外源调节物质对硃砂烟生长、产质量及病害的影响

Effects of Exogenous Regulators on Growth, Yield, Quality and Disease of Zhusha Tobacco

摘要

为探究植物外源调节物质对硃砂烟（Nicotiana tabacum L.）生长、产质量及病害的影响，初步明确外源调节物质在硃砂烟提质增效上的应用潜力，以硃砂烟1号为试验材料，设置常规清水处理（A1，CK）、多利维生（A2）、精氨酸-硼锌复合物（A3）和氯化胆碱（A4）共4个处理，对比分析各处理烟株的生育期、农艺性状、病害发病情况、光合特性、经济性状、原烟外观质量和烤后烟叶化学成分。结果表明，相较于A1，施用3种外源调节物质后，烟株各生育期均有所延长；株高、茎围、有效叶片数和最大叶面积均有显著增加，增幅分别为2.21%~6.56%、12.96%~19.79%、3.13%~7.85%和2.21%~6.56%；烟株主要病害发病率和发病程度显著降低，花叶病、气候性斑点病、黑胫病和脉斑病毒病发病率分别降低23.21%~36.71%、15.03%~21.29%、17.3%~27.48%、4.74%~28.86%；叶片光合特性明显增强，净光合速率增加2.46%~7.85%；烤后烟叶产量、均价、产值和中上等烟比例显著增加，分别增加1.81%~3.35%、1.12%~8.69%、2.98%~12.28%和0.18%~1.88%；化学成分含量和协调性及感官质量更优。综上所述，施用多利维生、精氨酸-硼锌复合物和氯化胆碱均能有效促进硃砂烟的生长发育、降低病害发生率，并显著提升烟叶品质，其中以施用多利维生效果最佳。

Abstract

In order to explore the effects of plant exogenous regulators on the growth, yield, quality, and disease of Zhusha tobacco(Nicotiana tabacum L.), preliminarily clarify the potential application of these regulators in improving the quality and efficiency of Zhusha tobacco, in this study, Zhushayan 1 was used as the experimental material, and four treatments were set up: local conventional control(A1), Duolilai(A2), arginine-boron-zinc complex(A3), and choline chloride(A4). The growth period, agronomic traits, disease incidence, photosynthetic characteristics, economic traits, appearance quality of raw tobacco, and chemical composition of flue-cured tobacco leaves were compared and analyzed. The results showed that compared to the local conventional treatment(A1), the growth periods of tobacco plants were prolonged after the application of the three exogenous regulators. The plant height, stem girth, number of effective leaves, and maximum leaf area increased significantly by 2.21%-6.56%, 12.96%-19.79%, 3.13%-7.85%, and 2.21%-6.56%, respectively. The morbidity and severity of the main diseases affecting tobacco plants were significantly reduced. The morbidity of mosaic disease, climatic spot disease, black shink disease, and plaque virus diseasedecreased by 23.21%-36.71%, 15.03%-21.29%, 17.3%-27.48%, and 4.74%-28.86%, respectively. The photosynthetic characteristics of the leaves were significantly enhanced, with the net photosynthetic rate increasing by 2.46%-7.85%.The yield, average price, output value, and proportion of middle and superior tobacco leaves increased significantly by 1.81%-3.35%, 1.12%-8.69%, 2.98%-12.28%, and 0.18%-1.88%, respectively. The chemical composition content, coordination, and sensory quality were significantly improved as well. In summary, the application of Duolilai, arginine-boron-zinc complex, and choline chloride could effectively promote the growth and development of Zhusha tobacco, reduce the incidence of diseases, and significantly improve the quality of tobacco leaves. Among these treatments, Duolilai had the best effect.

Graphical abstract

关键词

硃砂烟 / 外源调节物质 / 生长 / 产质量 / 病害

Key words

Zhusha tobacco / exogenous regulators / growth / production quality / diseases

硃砂烟（Nicotiana tabacum L.）是普通烟草在自然界种植过程中发生基因变异而产生的，其叶片经过正常烘烤调制后呈现丹红或硃红色的块状不规则斑点，国外称之为樱桃红（Cherry-red）烟叶^[1-2]。普通烟草的香气量、香气质不足是制约烟草发展的因素之一，而硃砂烟烤后烟叶具有低烟碱、高降烟碱^[3-5]、叶片结构疏松、油分、香气质香气量充足、刺激性小、协调性好等特点^[6-7]及其具有独特的“糯米香”风味，在加香加料方面有着不可替代的优势^[8]。然而，自然界中硃砂烟极其稀有，产量极低，因此，为提高硃砂烟产量，满足卷烟工业需求，提升卷烟抽吸品质，硃砂烟的种植逐渐推广开来。

施用植物生长调节剂、微生物菌剂、叶面肥料等外源调节物质是现在大田生产中促进作物生长发育、降低病虫害、增加产量、提高经济系数的常见手段。外源调节物质主要是由人工合成或是从微生物当中提取出来，对植物生长发育具有调节作用的有机化合物^[9]，对烤烟种子萌发^[10]、生根发芽、光合作用^[11]和内部代谢均有促进作用，且能提高烟草对温度、干旱等不良环境的抵抗力^[11-12]。烟叶产量与品质取决于烤烟栽培管理措施等多个方面^[13]。有研究表明，植物外源生长调节剂的使用能显著抑制烟株黑胫病菌丝的生长和孢子的萌发^[14]，降低烟草黑胫病的发病率^[15]；增强结球甘蓝叶片的光合能力^[16]；促进云烟87的生长发育，提高产质量^[17]；缓解烟草干旱胁迫症状，同时增加烟株的株高、叶片数和叶长^[18-19]。赤霉酸等植物生长调节剂、芽孢杆菌等微生物菌剂、腐植酸钾等众多植物外源调节物质已被广泛用于农业生产中。丁锋^[20]研究发现，利用多利来、精氨酸-硼锌复合物和氯化胆碱3种外源调节物质配水叶面喷施烟草，能够显著提高烟叶品质，使烟叶化学成分更加协调并提高中上部叶比例。但迄今为止，国内外对硃砂烟的研究主要侧重于内在化学成分和基因组学的分析，使用外源调节物质对硃砂烟生长发育和产质量的影响还少有研究，而硃砂烟又对卷烟工业乃至整个烟草行业的发展都有着极其重要的作用。因此，研究外源调节物质对硃砂烟增质提产有着重要的现实意义。

本研究结合前人研究，以朱砂烟1号为材料，选用多利维生、精氨酸-硼锌复合物和氯化胆碱3种外源调节物质进行试验，探究外源调节物质对硃砂烟生长及产质量的影响，以期为河北中烟高端烟叶原料硃砂烟的高品质生产提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2022年5—9月在云南省楚雄州永仁县宜就镇（26°10′14″N，101°14′3″E）进行。该地海拔1 695.8 m，属南温带温凉层高原型季风气侯。供试土壤为红壤土，土地平坦，墒面向阳，排水良好。试验地土壤pH值为6.0，土壤的其他基础理化性质如表1所示。

1.2 试验材料

试验品种为硃砂烟（N. tabacum L.）1号。外源调节物质分别为：多利维生（有效成分为寡雄腐霉菌，100万个孢子/g）购于捷克生物制剂有限公司；精氨酸-硼锌复合物（氨基酸-硼、锌复合剂含L-精氨酸5.7%（合肥郯润生物科技有限责任公司）、硼砂47.15%（上海宜鑫化工有限公司）、硫酸锌47.15%（上海易汇生物科技有限公司））由云南农业大学烟草学院按有效成分配制；氯化胆碱（有效成分60%）购于重庆市诺意农药有限公司。

1.3 试验方法

试验以外源调节物质为因素，共设置4个处理（表2），每个处理3次重复，共12个小区，每个小区30 m²，小区随机区组排列，每小区种烟不少于50株，株行距为120 cm×50 cm，试验田四周设有保护行。外源调节物质于烟株移栽后的第40、50天以叶面喷施的方式分2次施用。另外，农家肥和烟草专用肥均一致，农家肥为当地常用圈肥，基肥采用烟草专用复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=15∶15∶18），每公顷施用600 kg；追肥3次，第1次追施烟草专用复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=12∶0∶33.5），追施量450 kg/hm²，第2次追施烟草专用复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=13.5∶0∶44.5），追施量450 kg/hm²，第3次追施烟草专用复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O＝12.5∶0∶33.5），追施量450 kg/hm²。其他生产管理措施按照当地优质烤烟规范化生产技术进行。

1.4 调查项目及方法

1.4.1 生育时期观测记载

按烤烟生育时期调查标准，准确记录移栽期、现蕾期、中心花开放期和脚叶成熟期。生育时期按小区内进入某生育时期的烟株数占总株数的比例达到50%的标准作为该小区烟株进入该生育时期时间。

1.4.2 农艺性状调查

分别于移栽后60 d和90 d，按照YC/T 142—2010　《烟草农艺性状调查测量方法》^[21]进行农艺性状调查。每个小区随机定株调查10株，调查测算内容包括株高、茎围、有效叶片数、最大叶长和叶宽，并依据校正系数法对叶面积进行测定，其中校正系数为0.634 5^[22]。

最大叶面积=最大叶长×最大叶宽×0.634 5（1）

1.4.3 病害调查

依据GB/T 23222—2008　《烟草病虫害分级及调查方法》^[23]对试验各处理、各小区病害发病情况进行调查。

发病率=发病烟株数/调查总株数×100%（2）

病情指数=∑（病级数×该级病株数）/（最高病级数×调查总株数）×100%（3）

1.4.4 光合特性的测定

于移栽60 d后，每个小区随机选取3株烟株进行测定，并于每株中部取3片叶测定叶绿素相对含量值（SPAD）与光合数据，仪器采用SPAD测定仪（日本，SPAD-502）和Li-6400光合仪（美国）。

1.4.5 烤后烟叶外观质量鉴评

依照GB 2635—1992^[24]选取烤烟中部具有代表性的C3F等级烟叶，并对烟叶颜色、成熟度、叶片结构、油分、叶片厚度等指标逐项进行量化鉴评，并按10分制进行打分^[25-26]。

1.4.6 烤后烟叶经济性状调查

硃砂烟烘烤后，根据42级国家烟叶分级标准进行分级，并统计产量。以2022年楚雄烤烟收购价来进行硃砂烟收购，并计算均价、产值和中上等烟比例。

1.4.7 烤后烟叶化学成分分析

于烘烤结束后，每处理采集C3F等级烟叶各1 kg进行化学成分分析，包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、氧化钾、水溶性氯。并参照云南优质烤烟常规化学成分指标要求（Q/YZY 1—2009）^[27]对烤后烟叶各化学成分进行比较。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2019软件进行处理和作图，用SPSS 25.0进行单因素ANOVA方差分析，用LSD法检验差异显著性（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同外源调节物质对硃砂烟生育时期的影响

由表3可知，相较于A1处理，A2、A3、A4处理的现蕾期、中心花开放期、脚叶成熟期和顶叶成熟期均有不同程度延后，其中以A2、A3处理的各生育时期延后时间较长。

2.2 不同外源调节物质对硃砂烟主要农艺性状的影响

农艺性状是反映烟株田间长势好坏最直接的外在表现^[28]，也是植物内在生理协调好坏的体现^[29]。由图1可知，移栽后60 d，株高方面，A2、A3、A4处理之间无显著差异，但A2、A3处理均显著高于A1处理（P<0.05）；茎围方面，A2处理略高于其他处理，但各处理间无显著差异；有效叶片数和最大叶面积方面，A2处理均最高，且最大叶面积显著高于其他处理（P<0.05）。移栽后90 d，株高方面，A2、A3、A4处理之间无显著差异，但A2、A3处理均显著高于A1处理（P<0.05）；茎围和有效叶片数方面，A1、A2、A3处理之间无显著差异，但A2处理均显著高于A1处理（P<0.05）；最大叶面积方面，A2、A3处理之间无明显差异，但均显著高于A1处理（P<0.05）。株高、茎围、有效叶片数和最大叶面积在移栽后60、90 d均有显著增加，增幅分别为2.21%~6.56%、12.96%~19.79%、3.13%~7.85%和2.21%~6.56%。在主要农艺性状方面，整体上均表现出A2处理较优。

2.3 不同外源调节物质对硃砂烟主要病害发生情况的影响

由图2和表4可知，花叶病发病率方面，A1、A4处理之间无显著差异，且均显著高于A2、A3处理（P<0.05），相较于A1处理，A2、A3处理的发病率分别降低了36.71%、23.21%，且A2处理的病情指数显著最低（P<0.05）；气候性斑点病发病率方面，A1处理显著最高（P<0.05），A2、A3、A4处理之间无显著差异，相较于A1处理，A2、A3、A4处理的发病率分别降低了21.29%、16.72%、15.03%，病情指数方面，A3、A4处理略低于A1处理，但A1、A3、A4处理间无显著差异，且均显著高于A2处理（P<0.05）；黑胫病发病率方面，A1处理显著高于其他处理（P<0.05），A2处理略低于A3处理，但2个处理之间无显著差异，相较于A1处理，A2、A3、A4处理的发病率分别降低了27.48%、25.67%、17.34%，病情指数方面，A2处理略低于A3处理，但2个处理间无显著差异；脉斑病毒病发病率方面，A1处理显著最高（P<0.05），A2、A3、A4处理之间无显著差异，相较于A1处理，A2、A3、A4处理的发病率分别降低了19.94%、18.59%、20.54%，病情指数方面，A1处理显著最高（P<0.05），A2略低于A4处理，但2个处理间无显著差异。

2.4 不同外源调节物质对硃砂烟光合特性的影响

由表5可知，烟株叶片的光合特性在净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和SPAD值方面，均表现出A2处理略高于A4处理，但2个处理间无显著差异，且均显著高于A1处理（P<0.05）；蒸腾速率方面，A2处理显著高于其他处理（P<0.05），A3、A4处理略高于A1处理，但3个处理间无显著差异。

2.5 不同外源调节物质对硃砂烟原烟外观质量与经济性状的影响

2.5.1 不同外源调节物质对硃砂烟原烟外观品质的影响

从表6可以看出，施用外源调节物质后烤后原烟外观质量发生了变化，且不同外源调节物质对原烟外观质量的影响有所不同。在分值上，成熟度方面，A2、A3处理间无显著差异，但均显著高于A1处理（P<0.05）；颜色方面，A2、A3处理间无显著差异，但均显著高于A1、A4处理（P<0.05）；油分方面，A2、A3处理间无显著差异，但均显著高于A4处理（P<0.05）；叶片厚度和总分方面A2处理显著高于其他处理（P<0.05）。整体上，原烟外观质量在特征与分值方面均表现出A2处理较优。

2.5.2 不同外源调节物质对硃砂烟经济性状的影响

烤烟的产量、产值、均价、中上等烟比例及外观品质是衡量烤烟经济性状的重要指标^[30]。从表7可以看出，烟叶在产量和中上等烟占比均表现出A2>A3>A4>A1，但各处理间无显著差异；均价方面，A2处理略高于A3处理，但2个处理之间无明显差异，且均显著高于其他处理（P<0.05）；相较于A1处理，A2、A3、A4处理的均价分别提高了8.69%、8.49%、1.12%；产值方面，A2处理最高，但A2、A3、A4处理之间无明显差异，且均显著高于A1处理（P<0.05），相较于A1处理，A2、A3、A4处理的产值分别提高了12.28%、11.84%、2.98%，中上等烟比例分别提高了1.88%、0.90%、0.18%。

2.6 不同外源调节物质对硃砂烟烤后烟叶化学成分的影响

烟叶化学成分作为烟叶香味风格和质量特征形成的物质基础，其含量高低以及各个化学成分之间是否协调将直接决定内在品质的好坏^[31]。不同外源调节物质处理后，硃砂烟烤后烟叶化学成分分析结果如表8所示。

从表8可以看出，烤后烟叶总糖含量方面，A3处理显著高于其他处理（P<0.05），各处理均处于优质适宜范围；还原糖含量方面，A2、A4处理之间无明显差异，但均显著高于其他处理（P<0.05），A1、A2、A4处理处于优质适宜范围；总氮含量方面，A1处理显著高于其他处理（P<0.05），A2、A3、A4处理间无显著差异，且均处于优质适宜范围；烟碱含量方面，各处理间无显著差异，且均处于优质适宜范围；糖碱比方面，各处理间无明显差异，且各处理均不在优质适宜范围内，但A2处理更为接近适宜范围；氮碱比方面，A1处理显著高于其他处理（P<0.05），A2、A3、A4处理间无明显差异，但仅A4处理处于优质适宜范围；钾含量方面，各处理均处于优质适宜范围，A2、A3处理间无明显差异，且均显著高于其他处理（P<0.05）；氯含量方面，各处理均处于优质适宜范围，A1、A2、A3处理间无明显差异，A4处理显著低于A1处理（P<0.05）；钾氯比方面，各处理均处于优质适宜范围，A2、A3、A4处理间无明显差异，且均显著高于A1处理（P<0.05）。综上，烤后烟叶化学成分含量及协调性整体表现出A1处理较差。

3 结论与讨论

前人研究表明，在烟草栽培过程中，施用外源调节物质可以通过调控生理过程，促进烟株根系发育，提高烟株抗逆性，使烟株生长更健壮，提高烟叶产量、改善烟叶内在品质^[32-35]。多利维生主要成分为寡雄腐霉菌，是一种可以抑制多种土壤真菌病害的微生物杀菌剂，同时其还能刺激植物产生激素，增强抗性，从而促进植株生长与发育^[13-14]；精氨酸-硼锌复合物是氨基酸的水溶性肥料，叶面喷施可以促进叶面的光合作用，增加干物质积累^[15-16]；氯化胆碱具有广效性，其能显著提高叶片中的叶绿素含量，同时还能促进种子发芽和植株生根^[17-18]。

本研究中，各处理移栽期相同，相较于A1处理，A2、A3和A4处理烟株随外源调节物质的施用在各个生育时期均出现延后，不同程度增加了烟株在大田的生长周期。研究表明，大田生育时期的延长使烟株对土壤养分含量的吸收增加和叶片的光合作用的增强，使得叶片增大和干物质含量的积累^[36]，进一步加速烟株生长，这与本研究中施用外源调节物质后烟株的农艺性状和光和特性表现一致。养分含量的充足供应使得烟株能健康生长以及具有更强的光合作用，进而使得烟株具有更强的抵抗力，具有抵御病害的能力，因而能够不同程度减缓和降低病害的发生，并且使用的外源调节物质具有一定含量的微量营养元素，叶面喷施进一步提高烟株对养分物质的吸收，提高了烟株的抗病性；另外，施用的3种外源调节物质对烟株还具有一定调节烟株正常生理代谢的能力，它能够促进烟株体内内源激素的累积及分配，维持各内源激素的平衡，调控植株体内生理代谢^[37]，增强烟株对病害的抵抗力，降低烟株病害的发病率，使得烟株的健康生长，也进一步促进了烟株叶片的光合作用，使得叶片干物质的累积得到增加^[36-39]，这也与本研究中，施用外源调节物质后烟株的农艺性状和烟株发病率及发病程度降低表现一致。丁锋^[20]研究表明，利用多利维生、精氨酸-硼锌复合物和氯化胆碱3种外源调节物质配水叶面喷施到K326烟草上，能够显著提高烟叶品质，使烟叶化学成分更加协调并提高中上部叶比例。充足的养分供应、烟株的茁壮生长和发病率的降低为品质更优的烟叶生产提供了必要保障^[37]，良好的生长发育提高了烟株叶片外在品质与内在化学成分的协调性，也更趋于优质适宜范围，这与本研究中烟叶外观质量和经济性状以及烟叶化学成分表现相一致。但本研究中，施用不同外源调节物质对各处理烟株的大田生育期、农艺性状、病害发生情况和烟叶品质及经济性状方面的促进作用不同，可能是由于所施用的外源调节物质所含成分及用量不同，因而对烟株生长的促进作用效果不同。

外源调节物质在各种农作物的生产上已经开展了较多研究，但在硃砂烟上的应用还较少。本试验仅选取前人在其他作物或普通烟草上研究效果较好的3种外源调节物质对硃砂烟的影响进行研究，因此在不同种类外源调节物质以及用法用量和配施上对硃砂烟生长发育的影响还有待进一步研究。

综上所述，在本试验条件下，所选取的多利维生、精氨酸-硼锌复合物和氯化胆碱3种外源调节物质均可显著促进硃砂烟的生长发育，增强烟株的抗逆性，降低病害发病率和发病程度，提高烟叶产量，改善烟叶品质，相较于未施用外源调节物质来看，整体上以施用多利维生效果最佳。

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基金资助

河北中烟工业有限责任公司科技项目(2022130000340019)