劉漢軍, 劉蕾, 劉軼豪, 劉武, 王鵬, 董振寰, 譚淵, 喻曉, 李斌, 陳強(qiáng),*

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不同生物有機(jī)肥對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量及土壤養(yǎng)分的影響

劉漢軍1, 劉蕾1, 劉軼豪1, 劉武1, 王鵬2, 董振寰1, 譚淵1, 喻曉3, 李斌4, 陳強(qiáng)1,*

1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院, 四川 成都 611130 2. 武漢卷煙廠, 湖北 武漢市, 430051 3. 廣元市煙草公司, 四川 廣元 628017 4. 四川省煙草公司, 四川 成都 610017

為探明不同生物有機(jī)肥對(duì)廣元煙區(qū)烤煙產(chǎn)質(zhì)量和土壤養(yǎng)分的影響, 以云煙87為試驗(yàn)材料, 開展了不同生物有機(jī)肥施用田間試驗(yàn)研究。結(jié)果表明: (1)施用生物有機(jī)肥, 烤煙產(chǎn)量增加1341.19—1499.06 kg·ha-1, 上等煙比率增加8.19%—10.88%, 產(chǎn)值最高增加10838.62元/ha, 顯著地提高了烤煙上等煙比例和產(chǎn)值量(<0.05); (2)施用生物肥烤煙鉀素含量增加, 土壤養(yǎng)分增加, 蛋白酶活性增強(qiáng); (3)采用供試細(xì)菌SJ40、8GW11和C11生產(chǎn)的生物有機(jī)肥效果優(yōu)于接種放線菌生產(chǎn)的生物有機(jī)肥, 施用量以1500 kg·ha-1最佳。

生物有機(jī)肥; 烤煙; 產(chǎn)質(zhì)量; 土壤肥力

1 前言

由于烤煙產(chǎn)業(yè)對(duì)土壤的掠奪性使用以及長(zhǎng)期大量使用化肥, 造成了土壤板結(jié)、養(yǎng)分不均衡和有機(jī)質(zhì)含量下降[1], 嚴(yán)重制約了烤煙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。研究表明, 生物有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)、提高土壤肥力, 改善土壤質(zhì)地[2-5]; 促進(jìn)烤煙生長(zhǎng), 提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量[6-7]。但不同生物有機(jī)肥的增產(chǎn)效果不一, 施用量也需要因地制宜探討[8]。

四川廣元煙區(qū)位于川北地區(qū), 是四川省的五大煙區(qū)之一, 該地區(qū)土壤類型石灰性紫色土比例大, 土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力水平較低[9], 急迫需要生產(chǎn)出適宜本區(qū)域烤煙種植的生物有機(jī)肥, 確?？緹煯a(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此, 本文在廣元煙區(qū)開展田間試驗(yàn), 以期獲得適合廣元煙區(qū)烤煙種植的生物有機(jī)肥種類和施肥量。

2 材料與方法

2.1 供試材料

供試細(xì)菌為SJ40()、8GW11 ()、C11(sp.), 供試放線菌為鏈霉菌(sp.), 編號(hào)為CNS42、P29和P60, 均具有產(chǎn)IAA、產(chǎn)鐵載體和溶磷能力。供試細(xì)菌接種至LB培養(yǎng)液, 振蕩培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期, 1:1:1混合后添加到有機(jī)肥(四川省榮龍生化肥料有限公司); 放線菌采用麥粒培養(yǎng)基培養(yǎng)至孢子大量繁殖, 無菌水洗滌孢子, 取孢子懸液添加到上述有機(jī)肥, 所得生物有機(jī)肥活菌數(shù)＞0.2億·g-1。烤煙品種為云煙87。

2.2 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試地點(diǎn)為四川省廣元市劍閣縣劍坪村煙草科技示范園(E 105.48,W 32.01), 土壤類型為紫色土,土壤初始養(yǎng)分特征: 有機(jī)質(zhì)15.17 g·kg-1, 全氮0.73%, 堿解氮32.54 mg·kg-1、速效磷5.62 mg·kg-1、速效鉀86.02 mg·kg-1。

試驗(yàn)于2015年3—10月進(jìn)行, 設(shè)置5個(gè)處理, 常規(guī)施肥(CK); 細(xì)菌生物有機(jī)肥T1、T2; 放線菌生物有機(jī)肥T3、T4(表1)。復(fù)合肥養(yǎng)分含量50%(N:P:K= 10:15:25), 有機(jī)肥和生物有機(jī)肥養(yǎng)分含量6% (N:P:K= 2.5:2:1.5), 油枯養(yǎng)分含量6%(N:P:K=2:2:2), 過磷酸鈣(P2O5)含量12%, 硫酸鉀(K2O)含量50%, 硝態(tài)氮復(fù)合肥養(yǎng)分含量58%(N:K=14:44), 硼鋅微量元素肥養(yǎng)分含量12%(硼:鋅=1:5)。施肥方式為穴施, 肥料施入后與土壤混勻, 隨后覆膜和移栽煙苗。

田間小區(qū)試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每個(gè)處理重復(fù)3次; 小區(qū)面積30 m2, 種植4行, 10株/行; 株距為1.2 m × 0.5 m, 試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)保護(hù)行。田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式進(jìn)行。

2.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

2.3.1 田間農(nóng)藝性狀調(diào)查

按照《中華人民共和國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142-1998煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》, 調(diào)查了成熟期烤煙農(nóng)藝性狀, 包括株高、葉數(shù)、莖圍、節(jié)距和葉面積系數(shù)。

2.3.2 烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定

烤煙收獲和烘烤后, 按照GB2635-92標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)定產(chǎn), 并按當(dāng)年烤煙收購(gòu)價(jià)格計(jì)算產(chǎn)值; 選取各處理B2F、C3F、X2F煙葉樣品, 采用近紅外光譜法測(cè)定煙葉化學(xué)成分[10]。

2.3.3 土壤理化特性及酶活測(cè)定

采集成熟期烤煙根際土壤, 各采5株, 剔除細(xì)根系充分混勻, 土壤樣品自然風(fēng)干, 磨細(xì)過篩。測(cè)定土壤pH, 全氮、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)等含量[11], 及蛋白酶和過氧化氫酶活[12]。

表1 各處理施肥方案

2.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 烤煙農(nóng)藝性狀

對(duì)成熟期烤煙農(nóng)藝性狀測(cè)定結(jié)果表明(表2), 施用生物有機(jī)肥后, 烤煙株高增加3.91—11.83 cm, 莖圍增加0.34—0.59 cm, 葉面積系數(shù)增加0.27—0.56, 與CK差異顯著(<0.05)。生物有機(jī)肥4個(gè)處理中, T2處理烤煙株高和節(jié)距顯著高于其他3個(gè)處理(<0.05); 莖圍、葉面積系數(shù)和葉片數(shù)差異不顯著。

3.2 烤煙產(chǎn)量與產(chǎn)值

表3結(jié)果表明, 生物有機(jī)肥可增加烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值, T2和T4處理產(chǎn)量分別為2605.88 kg·ha-1和2524.44 kg·ha-1, 較CK增加282.82 kg·ha-1和201.38 kg·ha-1, 按2015年烤煙價(jià)格計(jì)算, 其綜合產(chǎn)值分別為54237.85元·ha-1和49707.03元·ha-1, 增加了10838.62元·ha-1和6307.80元·ha-1, T2和T4處理與CK和T1處理差異顯著(<0.05)。

同樣, 各處理的上等煙和中上等煙比例差異顯著, T2、T3和T4處理的上等煙和中上等煙比例高于T1和CK, 其中T2和T4上等煙比例分別增加了4.71%和4.46%, 中上等煙比例分別提高了4.00%和1.79%, 差異顯著(<0.05); T2處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例等指標(biāo)均高于T4, 其產(chǎn)值和中上等煙比例上差異達(dá)到顯著水平(<0.05)。

3.3 煙葉品質(zhì)

煙葉品質(zhì)主要依據(jù)為化學(xué)成分, 包括煙草全鉀含量、煙堿、總糖和還原性糖含量。分析結(jié)果表明(表4), 除CK處理X2F外, 各處理煙葉鉀含量＞2.5%。其中, T1-T4的B2F和X2F鉀含量分別增加了0.15%—0.41%, 顯著高于CK(<0.05); T2的C3F煙葉鉀含量顯著高于CK(<0.05), 增加了0.14%。

從煙堿含量看, 各處理B2F、C3F和X2F分別在2.57%—2.80%、2.10%—2.85%和1.78%—2.31%之間; T1—T4處理煙葉的煙堿含量均顯著低于CK(<0.05)。各處理B2F、C3F和X2F總氮含量差異不顯著。

各處理煙葉還原糖含量介于14.48%—23.28%, 其中B2F還原糖介于14.48%—16.19%, 各處理間差異不顯著; C3F和X2F則表現(xiàn)為T1—T4處理低于CK。各施肥處理煙葉總糖含量表現(xiàn)出了與還原糖一致的變化規(guī)律(表4)。

煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性主要有糖堿比和氮堿比, 是評(píng)價(jià)烤煙品質(zhì)的重要內(nèi)容。結(jié)果表明, 除CK外的各處理C3F和X2F糖堿比介于9.12—12.23(圖1), 均在適宜范圍; B2F的糖堿比以T2最大(6.23), 屬于適宜范圍。從煙葉的氮堿比看, 除CK外, 各處理B2F、C3F和X2F的氮堿比均在適宜范圍內(nèi)[13]。

表2 不同處理烤煙成熟期農(nóng)藝性狀

注: a同一列內(nèi)不同字母表示差異顯著(<0.05); b葉面積系數(shù)=(平均單葉面積*單株葉數(shù)*株數(shù))/取樣的土地面積。

表3 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

注: 不同字母表示差異顯著(<0.05)。

表4 不同施肥處理烤煙煙葉化學(xué)成分含量

注: 同一列內(nèi)不同字母表示差異顯著(<0.05)。

注: B2F, C3F和X2F代表不同煙葉等級(jí); 同一列內(nèi)小寫字母不同表示差異顯著(p<0.05)。

3.4 土壤主要養(yǎng)分含量

土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果表明(表5), 供試本底土壤呈中性, 有機(jī)質(zhì)含量較低, 較貧瘠。施肥處理后, 根際土壤pH變化不明顯, 但烤煙成熟期土壤養(yǎng)分顯著增加。其中, T1—T4根際土壤速效磷、速效氮、總氮和有機(jī)質(zhì)含量均高于CK, 速效磷增幅為29.36%—62.19%, 速效氮增幅為15.95%—51.18%, 全氮增幅為9.21%—49.80%, 有機(jī)質(zhì)增幅為3.22%—21.42%, 其中T2處理增加作用最明顯。但土壤速效鉀含量顯著低于CK(<0.05), 尤以T2為最低。

3.5 土壤蛋白酶和過氧化氫酶活性

植煙土壤蛋白酶和過氧化氫酶測(cè)定結(jié)果顯示(圖2), T1—T4處理土壤蛋白酶活性顯著高于CK(), 其中T4蛋白酶活性最高, 為0.17 mg·kg-1, T2次之, 為0.14 mg·kg-1; 而土壤過氧化氫酶活性, 則以T2處理最高, 為1.72 mg·kg-1, CK次之, 為1.70 mg·kg-1。

4 討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明, 施用生物有機(jī)肥可促進(jìn)成熟期烤煙植株的生長(zhǎng)發(fā)育, 顯著增加了烤煙株高、莖圍, 促進(jìn)了烤煙葉片的開片。這是由于生物有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量高, 施入土壤具有協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分、改善根際營(yíng)養(yǎng)的作用; 另一方面, 生物有機(jī)肥中的促生微生物數(shù)量大, 分泌的各種代謝產(chǎn)物可增加根系活性, 促進(jìn)養(yǎng)分吸收和煙葉開片, 有利于提高烤煙產(chǎn)量[14-16]。

盡管所有處理的煙葉品質(zhì)均符合優(yōu)質(zhì)煙葉要求, 但施用生物有機(jī)肥的處理, 其煙葉全鉀含量顯著提高, 煙堿、總糖和還原性糖含量顯著降低, 化學(xué)成分更適宜, 煙草協(xié)調(diào)性更好。從測(cè)定結(jié)果看, 施用生物有機(jī)肥后, 除T1外, T2、T3和T4處理的土壤速效鉀含量分別為152.88±7.69 mg·kg-1, 187.47±7.84 mg·kg-1和180.07±2.56 mg·kg-1, 顯著低于CK (250.65±3.61 mg·kg-1); 而不同部位煙葉的全鉀含量, T2、T3和T4處理均顯著高于CK。這可能是由于促生微生物具有溶磷、解鉀和促生作用, 施用生物有機(jī)肥增加了土壤中功能性微生物數(shù)量, 促進(jìn)了根系對(duì)鉀元素吸收轉(zhuǎn)運(yùn), 從而有效提高煙葉鉀素含量。同時(shí), 施用生物有機(jī)肥可促進(jìn)烤煙平衡吸收養(yǎng)分, 利于芳香物質(zhì)積累, 降低煙葉氮和煙堿含量, 化學(xué)成分更適宜, 協(xié)調(diào)性更好, 從而改善了煙葉內(nèi)在質(zhì)量[15, 17-18]。但由于微生物種類不同, 促生特性及機(jī)理不一致, 對(duì)烤煙品質(zhì)提升效果有差異, 本研究中, 細(xì)菌生物有機(jī)肥的促生效果優(yōu)于放線菌生物有機(jī)肥。因此, 篩選適宜的菌株應(yīng)用于生產(chǎn), 才能達(dá)到理想效果。

表5 不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

注: 同一列內(nèi)小寫字母不同表示差異顯著(<0.05)。

圖2 不同施肥處理土壤蛋白酶和過氧化氫酶活性

施用生物有機(jī)肥可改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu), 增加微生物多樣性, 提高植煙土壤速效磷、速效氮、總氮和有機(jī)質(zhì)含量, 以及土壤蛋白酶活性, 土壤速效養(yǎng)分含量增加, 這與相關(guān)報(bào)道一致[15, 19-21]。

5 結(jié)論

(1)施用生物有機(jī)肥能促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育、增加產(chǎn)量、提高煙葉內(nèi)在品質(zhì), 增加土壤養(yǎng)分和酶活, 提高養(yǎng)分的有效性, 產(chǎn)值增加2.26%—24.97%。

(2)在提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值, 改善煙葉品質(zhì), 增加植煙土壤養(yǎng)分等方面, 由SJ40、8GW11和C11制備的細(xì)菌生物有機(jī)肥效果均優(yōu)于CNS42、P29和P60制備的放線菌生物有機(jī)肥。因此, 在廣元煙區(qū)推薦使用由SJ40、8GW11和C11制備的細(xì)菌生物有機(jī)肥, 且肥施用量為1500 kg·ha-1。

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Effects of different bio-organic fertilizer on yield and quality of flue-cured tobacco and soil nutrient contents

LIU Hanjun1, LIU Lei1, LIU Yihao1, LIU Wu1, WANG Peng2, DONG Zhenhuan1, TAN Yuan1, YU Xiao3, LI Bin4, CHEN Qiang1*

1. College of Resource, Sichuan Agricultural University, Wenjiang, Sichuan 611130, China 2. Wuhan Cigarette Factory, Wuhan, Hubei 430051, China 3. Guangyuan Tobacco Company of Sichuan Province, Guangyuan, Sichuan 628017, China 4. Tobacco Company of Sichuan Province, Chendu, Sichuan 610017, China

Field experiment was conducted to study effects of different bio-organic fertilizer and application rates on yield and quality of flue-cured tobacco (Yunyan 87) and soil improvement. The results showed that: (1) the application of bio-organic fertilizer had positive effect on the yield, first-class tobacco proportion and output value. Compared to CK, the yield increased 1341.19-1499.06 kg·ha-1, the first-class tobacco proportion increased 8.19%-10.88%, andthe output value increased 10838.62 Yuan·ha-1. (2) The application of bio-organic fertilizer increased potassium content of tobacco, and the soil nutrient and proteinase activity of tobacco planting fields. (3) The PGP potential of bio-organic fertilizer made by bacteria (SJ40, 8GW11, and C11) was better than that of bio-organic fertilizer made by actinomycetes, and the optimal amount used was 1500 kg·ha-1.

bio-organic fertilizer; tobacco; yield and quality; soil fertility

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.012

S572

A

1008-8873(2018)06-091-06

2017-03-22;

2017-07-17

植煙土壤質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)研究與集成應(yīng)用[SCYC201501003]

劉漢軍(1987—)男, 在讀博士研究生, 研究方向環(huán)境微生物, E-mail: liuhanjun1987@163.com

陳強(qiáng), 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事土壤與環(huán)境微生物學(xué)研究, E-mail: cqiang@sicau.edu.cn

劉漢軍, 劉蕾, 劉軼豪,等. 不同生物有機(jī)肥對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量及土壤養(yǎng)分的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2018, 37(6): 91-96.

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