí)間較長，長期使用單一化學(xué)肥料，忽視有機(jī)肥的使用[6]，造成土壤板結(jié)，土壤微生物活性降低[7]，營養(yǎng)元素利用率不高，從而造成煙葉品質(zhì)下降。鉀含量和氯含量都是評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)[8-9]，近年來，黃淮煙區(qū)煙葉氯含量偏高和鉀含量偏低的問題一直未得到很好地解決，已經(jīng)成為影響煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一[10]。微生物肥料含活性有益微生物，通過微生物代謝及其產(chǎn)物促進(jìn)農(nóng)作物代謝從而獲得高產(chǎn)[11]。很多研究表明，配施微生物肥料可以顯著提高作物的肥料利用率[12]，改善土壤結(jié)構(gòu)[13]，減少病害[14]，提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[15]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到過量施用化肥、農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的污染，因而對(duì)微生物肥料的研究和應(yīng)用逐漸增加。近年來，關(guān)于生物菌劑在煙草上的應(yīng)用有一些報(bào)道[16-18]，但由于微生物肥料種類繁多，不同地區(qū)氣候環(huán)境、土壤類型不同，微生物肥料效果也會(huì)出現(xiàn)較大差異。因此，在不同地區(qū)大量開展微生物菌劑的應(yīng)用研究是有實(shí)際意義的。本試驗(yàn)利用5種微生物菌劑，研究其對(duì)烤煙葉片抗氧化酶活性和鉀、氯含量的影響，為篩選高效生物菌劑、改良煙區(qū)土壤、提高煙葉品質(zhì)以及合理施用生物菌劑提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年分別在河南省豫西旱作煙區(qū)(DA)與豫南雨養(yǎng)煙區(qū)(RA)進(jìn)行。豫西旱作煙區(qū)試驗(yàn)布置在洛寧縣小界鄉(xiāng)王村煙田，該區(qū)屬豫西山地丘陵旱作區(qū)；年降水量僅600 mm左右，季節(jié)性干旱經(jīng)常發(fā)生；此區(qū)供試烤煙品種為秦?zé)?6，供試土壤為褐土，基礎(chǔ)理化性狀為：pH值7.94，有機(jī)質(zhì)11.1 g·kg-1，堿解氮109.2 mg·kg-1，速效磷9.5 mg·kg-1，速效鉀197.5 mg·kg-1。豫南雨養(yǎng)煙區(qū)試驗(yàn)布置在泌陽縣楊家集鄉(xiāng)，該區(qū)光、溫、水資源豐富，降水和地下水較充足，年降水量在750 mm以上；此區(qū)供試烤煙品種為豫煙6號(hào)，供試土壤為黃褐土，基礎(chǔ)理化性狀為：pH值5.79，有機(jī)質(zhì)12.1 g·kg-1，堿解氮145.6 mg·kg-1，速效磷20.3 mg·kg-1，速效鉀150.3 mg·kg-1。兩試驗(yàn)地點(diǎn)前茬作物均為煙草，供試肥料種類為：一銨(N11%、P2O544%)，硝銨磷(N32%、P2O54%)，硫酸鉀(K2O 50%)，供試微生物肥A、B、C、D、E技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 生物菌劑產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2個(gè)試驗(yàn)區(qū)均分別設(shè)6個(gè)處理，分別是T1：對(duì)照，常規(guī)施肥，不施生物菌劑；T2：生物菌劑A 30.0 kg·hm-2+常規(guī)施肥；T3：生物菌劑B 30.0 kg·hm-2+常規(guī)施肥；T4：生物菌劑C 30.0 kg·hm-2+常規(guī)施肥；T5：生物菌劑D 30.0 kg·hm-2+常規(guī)施肥；T6：生物菌劑E 15.0 kg·hm-2+常規(guī)施肥。各處理生物菌劑用量按產(chǎn)品說明確定。

常規(guī)施肥氮、磷、鉀用量分別為N 67.5 kg·hm-2、P2O5101.25 kg·hm-2、K2O 236.25 kg·hm-2，氮肥70%條施、30%穴施，磷肥全部條施，鉀肥50%條施、20%穴施、30%追施，生物菌劑A兌水300倍澆施，其他生物菌劑均穴施。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積72 m2。其他各項(xiàng)田間生產(chǎn)管理措施統(tǒng)一按當(dāng)?shù)匾?guī)范化措施進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 葉片抗氧化酶活性、丙二醛及可溶性糖含量 在圓頂期，各處理隨機(jī)選3株植株，采集中部葉片5～6 g，并迅速用錫紙包好放于液氮中，采集完畢后帶回實(shí)驗(yàn)室存放于-80℃冰箱。過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑法，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法，丙二醛(MDA)含量采用雙組分光光度計(jì)法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[19]。

1.3.2 煙葉鉀、氯含量 分別在移栽后45 d和60 d取各處理煙株中部葉，在105℃下殺青30 min，然后在70℃下烘干至恒重，粉碎過40目篩后測(cè)定全鉀和Cl-含量[20]。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)性狀 各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)，并根據(jù)烤煙42級(jí)煙葉分級(jí)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)烤后煙葉分級(jí)，確定烤煙的產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例。

1.3.4 烤后煙葉的化學(xué)成分 烘烤后各處理取中部葉(C3F)和上部葉(B2F)用于測(cè)定總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量[21]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行Duncan新復(fù)極差法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物菌劑處理對(duì)煙葉葉片可溶性糖和丙二醛含量的影響

可溶性糖含量可以反映植株的碳代謝強(qiáng)度，同時(shí)在植株逆境防御中具有重要作用[22]。從圖1A可以看出，在雨養(yǎng)煙區(qū)，與對(duì)照T1相比，施用生物菌劑均提高了煙葉葉片中可溶性糖的含量，提高幅度為0.38%～1.43%，除T5處理和T6處理外，各處理均顯著提高了烤煙葉片中可溶性糖的含量，以T3處

理最高，達(dá)4.59%。在旱作煙區(qū)，生物菌劑處理可溶性糖含量均高于對(duì)照處理，以T2處理最高，達(dá)5.16%，說明該處理光合作用效率較高，碳水化合物的代謝旺盛[23]。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的產(chǎn)物，具有細(xì)胞毒性，其含量高低可反映植物受害的程度[24]。由圖1B可見，除T2處理外，各處理MDA含量均表現(xiàn)為旱作煙區(qū)大于雨養(yǎng)煙區(qū)，說明干旱脅迫條件下煙葉細(xì)胞膜的損害程度較大。在雨養(yǎng)煙區(qū)，與對(duì)照T1處理相比，施用生物菌劑均降低了煙葉中MDA含量，除T2處理外差異均達(dá)顯著水平，以T4處理最低，為11.3 μmol·g-1。在旱作煙區(qū)，與對(duì)照T1處理相比，除T6處理外，各處理均顯著降低了煙葉中MDA含量，以T2處理和T3處理較低，分別為17.2 μmol·g-1和16.6 μmol·g-1。

注：不同小寫字母表示同一煙區(qū)處理間差異顯著(P<0.05)，下同。Note: Different small letters mean significant difference among treatments in the same tobacco planting areas at P<0.05 level. The same below. 圖1 不同處理對(duì)烤煙葉片可溶性糖和丙二醛含量的影響Fig. 1. Effects of different treatments on soluble sugar and MDA content of tobacco leaf

2.2 不同生物菌劑處理對(duì)煙葉葉片抗氧化酶活性的影響

由圖2A可知，雨養(yǎng)煙區(qū)葉片CAT活性明顯高于旱作煙區(qū)。在雨養(yǎng)煙區(qū)，除T5處理外，其他施用生物菌劑處理均比對(duì)照T1處理提高了煙葉CAT活性，以T4處理CAT活性最高，達(dá)47.8 μmol·min-1·g-1。在旱作煙區(qū)，與對(duì)照T1相比，施用生物菌劑均顯著提高了煙葉CAT活性，以T2和T3最高，均顯著高于其他處理。

由圖2B可以看出，在雨養(yǎng)煙區(qū)，生物菌劑處理均比對(duì)照T1提高了煙葉SOD活性，以T3處理和T4處理最高且顯著高于其他處理。在旱作煙區(qū)，施用生物菌劑對(duì)煙葉SOD活性稍有提高，但各處理間差異不顯著。

圖2C顯示，在雨養(yǎng)煙區(qū)，施用生物菌劑處理均比對(duì)照T1的煙葉POD活性有一定程度提高，以T4處理最高，但其他處理與T1差異未達(dá)顯著水平。在旱作煙區(qū)，各處理POD活性由高到低的順序?yàn)椋篢3>T2>T4>T6>T5>T1，除T5處理外，其他處理均顯著提高了煙葉的POD活性。

圖2 不同處理對(duì)烤煙葉片抗氧化酶活性的影響Fig.2 Effects of different treatments on antioxidant enzyme activities of tobacco leaf

2.3 不同生物菌劑處理對(duì)煙葉鉀、氯離子含量的影響

不同處理移栽后45 d和60 d中部煙葉中全鉀含量見圖3A。在雨養(yǎng)煙區(qū)移栽后45 d，以T1和T4的煙葉鉀含量較低，顯著低于其他處理，以T3和T5煙葉鉀含量較高，分別達(dá)3.44%和3.64%，顯著高于其他處理；在移栽后60 d，以T3煙葉鉀含量最高，達(dá)2.52%，顯著高于其他處理。在旱作煙區(qū)移栽后45 d，與對(duì)照T1相比，各處理均顯著提高了煙葉鉀含量0.42%～0.94%。在移栽后60 d，各處理煙葉中鉀含量由高到低的順序表現(xiàn)為：T2>T4>T5>T3>T6>T1，T2鉀含量達(dá)2.65%，顯著高于其他處理。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Note: Different small letters mean significant difference among treatments (P<0.05). 圖3 不同處理對(duì)煙葉鉀、氯離子含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on potassium and chlorine content of tobacco leaves

不同處理移栽后45 d和60 d中部煙葉中Cl-含量見圖3B。在雨養(yǎng)煙區(qū)移栽后45 d，與對(duì)照T1相比，T2、T3和T5均顯著降低了煙葉中Cl-含量；移栽后60 d，T5處理的葉片Cl-含量最高，達(dá)0.94%，說明施用該生物菌劑提高了煙葉Cl-含量；以T3和T4處理煙葉Cl-含量最低，顯著低于其他處理，其中T3處理Cl-含量為0.61%。在旱作煙區(qū)，移栽后45 d，對(duì)照T1葉片中氯離子含量顯著高于其他處理，T2、T3、T5處理氯離子含量較低且三者之間差異不顯著；在移栽后60 d，以T3處理煙葉氯離子含量最低，但與T2處理差異不顯著。

2.4 不同生物菌劑處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響見表2。在雨養(yǎng)煙區(qū)，與常規(guī)對(duì)照T1處理相比，施用生物菌劑處理產(chǎn)量提高幅度為99～447 kg·hm-2，T4處理產(chǎn)量最高，達(dá)2 753 kg·hm-2，T3處理和T4處理間產(chǎn)量差異不顯著；產(chǎn)值由高到低的順序?yàn)椋篢3>T4>T5>T6>T2>T1，T3產(chǎn)值顯著高于其他處理；各處理均價(jià)和上等煙比例均以T3最高，分別為22.25元·kg-1和54.2%。在旱作煙區(qū)，與常規(guī)對(duì)照處理相比，施用生物菌劑處理產(chǎn)量提高幅度為19～171 kg·hm-2，T3產(chǎn)量最高，達(dá)2 585 kg·hm-2，T3和T2產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照處理；與對(duì)照處理相比，除T6外，各處理均顯著提高了煙葉產(chǎn)值，以T2處理產(chǎn)值最高，達(dá)63 214元·hm-2，除T4外與其他處理產(chǎn)值差異均達(dá)顯著水平；各處理均價(jià)和上等煙比例均以T2最高，分別為24.82元·kg-1和61.8%。

表2 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.5 不同生物菌劑處理對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響

從表3可以看出，在雨養(yǎng)煙區(qū)，與對(duì)照T1處理相比，除T6處理外的其他施用生物菌劑處理均降低了中部葉和上部葉總糖、還原糖和煙堿含量，上部葉總氮含量也均有所降低，各施用生物菌劑處理對(duì)煙葉鉀含量均有所提高，中部和上部葉鉀含量均以T3處理最高，分別達(dá)1.84%和1.76%。Cl-含量分析結(jié)果表明，與對(duì)照處理相比，上部葉除T3處理有所增加外，其余處理均降低了上部煙葉Cl-含量。在旱作煙區(qū)，與對(duì)照處理相比，施用生物菌劑處理均提高了中部葉總糖和還原糖含量，上部葉除T6處理外，各處理總糖含量均有一定降低。從總氮含量比較，施用生物菌劑處理中部葉總氮含量均有一定上升。與對(duì)照處理相比，T2處理和T5處理中部葉煙堿含量有一定降低。施用生物菌劑處理均明顯提高煙葉鉀含量，中部葉提高0.25%～0.84%，上部葉提高0.18%～0.31%，不同生物菌劑處理間相比，中部葉鉀含量以T2處理和T4處理較高，均為1.94%。各處理煙葉氯離子含量均在小于0.8%的適宜范圍[21]。

表3 不同處理對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響

3 討論與結(jié)論

可溶性糖是原煙重要品質(zhì)指標(biāo)之一，在一定范圍內(nèi)，可溶性總糖含量越高，煙葉品質(zhì)越好[25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照處理(T1)相比，施用生物菌劑處理均提高了煙葉葉片中可溶性糖的含量，不同處理間相比，雨養(yǎng)煙區(qū)以T3處理最高，旱作煙區(qū)以T2處理最高。MDA含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度，最直接的特征在于葉片的快速衰老[26]，從本試驗(yàn)看，MDA含量均表現(xiàn)為旱作煙區(qū)大于雨養(yǎng)煙區(qū)，施用生物菌劑處理均降低了葉片中MDA含量。生物體內(nèi)各種代謝途徑都是由酶來催化和調(diào)控的，特別是一些起調(diào)控作用的抗氧化酶[27]。研究表明，向土壤中添加有機(jī)物料能夠明顯改善土壤理化性質(zhì)和植物葉片的抗氧化酶活性[28]，孫運(yùn)杰等[29]試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥使藍(lán)莓葉片的過氧化氫酶活性顯著提高，提高了藍(lán)莓的抗逆能力。本研究結(jié)果表明，與對(duì)照處理相比，除雨養(yǎng)煙區(qū)T5處理外，其他施用生物菌劑處理均提高了烤煙葉片CAT、SOD、POD活性，說明施用生物菌劑提高了煙葉清除活性氧分子的能力，減輕了逆境對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，增強(qiáng)煙株的抗逆能力和環(huán)境適應(yīng)能力。

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，施用生物菌劑處理(除雨養(yǎng)煙區(qū)T5外)中部葉鉀含量均高于對(duì)照處理，在移栽后60 d，雨養(yǎng)煙區(qū)以T3中部葉全鉀含量顯著高于其他處理，旱作煙區(qū)則以T2鉀含量最高。從煙葉中Cl-含量分析，與對(duì)照T1相比，在移栽后45 d，除雨養(yǎng)煙區(qū)T4處理外，其他施用生物菌劑處理Cl-含量均有所降低，在移栽后60 d，雨養(yǎng)煙區(qū)T3和T4煙葉Cl-含量較低，旱作煙區(qū)以T3和T2煙葉Cl-含量較低。弓新國等[30]研究表明，微生物菌劑在苗期和大田期施用均可促進(jìn)烤煙生長，減少病害發(fā)生，提高煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量。張良等[31]試驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合菌劑與有機(jī)無機(jī)肥配施可以顯著提高烤煙上等煙比例和均價(jià)。從本試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性狀來看，與對(duì)照T1相比，施用生物菌劑處理提高了烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例，各生物菌劑處理間相比，雨養(yǎng)煙區(qū)以T3最佳，旱作煙區(qū)則以T2表現(xiàn)最佳。從烤后煙葉化學(xué)成分來看，在雨養(yǎng)煙區(qū)，與對(duì)照T1相比，除T6處理外，其他施用生物菌劑處理均降低了中部葉和上部葉總糖、還原糖和煙堿含量，而在旱作煙區(qū)，施用生物菌劑處理均提高了中部葉總糖和還原糖含量，并且煙葉鉀含量均有所提高，在雨養(yǎng)煙區(qū)和旱作煙區(qū)分別以T3和T2表現(xiàn)較好。Cl-含量除雨養(yǎng)煙區(qū)T5處理外，其他處理煙葉Cl-含量均在小于0.8%的適宜范圍。

綜合來看，與常規(guī)施肥相比，施用生物菌劑能提高烤煙葉片中可溶性糖的含量，降低葉片中MDA含量，提高抗氧化酶活性，增強(qiáng)煙株的抗逆能力，提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值，促進(jìn)烤后煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。在雨養(yǎng)煙區(qū)和旱作煙區(qū)，分別以T3處理(生物菌劑B，用量30.0 kg·hm-2，施用方式為穴施)和T2處理(生物菌劑A，用量30.0 kg·hm-2，施用方式為兌水300倍澆施)較果較好。