1. 引言
哈茨木霉作为一种重要的生防菌，在农业病害防治中得到广泛应用，不仅具有病害防治功能，还能显著促进植物生长发育[1] [2]。李兴龙等在土传病害生物防治研究中指出，木霉作为一类重要的生防真菌，广泛存在于土壤、空气和植物体表面等生态环境中，具有适应性强，存在范围广和广谱、高效等优点，利用木霉菌和病原菌的交叉保护效应，可以有效防治病害的发生[3]。刘明鑫和宿晓琳分别用哈茨木霉不同菌株处理黄瓜幼苗和果实，结果两菌株均对黄瓜幼苗的生长、黄瓜果实的生长有促进作用[4] [5]。这些研究为哈茨木霉在烟草生产中的应用提供了重要参考。
哈茨木霉以及其他生物菌肥对植物病害具有显著的抑制效果，对植物生长发育有促进作用。然而，哈茨木霉的作用效果因使用剂量不同而存在差异，且对不同植物的作用表现也有所不同[6] [7]。哈茨木霉的效果在不同地区、不同气候条件、不同土壤环境和不同作物品种间也存在明显差异。针对陕西烟区的土壤和气候条件，哈茨木霉对烟草根茎类病害的防治效果以及对烤烟化学成分和香气风味的影响尚缺乏系统研究。本研究通过在陕西洛南烟草种植区开展哈茨木霉灌根处理对照试验，测定大田防效，并分析其对烤烟化学成分及感官品质的影响，为烟草黑胫病的绿色防控和烤烟品质的生物调控提供科学依据，推动烟草产业的可持续健康发展。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
试验地点位于陕西省商洛市洛南县景村镇烟叶种植区，该地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，土壤类型为黄棕壤，选择烟草黑胫病常发地块儿。
供试烟草品种为云烟99，由洛南县育苗基地提供，该品种在商洛地区种植表现良好，抗逆性较强，适宜性广泛。
哈茨木霉菌剂由山东益泰生物科技有限公司生产，水溶性粉剂，T-22菌株，有效成分含量约为10亿CFU/g。
2.2. 试验方法
2.2.1. 试验设计与处理
试验采用随机区组设计，设置哈茨木霉处理组(TH)和清水对照组(CK)两个处理，每个处理设3次重复，每个小区面积20 m2，种植烟株30株，行株距为120 cm × 50 cm。各小区之间设置保护行，避免处理间相互影响。
哈茨木霉菌剂施用方法如下：移栽时将哈茨木霉菌剂按500 g/亩的用量溶于移栽水中，用少量红糖活化后进行灌根处理，每株灌根量约200 mL；移栽后30天，再次将哈茨木霉菌剂按相同用量进行灌根，每株用量约200 mL。对照组同期使用等量清水进行灌根处理。
田间管理按照当地烤烟标准化生产技术规程执行，包括施肥、打顶、抹杈、病虫害防治等措施，各处理组保持一致。
2.2.2. 指标测定方法
在烟草移栽80天后，分别测定株高、茎围等农艺性状生理指标，并调查病害发生情况。烟草烘烤后，烟叶送到中国农业科学院烟草研究所检测烤烟的化学成分并进行感官评吸质量评价。
农艺性状测定：移栽80天后，每个小区随机选取10株烟草测定农艺性状。
病害调查按照GB/T 23222-2008《烟草病虫害分级及调查方法》标准执行。
烤烟化学成分测定：烟叶采收后按照标准调制工艺烘烤，分别选取中部烟叶(C3F等级)和上部烟叶(B2F等级)各500 g进行检测。检测指标包括烟碱、还原糖、总糖、总氮、钾、氯等主要化学成分，并计算糖碱比、两糖比、钾氯比、氮碱比等协调性指标。
感官评吸质量评价：由中国农业科学院烟草研究所进行感官评价并提供结果报告，评价指标包括香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、燃烧性、灰色等7项指标，采用百分制评分方法。
2.3. 数据分析
数据处理和图表绘制在Microsoft Excel 2016上进行。
3. 结果分析
3.1. 哈茨木霉对烟草农艺性状的影响
烟草农艺性状调查结果见表1，处理组的株高、茎围、最大叶长、最大叶宽分别比对照组提高了12.8%、5.9%、18.9%和22.0%。叶长、叶宽同步增加使得单叶面积明显扩大，有利于提高光合作用效率和干物质积累。从变异系数来看，各处理组内个体间差异相对稳定，说明哈茨木霉T-22菌株的促生效果具有一定的一致性。
Table 1. Agronomic characters of tobacco with different treatments
表1. 不同处理烟草的农艺性状
处理 |
茎围(mm) |
株高(cm) |
最大叶长(cm) |
最大叶宽(cm) |
TH |
33.15 ± 5.42 |
124.09 ± 12.86a |
63.55 ± 22.48 |
28.27 ± 10.65 |
CK |
31.31 ± 6.04 |
110 ± 23.05a |
53.45 ± 21.99 |
23.18 ± 9.44 |
注：同列数据后无字母或相同字母表示差异不显著(P ≥ 0.05)。
3.2. 哈茨木霉对烟草黑胫病的防治效果
发病率统计见表2。对照组黑胫病发病相对严重，发病率达66.7%，处理组发病率仅为16.7%。对照组病情指数为31.1，属于中等偏重发病水平。处理组病情指数为7.03，病害程度明显减轻。本次大田防效对照试验中，哈茨木霉对烟草黑胫病的相对防效为77.4%，防治效果理想。
Table 2. Control effects of different treatments on tobacco black shank disease
表2. 不同处理对烟草黑胫病的防治效果
处理 |
发病率(%) |
病情指数 |
相对防效(%) |
TH |
16.7 |
7.03 |
77.4 |
CK |
66.7 |
31.1 |
— |
3.3. 哈茨木霉对烤烟化学成分的影响
3.3.1. 对中部烟叶化学成分的影响
中部烟叶化学成分检测结果见表3和表4。处理组烟碱含量为2.86%，对照组为3.32%，处理组和对照组的烟碱含量均超出烤烟参考标准上限(2.2 ± 0.4%)，但处理组相对更趋近于参考值。
Table 3. Chemical components of middle leaves of cured tobacco under different treatments (Grade C3F)
表3. 不同处理的中部烟叶烤后化学成分的含量(等级C3F)
处理 |
烟碱(%) |
还原糖(%) |
总糖(%) |
总氮(%) |
总钾(%) |
总氯(%) |
参考标准 |
2.2 ± 0.4 |
24 ± 4.0 |
— |
— |
≥1.8 |
≤0.6 |
TH |
2.86 |
16.5 |
22.1 |
2.17 |
1.22 |
0.22 |
CK |
3.32 |
18.8 |
27.6 |
2.03 |
1.08 |
0.24 |
糖类成分方面，处理组还原糖含量为16.5%，总糖含量为22.1%，均低于对照组的18.8%和27.6%。还原糖和总糖含量的降低可能与哈茨木霉改变了烟株的碳氮代谢平衡有关。虽然糖含量有所下降，但结合烟碱含量的同步降低，整体上有利于糖碱比的协调。处理组和对照组的还原糖含量均处于偏低水平，两糖差偏大，还原糖与总糖含量呈现出CK > TH的结果。
TH处理组的总钾含量为1.22%，较对照组的1.08%略有提高，增幅12.9%。但两组样品的钾元素含量均低于参考值。总氯含量方面，TH处理组略高于对照组，TH处理组为0.22%，对照组为0.24%，两者均处于理想水平。
Table 4. Coordination of chemical composition of middle cured tobacco under different treatments (Grade C3F)
表4. 不同处理的中部烟叶化学成分协调性(等级C3F)
处理 |
总烟碱(%) |
糖碱比 |
两糖比 |
钾氯比 |
氮碱比 |
参考标准 |
2.2 ± 0.4 |
9 ± 2.5 |
≥0.80 |
≥2.5 |
0.85 ± 0.15 |
TH |
2.86 |
5.77 |
0.75 |
5.55 |
0.76 |
CK |
3.32 |
5.66 |
0.68 |
4.50 |
0.61 |
化学成分协调性指标分析表明，TH处理在多数指标上优于对照组。糖碱比是评价烟叶品质的重要指标，TH处理组为5.77，对照组为5.66，两者均低于参考标准(9 ± 2.5)，但TH处理稍有改善。两处理的糖碱比、两糖比普遍偏低，这主要由烟碱、总糖含量偏高所导致。钾氯比方面，TH处理组达到5.55，显著高于对照组的4.50，符合参考标准要求(≥2.5)，表明矿质元素平衡状况良好。TH处理组氮碱比为0.76，较对照组的0.61有明显提升，更接近适宜范围(0.85 ± 0.15)。可见，两处理烟碱含量普遍偏高，糖碱比、两糖比均处于偏低水平，TH处理与对照的中部烟叶化学成分协调性均处于“一般”水平，两者差异不明显。
3.3.2. 对上部烟叶化学成分的影响
上部烟叶通常烟碱含量较高，是体现烟草劲头的重要部位。哈茨木霉处理对上部烟叶化学成分的调控效果见表5和表6，TH处理与对照的上部烟叶化学成分存在一定差异。TH处理烟碱含量为2.72%，而CK处理烟碱含量为3.25%，均处于参考范围(2.8 ± 0.5%)内。糖类成分变化趋势与中部烟叶相似，TH处理组还原糖含量18.3%，总糖含量25.6%，均略低于对照组的18.7%和27.8%。两处理还原糖含量处于理想水平，两糖差偏大，还原糖与总糖含量呈现出CK > TH的趋势。
TH处理组总钾含量1.10%，CK处理为0.99%，处理组提高11.1%。虽然两处理均未达到适宜标准(≥1.5%)，但SH处理的改善效果明显。两处理的总氯含量都较为适宜，TH组为0.15%，CK组为0.26%。
Table 5. Chemical components of upper leaves of cured tobacco under different treatments (Grade B2F)
表5. 不同处理的上部烟叶化学成分检测结果(等级B2F)
处理 |
烟碱(%) |
还原糖(%) |
总糖(%) |
总氮(%) |
总钾(%) |
总氯(%) |
参考标准 |
2.8 ± 0.5 |
20 ± 4.0 |
— |
— |
≥1.5 |
≤0.6 |
TH |
2.72 |
18.3 |
25.6 |
2.16 |
1.10 |
0.15 |
CK |
3.25 |
18.7 |
27.8 |
2.10 |
0.99 |
0.26 |
Table 6. Coordination of chemical composition of upper cured tobacco under different treatments (Grade B2F)
表6. 不同处理的上部烟叶化学成分协调性(等级B2F)
处理 |
总烟碱(%) |
糖碱比 |
两糖比 |
钾氯比 |
氮碱比 |
参考标准 |
2.8 ± 0.5 |
7 ± 2.0 |
0.80 |
2.5 |
0.70 ± 0.10 |
TH |
2.72 |
6.73 |
0.71 |
7.33 |
0.79 |
CK |
3.25 |
5.75 |
0.67 |
3.81 |
0.65 |
TH组与对照组上部烟叶的烟碱含量适宜，表现出TH < CK的结果。两处理的糖碱比、钾氯比、氮碱比较为适宜，两糖比普遍偏低，表现出TH > CK的趋势。由化学成分及衍生值看出，两处理的烟碱含量与糖碱比、钾氯比、氮碱比均处于适宜范围内，两糖比普遍偏低，以TH处理略好。TH组与对照上部烟叶的化学成分协调性普遍处于“较好”水平，TH处理相对更理想，但两者差异不显著。
3.4. 哈茨木霉对烤烟感官评吸质量的影响
3.4.1. 对中部烟叶感官评吸质量的影响
中部烟叶感官评吸结果显示，两处理在香型表现上均为中间香型，符合云烟99品种特征，见表7。两处理产生的香型、燃烧性、灰色处于相同档次，在香气质、香气量、余味、杂气、刺激性方面存在一定差异，以CK组的香气质、香气量、刺激性方面最理想。7个感官评吸指标的综合得分表现出CK > TH的结果，但差异微弱，两者基本趋于相同或相近档次。以对照组的香吃味相对更为理想，表现出香气质较好、香气量尚足、劲头适中、刺激性较小的感官评吸质量。
Table 7. Sensory evaluation of middle leaves of cured tobacco under different treatments (Grade C3F)
表7. 不同处理的中部烟叶感官评吸质量(等级C3F)
处理 |
香型 |
香气质15 |
香气量20 |
杂气18 |
刺激性12 |
余味25 |
燃烧性5 |
灰色5 |
得分 |
TH |
中间 |
11.38 |
15.13 |
12.50 |
8.38 |
19.00 |
3.38 |
3.13 |
72.9 |
CK |
中间 |
11.75 |
15.25 |
12.25 |
8.50 |
18.88 |
3.38 |
3.13 |
73.1 |
3.4.2. 对上部烟叶感官评吸质量的影响
上部烟叶通常劲头较强，评吸结果见表8。7个感官评吸指标的综合得分表现出TH > CK的结果，TH组综合得分71.6分，对照组70.8分，处理组高出0.8分。两处理产生的香型、浓度、劲头、燃烧性、灰色处于相同档次，在香气质、香气量、余味、杂气、刺激性方面存在一定差异，以TH处理的香气质、香气量、余味、刺激性方面最理想。这表明TH处理与对照在上部烟叶感官评吸质量方面存在一定差异，但两者基本趋于相同或相近档次。以TH处理的香吃味相对更为理想，表现出香气质较好、香气量尚足、余味较舒适、刺激性较小的感官评吸质量。也就是说TH处理对于保障或维护上部烟叶成熟采收、促进上部烟叶充分成熟具有明显作用。
Table 8. Sensory evaluation of upper leaves of cured tobacco under different treatments (Grade B2F)
表8. 不同处理的上部烟叶感官评吸质量(等级B2F)
处理 |
香型 |
香气质15 |
香气量20 |
杂气18 |
刺激性12 |
余味25 |
燃烧性5 |
灰色5 |
得分 |
TH |
中间 |
11.25 |
15.13 |
11.88 |
8.38 |
18.50 |
3.38 |
3.13 |
71.6 |
CK |
中间 |
11.00 |
15.00 |
12.00 |
8.00 |
18.25 |
3.38 |
3.13 |
70.8 |
4. 讨论
4.1. 哈茨木霉对烟草黑胫病的大田防治效果
哈茨木霉菌不同菌株间的作用存在差别比较大。在陕西洛南县进行的田间试验结果表明哈茨木霉T-22菌株灌根处理对烟草黑胫病表现出良好的防治效果，相对防效达77.4%，相对优于相关研究中报道的东方神韵木霉菌(相对防效53.27%)和优渥美哈茨木霉菌(相对防效51.40%) [1]，与哈茨木霉CGMCC23294的相对防效接近(71.47%~83.60%) [8]。但是大田试验影响因素较多，不同菌株之间的差异需要在同一对照试验中进行比较才具有说服力。
哈茨木霉对烟草的生长具有显著的促进作用，株高、茎围等关键指标显著提升，增强了烟株的生长势和抗逆性。这与同类试验的结果基本一致，哈茨木霉在植物病害防治和生长促进方面的积极作用。例如，郑生岳等在黄芩立枯病防治研究中发现，哈茨木霉能显著降低发病率[9]；刘明鑫在黄瓜立枯病研究中发现了类似的拮抗机制，宿晓琳在黄瓜病害研究中也观察到木霉菌对植株生长的促进作用[4] [5]。
4.2. 哈茨木霉对烤烟化学成分的影响
哈茨木霉处理对烤烟化学成分的调控作用表现在多个方面，其中对烟碱含量的影响最为显著。中部烟叶和上部烟叶的烟碱含量均有不同程度的降低，上部烟叶的变化更为明显。张子颖[10]在木霉菌处理烤烟的研究中也观察到了烟碱含量的变化。烟碱含量的降低机制可能涉及氮素代谢的调节。哈茨木霉通过改善根系形态结构，增加根系分泌物，提高土壤中氮素的有效性，但同时也可能改变了氮素在植株体内的分配格局。烟碱作为烟草重要的含氮化合物，其合成需要大量的氮源参与，当氮素更多地用于蛋白质合成和其他生理过程时，烟碱的合成相对减少。Singh等[11]在植物次生代谢物研究中提出了相关观点。处理组中部烟叶和上部烟叶的钾含量均有所提高，氯含量则一定程度降低。钾元素含量的提升对改善烟叶燃烧性能和减轻刺激性具有重要作用，是评价烤烟品质的重要指标之一。牛莉莉等发现哈茨木霉处理能够影响烤烟的矿质元素含量，本研究中哈茨木霉处理使上部烟叶钾含量提高、氯含量降低，钾氯比改善，与该研究结果相符[12]。
哈茨木霉对化学成分的调控效应在不同部位烟叶间存在差异。上部烟叶的改善效果普遍优于中部烟叶，这可能与上部烟叶本身化学成分含量较高、调节空间较大有关。宋正熊等[6]在不同剂型哈茨木霉研究中也注意到了部位间的差异。上部烟叶通常是烟碱和氯含量的富集部位，也是影响烟叶等级和经济价值的关键部位，哈茨木霉在这一部位发挥的调控作用对提升整体烟叶品质具有重要价值。本研究表明哈茨木霉对烤烟化学成分具有一定的优化作用，但幅度不大，在改善上部烟叶的化学成分协调性方面效果略好于中部烟叶。
然而，对于其调控化学成分的具体机制，如氮素代谢和碳代谢的具体变化过程等尚不清晰，仍需进一步深入研究。未来，可结合分子生物学技术，深入探讨哈茨木霉与烟株互作过程中相关基因的表达和代谢通路的变化，为精准调控烤烟化学成分提供理论依据，以更好地提升烟叶的品质和工业适用性。
4.3. 哈茨木霉对烤烟感官评吸质量的影响
感官评吸分析结果显示，处理组和对照组中部烟叶的质量相近，对照组的香吃味略优；处理组上部烟叶的综合得分高于对照组，在香气质、香气量等指标上有显著改善。这表明哈茨木霉处理对中部烟叶感官品质影响不大，而对上部烟叶的感官品质有一定的提升作用。处理组上部烟叶的感官评吸综合得分提高0.8分，香气质和余味改善，可能与钾含量提高、氯含量降低有关[8]。
5. 结论
烟草作为我国重要经济作物，近年来烟草黑胫病广泛发生，哈茨木霉常被用于该土传病害的生物防治。本研究以商洛地区广泛种植的云烟99烟草品种为对象，设置哈茨木霉灌根处理组和清水对照组，通过移栽时和团棵期进行两次灌根处理，探究哈茨木霉对烟草黑胫病的大田防效和其对烤烟化学成分的影响。研究结果表明，哈茨木霉对烟草表现出显著的促进生长的作用和较好的病害抑制效果。通过对烤制后的烟叶化学成分检测，处理组和对照组中部烟叶的烟碱含量均高于参考标准，还原糖含量均低于参考标准，两处理的总氯含量处于理想水平，总钾含量均处于偏低趋势，以处理组相对略高，但处理组和对照组之间无显著差异；处理组上部烟叶的烟碱、总糖、还原糖和总氯均低于对照组，总氮和总钾含量高于对照组，哈茨木霉有利于上部烟叶对钾的吸收；在化学成分协调性方面，处理组和对照组的中部烟叶均处于“一般”水平，而处理组的上部烟叶的协调性为“较好”，且优于对照组。对烤制后烟叶进行感官评吸分析，处理组和对照组中部烟叶的质量相近，对照组的香吃味略优，处理组上部烟叶的综合得分高于对照组，在香气质、香气量等指标上有显著改善。综上所述，在商洛烟区哈茨木霉对防控烟草黑胫病病具有较好的效果，且对烤烟化学成分和香味等品质影响不大，没有改变当地烟草的原本风味和特色，可以作为烟草绿色高效生产的有效手段进行推广应用。
基金项目
湖南中烟工业有限责任公司烟草农业示范与推广科技项目(KY2025JD0001)；商洛学院科研项目(17SKY014)；陕西省烟草公司商洛市公司科技项目(SLZY-2022-02)。
NOTES
*通讯作者。