鄧兆權(quán)，祖慶學(xué)，林 松，母少東，程傳策,2*，任春燕

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

根際微生物在煙草根際環(huán)境中起著重要的作用，不僅與煙草土傳病害的發(fā)生有密切關(guān)系，還與煙株養(yǎng)分吸收和土壤養(yǎng)分有效性有很大的聯(lián)系，對(duì)煙葉質(zhì)量的形成有一定的影響[1]。微生物肥料適合各種作物，特別在板結(jié)土壤、鹽堿化土壤、酸化土壤、病害嚴(yán)重土壤中的應(yīng)用效果更為明顯[2]。

當(dāng)前開發(fā)的微生物肥料主要有根瘤菌類、生物鉀肥、復(fù)合微生物肥料，一般由功能微生物、載體和無機(jī)化肥組成，生產(chǎn)工藝包括菌種分離、篩選及擴(kuò)大繁殖、原材料粉碎及混合、微生物吸附、造粒、烘干等環(huán)節(jié)[3]。本試驗(yàn)采用田間試驗(yàn)，研究了微生物菌肥和水溶性肥料配施對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物種類及數(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，來篩選出適合貴州煙區(qū)的微生物肥料，探討了微生物肥料對(duì)煙草生理生化的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2016年在貴州省開陽縣進(jìn)行，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。密度為行距1.20 m和株距0.50 m。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87。(1)有機(jī)菌肥為河南金匯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，其有機(jī)質(zhì)≥40%，有效活性菌≥0.2億/g；(2)根護(hù)為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：N+P2O5+K2O≥0.5 kg/L，鋅(Zn)+硼(B)≥0.002～0.03 kg/L；(3)果先鋒為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：氮磷鉀為140-75-285、有機(jī)質(zhì)0.068 kg/L、Zn 0.001 kg/L、B 0.002 kg/L；(4)優(yōu)的補(bǔ)為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：EDTA-Fe 0.003 kg/L、EDTA-Cu 0.006 kg/L、EDTA-Mn 0.003 kg/L、Zn 0.1 kg/L、B 0.008 kg/L、Mo 0.00025 kg/L；(5)浩翠為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：有機(jī)質(zhì)0.16 kg/L、氧化鉀0.07 kg/L、甘露醇0.01 kg/L、海藻酸0.065 kg/L(主要成分為海藻酸)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基肥使用有機(jī)菌肥，試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理:對(duì)照(CK)，按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式；T1：試驗(yàn)水肥1號(hào)：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(hù)(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和1 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、10 mL優(yōu)的補(bǔ)和10 mL浩翠；T2：試驗(yàn)水肥2號(hào)：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(hù)(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和1.5 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、15 mL優(yōu)的補(bǔ)和20 mL浩翠；T3：試驗(yàn)水肥3號(hào)：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(hù)(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和2 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、20 mL優(yōu)的補(bǔ)和30 mL浩翠；T4：試驗(yàn)水肥4號(hào)：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(hù)(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和2.5 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、25 mL優(yōu)的補(bǔ)和40 mL浩翠；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。T1、T2、T3和T4等4個(gè)處理氮肥施用量按當(dāng)?shù)厥┯昧?0%施入且全部作為基肥施用，烤煙移栽后20、35、50 d分別追施水溶性肥料，其他栽培管理措施按當(dāng)?shù)刈罴汛胧?shí)施。移栽后30、60、90、120 d取根際土壤進(jìn)行測(cè)定，烤后煙葉取代表性樣品C3F，每個(gè)樣品2 kg。

1.4 經(jīng)濟(jì)性狀觀察記載

以小區(qū)為單位單獨(dú)采收烘烤、分級(jí)計(jì)產(chǎn)。開烤前調(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，上等煙比例、上中等煙比例。

1.5 樣品采集與測(cè)定

1.5.1 土樣采集 共分4次采取，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。

1.5.2 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。

1.5.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 (1)土壤化學(xué)指標(biāo)。分別于煙株移栽后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；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 NaHCO3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。

(2)土壤相關(guān)酶指標(biāo)。分別于煙株移栽后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37 ℃下培養(yǎng)24 h葡萄糖的mg/kg為單位；土壤脲酶活性采用奈氏比色法，以37 ℃下培養(yǎng)24 h的NH4-N的mg/kg為單位。

(3)化學(xué)成分測(cè)定。還原糖和總糖的測(cè)定參照YC/Y 32─1996，煙堿的測(cè)定參照YC/T 34─1996，鉀、氯含量的測(cè)定分別參照YC/T 73─2003和YC/T 153─2001。

(4)經(jīng)濟(jì)性狀。計(jì)算烤后煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例和上中等煙比例等。

(5)物理特性。根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法檢測(cè)各項(xiàng)物理指標(biāo)。厚度、含梗率、葉質(zhì)重、拉力參照文獻(xiàn)測(cè)定，平衡含水率采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 31─1996測(cè)定；填充值按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 152─2001檢測(cè)。

(6)中性致香物質(zhì)。采用氣/質(zhì)聯(lián)用儀Agilent GC 6890 N/MS 5975進(jìn)行分析。

1.6 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 不同處理土壤酶活性動(dòng)態(tài)變化特征

2.1.1 不同處理對(duì)土壤脲酶的影響 土壤脲酶是土壤氮周轉(zhuǎn)的主要酶類，其活性大小用來表征土壤氮素周轉(zhuǎn)情況[4]。由圖1可知，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先下降后上升的趨勢(shì)。在移栽后30 d時(shí)，施菌肥處理的脲酶活性均顯著高于對(duì)照處理，其中T3處理的脲酶活性最高。在移栽后60 d時(shí)，則以T3處理的脲酶活性顯著高于其他處理，T1次之，其他水溶性肥料處理脲酶活性依次降低。在移栽后90 d時(shí)，表現(xiàn)出與60 d時(shí)相似的規(guī)律。而移栽后120 d時(shí)，總體脲酶活性降低，但以T3和T1處理的脲酶活性顯著高于其他處理?？傮w來說不同水溶性肥料能顯著提高土壤脲酶活性，尤其是T3處理。

圖1 不同處理的土壤脲酶活性

2.1.2 不同處理對(duì)土壤蔗糖酶的影響 土壤蔗糖酶是土壤含碳有機(jī)物的主要轉(zhuǎn)化酶，其活性高低表征土壤中含碳有機(jī)物的礦化強(qiáng)度[5]。圖2顯示，土壤蔗糖酶活性在煙草整個(gè)生育時(shí)期變化幅度不大，總體較平穩(wěn)。特別是在移栽后30、60、90 d變化幅度較小，但在使用水溶性肥料的處理均顯著提高了蔗糖酶活性，其中以T3處理活性最高。在煙草移栽后的120 d，土壤蔗糖酶活性較其他幾個(gè)時(shí)期略有升高，且仍以T3處理的活性顯著高于其他處理，高達(dá)17.87 mg/kg。總體來說，施用水溶性肥料能夠明顯提高土壤蔗糖酶活性，促進(jìn)土壤有機(jī)碳的分解，其中以T3處理的效果最好。

圖2 不同處理的土壤蔗糖酶活性

2.2 不同處理不同生育期土壤基本化學(xué)性質(zhì)變化特征

2.2.1 不同處理對(duì)土壤堿解氮的影響 氮素是一切植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的生命元素，對(duì)于烤煙來說氮素水平的高低直接影響其氮素代謝過程，也最終會(huì)影響烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。圖3-a顯示，土壤堿解氮含量總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。這與煙草的生長(zhǎng)周期比較相似。在煙草生產(chǎn)前期，煙草植株較小，對(duì)氮素需求不高，所以在土壤中殘留的施肥的氮素含量較高。在煙草移栽后的初期(30 d)，相對(duì)于對(duì)照，除T3處理表現(xiàn)出顯著差異外，其他處理與對(duì)照之間差異不顯著。煙草移栽后60 d,總體各處理的堿解氮含量略有降低，不同處理間的差異與30 d時(shí)類似，仍以T3處理的含量最高，但其他施用水溶性肥料的處理與對(duì)照之間并無明顯差異。移栽后90 d時(shí)，不同處理的堿解氮含量均有所增加，這可能與施肥時(shí)間相關(guān)，處理間的堿解氮含量雖然表現(xiàn)出不同的水平，但差異不顯著。在煙草生長(zhǎng)后期的120 d，整體土壤堿解氮含量下降，但處理間差異不明顯。總體而言，除T3處理外，不同水溶性肥料對(duì)土壤堿解氮水平并無明顯影響。

2.2.2 不同處理對(duì)土壤速效磷的影響 磷素作為植物三大大量元素之一，對(duì)植物的整個(gè)生育周期有著重要作用，特別會(huì)影響作物的一些產(chǎn)量構(gòu)成因素[7]。圖3-b顯示，土壤速效磷總體在煙草生長(zhǎng)前中期，其含量水平?jīng)]有明顯差異，在90 d時(shí)有所降低，但在成熟期又略有回升。在煙草移栽后的30 d時(shí)，土壤的速效磷各處理之間差異不顯著。在移栽后60 d時(shí)，T3處理的速效磷含量顯著高于對(duì)照，達(dá)到17.15 mg/kg，但其他施用水溶性肥料的處理與對(duì)照之間差異不顯著。在移栽后90 d，雖然在含量水平上整體有所降低，但處理間的差異不明顯。在煙草成熟期，土壤速效磷總體水平較90 d有所回升，其中T1和T3處理的速效磷含量明顯高于對(duì)照。整體來說，雖然在不同時(shí)期不同處理間表現(xiàn)出了一定的差異，但規(guī)律性不明顯，施肥處理相對(duì)于對(duì)照來說，其對(duì)土壤速效磷含量的影響不是很顯著。

2.2.3 不同處理對(duì)土壤速效鉀的影響 鉀素是煙草重要的品質(zhì)元素，其含量的高低直接影響烤煙的諸多品質(zhì)指標(biāo)，對(duì)品質(zhì)和抗逆性有直接影響[8]。而土壤中速效鉀含量直接指代土壤是否能否供應(yīng)足夠的鉀素滿足煙草的生長(zhǎng)和品質(zhì)所需。圖3-c顯示,不同生育期土壤速效鉀的變化特征?？傮w來說，土壤速效鉀含量呈先降低后增加的趨勢(shì)。在煙草移栽后30 d時(shí)，T1和T3處理的土壤速效鉀含量顯著高于對(duì)照，但T2和T4處理的含量與對(duì)照之間差異不明顯。在煙草移栽后60 d時(shí)，整體土壤速效鉀含量有所降低，以T1處理含量最低，其他處理間差異不顯著。在煙草移栽后的90和120 d時(shí)，土壤速效鉀含量有所升高；且90 d時(shí)處理間差異不顯著；120 d時(shí)處理間差異與30 d時(shí)相似，以T3處理的含量最高，其他處理間差異不顯著。整體而言，施用不同的水溶性肥料對(duì)土壤速效鉀含量影響效果不明顯。

2.2.4 不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響 土壤有機(jī)質(zhì)是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[9]。圖3-d顯示，總體上，土壤有機(jī)質(zhì)含量雖然在不同處理間差異明顯，但相同處理在煙草的不同生育期間變化不明顯，總的來說土壤有機(jī)質(zhì)處于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的水平，這與土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)緩慢是一致的。不同處理間不同生育期中均以T3處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他處理。從整體的土壤有機(jī)質(zhì)含量變化來看，施用不同水溶性肥料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。

圖3 不同處理的土壤堿解氮(a)、速效磷(b)、速效鉀(c)和有機(jī)質(zhì)含量(d)

2.3 不同處理對(duì)烤后煙葉物理特性的影響

煙葉的物理特性是煙葉質(zhì)量的一個(gè)重要方面，煙葉物理指標(biāo)的優(yōu)劣直接關(guān)系到煙葉加工性能，影響卷煙工業(yè)的成本控制、倉儲(chǔ)養(yǎng)護(hù)、打葉復(fù)烤、制絲切絲等重要環(huán)節(jié)[10]。由表1可知，與CK(對(duì)照)相比，不同水溶性肥料處理的含水率、填充值和厚度等物理特性指標(biāo)均較大，葉質(zhì)重和含梗率等均較小。在不同處理間，含水率和厚度均以T4處理最大，其值分別為14.57%和0.114 mm，分別比對(duì)照高了42.14%和26.32%；填充值以T3處理最大，大小為4.43 cm3/g，比對(duì)照高了20.09%；不同處理間葉質(zhì)重的大小順序?yàn)椋篊K>T1>T3>T4>T2；含梗率以CK(對(duì)照)的值最大，其值為35.32%，其次是T1和T4，而以T3處理最小，其值為31.87%；拉力以T3和T1處理最大，其值分別為2.75 N和2.46 N，分別比對(duì)照高了24.73%和15.85%。方差分析結(jié)果表明，就含水率而言，T2、T3和T4與T1和CK差異均顯著，而T2、T3和T4處理間差異不顯著，T1和CK處理間亦不顯著；烤后煙葉的葉質(zhì)重在不同處理間差異均顯著；烤后煙葉的填充值和含梗率在不同處理間差異均不顯著，就厚度而言，T4處理與其他不同處理間差異均顯著，T1、T2與T3和CK之間差異均顯著，而T1、T2和T3、CK之間差異均不顯著；對(duì)于拉力，T2與T3之間差異顯著，而與其他處理及其他處理間差異均不顯著。

表1 不同處理烤后煙葉的物理特性

2.4 不同處理對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

烤煙化學(xué)成分不僅決定著煙葉品質(zhì)和卷煙風(fēng)格特征，而且還影響煙葉的工業(yè)可用性和卷煙產(chǎn)品的安全性，越來越受到人們的重視[11]。

由表2可知，T3的總糖和CK的還原糖含量最高。煙堿是煙草及其制品中產(chǎn)生生理反應(yīng)的主要成分，含量的高低對(duì)煙草的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。煙葉糖堿比協(xié)調(diào)能使煙氣保持良好的香氣、吸味、甜度及適宜的勁頭和濃度，氣比較醇和。煙堿含量由高到低依次為T1>T2>T4>T3>CK，CK處理的糖堿比達(dá)到6.84，不同處理的糖堿比處于優(yōu)質(zhì)煙葉糖堿比的范圍。煙葉鉀含量、氯含量和鉀氯比是烤煙化學(xué)成分評(píng)價(jià)體系中的重要指標(biāo)，鉀含量從高到低依次為CK>T3>T1>T4>T2，T3處理的鉀氯比達(dá)到9.61。整體來看，T3處理的水溶性肥料對(duì)提高煙葉的內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)效果好。

表2 不同處理烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分

2.5 不同處理對(duì)烤后煙中性香氣成分的影響

煙葉香氣成分是煙葉品質(zhì)的一個(gè)重要組成部分，與感官品質(zhì)、化學(xué)品質(zhì)等息息相關(guān)，并直接影響煙葉的經(jīng)濟(jì)效益[12]。由表3可知，對(duì)不同處理的烤煙煙葉中的香氣物質(zhì)進(jìn)行定量分析，不同處理之間致香物質(zhì)總量大小為T4>T3>CK>T1>T2，T4比CK提高了39.64%；類胡蘿卜素類是形成烤煙細(xì)膩、高雅和清香氣的重要組成部分，不同處理之間類胡蘿卜素類含量大小為T3>CK>T1>T4>T2，其中T3處理的β-大馬酮和巨豆三烯酮含量最高；苯丙氨酸類致香物質(zhì)對(duì)烤煙香氣影響較大，特別是烤煙的清香和果香味，不同處理苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量以T3處理最高，其含量為15.78 μg/g，其次是CK和T1，以T2處理含量最低；茄酮、糠醛、糠醇和吡咯等棕色化反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)可可香味的合成很重要，由表3可以看出與對(duì)照處理相比，T3和T4處理的水溶性肥料能增加棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量；T4處理的新植二烯類香氣物質(zhì)含量明顯高于其他4個(gè)處理，比對(duì)照高了43.58%，表明試驗(yàn)水肥4號(hào)的煙株對(duì)新植二烯類香氣物質(zhì)的合成影響較大?？傮w來看，T3處理的類胡蘿卜素類、苯丙氨酸類和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物等致香物質(zhì)含量最高，T4處理的新植二烯和致香物質(zhì)總量最高，香氣量充足。

表3 不同處理烤后煙中性香氣成分 μg/g

3 結(jié)論與討論

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。

微生物菌肥和水溶性肥力配施對(duì)提高土壤脲酶和蔗糖酶活性有明顯作用，且以T3處理效果最好。

微生物菌肥和水溶性肥力配施能提高植煙土壤的堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)等含量，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育。

微生物菌肥和水溶性肥力配施在一定程度上提高了烤煙的各物理指標(biāo)，改善了內(nèi)在化學(xué)成分，提高了烤煙香氣，以T3和T4處理表現(xiàn)較好。