长期定位不同施肥类型对烟田土壤nifH细菌群落结构的影响

  目的  解析长期施肥对烟田土壤中含nifH细菌群落结构和丰度的影响。  方法  通过田间定位试验,研究了长期单一施用化肥（T1）、化肥+稻草回田（T2）和化肥+稻草回田+饼肥（T3）3个处理对烟田土壤无机氮及烟株根际土壤nifH细菌多样性的影响。  结果  ① 长期采用稻草回田并施用饼肥有利于提高植烟土壤无机氮含量;②稻草回田或再增加饼肥处理的烟田土壤中细菌α多样性均高于单施化肥处理;③在细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria）和该菌门下物种的相对丰度最高,且稻草回田并添加饼肥处理最高;④植烟土壤微生物LEf Se进化分支图表明单施化肥、化肥+稻草回田和化肥+稻草回田+饼肥的烟田土壤的细菌优势种群主要是披毛菌目（Gallionellales）、根瘤菌目（Rhizobiales）和柄杆菌目（Caulobacterales）的物种。  结论  长期定位施肥条件下,稻草回田并增加饼肥能够改善烟田土壤无机氮含量,提高细菌群落结构组成和相对丰度。      

有机肥长期定位施用对烟田土壤养分和烟株根际土壤细菌群落的影响

  目的  解析长期施肥对烟田土壤细菌群落结构和丰度的影响。  方法  通过田间定位试验,研究了长期单一施用化肥（T1）、化肥+稻草回田（T2）和化肥+稻草回田+饼肥（T3）等3个处理对烟田土壤化学性质及烟株根际土壤细菌多样性的影响。  结果  ① 长期采用稻草回田并施用饼肥有利于提高植烟土壤有机质、碱解氮和速效钾含量,降低土壤pH值;②稻草回田或再增加饼肥处理的烟田独有OTU个数均高于单施化肥处理;③在细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria）和该菌门下物种的相对丰度最高,且稻草还田并添加饼肥处理最高;④植烟土壤微生物LEf Se进化分支图表明稻草还田或增施饼肥的烟田在细菌门水平无组间显著差异,而单施化肥的烟田存在组间显著差异的疣微菌门（Elusimicrobia）和迷踪菌门（Verrucomicrobia）。  结论  长期定位施肥条件下,稻草回田并增加饼肥能够改善烟田化学性质综合指标,提高细菌群落结构和相对丰度。      

基于代谢组学分析青枯病烟田土壤代谢标志物

  目的  分析青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成的差异,筛选青枯病烟田土壤代谢标志物。  方法  以青枯病烟田和健康烟田的烟株根围土壤为研究对象,采用非靶向代谢组学LC-MS/MS分析技术,对3个时期（未发病、发病中期、发病后期）土壤代谢物组成进行研究。  结果  （1）在未发病时、发病中期和发病后期,青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物有显著差异的代谢物分别为115种、159种和105种。（2）3个时期共同差异代谢物有63种,其中正离子模式代谢物有49种,负离子模式代谢物有14种。49种正离子模式代谢物可以聚为2个大类和7个小类。（3）筛选出8种代谢标志物,分别为环巴胺（Cyclopamine）、麦芽四糖（Maltotetraose）、麦黄酮（Tricine）、凯林（Khellin）、6-(alpha-D-glucosaminyl)-1D-myo-inositol、茄啶（Solanidine）、贝磷地尔（belfosdil）、硅雄酮（Silandrone）。  结论  青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成上存在较大差异,筛选出8种代谢标志物可为判别土壤感烟草青枯病状况提供一定参考。      

湖南烟稻轮作区土壤团聚体稳定性及其与碳氮比的关系

  目的  明确湖南省烟稻轮作区不同土层土壤团聚体分布特征及其与碳氮比的关系。  方法  于2017年采集湖南郴州、衡阳和长沙烟区150个土壤样品,探讨了不同土层土壤团聚体的粒级含量、分布特征和稳定性,通过相关分析研究了土壤团聚体稳定性与碳氮比的关系。  结果  1）湖南省烟稻轮作区以> 1 mm粒级土壤团聚体为主,百分比含量为64.47%;土壤碳氮比均值为9.66,变幅在3.69~14.06之间。各粒级土壤团聚体含量从高到低依次为> 1 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm、 < 0.053 mm、0.053~0.25 mm。不同土层土壤团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、水稳性大团聚体（R_0.25）和分形维数（FD）呈显著差异;不同烟稻轮作区间变化趋势基本一致,随土层深度的增加,MWD、GMD和R_0.25呈下降趋势,FD呈上升趋势。2）土壤碳氮比与MWD、GWD和R_0.25呈显著正相关关系,与分形维数FD呈显著负相关关系,回归方程为y=2.89-0.02x（r2=0.57）。  结论  湖南烟稻轮作区土壤碳氮比与土壤团聚体具有紧密联系,土壤的碳氮比值越高则土壤团聚体就越稳定。因此,可以通过增施有机肥,控制氮肥,创造适宜的碳氮比,获得更多稳定性高的团聚体。      

烟株叶片叶绿素的时空分布特征

  目的  探讨烟株叶片叶绿素的时空分布特征。  方法  2018年5-9月,利用平均相对偏差、回归分析和相关性分析等方法研究烟株叶片叶绿素的时空分布特征。  结果  1）烟株叶片叶绿素的动态变化呈“倒勺子”型,且叶绿素含量随部位的上升而增大;叶片发育前中期,叶绿素值呈弱变异,后期则呈中等变异。2）样带上中部和上部叶片叶绿素值的破碎化程度高于下部叶,烟株不同部位叶片叶绿素值的波动具有相似性。3）基于时间稳定性指数最小值得出代表性样点,建立了代表性样点叶绿素值与对应部位叶绿素平均值之间的回归模型。  结论  可利用代表性样点烟株叶片叶绿素值表征对应部位叶绿素的平均值,从而为本区烟田的水肥管理和成熟采收提供理论支撑。      

恩施典型烟田烤烟生长期土壤呼吸变化与碳平衡

采用静态箱-红外CO₂分析法研究了烟田垄体土壤呼吸、土壤微生物呼吸和垄间土壤呼吸在烤烟生长期的变化特征以及垄体土壤呼吸组分的贡献率,估算了烤烟生长期烟田生态系统碳平衡。结果表明,受烤烟生长和土壤温度的影响,垄体土壤呼吸速率具有明显的生长期变化特征,还苗期与伸根期土壤呼吸速率增长较慢,后期土壤呼吸速率逐步增大,在移栽后第107天达到最大值C 256.8 mg/(m²·h)。土壤微生物与垄间土壤呼吸速率在烤烟生长期变化较小。垄体土壤呼吸及其组分和垄间土壤呼吸在10 cm土层温度的Q₁₀值大小顺序为:根系呼吸>垄体土壤呼吸>土壤微生物呼吸>垄间土壤呼吸。整个烤烟生长期根系呼吸与土壤微生物呼吸占垄体土壤呼吸的均值分别为44.2%、55.8%,净初级生产力碳固定量C 2975.9 kg/hm²,土壤异养呼吸碳释放量C 1409.1 kg/hm²,烟田生态系统净碳输入C 1566.8 kg/hm²。     

粉垄深度对稻作烟区土壤理化特性及作物周年产量的影响

  背景和目的  为了揭示不同粉垄深度对湖南稻作烟区土壤理化性状及烤烟根系生长和烟稻周年产量的影响。   方法  大田试验于2019年在长沙浏阳永安镇开展,采用单因素随机区组试验设计,设置粉垄深耕20 cm（T1）、30 cm（T2）、40 cm（T3）和直接旋耕12 cm（CK）四个处理,采用50 cm土柱取样器,每个处理取土柱3个。研究了0~50 cm土层土壤理化性状的变化。并分析了不同处理对烤烟根系生长状况、烤后烟叶物理性状和化学成分、经济性状和作物周年产量的影响。  结果  与CK处理相比,T2和T3处理在0~40 cm土层土壤容重显著降低1.49%~8.97%,土壤孔隙度增加0.44%~12.88%,土壤紧实度降低0.37%~24.37%;T2处理在20~30 cm土层土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量的提升效果最为显著,较CK处理分别提升了22.82%、58.02%、52.41%;T2处理改善烤烟物理性状及内在化学成分的效果最为显著,各粉垄深耕处理均提高了烤烟的产量和上等烟比例,并且也能提高后茬作物水稻产量,其中T2处理作物产量产值最高。  结论  粉垄耕作30 cm显著改善了稻作烟区土壤物理性质,提高了土壤速效养分在20~40 cm土层中的含量,提升了烟叶的品质和产量,作物周年产值显著提高18029.89元/hm2。      

牛粪有机肥对植烟黄壤理化性质及持水能力的影响

  目的  探索牛粪有机肥对西南山区植烟黄壤的改良效果。  方法  采用土柱试验,探讨了不同牛粪有机肥用量对植烟黄壤理化性质、水力学参数、水分常数以及蒸发量的影响。  结果  结果显示:1）施入牛粪有机肥,可改变黄壤颗粒组成,明显增加有机质含量,缓解黄壤酸化,明显降低黄壤容重。2）随着牛粪有机肥用量增加,黄壤总空隙度明显增加,极微孔隙比例降低,中小微孔隙比例增加,大孔隙和土壤孔隙基本不变。3）随着牛粪有机肥用量的增加,黄壤残余含水率（θ_r）和进气值倒数（α）显著减小,而饱和含水率（θ_s）和饱和导水率（K_s）明显增大;黄壤田间持水量和易利用水基本不变,而凋萎系数和无效水显著降低,有效水大幅增加。  结论  牛粪有机肥可明显改善植烟黄壤的理化性质和持水性能,但由于牛粪有机肥具有肥效缓慢持久的特点,烟田当季施用易导致烤烟贪青晚熟,因此应在烤烟前季作物上施用效果更佳。      

烟草青枯病发病烟株根际土壤细菌群落分析

  目的  研究青枯病发生对根际土壤细菌群落组成的影响, 探明影响根际土壤细菌群落的环境因子。  方法  采用宏基因组学高通量测序技术, 比较发病烟株和健康烟株根际土壤细菌群落差异。  结果  (1) 健康烟株根际土壤细菌Ace指数、Chao指数和Shannon指数有高于发病烟株的趋势, 而Simpson指数有低于发病烟株的趋势; (2)发病烟株根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和链霉菌属(Streptomyces)等益生菌减少, 而劳尔氏菌属(Ralstonia)和Rudaea等病原菌增加; (3)土壤pH、有效磷(AP)、交换性钙(Ca)和有效铜(Cu)含量在发病烟株根际土壤中显著减少, 而速效钾(AK)含量显著增加。  结论  与健康烟株根际土壤相比, 发病烟株根际土壤细菌多样性、有益菌丰度、土壤pH和养分含量都较低; pH、P、K、Ca、Cu是对根际土壤细菌群落影响较大的土壤环境因子。      

微生物菌剂对烟草连作土壤理化性质及土壤胞外酶酶活性的影响

  目的  为研究微生物菌剂对不同连作年限植烟土壤的影响。  方法  以不同连作年限植烟土壤为研究对象,研究微生物菌剂对植烟土壤理化性质、胞外酶活性以及烟草农艺性状的影响,旨在为缓解烟草连作障碍提供参考。  结果  （1）未添加微生物菌剂的土壤随连作年限增加,土壤养分含量有机碳（SOC）、全氮（TN）、有效磷（AVP）、铵态氮（NH₄+-N）和硝态氮(NO₃--N）呈降低趋势,土壤pH值呈下降趋势,介于5.0~6.4;土壤胞外酶过氧化物酶（PER）、酸性磷酸酶（ACP）、纤维二糖水解酶（CBH）活性不同程度下降;同时烟草长势变弱,株高、根、茎、叶鲜重和相同叶位叶片干重、鲜重、叶长和叶宽均呈降低,且均在连作8年达最低。（2）添加微生物菌剂后,土壤有机碳、全氮、有效磷、硝态氮和铵态氮含量呈上升趋势,土壤pH值呈上升趋势,介于6.0~7.1;土壤胞外酶活性得到不同程度改善。  结论  3种外源微生物均能改善土壤胞外酶活性,提高碳循环和氮循环能力,增加土壤养分,促进烤烟生长,缓解连作障碍。      

不同水分胁迫程度下烤烟叶片钾含量的光谱响应

  目的  精准、快速、无损监测烤烟叶片钾素营养水平。  方法  设计不同程度的干旱和渍水胁迫试验,以K326、中烟100为供试品种,探索不同水分胁迫程度下烤烟叶片钾含量与光谱信息的变化规律,筛选烟叶钾含量的敏感光谱特征变量及光谱参数,构建烟叶钾含量预测模型。  结果  （1）随水分胁迫程度的加重,在近红外光区,烤烟叶片钾含量和叶片光谱反射率的值在伸根期均表现为升高趋势,在旺长期与成熟期表现为降低趋势。（2）以利用本文筛选出的8个最佳敏感光谱指数（mSR705、SDr、DVI、MSAVI2、λg、Dr、NDSI（2275,1875）、RDVI）构建的BP神经网络模型效果最好,模型决定系数R2=0.9336,RMSE（均方根误差）为0.1348。  结论  可利用光谱参数构建烤烟钾含量BP神经网络模型,模型稳定、精度较好。可为实时精准监测烤烟叶片钾含量,及时了解土壤水分环境提供技术支撑。      

基于分段预测前馈与EWMA反馈整合的松散回潮加水控制系统

  目的  为解决松散回潮工序出口含水率控制精度低,质量波动大等问题。  方法  根据入口含水率的变化采用分段预测的方法对加水阀门进行前馈控制,根据出口含水率实际值与目标值的偏差采用指数加权移动平均法（Exponentially Weighted Moving Average,EWMA）进行反馈控制,建立前馈和反馈整合的加水控制模型,并采用自学习算法对模型进行自动优化设计。  结果  改进后出口含水率控制精度和质量稳定性显著提高,均值与目标值的偏差和过程标准差分别减少62.8%和16.1%,过程能力指数提高31%。  结论  该方法有效提高了该生产过程的质量控制水平。      

雪茄烟叶晾制过程中形态与水分含量的协同变化研究

【目的】为探究雪茄烟叶晾制过程中形态参数、水分含量的变化及其关系。【方法】以德雪3号品种中部叶为试验材料,对晾制过程中6个时期进行取样,测定其形态参数和水分含量,并对其进行回归分析。【结果】（1）随着晾制进程的推进,烟叶的叶片收缩率、卷曲度及厚度收缩率均不断提高,总水含量及自由水含量呈下降趋势,束缚水含量则呈先升高后下降的变化趋势。（2）可根据所筛选出的形态参数与整叶含水率所拟合的方程,结合晾制各时期整叶含水率的适宜范围,确定晾制过程中形态参数的适宜范围,有效调控晾制环境。（3）在变黄期,烟叶的纵向收缩率、纵向卷曲度及叶片厚度收缩率应分别控制在4.7%～8.6%、2.6%～3.4%、20.4%～48.8%范围内,在变褐期则应依次为8.6%～9.5%、3.4%～3.5%、48.8%～61.1%,而在定色期应依次为9.5%～10.7%、3.5%～3.8%、61.1%～63.1%。【结论】在晾制过程中可根据烟叶的纵向收缩率、横向收缩率或叶片厚度收缩率的大小来判断烟叶水分含量,从而实现雪茄烟叶晾制技术的精准调控。     

薄板烘丝机出口含水率稳定性控制方法研究

  目的  解决薄板烘丝机出口含水率控制精度较低、波动较大问题。  方法  采用滑窗法监测入口含水率的整体性波动并进行相应的准确控制,采用指数加权移动平均（Exponentially Weighted Moving Average,EWMA）法对出口含水率的波动及时调整,建立前馈和反馈相结合的出口含水率整合控制模型,并采用自学习算法对模型进行自动优化和修正。  结果  控制方法改进后,出口含水率控制精度显著提高,过程偏移量、标准差和极差分别降低50.0%、37.5%和14.3%,过程能力指数提高57.1%。  结论  基于滑窗预测和EWMA调整的薄板烘丝出口含水率稳定性控制方法能有效提升该工序的质量控制能力。      

干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理特性的影响

  目的  为明确干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理基础的影响。  方法  采用盆栽试验方法,以耐旱型烤烟品种“豫烟6号”和水分敏感型“豫烟10号”为试验材料,设置正常供水、轻度干旱、中度干旱、轻度干旱后复水和中度干旱后复水5个处理,比较分析干旱胁迫后复水对烤烟生长及其生理特性的影响。  结果  （1）随着干旱的加剧,两个烤烟品种生长受到抑制,生理性能下降,株高、茎围、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积、有效叶片数、根系干重和单株干重均降低或显著降低,叶绿素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSII最大光能转化效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学淬灭系数（qP）均显著降低,而非光化学猝灭系数（NPQ）、胞间二氧化碳浓度（C_i）、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均显著增加;与正常供水相比,豫烟10号在干旱胁迫下各指标变化幅度大于豫烟6号,对干旱较敏感。（2）干旱胁迫后复水,与干旱处理结束时相比,两个烤烟品种生长得到明显恢复,光合作用增强,抗氧化系统平衡得到明显改善。豫烟10号在干旱胁迫后复水各指标变化幅度均大于豫烟6号,干旱胁迫后复水恢复较好。  结论  在干旱胁迫下,两个烤烟品种的生长和生理性能均受到不同程度的抑制,且均与正常供水处理间差异显著;复水后,两个烤烟品种的生长及其生理性能均得到不同程度的恢复,其多数指标均以中度干旱胁迫后复水处理恢复较好,且与正常供水处理无显著差异。      

烟叶真空回潮的建模与控制

  背景和目的  稳定的真空回潮出口水分是卷烟质量的关键,然而由于回潮机内烟包水分和温度不可测,出口水分随来料、蒸汽和环境变化而改变。因此本文构建了烟叶真空回潮的建模与控制系统,以期稳定出口烟叶水分。  方法  研制了真空回潮实验机,首先,增加测点、获得输入输出数据,专利技术处理采样数据和稳态数据,构建出真空回潮的稳态模型和动态模型,观测到机内压力、温度、烟包水分和温度等状态量,试验表明观测误差可接受;其次,针对时变、非线性、大时延、多入多出的受控对象,按人工智能算法由数字仿真训练回潮时间约束条件下水分最大化的参考模型,由全状态反馈的积分控制,让被控对象按参考模型工作。  结果  试验数据表明:1）该系统能够提高回潮能力,在包心不超过70℃的条件下增加水分由2%提高到6%;2）该系统可以稳定出口水分,不受蒸汽、喷水、烟包和环境剧烈变化的影响,并且,回潮水分可预先设定。  结论  本文建立的烟叶真空回潮的建模与控制系统可以实现真空回潮的可观、可控且指标精准。      

双行凹型垄及覆盖措施对黔北烟区耕层土壤水分的影响

在黔北烟区平坦黄壤旱地和15°、25°黄壤旱坡地上,以单行垄地膜覆盖、团棵揭膜为对照,研究了双行凹型垄及其覆盖技术对10 cm和20 cm土层土壤水分的影响。结果表明:一般情况下,浅表层(垄表下10 cm)的含水率高于较深层次(垄表下20 cm),灌溉可以打破这一规律;双行凹型垄较单行垄能促进自然降水向垄体内补充水分,增加垄内土壤的含水率或降低土壤水势;在双行凹型垄上全生育期覆盖地膜,可抑制浅表层土壤水分的无效散失,保水效果明显;在双行凹型垄全生育期覆盖地膜的基础上,遇旱灌溉能提高耕层土壤含水率或降低土壤水势,进一步优化了土壤水分环境。     

新型复合水凝胶AM/HAK的制备及其对烟草生长发育的影响

  目的  制备新型复合水凝胶,为烟草抗旱栽培开发新型保水材料。  方法  以丙烯酰胺（AM）为单体,分别以羧甲基纤维素钠（CMC）和腐植酸钾（HAK）为交联介质,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵（APS）为引发剂,制备了聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺/腐植酸钾复合水凝胶。采用红外光谱（FT-IR）对其结构进行表征,并研究了水凝胶的吸水和保水性能,通过盆栽试验研究了其对烟草生长发育的影响。  结果  FT-IR和SEM验证了复合水凝胶AM/CMC和AM/HAK的形成。水凝胶AM/CMC和AM/HAK的平衡溶胀度高达26.52 g·g-1和31.43 g·g-1;在室温下放置12 h,2种水凝胶的保水率可达68.09%和79.56%;添加水凝胶AM/CMC和AM/HAK后,土壤含水率分别提高2.4%和3.65%;烟株株高、茎围、节距等农艺性状均比对照提高;SPAD值分别比对照增加4.65%和10.22%;地上部生物量分别增加23.30%和52.51%;2种水凝胶处理的谷氨酰胺合成酶（GS）活性分别提高1.81 μmol·（g·h）-1、2.12 μmol·（g·h）-1;谷氨酸脱氢酶（GDH）活性增加16.78 U·g-1和40.45 U·g-1;烟草根系活力比对照提高31.76%和63.98%;总糖、钾含量增加,氯含量降低。  结论  复合水凝胶AM/HAK材料可有效促进烟草生长、改善化学品质。      

烟草颗粒热解与释烟特性影响因素研究

  目的  为探索加热状态下烟草颗粒热解和烟气释放规律。  方法  采用导热系数测试仪、热分析仪（TGA）和锥形量热仪（CONE）表征分析了甘油添加量、水分含量以及粒径对烟草颗粒导热特性、热解过程和烟气释放特性的影响。  结果  （1）样品导热系数随水分和甘油含量的增加以及粒径减小整体上呈现不同程度的上升趋势,不同水分与甘油含量样品比热容变化趋势与导热系数基本一致,随粒径减小其比热容持续降低;（2）甘油大幅增加烟草颗粒在低温区（140 ℃~300 ℃）失重比例,并使其成为最主要失重阶段;水分含量对烟草颗粒失重速率影响随温度升高逐渐减弱,主要对低温区下游离态水、甘油等小分子物质释出影响较大;减小粒径,样品主要失重过程向低温区稍有平移;（3）增加甘油含量（30%以内）、降低水分含量以及减小粒径均有利于缩短烟草颗粒起始释烟时间,提高释烟速率,且释放总量整体呈上升趋势。