余佳斌，張曉強(qiáng)，文錦濤，程傳策,2*，廖 勇，任春燕

(1.貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002)

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，但由于大量不合理的施肥以及長(zhǎng)時(shí)間的連作，使土壤生態(tài)系統(tǒng)惡化，土壤微生物多樣性下降，土壤養(yǎng)分失衡，進(jìn)而導(dǎo)致煙葉病蟲(chóng)害增加，影響煙葉生長(zhǎng)及生理特性，使得煙葉品質(zhì)變劣、產(chǎn)值下降[1]。

微生物肥料也稱菌劑或菌肥，是由有益微生物、有機(jī)載體、一定量的無(wú)機(jī)化肥等組成，有些還含有大量有機(jī)物料[2]。目前，微生物肥料所用的有益微生物包括根瘤菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌等，其主要作用是固定空氣中的氮、活化土壤中的磷和鉀等養(yǎng)分，還可拮抗病原菌、減輕病蟲(chóng)害、促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高作物抗逆性等[3]。曾慶濱等[4]研究了微生物菌劑對(duì)烤煙根際土壤脲酶和過(guò)氧化氫酶活性的影響，結(jié)果表明，微生物菌劑能顯著提升根際土壤脲酶活性和過(guò)氧化氫酶活性，分別提高了10.3%和50.3%。陳沖等[5]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑促進(jìn)了烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，烤煙株高、單株葉數(shù)、最大葉面積和莖圍等農(nóng)藝性狀指標(biāo)均有顯著提升。弓新國(guó)等[6]研究發(fā)現(xiàn)，菌劑在苗期和大田期施用均可促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，減少病害發(fā)生，煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量分別提高9.2%和13.8%。

關(guān)于施用微生物肥料使作物增產(chǎn)的研究較普遍，但研究主要集中在通過(guò)微生物肥料的施用來(lái)優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，但微生物肥料的施用對(duì)作物的生理生化效果的影響研究較少。本試驗(yàn)以煙草為研究對(duì)象，根據(jù)其需肥及生長(zhǎng)特性，研究不同微生物肥料對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物種類(lèi)及數(shù)量、土壤養(yǎng)分供應(yīng)、煙草生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉品質(zhì)的影響，以期篩選出適合貴州修文煙區(qū)的微生物肥料。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)于2016年2—10月在貴州省貴陽(yáng)市修文縣進(jìn)行，當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)區(qū)，年平均氣溫13～16 ℃，平均降水量為1 000～1 250 mm之間，無(wú)霜期269 d。試驗(yàn)地土壤為當(dāng)?shù)卮硇酝寥?，肥力中等，地?shì)平坦，灌排方便。密度以當(dāng)?shù)赝扑]密度為準(zhǔn)。土壤pH 5.95，有機(jī)質(zhì)31.18 g·kg-1，全氮1.54 g·kg-1，全磷0.93 g·kg-1，全鉀13.94 g·kg-1，堿解氮115 mg·kg-1，有效磷24.08 mg·kg-1，速效鉀290.80 mg·kg-1。

供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87。有機(jī)肥為河南威寶肥業(yè)有限公司生產(chǎn)，其N(xiāo)+P2O5+K2O≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%；生物有機(jī)肥為河南金匯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，有機(jī)質(zhì)≥40%，有效活性菌≥0.2億·g-1；生物菌肥為江蘇農(nóng)樂(lè)科生物技有限公司生產(chǎn)，有效活性菌≥0.2億·g-1，有機(jī)質(zhì)≥40%；益生源健康肥料為南陽(yáng)市益生源肥業(yè)有限公司生產(chǎn)，益生源富含磷、鉀、硅、鈣、鎂、硫、硼、鋅、銅、鐵、鉬、錳、硒等50多種天然中、微量元素及有益元素，有效活菌數(shù)2.0～5.0億·g-1，有機(jī)質(zhì)30%。

1.2 處理設(shè)計(jì)

以667 m2為施肥單位，試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理。對(duì)照(CK)即按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式；T1為施200 kg有機(jī)肥；T2為施300 kg生物有機(jī)肥；T3為施40 kg生物菌肥；T4為施60 kg益生源健康肥。每處理重復(fù)3次，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)50 m2，共需試驗(yàn)面積750 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)地于2016年2月25日育苗，4月20日移栽。在大田起壟時(shí)，將各處理不同生物菌劑隨窩肥施入煙株根部，667 m2窩肥為55 kg酒糟和35 kg煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N 12%,P2O59%,K2O 13%)；在煙苗移栽時(shí)，667 m2施用煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N 15%,P2O58%,K2O 7%)2.5 kg，對(duì)水50 kg，作定根水每株澆肥液0.21～0.25 kg；在煙株移栽20 d時(shí)，667 m2施入煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N13%,K2O 26%)20 kg。移栽后30、60、90和120 d取根際土壤進(jìn)行測(cè)定；分別取各處理的C3F初烤煙葉樣品2 kg，抽除煙梗，40 ℃干燥2 h，粉碎，過(guò)0.425 mm孔徑篩，煙末裝入密閉袋中。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 土樣采集

采用抖根法[7]，分別于煙株移栽后30、60、90、120 d對(duì)每個(gè)處理植煙根際土壤5 mm范圍內(nèi)進(jìn)行取樣，取樣時(shí)采集耕作層土樣1.5 kg，混合均勻后，用四分法取1 kg土樣送檢。

1.3.2 煙樣采集

煙葉分級(jí)結(jié)束后，以處理為單位留取各小區(qū)標(biāo)記葉，用于內(nèi)在化學(xué)成分分析和感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

農(nóng)藝性狀調(diào)查。各小區(qū)選擇有代表性的煙株10株煙株掛牌標(biāo)記，分別于煙株移栽后30、60、90 d對(duì)煙株株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)寬等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

土壤化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。煙株移栽后30、60、90、120 d，對(duì)植煙根際土壤5 mm范圍內(nèi)進(jìn)行取樣，測(cè)定土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)等化學(xué)指標(biāo)；測(cè)定方法為土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法、土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3法、土壤速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法和土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法[8]。

土壤相關(guān)酶指標(biāo)。煙株移栽后30、60、90、120 d，對(duì)植煙根際土壤5 mm范圍內(nèi)進(jìn)行取樣，測(cè)定土壤蔗糖酶和土壤脲酶；測(cè)定方法為土壤蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，以葡萄糖mg·g-1、24 h、37 ℃為單位；土壤脲酶活性采用奈氏比色法，以NH4-N mg·g-1、24 h、37 ℃為單位[9]；

中性致香物質(zhì)。中性致香成分：前處理采用“同時(shí)蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取”法[10]。在500 mL圓底燒瓶中加入10.000 g煙樣(過(guò)0.25 mm孔篩)、1.0 g檸檬酸、0.5 mL內(nèi)標(biāo)、350 mL蒸餾水。安裝同時(shí)蒸餾萃取裝置，從冷凝管上方加入40 mL二氯甲烷于250 mL燒瓶中，待開(kāi)始沸騰時(shí)進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取。裝置中出現(xiàn)分層時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。2.5 h后，收集250 mL燒瓶中的有機(jī)相，加入10 g左右無(wú)水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，轉(zhuǎn)移有機(jī)相到雞心瓶，于60 ℃水浴濃縮有機(jī)相至1 mL左右，即得煙葉精油。所得樣品由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST11庫(kù)檢索定性。GC/MC分析條件，色譜柱：HP-5(60 m×0.25 mmid×0.25 μmdf)；載氣：He；流速：0.8 mL·min-1；近樣口溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：177 ℃；升溫程序：初溫50 ℃，恒溫2 min后，以2 ℃· min-1的速度升至120 ℃，5 min后2 ℃· min-1的速度升至240 ℃，保持30 min；分流比1∶15；進(jìn)樣量2 μL；電離能70 eV；質(zhì)量數(shù)范圍50～500 amu；采用NIST02譜庫(kù)檢索定性。假定相對(duì)校正因子為l，采用內(nèi)標(biāo)法定量。

經(jīng)濟(jì)性狀。以小區(qū)為單位單獨(dú)采收烘烤、分級(jí)計(jì)產(chǎn)[10]。開(kāi)烤前調(diào)查實(shí)收株數(shù)，對(duì)各小區(qū)標(biāo)記煙株標(biāo)記下部葉(4～7葉位)、中部葉(9～12葉位)、上部葉(14～17葉位)。烘烤結(jié)束后，按小區(qū)進(jìn)行分級(jí)，再統(tǒng)計(jì)煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例、上中等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan新復(fù)極差法比較不同處理間各種指標(biāo)之間的差異；使用OriginPro 8.5進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育時(shí)期煙草農(nóng)藝性狀

由表1可以看出，在煙草移栽后不同時(shí)間中，不同處理對(duì)煙草的農(nóng)藝性狀影響也存在一定差異。在移栽后30 d時(shí)，不同處理間主要的農(nóng)藝性狀均沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明在生長(zhǎng)初期，不同施肥處理之間的作用還未表現(xiàn)出來(lái)。但在移栽后60 d時(shí)，除莖圍稍有差異外，其他指標(biāo)仍未表現(xiàn)出顯著差異。隨著煙株生長(zhǎng)，在移栽后90 d，不同處理之間出現(xiàn)不同差異，其中T2處理在所有主要的農(nóng)藝性狀上均表現(xiàn)出較高的水平。

表1 不同處理主要生育時(shí)期煙草主要農(nóng)藝性狀

注：同列無(wú)相同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著。

2.2 不同生育時(shí)期土壤酶活性動(dòng)態(tài)變化特征

2.2.1 土壤脲酶

土壤脲酶是土壤氮周轉(zhuǎn)的主要酶類(lèi)，其活性大小可以表征土壤氮素周轉(zhuǎn)情況[11]。圖1顯示，在煙草的不同生長(zhǎng)時(shí)期，不同施肥處理的脲酶活性大體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；總體施用菌肥的處理的脲酶活性顯著高于對(duì)照處理。在移栽后30 d時(shí)，施肥處理的脲酶活性均顯著高于對(duì)照(T1處理除外)，這說(shuō)明菌肥中的微生物已適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥拉h(huán)境，外來(lái)添加的微生物活性高于土壤中原著微生物的活性。在移栽后的60 d，則以T3處理的脲酶活性最高，T2處理次之。在移栽后的90和120 d雖然總體上各處理的脲酶活性均有所降低，但仍以施用菌肥的處理顯著高于對(duì)照處理。所以，施用菌肥能增強(qiáng)土壤脲酶活性。

圖1 不同處理土壤的脲酶活性

2.2.2 土壤蔗糖酶

土壤蔗糖酶是土壤含碳有機(jī)物的主要轉(zhuǎn)化酶，其活性用來(lái)表征土壤中含碳有機(jī)物的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度[12]。圖2顯示，土壤蔗糖酶活性總體呈先略有降低后保持大體穩(wěn)定并上升的趨勢(shì)。在煙草移栽后30 d時(shí)，施用菌肥的處理總體顯著高于不施用菌肥的對(duì)照，且以T3處理的蔗糖酶活性最高。在煙草移栽后的60和90 d中，土壤蔗糖酶的總體活性水平變化不明顯；但施用菌肥的處理仍顯著高于對(duì)照。在120 d時(shí)，總體蔗糖酶活性相對(duì)有所升高，整體趨勢(shì)與90 d時(shí)相似。

圖2 不同處理土壤的蔗糖酶和脲酶活性

2.3 不同生育期土壤基本化學(xué)性質(zhì)變化特征

2.3.1 土壤堿解氮

堿解氮是土壤速效氮的主要形態(tài)，表征土壤的供氮強(qiáng)度，直接影響作物對(duì)氮素的吸收利用[13]。從圖3可以看出，植煙土壤的堿解氮含量呈現(xiàn)先略有上升后降低的趨勢(shì)。在煙草移栽后的前中期(30 d、60 d和90 d)，土壤堿解氮變化不太明顯，其中60 d和90 d時(shí)較30 d時(shí)略有升高，但在120 d時(shí)，各處理堿解氮水平大幅降低。整體來(lái)看，不同施菌肥處理的堿解氮含量均顯著高于對(duì)照處理。在移栽30 d時(shí)，施用菌肥處理中以T2和T3處理的堿解氮含量顯著高于其他處理。但在移栽后60 d時(shí)，雖然施用菌肥的處理的堿解氮含量仍顯著高于對(duì)照，但不同菌肥處理間差異不顯著。移栽后90 d和120 d時(shí)，T2、T4處理堿解氮含量顯著高于其他處理，且這3個(gè)處理間差異不顯著。整體來(lái)看，施用菌肥能夠顯著提高土壤中堿解氮的含量，且以T2和T3處理效果相對(duì)較好。

2.3.2 土壤速效磷

圖3顯示了土壤速效磷在煙草不同生育時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化?？傮w上，雖然不同處理間土壤速效磷含量差異顯著，但相同處理不同時(shí)期變化除對(duì)照外不明顯。在煙草移栽后30 d時(shí)，各施微生物肥料處理的土壤速效磷含量均明顯高于對(duì)照，但以T3處理的速效磷含量差異顯著于對(duì)照。但在煙草移栽后60 d和120 d不同處理間雖然有一定差異，但差異不顯著?？傮w而言，施用微生物菌肥的處理在速效磷的解析上有一定作用，但不同種類(lèi)的菌肥差異較大，以T3處理效果相對(duì)較好。

2.3.3 土壤速效鉀

圖3顯示了土壤中速效鉀的含量變化趨勢(shì)。不同處理間雖然含量上有一定差異，但在不同生育時(shí)期變化不明顯，其變化趨勢(shì)總體與土壤速效磷相似。不同生育時(shí)期中，均以T2、T4處理土壤速效鉀含量較高，且處理間差異不顯著；說(shuō)明總體來(lái)看這3個(gè)處理對(duì)土壤鉀素的解析效率更高。

圖3 不同處理土壤的堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量

2.3.4 土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)是評(píng)價(jià)土壤肥力高低的一個(gè)主要指標(biāo)。其含量水平直接指代土壤肥力水平的變化[14]。圖3顯示，總體上，土壤有機(jī)質(zhì)含量雖然在不同處理間差異顯著，但在相同處理的不同生育時(shí)期變化不顯著，處于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的水平，這和土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)緩慢的特性是一致的。土壤微生物菌肥主要是為土壤提供不同的微生物種群，在土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)方面是起到礦化分解的作用。從整體的土壤有機(jī)質(zhì)含量變化來(lái)看，施用菌肥的處理雖然在一定程度上提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，但總體表現(xiàn)不明顯。

2.4 烤煙中性致香物質(zhì)含量

不同處理的中性致香物質(zhì)含量存在著較大的差異。從表2可以看出，各處理中性致香物質(zhì)總量表現(xiàn)為T(mén)4>T2>T3>CK>T1，T4處理的總含量最高，達(dá)到728.64 μg·g-1，比對(duì)照高了37.0%；T2、T3和CK處理次之，且處理間差異不明顯；T1處理表現(xiàn)較差。

對(duì)比不同處理各種中性致香物質(zhì)的含量可以看出，各處理中性致香物質(zhì)含量的差異主要表現(xiàn)為類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)物質(zhì)、類(lèi)西柏烷類(lèi)物質(zhì)以及棕色化產(chǎn)物含量的差異，T3處理這3類(lèi)物質(zhì)的含量明顯高于其他處理，而這3類(lèi)物質(zhì)，尤其是類(lèi)西柏烷類(lèi)降解產(chǎn)物茄酮，是煙草的特征香氣，在煙葉香氣產(chǎn)生的過(guò)程中扮演著重要的角色?？梢?jiàn)，T3處理所使用的生物菌劑能夠明顯增加初烤煙葉中性致香物質(zhì)含量，改善煙葉的抽吸品質(zhì)。

表2 不同處理烤后煙C3F中性香氣組成 μg·g-1

2.5 烤煙經(jīng)濟(jì)效益

由表3可以看出，不同處理對(duì)烤煙的經(jīng)濟(jì)效益的影響，從產(chǎn)量上看呈現(xiàn)T3>T2>T4>T1>CK。不同處理的均價(jià)差異不明顯，但不同處理的上等煙和上中等煙比例總體呈現(xiàn)施用菌肥的處理高于對(duì)照，且T2和T4處理的上等煙比例較高，而T3處理的上中等煙比例較高。T3處理的產(chǎn)值高于其他處理?？傮w來(lái)說(shuō)，施用菌肥在一定程度上提高了此地區(qū)烤煙的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高了烤煙的產(chǎn)值，以T3處理表現(xiàn)較好。

表3 不同處理烤煙的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 小結(jié)與討論

土壤微生物和酶是土壤生物化學(xué)特性的重要組成部分，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)、有機(jī)質(zhì)分解等方面起著重要作用，是土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)，常被用于評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的生物學(xué)特性[15]。不同菌肥施用在煙草前中期對(duì)煙草的主要農(nóng)藝性狀影響不明顯，在煙草生長(zhǎng)的中后期才顯出不同的差異，且以T2處理的效果較好。

施用菌肥能夠顯著土壤中脲酶和蔗糖酶活性，促進(jìn)土壤含碳有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，且以T3處理的效果最佳。施用微生物菌劑能顯著提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀等的含量，對(duì)有機(jī)質(zhì)的增加效果不明顯。施用菌肥在一定程度上提高了此地區(qū)烤煙的各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高了烤煙的產(chǎn)值，以T3處理表現(xiàn)較好。

T4處理對(duì)烤后煙香氣物質(zhì)總量增加明顯，能在很大程度上改善煙葉的吃味。

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