微生物菌剂含有多种高活性有益微生物，能将土壤中的养分转化为植物可吸收利用的形态，进而提高土壤肥力。微生物会分泌多种酶和有机酸，具有疏松土壤、促进团粒结构形成的作用；其产生的抗菌物质和生长调节物质能促进作物生长发育和提高植物抗逆能力，抑制病原微生物的生长繁殖，在一定程度上减轻作物病虫害的发生程度。同时，微生物能分解土壤中部分有机污染物，有利于保护生态环境，在农产品绿色生产和农业可持续发展中发挥着重要作用[1]。
烟叶生产一般实行育苗基质拌菌的绿色技术，在基质装盘前，利用多功能微生物菌剂进行基质拌菌，或在移栽时进行穴施或淋施添加有益微生物菌剂的有机肥。微生物菌剂种类多样，其功能和效果不同。如荧光假单胞杆菌能促进烟草幼苗对磷、钾的吸收，对叶面积和株高的促生效果明显[2]；枯草芽孢杆菌具有溶磷、抑菌和促生长等作用[3]；哈茨木霉能显著促进根系和烟株的生长发育[4]。微生物菌剂能与不同含水量的漂浮基质混合制成微生物功能基质，可使有益微生物在烟苗根系表面定殖，有效提高了烟草发芽率、烟苗的根系活力以及叶片硝酸还原酶和保护性酶活性[5-6]；增施微生物菌剂能够促进烟苗早生快发、促进烤烟根系的生长发育、改善大田烟株的农艺性状，降低烟草黑胫病和青枯病发生概率，改善经济性状[7-8]。本试验研究了微生物菌剂对烟草生长发育的影响，为烟叶绿色生产提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试烟草品种为粤烟97；“苗健壮”微生物菌剂（有效活菌数≥50亿/g），“菌小白”微生物菌剂（有效活菌数≥50亿/g），由湖南中向振丰生物工程有限公司提供。
1.2 试验设计
于2023年在广东韶关南雄市雄州烟站古田育苗点育苗棚进行苗期处理，2023年11月20日播种，采用湿润育苗，育苗基质中均匀拌入“苗健壮”微生物菌剂。采用随机区组设计，设3个处理：A（CK），“苗健壮”0 g/hm2；B，“苗健壮”1 500 g/hm2；C，“苗健壮”3 000 g/hm2。每处理10盘，设3次重复，其他管理同常规育苗要求。
于2024年在广东韶关南雄市珠玑镇新村进行大田期处理，土壤类型为砂泥田，统一采用基质中拌入“苗健壮”微生物菌剂（1 500 g/hm2）处理的烟苗，2024年2月20日移栽，移栽时淋施“菌小白”微生物菌剂。试验采用随机区组设计，设3个处理：D（CK），移栽时不淋施微生物菌剂；E，移栽时淋施“菌小白”微生物菌剂7 500 g/hm2；F，移栽时淋施“菌小白”微生物菌剂15 000 g/hm2。每处理不少于80株，设3次重复，其他管理同常规大田。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 叶片水分含量
成苗期（2024年2月19日）每处理取15株生长发育一致的烟苗，测定其叶片水分含量。
1.3.2 农艺性状
旺长前期（4月15日）和平顶期（5月20日），每处理按照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查方法》调查茎高、茎围、叶片数、最大（各部位）叶长、宽。
1.3.3 根系鲜、干重
移栽后90 d挖出根系剪下根系、须根系（直径<1 mm），吸干水分称鲜重，随后105 ℃杀青，60 ℃烘干，称干重。
1.3.4 根系活力及氮代谢
旺长期分别取鲜根尖、鲜叶参照《植物生理生化实验指导》[9]的方法测定叶片的叶绿素含量、根系活力；氮含量参考YC/T 161—2002《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》进行测定。
1.3.5 酶活性
参照《植物生理生化实验指导》[9]方法测定叶片硝酸还原酶（NR）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量。
1.4 数据分析
采用Excel和SPSS 13.0软件进行数据统计及方差分析（LSD法）。
2 结果与分析
2.1 对烟苗水分含量的影响
不同处理烟苗成苗期叶片自由水和束缚水含量如表1所示。A、B、C处理成苗期的总含水量差异不明显；B、C处理的烟苗自由水含量明显低于A处理（P<0.05），分别较A处理低1.40、1.49个百分点，B、C处理间差异无统计学意义（P>0.05）。B、C处理的束缚水含量明显高于A处理（P<0.05），分别较A处理高1.33、1.40个百分点，B、C处理间差异无统计学意义（P>0.05）。B、C处理的束缚水/自由水明显高于A处理（P<0.05），分别较A处理高6.14%、6.49%，B、C处理间差异无统计学意义（P>0.05）。结果表明，在育苗基质中均匀拌入“苗健壮”微生物菌剂能明显提高烟苗束缚水与自由水比。
表 1 不同处理成苗期烟苗水分含量 |
| 处理 | 总含水量/% | 自由水含量/% | 束缚水含量/% | 束缚水/自由水 |
|---|---|---|---|---|
| A | 92.57±9.3 a | 50.12±4.3 a | 42.45±4.7 b | 0.847 b |
| B | 92.50±8.2 a | 48.72±4.1 b | 43.78±4.9 a | 0.899 a |
| C | 92.48±8.5 a | 48.63±5.7 b | 43.85±4.5 a | 0.902 a |
|
2.2 对烟株生长发育的影响
不同处理烟株旺长前期的农艺性状如表2所示。旺长前期，E、F处理的烟株叶数、茎高、茎围、最大叶长、最大叶宽等农艺性状明显优于D处理（P<0.05），较D处理叶数分别增加1.2、1.3片，茎高分别增加5.2、6.0 cm，茎围分别增加0.2、0.2 cm，最大叶长分别增加3.2、3.4 cm，最大叶宽分别增加2.9、3.0 cm。表明旺长前期，微生物菌剂处理比未进行微生物菌剂处理的烟株叶数更多、茎高更高、茎围更粗。
表2 旺长前期不同处理烟株的农艺性状 |
| 处理 | 叶数/片 | 茎高/cm | 茎围/cm | 最大叶长/cm | 最大叶宽/cm |
|---|---|---|---|---|---|
| D | 15.2±1.5 b | 55.3±5.4 b | 7.9±0.6 b | 55.7±7.3 b | 25.4±3.4 b |
| E | 16.4±1.6 a | 60.5±6.2 a | 8.1±0.5 a | 58.9±5.4 a | 28.3±3.2 a |
| F | 16.5±1.7 a | 61.3±6.5 a | 8.1±0.7 a | 59.1±6.5 a | 28.4±2.9 a |
不同处理烟株平顶期的农艺性状如表3所示。平顶期，E、F处理的烟株叶数、茎高、茎围、各部位叶长等农艺性状均明显优于D处理，较D处理叶数分别增加1.1、1.3片，茎高分别增加9.9、10.2 cm，茎围分别增加0.3、0.3 cm，下部叶长分别增加3.2、3.3 cm，宽分别增加0.8、0.9 cm，中部叶长分别增加2.9、3.1 cm，宽分别增加1.2、1.3 cm，顶叶长分别增加3.2、3.3 cm，宽分别增加1.6、1.7 cm，根茎病发病率均较低。表明平顶期，“菌小白”微生物菌剂7 500~15 000 g/hm2处理比未进行微生物菌剂处理的烟株叶数更多、茎高更高、茎围更粗、各部位叶更长更宽；本试验中，试验田块实行了烟稻轮作，故根茎病发病率不高。
表 3 平顶期不同处理烟株的农艺性状 |
| 处理 | 叶数/片 | 茎高/cm | 茎围/cm | 下部叶/cm | 中部叶/cm | 顶叶/cm | 根茎病发病率/% | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 长 | 宽 | 长 | 宽 | 长 | 宽 | |||||
| D | 18.4±1.9 b | 95.3±9.4b | 10.5±1.2 b | 64.3±6.2 b | 30.4±3.4 a | 67.4±6.1 b | 30.5±2.9 a | 55.7±5.7 b | 23.7±3.4 a | 1.6 |
| E | 19.5±1.7 a | 105.2±11.5 a | 10.8±1.1 a | 67.5±7.4 a | 31.2±3.7 a | 70.3±7.5 a | 31.7±4.3 a | 58.9±6.5 a | 25.4±3.5 a | 0 |
| F | 19.7±1.7 a | 105.5±11.5 a | 10.8±1.1 a | 67.6±6.7 a | 31.3±3.5 a | 70.5±8.4 a | 31.8±3.5 a | 59.0±6.9 a | 25.3±2.9 a | 0 |
不同处理的烟株大田生育期如表4所示。E、F处理比D处理更早进入团棵期和现蕾期，始采期相同；从终采期来看，E、F处理比D处理延长5 d。表明“菌小白”微生物菌剂7 500~15 000 g/hm2处理的大田生育期更长，其烟株更耐熟，有利于提高烟叶成熟度。
表4 不同处理烟株的大田生育期 |
| 处理 | 移栽期（月-日） | 团棵期（月-日） | 现蕾期（月-日） | 始采期（月-日） | 终采期（月-日） | 大田生育期/d |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D | 02-20 | 03-23 | 05-10 | 05-24 | 06-26 | 126 |
| E | 02-20 | 03-20 | 05-07 | 05-24 | 07-01 | 131 |
| F | 02-20 | 03-20 | 05-07 | 05-24 | 07-01 | 131 |
2.3 对烟株根系发育的影响
不同处理烟株的根系发育情况如表5所示。E、F处理的烟株根系发育优于D处理，较D处理的总根鲜重分别增加23.64%、25.41%；须根鲜重分别增加50.47%、51.97%，须根干重分别增加50.53%、53.87%。从根的颜色来看，E、F处理的烟株根系颜色相同，呈黄白色，D处理的根系颜色为黄黑色。结果表明，“菌小白”微生物菌剂7 500~15 000 g/hm2处理比未进行微生物菌剂处理的烟株根系更发达，颜色更健康。
表 5 不同处理对烟株根系发育的影响 |
| 处理 | 总根鲜重/（g/株） | 总根干重/（g/株） | 须根鲜重/（g/株） | 须根干重/（g/株） | 须根干重/总根干重 | 根颜色 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D | 150.25±17.5 b | 40.57±4.4 b | 45.39±4.3 b | 12.25±1.3 b | 30.19 b | 黄黑 |
| E | 185.78±18.2 a | 50.43±4.7 a | 68.30±6.9 a | 18.44±1.5 a | 36.57 a | 黄白 |
| F | 188.43±19.3 a | 50.92±5.2 a | 68.98±7.1 a | 18.85±1.7 a | 37.02 a | 黄白 |
2.4 对烟株根系活力和氮代谢的影响
不同处理烟株根系活力和叶片叶绿素、氮含量如表6所示。E、F处理烟株根系活力分别较D处理高15.91%、16.78%，差异具有统计学意义（P<0.05）；E、F处理的叶绿素含量分别较D处理高14.13%、17.39%，差异具有统计学意义（P<0.05）；E、F处理的氮含量分别较D处理高12.58%、14.57%，差异具有统计学意义（P<0.05）。结果表明，微生物菌剂处理能明显提高烟株根系活力，提高烟株叶片叶绿素和氮含量。
表6 不同处理对烟株根系活力和叶片叶绿素、氮含量的影响 |
| 处理 | 根系活力/ [μg/（g FW·h）] | 叶绿素含量/ （mg/g FW） | 氮含量/% |
|---|---|---|---|
| D | 235.77±21.44 b | 0.92±0.09 b | 1.51±0.12 b |
| E | 273.28±22.35 a | 1.05±0.13 a | 1.70±0.14 a |
| F | 275.34±23.73 a | 1.08±0.12 a | 1.73±0.15 a |
2.5 对保护性酶活性及MDA含量的影响
不同处理烟株叶片中主要保护性酶活性和MDA含量如表7所示。E、F处理的NR活性分别较D处理高14.81%、18.31%，差异具有统计学意义（P<0.05）；E、F处理的POD活性分别较D处理高6.20%、7.64%，差异具有统计学意义（P<0.05）；E、F处理的CAT活性分别较D处理高13.74%、16.03%，差异具有统计学意义（P<0.05）；E、F处理的SOD活性分别较D处理高4.73%、5.04%，差异具有统计学意义（P<0.05）。E、F处理的MDA含量分别较D处理低3.20%、3.87%，差异具有统计学意义（P<0.05）。综合表明，“菌小白”微生物菌剂7 500~15 000 g/hm2处理的烟株细胞膜损伤较未进行微生物菌剂处理的小。
表7 不同处理烟株叶片主要保护性酶活性及MDA含量 |
| 处理 | NR/（U/g FW） | POD/（U/g FW） | CAT/（U/g FW） | SOD/（U/g FW） | MDA/（nmol/g FW） |
|---|---|---|---|---|---|
| D | 54.08±5.1 b | 82.43±7.5 b | 1.31±1.4 b | 158.25±14.3 b | 115.24±11.2 a |
| E | 62.09±6.2 a | 87.54±8.2 a | 1.49±1.5 a | 165.74±15.7 a | 111.55±10.4 b |
| F | 63.98±5.3 a | 88.73±8.4 a | 1.52±1.4 a | 166.23±15.1 a | 110.78±10.7 b |
3 结论与讨论
旺长前期，淋施微生物菌剂（7 500～15 000 g/hm2）的烟株比未淋施微生物菌剂的叶数更多、茎高更高、茎围更粗、最大叶更长更宽，这可能与微生物菌剂增强了烟株的根系活力，增加了叶片叶绿素含量，提高叶片硝酸还原酶等酶活性有关[10]。表明微生物菌剂处理能促进烟株早生快发，有利于提高烟叶的产量和质量，实现优质高产。平顶期，微生物菌剂处理比未淋施微生物菌剂的烟株叶数更多、茎高更高、茎围更粗、各部位叶更长更宽，这可能是因为微生物菌剂的作用效果持久，能够促进烟株的生长发育，改善作物农艺性状。对于肥力较好的地块，可以根据烟株长势调整株行距和打顶时间。
本试验中，微生物菌剂处理的烟株须根鲜重比对照增加50.47%～51.97%，干重比对照增加50.53%～53.87%；这可能是因为微生物在繁殖代谢过程中，持续分泌植物生长素及氨基酸等活性物质，促进了植物生根，使根系发达[10]。发达的根系是烟叶稳产高产的保障，烟株根系活力能评估烟株生长状况和健康程度，是反映烟株吸收能力的指标，根系活力强，意味着烟株能更好地吸收水分和养分，延长烤烟生长周期。本试验结果表明，微生物菌剂处理延长了烟株的大田生育期，这与其根系发达有关；同时，发达强壮的根系能够增强烟株的抗（耐）逆性，增强烟株的抗旱、抗倒伏和防病虫害能力。
本试验中，微生物菌剂处理提高了叶片叶绿素含量，有利于光合作用的进行和光合产物的增加，其干物质积累量明显提高；同时，微生物菌剂处理明显提高了硝酸还原酶活性和叶片氮的含量，这可能是因为微生物菌剂活化了土壤中的氮、磷、钾和微量元素等，旺盛的氮代谢提高了氮素的吸收利用效率。本试验中，微生物菌剂处理显著提高了过氧化氢酶等保护性酶活性，这可能是因为微生物菌剂处理诱导抗氧化基因表达发生变化，或通过刺激烟株产生信号分子（如茉莉酸甲酯），进而诱导编码抗氧化酶基因的表达[12]。不同微生物菌剂施用量对烟株的影响差异不明显，这与张智等[13]、周炜华等[14]的研究结果基本一致，考虑到经济效益，以移栽时淋施微生物菌剂7 500 g/hm2较适宜。
综上，在育苗基质中均匀拌入微生物菌剂（1 500 g/hm2）能提高烟苗素质，增强其抗性，有利于培育壮苗；移栽时淋施微生物菌剂（7 500 g/hm2）能促进烟株早生快发，培育发达强壮的根系，提高烟株根系活力，同时能促进烟株氮代谢，提高氮素的吸收利用效率，增强保护酶活性和植株抗逆性。