段玉琪,胡小東,晏 飛,龍 偉,鄒聰明,冀新威,王 濤,宋鵬飛
(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,云南 昆明 650031; 2.云南省煙草公司楚雄州公司,云南 楚雄 675000;3.云南省煙草公司紅河州公司,云南 紅河 652300; 4.云南省煙草公司曲靖市公司,云南 曲靖 655000; 5.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,云南 昆明 650024)
不同前作對(duì)紫色植煙土壤微生物數(shù)量、養(yǎng)分及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響
段玉琪1,胡小東2*,晏 飛2,龍 偉2,鄒聰明1,冀新威3,王 濤4,宋鵬飛5
(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,云南 昆明 650031; 2.云南省煙草公司楚雄州公司,云南 楚雄 675000;3.云南省煙草公司紅河州公司,云南 紅河 652300; 4.云南省煙草公司曲靖市公司,云南 曲靖 655000; 5.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,云南 昆明 650024)
為在云南楚雄紫色土煙區(qū)合理安排烤煙前作,提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量,在紫色植煙土壤條件下研究了白菜、大麥、蠶豆3種前作對(duì)烤煙主要農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、土壤微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分變化的影響。結(jié)果表明:不同前作對(duì)烤煙主要農(nóng)藝性狀和煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響較為明顯,前作為白菜的處理煙株株高和葉面積系數(shù)最大,產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)最高,不同前作對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)的影響不大。不同前作對(duì)紫色植煙土壤中放線菌、固氮菌、解鉀菌、解磷細(xì)菌、解磷真菌數(shù)量變化的影響各不相同,移栽后40 d至采烤前,蠶豆茬植煙土壤中放線菌、解鉀菌、解磷細(xì)菌和解磷真菌數(shù)量均增加;白菜茬植煙土壤中放線菌、固氮菌、解磷細(xì)菌和解磷真菌有所下降,且降幅明顯。不同前作對(duì)烤煙移栽前后土壤養(yǎng)分含量的變化影響各不相同,就有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量而言,蠶豆茬表現(xiàn)最好。綜上,楚雄紫色土煙區(qū)以蠶豆作為前作最佳。
烤煙; 前作; 紫色土; 微生物; 產(chǎn)質(zhì)量; 土壤養(yǎng)分
烤煙連作會(huì)導(dǎo)致煙株弱小,生長(zhǎng)速度緩慢,煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降,煙葉成熟度變差,烤后煙葉組織結(jié)構(gòu)緊密、顏色灰暗、油分少,煙葉可用性下降,同時(shí)煙田病蟲(chóng)害危害嚴(yán)重[1-3]。選擇適宜的前作作物對(duì)提升煙葉產(chǎn)質(zhì)量具有重要影響?,F(xiàn)階段,云南楚雄煙區(qū)常見(jiàn)的小麥、油菜等烤煙前作逐漸被蔬菜、大豆和大麥等取代。不同前作的施肥狀況、根系分泌物及殘留物會(huì)影響茬口土壤質(zhì)量,進(jìn)而影響烤煙農(nóng)藝性狀及產(chǎn)質(zhì)量以及烤煙病害發(fā)生情況和程度[4-9];且有研究發(fā)現(xiàn),不同生態(tài)區(qū)域、不同前作和不同海拔互相作用,通過(guò)影響煙株根際土壤微生物來(lái)共同影響煙葉品質(zhì)[10-12];前人還研究了不同土壤類型(紅壤和水稻土)條件下不同前作對(duì)烤煙化學(xué)成分和品質(zhì)的影響[13]。前茬差異在一定程度上影響了氮素轉(zhuǎn)化細(xì)菌菌落類群數(shù)量的變化趨勢(shì)[5]。但目前尚未見(jiàn)到關(guān)于紫色植煙土壤條件下不同前作對(duì)土壤微生物數(shù)量影響的報(bào)道。紫色土是云南省楚雄煙區(qū)面積最大和分布最廣的一個(gè)土壤類型,全州共有紫色土174.4萬(wàn)hm2,占全州各類土壤總面積的65.16%,與紅壤交錯(cuò)分布。紫色土富含磷、鉀,尤以含鉀量較為豐富,酸堿度適中(通常pH值為5.8~7.3),保水保肥能力好,膠體品質(zhì)好,宜耕性強(qiáng),適宜于烤煙種植[14]。鑒于此,研究了楚雄紫色植煙土壤區(qū)域現(xiàn)階段生產(chǎn)實(shí)際中不同前作對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量、植煙土壤微生物和土壤養(yǎng)分變化的影響,以期指導(dǎo)楚雄紫色土煙區(qū)合理安排烤煙前作,提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量。
1.1試驗(yàn)地概況與供試材料
試驗(yàn)在云南省楚雄市東華鎮(zhèn)新柳村委黃連坡進(jìn)行,土壤類型為紫色土,土壤基本理化性狀為pH值5.92,有機(jī)質(zhì)含量36.7 g/kg,水解氮含量193.5 mg/kg,有效磷含量43.4 mg/kg,速效鉀含量177.1 mg/kg,全氮含量2.1 g/kg,全磷含量0.8 g/kg,全鉀含量14.5 g/kg。供試烤煙品種為云97。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)3個(gè)前作處理,前作分別為大麥、蠶豆和白菜,前作收獲后種植烤煙,烤煙移栽規(guī)格、施肥量、管理按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)實(shí)施。移栽前底施煙草專用復(fù)合肥基肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶18) 600 kg/hm2,移栽后30 d施用煙草專用復(fù)合肥追肥(N∶P2O5∶K2O=12.5∶0∶33.5) 300 kg/hm2;每個(gè)處理重復(fù)3次,每個(gè)小區(qū)面積24 m2,植煙行株距為1.2 m×0.5 m,隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。2014年5月6日移栽煙苗,7月15日開(kāi)始采烤,8月23日采烤結(jié)束。
1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法
栽培技術(shù)措施按照楚雄優(yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)要求規(guī)范操作,各項(xiàng)田間管理操作一致,同一栽培管理措施在同一天內(nèi)完成。在第1次采烤前,每個(gè)重復(fù)取煙株5株按照YC/T 142—1998測(cè)定株高、莖圍,計(jì)算葉面積系數(shù)。煙株成熟后各小區(qū)單獨(dú)采收,在氣流下降式密集烤房中采用三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤,采烤結(jié)束后分級(jí)計(jì)產(chǎn),按照GB 2635—92進(jìn)行分級(jí),計(jì)算產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)。取各處理中部葉送云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院檢測(cè)中心檢測(cè)煙葉化學(xué)成分。在移栽前、移栽后40 d、采烤前、采烤結(jié)束4個(gè)時(shí)期分別取土樣(2株煙之間0~20 cm深的土壤),采用常規(guī)稀釋平板計(jì)數(shù)法[15]分別測(cè)定土壤中解鉀菌、解磷細(xì)菌、解磷真菌、固氮菌、放線菌5類微生物的數(shù)量。采烤結(jié)束的風(fēng)干土樣送玉溪師范學(xué)院分析測(cè)試中心檢測(cè)pH值,有機(jī)質(zhì)含量,全效N、P、K含量和速效N、P、K含量。
1.4數(shù)據(jù)處理
采用Excel和DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析,采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析比較,顯著水平設(shè)定為P<0.05。
2.1不同前作對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響
由表1可見(jiàn),不同前作對(duì)烤煙主要農(nóng)藝性狀的影響比較明顯。前作為白菜的處理煙株株高和葉面積系數(shù)最大,分別為145.0 cm和3.617 2,顯著高于其他2個(gè)處理,其次為前作為大麥的處理,前作為蠶豆的處理稍差。前作為蠶豆的處理莖圍最大,為12.6 cm。
表1 不同前作對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響
注:同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同。
2.2不同前作對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀及品質(zhì)的影響
由表2可見(jiàn),前作為白菜的處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)最高,分別為3 052.50 kg/hm2、81 160.95元/hm2、76.8%、13.3%、26.92元/kg,與其農(nóng)藝性狀表現(xiàn)一致;其次是前作為蠶豆的處理,前作為大麥的處理最低。其中,3個(gè)處理間的產(chǎn)量、中等煙比例沒(méi)有顯著差異;前作為白菜、蠶豆的處理產(chǎn)值顯著高于前作為大麥的處理,前作為白菜的處理煙葉上等煙比例和均價(jià)顯著高于其他2個(gè)前作處理。
表2 不同前作對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響
從不同前作處理烤煙中部葉的內(nèi)在化學(xué)成分結(jié)果(表3)看,蠶豆茬處理煙葉的總糖、還原糖、煙堿含量稍高,分別為32.91%、22.73%、2.19%,白菜茬處理煙葉的總氮和鉀含量較高,分別為2.33%和2.26%。根據(jù)優(yōu)質(zhì)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)[16],就各處理總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀含量的分析結(jié)果來(lái)看,前作為白菜、大麥、蠶豆的處理對(duì)煙葉的內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)影響不大。
表3 不同前作對(duì)烤煙中部葉化學(xué)成分的影響
2.3不同前作對(duì)烤煙土壤微生物數(shù)量的影響
2.3.1 放線菌 土壤中放線菌增加有利于分解有機(jī)質(zhì),并產(chǎn)生抗生素和激素類物質(zhì),有效抑制某些病原菌的生長(zhǎng),對(duì)一些病害起一定防治作用[17]。從圖1可以看出,在紫色土中,3種前作處理植煙土壤的放線菌數(shù)量差異明顯,同賈志紅等[18]的研究結(jié)論相互驗(yàn)證。白菜茬植煙土壤的放線菌數(shù)量在煙株移栽后增加,采烤前降低,采烤期間又有所增加,波動(dòng)較大,總體略增0.50×106cfu/g;蠶豆、大麥茬植煙土壤的放線菌數(shù)量在煙株移栽后均增加,但大麥茬土壤在采烤后有所減少,采烤結(jié)束蠶豆、大麥茬處理土壤中的放線菌數(shù)量比移栽前分別增加2.00×106、1.20×106cfu/g。從移栽后40 d 到采烤前是煙株生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期,土壤微生物也最為活躍,此階段蠶豆茬和大麥茬植煙土壤放線菌數(shù)量有所增加,而白菜茬植煙土壤在此間下降明顯,降幅為47.37%。
圖1 不同前作植煙土壤放線菌的變化
2.3.2 固氮菌 從圖2可以看出,在紫色土上,白菜、蠶豆和大麥茬植煙土壤的固氮菌數(shù)量總體上均呈逐漸減少的趨勢(shì),其中,大麥茬處理土壤中的固氮菌數(shù)量減少最多,比移栽前減少27.00×106cfu/g。移栽后40 d白菜茬處理植煙土壤的固氮菌數(shù)量較移栽前略增2.70×106cfu/g。
2.3.3 解鉀菌 從圖3可以看出,在紫色土上,白菜、蠶豆和大麥茬植煙土壤的解鉀菌數(shù)量在煙株移栽后逐漸下降,至移栽后40 d開(kāi)始又逐漸增加,采烤后又開(kāi)始下降,從移栽前到采烤結(jié)束總體呈減少趨勢(shì)。3種前作處理中,烤煙整個(gè)生育期內(nèi)植煙土壤的解鉀菌數(shù)量以大麥茬處理最高,采烤前達(dá)到49.0×106cfu/g;蠶豆茬處理最少,采烤結(jié)束時(shí)僅為7.8×106cfu/g。
圖2 不同前作植煙土壤固氮菌的變化
圖3 不同前作植煙土壤解鉀菌的變化
2.3.4 解磷細(xì)菌 從圖4可以看出,在紫色土上,白菜茬和大麥茬處理植煙土壤的解磷細(xì)菌數(shù)量在煙株移栽后逐漸下降,到采烤結(jié)束達(dá)到最低,總體呈減少趨勢(shì);蠶豆茬處理植煙土壤的解磷細(xì)菌數(shù)量在煙株移栽后40 d略增至14.5×106cfu/g,到采烤結(jié)束時(shí)又下降至9.8×106cfu/g??傮w而言,在烤煙整個(gè)生育期,蠶豆茬植煙土壤解磷細(xì)菌的數(shù)量降幅最低,僅9.26%,大麥茬植煙土壤降幅最大,為88.20%。
2.3.5 解磷真菌 從圖5可以看出,在紫色土上,蠶豆茬植煙土壤的解磷真菌數(shù)量在煙株移栽后一直呈增加趨勢(shì),至采烤結(jié)束時(shí),增幅為184.26%;大麥茬植煙土壤的解磷真菌數(shù)量在煙株移栽前到栽后40 d逐漸上升,之后一直呈下降趨勢(shì);白菜茬植煙土壤的解磷真菌數(shù)量則表現(xiàn)為先升后降再升。解磷真菌數(shù)量最高的為蠶豆茬植煙土壤,最高值達(dá)到0.307×106cfu/g。
圖4 不同前作植煙土壤解磷細(xì)菌的變化
圖5 不同前作植煙土壤解磷真菌的變化
2.4不同前作對(duì)烤煙土壤養(yǎng)分含量的影響
從表4可以看出,烤煙采烤結(jié)束后蠶豆和白菜茬植煙土壤pH值分別提高0.23和0.22,而大麥茬土壤pH值降低0.12;烤煙移栽前白菜茬土壤有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到39.1 g/kg,蠶豆茬最低,烤煙采烤結(jié)束后蠶豆茬植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量比移栽前增加了9.3 g/kg,而大麥茬、白菜茬植煙土壤的有機(jī)質(zhì)含量比移栽前分別降低了1.3、8.3 g/kg;全氮、全磷含量相對(duì)變化較?。淮篼湶缤寥廊浐勘纫圃郧霸黾?.0 g/kg,蠶豆茬、白菜茬土壤全鉀含量比移栽前分別降低了0.3、2.4 g/kg??緹煵煽窘Y(jié)束后,3種前作處理植煙土壤的水解氮含量較移栽前增加,有效磷含量則較移栽前降低,而大麥茬植煙土壤的速效鉀含量較移栽前降低20 mg/kg,蠶豆茬、白菜茬植煙土壤的速效鉀含量較移栽前分別增加31、60 mg/kg。
表4 不同前作處理對(duì)植煙土壤pH值及養(yǎng)分含量的影響
探討不同前作對(duì)植煙土壤微生物種群變化和煙株生長(zhǎng)的影響,對(duì)于合理安排前作,提高煙葉質(zhì)量有一定的意義。已有研究表明,大麥、蠶豆、白菜等不同前作對(duì)后茬烤煙的作用各不相同,而且其作用還受生態(tài)區(qū)域、海拔的影響[10]。前人研究發(fā)現(xiàn),大麥為烤煙輪作中較好的前作,能明顯改善煙株根際土壤微生物狀況,大麥茬植煙土壤根際微生物量明顯高于油菜、小麥和綠肥[19],需要注意的是,大麥作為前茬時(shí)可以相對(duì)減少磷、鉀肥的施用量[20]。蠶豆作為烤煙前茬研究較少,套種研究較多。具有固氮作用的豆科植物對(duì)后茬作物的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用,前茬作物類型對(duì)烤后煙葉質(zhì)量評(píng)吸結(jié)果具有不同的影響,如蠶豆茬烤煙上部煙葉煙堿含量偏高,而且總糖、還原糖、總氮及煙堿含量變異較大,從海拔來(lái)看,曲靖煙區(qū)海拔1 800~2 300 m以蠶豆為前作較佳[10]。作為葉菜類,種植白菜時(shí)若施氮量較大,則要嚴(yán)格控制烤煙的施氮量,對(duì)于葉菜類前茬,烤煙栽前土壤速效氮較休閑對(duì)照顯著增加,葉菜類前茬處理烤煙長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng),后期落黃較慢,煙葉產(chǎn)量顯著高于對(duì)照,但品質(zhì)差,均價(jià)偏低[21-23]。
從本研究結(jié)果來(lái)看,在楚雄紫色土煙區(qū),不同前作對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、土壤微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分變化與前人研究基本一致。不同前作對(duì)烤煙主要農(nóng)藝性狀和煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響較為明顯。前作為白菜的處理煙株株高和葉面積系數(shù)最大,分別為145.0 cm和3.617 2,顯著高于前作為大麥和蠶豆的處理;前作為白菜的處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)最高,分別為3 052.50 kg/hm2、81 160.95元/hm2、76.8%、13.3%、26.92元/kg,與其主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)一致。不同前作處理煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分符合優(yōu)質(zhì)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明前作為白菜、大麥、蠶豆的處理對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)的影響不大。
不同前作對(duì)植煙土壤中可培養(yǎng)的放線菌、固氮菌、解鉀菌、解磷細(xì)菌、解磷真菌數(shù)量的變化影響各不相同。在烤煙生育期內(nèi),大麥、蠶豆茬植煙土壤中的放線菌數(shù)量總體呈增加趨勢(shì),而白菜茬處理則表現(xiàn)為先升后降再稍恢復(fù),但總體減少;3個(gè)前作處理植煙土壤的固氮菌和解磷細(xì)菌數(shù)量總體上表現(xiàn)為下降趨勢(shì),解鉀菌數(shù)量則均表現(xiàn)為降低-升高-降低的趨勢(shì);蠶豆茬植煙土壤的解磷真菌數(shù)量逐漸上升,白菜茬處理則表現(xiàn)為先升高后降低再升高,大麥茬處理則是先升高后降低的趨勢(shì)。不同前作對(duì)烤煙生育期內(nèi)土壤微生物數(shù)量變化的影響主要差異為:大麥茬植煙土壤中放線菌和解鉀菌數(shù)量在烤煙移栽 40 d后至采烤前有所增加,同時(shí)期蠶豆茬植煙土壤中放線菌、解鉀菌、解磷細(xì)菌和解磷真菌數(shù)量均增加,白菜茬植煙土壤中放線菌、固氮菌、解磷細(xì)菌和解磷真菌有所下降,且降幅明顯。
不同前作對(duì)烤煙移栽后土壤養(yǎng)分含量的影響也各不相同。大麥茬植煙土壤在烤煙種植后較種植前pH值下降0.12,速效鉀含量減少20 mg/kg,而白菜茬、蠶豆茬處理則表現(xiàn)為增加;全鉀含量增加5.0 g/kg,而白菜茬、蠶豆茬處理則減少。蠶豆茬植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量增加9.3 g/kg,而白菜茬、大麥茬處理則減少。3個(gè)處理的土壤水解氮含量均增加,且以蠶豆茬處理增加最多,為45.2 mg/kg;有效磷含量均減少,其中白菜茬處理降低最大,為25.9 mg/kg;全氮、全磷含量變化不明顯。蠶豆茬植煙土壤表現(xiàn)最好,除有效磷含量稍減外,其他有效養(yǎng)分含量均有所增加,大麥茬表現(xiàn)最差,只有水解氮含量稍增,其他有效養(yǎng)分含量均減少。綜合以上各結(jié)果,特別是從烤煙土壤微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分含量變化來(lái)看,楚雄紫色土煙區(qū)以蠶豆作為前作最佳。
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Effect of Preceding Crops on the Microbial Biomass and Nutrients in Purple Soil,and Yield and Quality of Flue-cured Tobacco
DUAN Yuqi1,HU Xiaodong2*,YAN Fei2,LONG Wei2,ZOU Congming1, JI Xinwei3,WANG Tao4,SONG Pengfei5
(1.Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences,Kunming 650031,China; 2.Chuxiong Company of Yunnan Provincial Tobacco Corporation,Chuxiong 675000,China; 3.Honghe Company of Yunnan Provincial Tobacco Corporation,Honghe 652300,China; 4.Qujing Company of Yunnan Provincial Tobacco Corporation, Qujing 655000,China; 5.China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650024,China)
In order to appropriately arrange the preceding crops for flue-cured tobacco production,and improve the yield and quality of tobacco in purple soil,Chuxiong,Yunnan,the effect of preceding crops,including Chinese cabbage,barley and broad beans on agronomic characteristics,economic traits,changes of soil microbial biomass and nutrients were evaluated.The results showed that:The effect of different preceding crops on the agronomic characteristics and yield and quality of flue-cured tobacco were obvious.The plant height,the leaf area coefficient,the yield per mu,the value per mu and the proportion of upper-grade tobacco leaves were highest in the preceding crop Chinese cabbage treatment.However,the effect of preceding crops on leaf chemical properties were not significant.The effect of preceding crops on the change of the number of actinomycetes,nitrogen-fixing bacteria,potassium bacteria,phosphate-solubilizing bacteria and phosphate-solubilizing fungi were various.In vigorous growth period(40 d after transplanting to first priming),the number of actinomycetes,potassium bacteria,phosphate-solubilizing bacteria and phosphate-solubilizing fungi was increased in broad beans treatment;the number of actinomycetes,nitrogen-fixing bacteria,phosphate-solubilizing bacteria and phosphate-solubilizing fungi was decreased in Chinese cabbage treatment;the worst performance was in barley treatment.The effect of different preceding crops on soil nutrient change was various,soil organic matter and available nutrients were best in broad beans treatment.To sum up,the index of soil microbial and soil nutrients was best in preceding broad beans treatment.This conclusion provides a good guide for the tobacco crop rotation system in purple soil.
flue-cured tobacco; preceding crops; purple soil; microbe; yield and quality; soil nutrients
S572;S154.3
A
1004-3268(2017)10-0054-06
2017-04-06
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41601330);國(guó)家煙草專賣(mài)局項(xiàng)目(110201302016);云南省煙草公司項(xiàng)目(2013YN11,2015YN05,2016YN28,2016YN31)
段玉琪(1964-),女,云南大理人,副研究員,碩士,主要從事植煙土壤研究工作。E-mail:duanyuqi@sina.com
*通訊作者:胡小東(1984-),男,四川南部人,農(nóng)藝師,碩士,主要從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)和推廣工作。E-mail:hxd20030100101@163.com