叶面喷施褪黑素对烤烟产量及化学成分的影响

叶面喷施褪黑素对烤烟产量及化学成分的影响
何佶弦1顾会战1张启莉1余世康1母明新1王栋1余雨繁2
鲁逸飞2鲁黎明2*
（1四川省烟草公司广元市公司，四川广元628017；
2四川农业大学农学院，四川成都611130）
摘要本文采用单因素随机区组试验，以烤烟品种云烟87为试验材料，研究不同浓度褪黑素对其农艺性状、干物质量、光合特性、经济性状及化学成分的影响。

结果表明，叶面喷施褪黑素，可以促进烟株发育及干物质积累，提高叶片SPAD值，增强叶片光合作用，增加烟叶产量和产值，提高中上等烟叶比例，促进烟叶化学成分的协调。

综合来看，以叶片喷施100μmol/L褪黑素效果最好。

关键词烤烟；褪黑素；农艺性状；产量；中上等烟比例；化学成分
中图分类号S572文献标识码A
文章编号1007-5739（2023）08-0035-05
DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.08.010开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Effect of Foliar Spraying with Melatonin on Yield and Chemical Components of
Flue-cured Tobacco
HE Jixian1GU Huizhan1ZHANG Qili1YU Shikang1MU Mingxin1WANG Dong1YU Yufan2
LU Yifei2LU Liming2*
(1Guangyuan City Company,Sichuan Tobacco Company,Guangyuan Sichuan628017;
2College of Agronomy,Sichuan Agricultural University,Chengdu Sichuan611130) Abstract This paper used a single factor randomized block test,took the flue-cured tobacco variety Yunyan87 as the test material,studied the effects of melatonin with different concentrations on agronomic traits,dry matter weight, photosynthetic characteristics,economic characteristics and chemical components of flue-cured tobacco variety Yunyan 87.The results showed that foliar spraying with melatonin could promote the development of tobacco plants and dry matter accumulation,increase the SPAD value of leaves,enhance the photosynthesis of leaves,increase the yield and output value of tobacco leaves,increase the proportion of superior to middle grade tobacco,and promote the coordination of chemical components of tobacco leaves.In general,foliar spraying with100μmol/L melatonin treatment has the best effect.
Keywords flue-cured tobacco;melatonin;agronomic trait;yield;proportion of superior to middle grade tobacco; chemical component
烟草是世界上重要的经济作物之一，也是我国西南地区主要农作物。

烟叶是烟草的收获器官，在保证质量的前提下提高烟叶产量，是烟叶生产面临的关键问题。

烟叶产量由株数、有效叶片数以及单叶重三大因素构成[1]。

遗传、环境、栽培措施的相互作用决定了烟叶的产量和质量，当遗传因素与环境因素不变时，栽培措施就成为烟株发育和产量、质量形成的决定性因素[1-2]。

在诸多的栽培措施中，叶面喷施植物生长调节剂是提高烟叶产量与品质的重要手段[3-5]。

因此，随着新型植物生长调节剂的不断商品化，研究其在烟叶生产中的实际应用，对于提升烟叶的产量与品质具有重要的实践价值。

褪黑素是广泛存在于植物和动物
基金项目中国烟草总公司四川省公司科技项目“基于高油
分‘中棵烟’和提高上部烟叶可用性的广元优质
烟叶生产技术开发”（SCYC202211）。

作者简介何佶弦（1988—），男，四川广元人，农艺师，从事
烤烟优质栽培研究工作。

*通信作者
收稿日期2022-09-04
20238
35
20238
体内的一类激素类似物，在分子结构上属于吲哚类化合物[6]。

褪黑素在农作物上应用，具有提高农作物抗逆能力[7-9]、促进种子萌发[10-11]、促进根系发育与活力[12]、延缓衰老[13]、提高果实品质[14]的作用。

除此之外，褪黑素还具有提高大豆[15]与谷子[16]产量的作用。

褪黑素在烟草上的应用研究也取得了较大进展。

刘领等[17]、贺嘉豪等[18]研究表明，在干旱胁迫下喷施褪黑素，能够增强烟苗抗旱性。

李猛等[19]研究表明，在盐胁迫下施加褪黑素，能够缓解盐害对烟草生长的影响。

张嘉雯等[20]研究表明，外源褪黑素能够提高烟草幼苗耐低温胁迫的能力。

可见，褪黑素在植物生长发育和抗逆胁迫响应中发挥着重要作用。

外源褪黑素能够提高大豆及谷子的产量，但能否提升烟草的产量目前还不清楚。

本研究以云烟87为试验品种，通过设置不同褪黑素浓度处理开展大田栽培试验，比较各处理烟株农艺性状、经济性状、光合参数、化学成分，筛选最佳浓度，以期为褪黑素在烟叶生产中的应用提供参考。

1材料与方法
1.1试验地概况
试验于2021年在四川省广元市剑阁县普安镇广元市烟草公司科技园区开展。

试验地地块平整、肥力中等，土壤类型为黄壤，前茬为冬闲地。

1.2试验材料
供试材料：褪黑素，为国产试剂，化学纯；烤烟，品种为云烟87。

1.3试验设计
试验采用单因素随机区组设计，因素为褪黑素浓度，共设5个处理：CK，喷施清水；处理T1，50μmol/L褪黑素；处理T2，100μmol/L褪黑素；处理T3，200μmol/L 褪黑素；处理T4，400μmol/L褪黑素。

3次重复，合计
15个小区，小区面积40m2，行株距为120cm×50cm。

1.4试验过程
2021年1月25日播种，采用漂浮育苗方式进行烟苗培育。

2021年4月20日移栽。

苗床管理及大田生产农艺措施均按照《广元市优质烟叶生产技术方案》进行。

烟株打顶后，每个处理连续3次喷施对应浓度的褪黑素，即打顶后第2天开始喷施褪黑素，1周后喷施第2次，再1周后喷施第3次。

喷施烟叶正反面，确保水雾在叶面凝成水滴而不落下。

烟叶成熟时采摘，采用三段式烘烤工艺进行烘烤。

烤后烟叶分处理进行称重，测产量；分级后，每个等级分别称重，并计算中等烟比例、上等烟比例及产值。

取每个处理C3F等级的烟叶，用于测定烟叶化学成分。

1.5测定指标及方法
1.5.1农艺性状测定。

打顶后7d，每个小区选取代表性烟株15株，挂牌标记，按照《烟草农艺性状调查测量方法》（YC/T142—2010）调查农艺性状。

1.5.2烟株干物质量测定。

每个小区选取5株烟，在第1次采收烟叶之前整株拔出，清洗干净根部泥土，将根、茎、叶分开。

用105℃烘箱杀青30min，再用60~ 80℃烘箱烘至恒重，称量后取平均值。

1.5.3SPAD值和光合参数测定。

打顶后，利用手持式SPAD仪，测定中部叶片的SPAD值。

使用Li-6400光合仪进行光合指标测定，每次测定时间选在上午9：00—11：00。

每株烟苗所测定的烟叶为中部第10片烟叶。

测定时使用仪器自带光源，设置光源强度为800μmol/（m2·s）。

测定指标分别为净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）及胞间CO2浓度（Ci）。

1.5.4经济性状统计。

统计小区烤后烟叶产量，并根据42级国标进行分级。

分级后，计算中上等烟比例；同时，根据烟叶收购价格，计算小区烟叶产值。

1.5.5烟叶常规化学成分含量测定。

烤后中部叶总糖和还原糖的测定参照《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》（YC/T159—2019），总氮的测定参照《烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法》（YC/T 161—2002），总植物碱的测定参照《烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动（硫氰酸钾）法》（YC/T 468—2013），钾的测定参照《烟草及烟草制品钾的测定连续流动法》（YC/T217—2007），氯的测定参照《烟草及烟草制品氯的测定连续流动法》（YC/T162—2002），并计算糖碱比（还原糖/烟碱）。

1.6数据分析方法
利用DPS9.01数据分析软件和Excel2010对试验数据进行分析。

2结果与分析
2.1各处理烟株农艺性状比较
如表1所示，各处理烟株农艺性状存在一定的差异。

随着褪黑素浓度的增加，株高与茎围的变化趋势相同，但各处理与CK差异均不显著。

在有效叶片数方
36
面，处理T2、T4分别达到了23.80、23.60片，显著高于其余处理。

在最大叶面积方面，处理T3、T4显著高于其余处理，CK最大叶面积最低。

在叶面积指数方面，处理T1、T2、T3、T4均显著高于CK，表现趋势为处理T4
>处理T2>处理T3>处理T1>CK。

综上所述，叶面喷施褪黑素能够显著促进烟株叶片发育，其最大叶面积、叶面积指数均显著高于CK。

2.2各处理烟株器官干重比较
如表2所示，各处理之间烟株根、茎、叶等器官干重存在一定的差异。

在根干重方面，处理T3显著高于其余处理，处理T1、T4与CK差异不显著，处理T2显著低于CK。

在茎干重方面，处理T2、T3、T4显著高于处理T1、CK，处理T1与CK差异不显著。

叶片是烟草的收获器官，叶片干重在很大程度上决定了烟草产量。

各处理叶片干重的测定结果显示，处理T1、T2、T3、T4的叶片干重均显著高于CK，表现趋势为处理T2>处理T1>处理T3>处理T4>CK。

上述结果说明，叶面喷施褪黑素具有促进烟株发育及干物质积累的作用。

2.3各处理烟株烟叶SPAD值及光合参数比较
2.3.1SPAD值。

由表3可知，喷施褪黑素对叶片的SPAD值有明显的增加作用，随着褪黑素浓度的增加，SPAD值不断升高。

处理T4SPAD值最高，CK SPAD 值最低。

表1各处理烟株农艺性状比较
处理CK T1 T2 T3 T4
株高/
cm
131.17a
132.02a
131.07a
131.83a
132.07a
茎围/
cm
8.95a
9.04a
8.89a
8.33a
8.87a
有效
叶片数
22.47b
22.67b
23.80a
22.20b
23.60a
最大叶面积/
cm2
1163.81d
1201.49c
1230.48b
1245.36a
1249.60a
叶面积
指数
2.18c
2.27b
2.44a
2.30b
2.46a
注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

下同。

表2各处理烟株根、茎、叶片干重比较
处理
CK
T1
T2
T3
T4
根
73.33b
77.50b
62.22c
83.76a
73.89b
茎
78.89c
77.53c
81.11b
85.56a
82.22b
叶片
125.56c
151.11a
153.33a
140.56b
138.33b
单位：g
表3各处理烟株烟叶SPAD值及光合参数比较
处理CK T1 T2 T3 T4SPAD值
38.81c
42.31b
44.52ab
44.88ab
45.24a
光合速率/（μmolCO2·m-2·s-1）
14.39b
15.19ab
15.91ab
15.97ab
16.26a
气孔导度/（mmol·m-2·s-1）
0.04c
0.08b
0.12a
0.11a
0.09ab
胞间CO2浓度/（μL·L-1）
253.09b
284.56ab
288.81ab
292.73a
295.50a
蒸腾速率/（mmol·m-2·s-1）
8.50b
8.58b
9.95a
9.23ab
9.94a
2.3.2光合参数。

由表3可知，烟草叶片的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度以及蒸腾速率均表现出随
着褪黑素浓度的增加而升高的趋势。

其中，光合速率以处理T4最高，气孔导度以处理T2最高，胞间CO2浓
度以处理T4最高，蒸腾速率以处理T2最高，且上述处
理均显著高于CK（P<0.05），分别较CK增加了13.00%、200.00%、16.76%和17.06%。

对于气孔导度和蒸腾速率而言，均以处理T2最高，与CK差异显著（P<0.05），
但与处理T3、T4差异不显著。

此结果说明，褪黑素一
定程度上增强了叶片光合作用。

2.4各处理烟株经济性状比较
从表4可以看出，各处理之间产量、产值和中上等烟比例均存在差异。

在产量方面，处理T1、T2、T3之间差异不显著，但均显著高于CK，其中，处理T2较CK增产了16.73%；处理T4与CK差异不显著。

中上
等烟比例是衡量烟叶等级质量的重要指标。

在本试验中，只有处理T2中上等烟比例显著高于CK，较CK 增加了3.65个百分点，其余处理均与CK差异不显著。

烟叶产值是非常重要的经济指标，喷施褪黑素后，烟叶产值均高于CK。

其中，处理T2产值最高，其次是处理T1、T3，处理T4名列第四位。

综上所述，叶面喷施褪黑素具有提高产量、增加产值、提高中上等烟比例的作用，其中以叶面喷施100μmol/L褪黑素的效果最优。

表4各处理烟株经济性状比较
处理CK T1 T2 T3 T4小区烤后烟叶产量/kg
10.04b
11.38a
11.72a
11.35a
10.21b
较CK增加/%
13.35
16.73
13.05
1.69
中上等烟比例/%
82.02b
81.67b
85.67a
81.78b
81.40b
较CK增加/%
-0.43
4.45
-0.29
-0.76
小区烟叶产值/元
199.17b
225.91a
232.71a
225.41a
202.53b
较CK增加/%
13.43
16.84
13.17
1.69
37
20238
2.5各处理烟叶常规化学成分比较
由表5可知，叶面喷施褪黑素后，烤后烟叶化学成分含量均发生了改变。

总糖方面，处理T1、T2与CK 差异不显著；处理T3、T4低于CK，且与CK差异显著。

还原糖方面，处理T1最高，显著高于CK；处理T2与
CK差异不显著；处理T3、T4低于CK，且与CK差异显著。

总氮含量表现为处理T2>处理T3>处理T1>CK>处理T4，处理T2、T3之间差异不显著，但显著高于其余处理。

总植物碱含量以处理T2最高，显著高于其他处理。

烟叶钾含量变化趋势为处理T2>处理T4>CK>处理T1>处理T3。

烟叶氯含量以处理T3最高，显著高于处理T1、T2、T4，但与CK差异不显著；处理T1、T2、T4显著低于CK。

糖碱比是反映烟叶化学成分协调性的重要指标。

刘国顺[1]认为，优质烟叶的糖碱比应为6~10。

从本研究结果来看，除处理T1外，其余处理的烟叶糖碱比基本在优质烟叶范畴，烟叶的化学成分协调，质
表5各处理烟株中部叶片常规化学成分比较
处理CK T1 T2 T3 T4总糖/%
32.33a
32.24a
32.91a
27.63c
30.02b
还原糖/%
27.75b
28.93a
27.24b
22.18d
24.21c
总氮/%
1.83b
1.84b
2.19a
2.06a
1.76b
总植物碱/%
2.65b
2.12d
2.89a
2.67b
2.36c
钾/%
1.78bc
1.51c
2.62a
1.48c
1.89b
氯/%
0.16a
0.05c
0.05c
0.21a
0.09b
糖碱比
10.45
13.63
9.41
8.28
10.25
量较好。

3结论与讨论
褪黑素属于吲哚类物质，是一种新型植物生长调节剂。

大量研究表明，在植物遭受干旱、高盐、高温、冷害、水淹等逆境胁迫时，褪黑素能够起到提高植物抗逆能力、维持植物正常生长的作用[6-10，12，17-21]。

褪黑素的这种功能主要是通过增加渗透物质积累、增强抗氧化系统活性、提高活性氧清除能力、增强植物光合作用来实现的[22]。

在非胁迫条件下，当植物正常生长时，褪黑素的施用可以促进种子萌发、根系发育以及增强光合系统性能和抗氧化系统活性，从而促进植物发育，提高作物的产量与品质[11-16]。

在本研究中，烟株打顶后喷施褪黑素，促进了烟株叶片发育，显著增加了最大叶面积以及叶面积指数。

这与郭惊涛[11]、Wang等[15]和杨坤[16]的研究结果一致。

由此说明，褪黑素对植物生长发育的促进作用具有普遍性。

光合作用为植物正常生长提供了物质及能量基础，影响干物质积累与产量形成，也直接关系烟叶的产量与品质，而叶绿素则是光合作用正常进行的前提。

研究表明，褪黑素能够增强正常生长的植物的光合性能[15-16]。

本研究结果也说明，随着褪黑素浓度的增加，烟叶的SPAD值也随之增加，叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度均有增强的趋势。

光合特性的增强，为叶片的干物质积累奠定了基础。

施用褪黑素后，干物质积累量的增加，无论是在胁迫条件下还是在正常生长条件下，都是被证实的现象[6-8，11-12，15-18，20]。

Wang等[15]研究显示，在正常生长情况下施用褪黑素，大豆荚果的数量与干重分别增加了23.08%和35.03%。

在本研究中，施用褪黑素后，烟株根、茎、叶的干重均显著增加，并有一定的剂量效应。

其中，叶面喷施100μmol/L褪黑素处理的叶片干重更是增加了22.12%。

这说明褪黑素对植物干物质量的增加有显著的促进作用，并且这种促进作用呈现较普遍的特征。

研究表明，用褪黑素使谷子产量增加了6.39%~ 17.38%[16]、大豆产量增加了8.74%[15]。

在本试验中，打顶后喷施褪黑素，各处理的产量均较清水对照有不同程度的增加，其中，喷施100μmol/L褪黑素处理增加了16.73%。

由此表明，褪黑素能提高烟叶产量。

同时，本研究结果还表明，喷施褪黑素可以提高烟叶产值，并以叶面喷施100μmol/L褪黑素处理表现最优，产值增加幅度为16.84%。

谢晶等[13]、赵海亮等[14]研究表明，施用褪黑素能够提高百香果和番茄的品质。

对于烤烟来说，烟叶的化学成分及其协调性是影响烟叶质量的关键指标；中上等烟的比例也在一定程度上反映了烟叶质量的优劣。

从烟叶化学成分含量来看，打顶后喷施褪黑素，对烟叶化学成分的协调性没有显著影响。

但是，喷施100μmol/L褪黑素处理烟叶钾含量显著上升。

这是一个值得关注的现象，需要进行进一步验证。

从中上等烟比例来看，喷施100μmol/L褪黑素处理最优，较清水对照增加了3.65个百分点。

本试验结果说明，褪黑素对烟叶品质提升也有一定的促进作用。

38
综合来看，叶面喷施褪黑素，能促进烟株发育和干物质积累，提高叶片SPAD值，增强叶片光合作用，增加烟叶产量、产值，提高中上等烟比例，促进烟叶化学成分的协调。

综合来看，叶片喷施100μmol/L褪黑素处理的效果最好，适宜在烟叶生产中推广。

需要注意的是，本研究得出的喷施褪黑素能够增加烟叶产量、产值以及提高中上等烟比例的结果，只是在本试验地点所得出的结果，还需要在更大区域对此结果进行验证。

同时，对于其中的机理，也有待深入探索。

4参考文献
[1]刘国顺.烟草栽培学[M].2版.北京：中国农业出版社，2017.
[2]谢剑平.中国烟草科学与技术：1982—2020[M].北京：中国
轻工业出版社，2021.
[3]董昆乐，毛家伟，孔德辉，等.叶面喷施不同调节剂对烟叶
质量的影响[J].湖北农业科学，2020，59（14）：108-111. [4]王林，朱金峰，许自成.烤烟打顶后喷施外源激素对中部
烟叶品质的互作效应[J].核农学报，2016，30（12）：2411. [5]李卫华，齐绍武，胡宇，等.植物外源激素在烟草生产上的
应用[J].江西农业学报，2008，20（11）：50-52. [6]TAN D X，HARDELAND R，MANCHESTER L C，et al.Func-tional roles of melatonin in plants，and perspectives in nutri-tional and agricultural science[J].Journal of Experimental Botany，2012，63（2）：577-597.
[7]石光达，康鹏，潘雅清，等.干旱复水条件下外源褪黑素对
玉米幼苗生长及生理特性的影响[J].安徽农业科学，2021，49（24）：60-66.
[8]李爱，孙汪亮，李林，等.外源褪黑素对干旱胁迫下紫苏幼
苗生长的影响[J].江苏农业科学，2018，46（2）：70-73. [9]王锋，杨青珍，赵旗峰，等.褪黑素处理对西葫芦果实冷害
和品质的影响[J].北方园艺，2021（24）：98-104. [10]耿书德，吴燕，高青海.盐胁迫下外源褪黑素浸种对西瓜
种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].安徽农业科学，2022，50（2）：52-55.[11]郭惊涛.褪黑素对萝卜种子萌发与幼苗生长的影响[J].贵
州农业科学，2022，50（7）：106-112.
[12]马旭辉.褪黑素对玉米根系构型及其抗旱性影响的初步
研究[D].北京：中国农业科学院，2020.
[13]谢晶，潘家丽，覃子倚，等.褪黑素处理对百香果采后
生理及质构特性的影响[J].保鲜与加工，2021，21（7）：1-7.
[14]赵海亮，左璐，马长恩，等.果实膨大期叶面喷施褪黑素
对番茄品质的影响[J].北方园艺，2021（17）：15-21. [15]WANG H M，REN C Y，CAO L，et al.Exogenous melatonin modulates physiological response to nitrogen and im-proves yield in nitrogen-deficient soybean（Glycine max L. Merr.）[J].Frontiers in Plant Science，2022，13：865758.
[16]杨坤.植物生长调节剂对谷子生长发育及产量的影响[D].
大庆：黑龙江八一农垦大学，2020.
[17]刘领，李冬，马宜林，等.外源褪黑素对干旱胁迫下烤烟
幼苗生长的缓解效应与生理机制研究[J].草业学报，2019，28（8）：95-105.
[18]贺嘉豪，陈建中，徐坚强，等.外源褪黑素对烟草幼苗抗
旱性生理机制的影响[J].中国农业科技导报，2020，22（2）：50-57.
[19]李猛，陈栋，李秀妮，等.盐胁迫下外源褪黑素对烟草幼
苗抗氧化特性和光合特性的影响[J].中国农业科技导报，2019，21（2）：141-147.
[20]张嘉雯，卢绍浩，赵喆，等.外源褪黑素对低温胁迫下烟
草幼苗生理指标的影响[J].中国农业科技导报，2020，22（9）：78-86.
[21]ZENG W，MOSTAFA S，LU Z G，et al.Melatonin-mediated abiotic stress tolerance in plants[J].Frontiers in Plant Sci-ence，2022，13：847175.
[22]HASSAN M U，MAHMOOD A，AWAN M I，et al.Melatonin-induced protection against plant abiotic stress：mecha-nisms and prospects[J].Frontiers in Plant Science，2022，13：902694.
39。