韓相龍，吳 薇，牛改利，韋成才，袁 帥，李司童，毛凱倫，李本晟，張立新*

(1.西北農(nóng)林科技大學生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省煙草科學研究所，陜西 西安 710061；3.陜西中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，陜西 寶雞 721013)

【研究意義】煙草品質(zhì)與產(chǎn)量受品種、氣候、土壤肥力、種植方式及病蟲害等多種因素影響，其中土壤肥力狀況對煙葉品質(zhì)的影響尤為重要[1-2]。由于長久以來漢中煙區(qū)的烤煙種植制度、栽培方式和施肥模式不合理，特別是一味追求高產(chǎn)而對無機氮肥過度依賴，使得土地肥力過度消耗，出現(xiàn)一系列的土壤問題。特別是土壤板結(jié)、酸化、鹽漬化加重、速效養(yǎng)分降低，微生物數(shù)量及區(qū)系發(fā)生變化、土傳病害加劇，從而導致煙葉品質(zhì)降低[3-4]。研究表明，合理利用有機肥能有效改良土壤狀況增加土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，改善土壤微生物生態(tài)，優(yōu)化有益微生物種群結(jié)構(gòu)，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的重要措施[5～7]。腐殖酸是由動植物殘骸經(jīng)微生物分解和復雜化學過程形成的深色、酸性和親水膠體類有機物[8]。腐殖酸有機肥是富含腐殖酸物質(zhì)組成的有機肥料，pH 5.0～6.0，富含煙草生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素，具有土壤改良、肥料增效調(diào)節(jié)植物生長和提高植物抗旱能力，且能一定程度降低堿性土壤的pH[9-10]?！厩叭搜芯窟M展】葉協(xié)峰等認為[11]，施用腐殖酸有機肥可增強土壤的保水能力，降低土壤容重、提高土壤孔隙度，施用腐殖酸還能提高土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量。張喜峰認為[12]氮肥與腐殖酸配施可提高煙堿和氮含量，降低煙葉還原糖含量；提高煙葉品質(zhì)和耕層土壤有益微生物種群數(shù)量，提高土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶的活性。靳志麗等研究發(fā)現(xiàn)[13]，腐殖酸在改善煙葉質(zhì)量方面其主要作用的是其分解礦化過程中產(chǎn)生各種有機酸和氮磷鉀等礦質(zhì)元素，改善土壤礦質(zhì)營養(yǎng)及煙株根際微生物環(huán)境，提高蔗糖酶和磷酸酶等活性，促進煙株生長。解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)為芽孢桿菌屬，生命力強且定植能力突出，能分泌多種胞外酶，降解有害微生物的細胞和細胞壁；分泌抗菌肽、抗菌素等活性物質(zhì)改善土壤微生物結(jié)構(gòu)，提高有益微生物種群數(shù)量，抑制土傳病害發(fā)生，并且分泌植物促生物質(zhì)能有效促進植物生長發(fā)育[14-15]。陳麗麗等研究發(fā)現(xiàn)[16-17]，解淀粉芽孢桿菌能對煙草相關(guān)生長基因表達產(chǎn)生影響，增加煙草根長、株高、鮮質(zhì)量等。【本研究切入點】單施有機肥存在速效養(yǎng)分分解較慢的特點，很難與煙葉不同生育期的養(yǎng)分需求相符合，大量施用有機肥會造成后期養(yǎng)分釋放過多，影響煙草成熟落黃，從而影響煙葉品質(zhì)[10]。腐殖酸富含有機養(yǎng)分及疏松多孔的特性既能為微生物提供良好的碳源與氮源，也為其繁殖提供良好的場所。有機肥配施微生物可以加快有機肥腐解，加速土壤速效養(yǎng)分釋放，同時改善植物根際微生物環(huán)境，抑制特定病害發(fā)生，促進煙株生長[18]?！緮M解決關(guān)鍵問題】因此本研究以腐殖酸有機肥配施解淀粉芽孢桿菌微生物肥，探究二者不同用量混施對植煙土壤和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在為陜西漢中煙區(qū)土壤改良和煙葉品質(zhì)改善提供一條可行的途徑，為該區(qū)烤煙的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供一定的科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗地位于陜西漢中市洋縣黃安鎮(zhèn)三道嶺村，33°11′768″N，107°37′374″E，海拔：542 m，屬于北亞熱帶溫潤氣候區(qū)。試驗地黃棕壤土，地勢坡地，肥力中等。耕層土壤基本理化性狀：pH 7.41，有機質(zhì)21.51 g/kg，堿解氮55.50 mg/kg，速效磷(P2O5)17.19 mg/kg，速效鉀(K2O)159.90 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙為當?shù)刂髟云贩NK326，前茬作物為玉米，常規(guī)施肥采用煙草專用肥(N∶P2O5∶K2O=10∶12∶18)，總養(yǎng)分含量40 %，施氮量為112.50 kg/hm2；所用腐殖酸有機肥為 “洛陽天霖肥業(yè)”有限公司生產(chǎn)，有效成分含量90.10 %，N、P2O5和K2O含量分別為0.05 %，0.04 %和0.45 %，有機質(zhì)含量為25.00 %；芽孢桿菌菌劑為“楊凌綠都”生物科技有限公司生產(chǎn)的“綠今”綠都菌劑1號解淀粉芽孢桿菌Ba-168，有效活菌數(shù)≥50億/g。

1.3 實驗設(shè)計

試驗時間為2016年5-8月。試驗共設(shè)6個處理：CK1(不施肥)；CK2(常規(guī)施肥)；T1(常規(guī)施肥+600 kg/hm2腐殖酸有機肥+6 kg/hm2芽孢桿菌)；T2(常規(guī)施肥+600 kg/hm2腐殖酸有機肥+9 kg/hm2芽孢桿菌)；T3(常規(guī)施肥+900 kg/hm2腐殖酸有機肥+6 kg/hm2芽孢桿菌)和T4(常規(guī)施肥+900 kg/hm2腐殖酸有機肥+9 kg/hm2芽孢桿菌)。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每組3次重復，每小區(qū)6行，每行16株，行距1.2 m，株距0.5 m，每個小區(qū)面積54.0 m2。于5月1日移栽，9月13日頂葉成熟采摘。施肥方式、管理按當?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培技術(shù)規(guī)程操作。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì) 采用環(huán)刀法測定土壤容重；堿解擴散法測定土壤堿解氮；NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定土壤有效磷；NH4OAc浸提火焰分光光度計法測定速效鉀含量；油浴法測定土壤有機質(zhì)[19-21]。

1.4.2 煙葉化學成分 新鮮煙葉105 ℃殺青15 min、65 ℃烘干后，采用濃硫酸-雙氧水法消煮，采用高分辨自動化學分析儀(型號AA3)的定煙葉氮含量，火焰光度計(型號M41)測定鉀含量[22]。參照《JJG (煙草) 11-1998》采用流動分析法對烤后煙葉的總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、和氯進行測定。

1.4.3 農(nóng)藝和經(jīng)濟性狀調(diào)查 各小區(qū)選擇長勢長相均勻一致、能夠代表小區(qū)生長狀況的煙株10株，按照煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法，調(diào)查每株圓頂期農(nóng)藝性狀。經(jīng)濟性狀通過分區(qū)計產(chǎn)，統(tǒng)計煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例，折算出最終煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值[23]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 20.0軟件進行方差分析，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和Duncan法分析處理間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 増施有機肥和微生物菌肥對土壤容重的影響

土壤容重能有效反映土壤的物理特性，指示土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力，土壤容重過大會抑制植物根系的生長及礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，從而影響植物的正常生長及品質(zhì)提升。從圖1可知，各生育期無肥處理(CK1)土壤容重較大，各施肥處理土壤容重均有不同程度降低，且配施腐殖酸及解淀粉芽孢桿菌的處理土壤容重低于常規(guī)施肥處理。T3處理土壤容重降低最多并在圓頂期內(nèi)降幅最高，較CK2降低22.56 %。在各生育期中，在等量施用腐殖酸有機肥時，以解淀粉芽孢桿菌6 kg/hm2的處理效果更好，總體而言，T3(常規(guī)施肥+900 kg/hm2腐殖酸+6 kg/hm2芽孢桿菌菌劑)處理土壤容重降低效果最好。

2.2 増施有機肥和微生物菌肥對土壤堿解氮的影響

氮是作物體內(nèi)有機化合物的不可缺少的元素，并且影響葉片葉綠素活性和光合作用強度。由圖2可以看出，除團棵期外，不同處理較對照均能顯著提高土壤堿解氮含量，在相同腐殖酸施用量情況下，表現(xiàn)600 kg水平下6和9 kg芽孢桿菌施用量之間差異顯著，在900 kg腐殖酸施用水平下，6 kg芽孢桿菌施用量的土壤堿解氮含量明顯高于9 kg/hm2。在圓頂期和成熟期時T3均表現(xiàn)最高，分別較對照CK2(常規(guī)施肥)增加27.11 %和14.35 %。綜合比較T3(常規(guī)施肥+900 kg/hm2腐殖酸+6 kg/hm2芽孢桿菌)最有利于提高土壤堿解氮含量。

同一時期不同小寫字母表示處理間差異達到5 %的顯著水平，下同Different lowercase letters in the same period represent significant levels of difference of 5 % between treatments. The same as below圖1 増施有機肥和微生物菌肥對土壤容重的影響Fig.1 Effects of organic manure and microbial fertilizer on soil bulk density

圖2 増施有機肥和微生物菌肥對土壤堿解氮的影響Fig.2 Effect of organic manure and microbial fertilizer on alkaline hydrolysis of soil nitrogen

2.3 増施有機肥和微生物菌肥對土壤速效鉀含量的影響

鉀可以促進植物光合作用、影響胞間物質(zhì)運輸和滲透調(diào)節(jié)、參與植物氣孔活動和有機酸代謝，增強抗逆性等。由圖3可以看出，各處理土壤速效鉀含量在烤煙各個生育期的變化隨生育期呈現(xiàn)先增后減趨勢，増施有機肥處理均能不同程度提升土壤速效磷含量，且在團棵期差異不明顯，之后圓頂期和成熟期差異開始顯著，并且隨有機肥含量增加速效氮含量呈增加趨勢。綜合比較T4處理對提升土壤速效氮效果最好，T3次之。

2.4 増施有機肥和微生物菌肥對土壤速效磷含量的影響

磷是細胞膜、核酸和核糖蛋白的主要成分，參與作物光合、呼吸和碳氮代謝等多種生理過程。從圖4可以看出，在整個生育期土壤速效磷含量先增高后降低；各生育期，T3土壤速效磷含量均處最高。分別較常規(guī)施肥CK2增幅124.01 %、80.68 %、103.62 %；在圓頂期，T3處理后的土壤速效磷含量最高。在烤煙的成熟期，T3處理后的土壤速效磷含量最高，其次是T2。綜合3個時期T3(常規(guī)施肥+900 kg腐殖酸/hm2+6 kg芽孢桿菌/hm2)效果最好。

圖3 増施有機肥和微生物菌肥對土壤速效鉀含量的影響Fig.3 Effect of organic manure and microbial fertilizer on soil available potassium content

圖4 増施有機肥和微生物菌肥對土壤速效磷含量的影響Fig.4 Effects of organic manure and microbial fertilizer on soil available phosphorus content

2.5 増施有機肥和微生物菌肥對土壤有機質(zhì)含量的影響

由圖5可知，土壤有機質(zhì)含量在煙草整個生育期之間表現(xiàn)為緩慢降低的變化趨勢，在團棵期各處理之間差異不顯著，而在圓頂期和成熟期時土壤有機質(zhì)含量均有所下降。各施肥處理較不施肥對照均能不同程度提升土壤有機質(zhì)含量，且隨腐殖酸施用量而升高，以T3提升幅度最高達16.64 %，T4次之；在等施腐殖酸下，有機質(zhì)含量表現(xiàn)為隨芽孢桿菌施用量增加而降低的趨勢。綜合比較，T3處理(常規(guī)施肥+900 kg腐殖酸/hm2+6 kg芽孢桿菌/hm2)對提升土壤有機質(zhì)含量效果最好。

2.6 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙煙葉鉀含量的影響

從圖6可以看出，常規(guī)施肥和増施有機肥和微生物菌肥均能不同程度提升煙葉鉀營養(yǎng)，表現(xiàn)隨著腐殖酸的施用量增加煙葉鉀含量呈遞增趨勢，在腐殖酸等量的情況下以施用芽孢桿菌6 kg/hm2的處理較高，其中T3表現(xiàn)最優(yōu)，T1次之，分別比CK2常規(guī)施肥對照增加33.29 %和20.44 %，綜合評價T3處理對增加煙葉鉀營養(yǎng)效果最明顯。

圖5 増施有機肥和微生物菌肥對土壤有機質(zhì)含量的影響Fig.5 Effect of organic manure and microbial fertilizer on soil organic matter content

圖6 増施有機肥和微生物菌肥對煙葉鉀含量的影響Fig.6 Effect of organic manure and microbial fertilizer on potassium content in tobacco leaves

2.7 増施有機肥和微生物菌肥對烤后化學成分的影響

參考王彥亭[24]烤煙化學成分評價指標體系，煙堿最優(yōu)在2.20 %～2.80 %；總氮含量最適為2.00 %～2.50 %；還原糖最適為18.00 %～22.00 %；鉀含量最適為≥2.50 %；淀粉含量在3.5 %以下最優(yōu)；糖堿比值以8.5～9.5之間最好；氮堿比值以0.95～1.05之間最好，氯鉀比值<8.0最優(yōu)。由表1可知，煙堿含量上T2和T3處理在最優(yōu)范圍；總氮含量T3在最優(yōu)范圍，且處理之間差異不顯著；還原糖含量T2和T3在最優(yōu)范圍T4和T1次之；鉀含量整體偏低，T3相對較高；淀粉含量煙葉整體較高，T4相對其他處理較低；糖堿比T2處理在90～100分；氮堿比整體偏低T2相對較優(yōu)；鉀氯比整體偏低，其中T3最高，T2次之?？梢钥闯?，増施腐殖酸和芽孢桿菌可以降低煙葉烤后的煙堿和淀粉含量，提升總氮、還原糖和鉀含量，有利于協(xié)調(diào)煙葉化學成分，其中T3綜合效果最佳。

表1 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙烤后化學成分的影響(C3F)

注：表中不同小寫字母代表不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the table represent significant differences between different treatments (P<0.05).The same as below.

表2 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

表3 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

2.8 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，常規(guī)施肥増施解淀粉芽孢桿菌和腐殖酸有機肥對烤煙農(nóng)藝性狀稍有提升，但差異不顯著，各處理除不施肥對照外，其余處理呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢，說明増施腐殖酸和解淀粉芽孢桿菌對促進烤煙株高、莖圍、葉長和葉寬影響不明顯。

2.9 増施有機肥和微生物菌肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

從表3可知，増施解淀粉芽孢桿菌和腐殖酸均能不同程度提高均價、產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比和中等煙比。增加趨勢為由T1至T4呈先上升后下降，其中T3處理產(chǎn)值和上等煙比例均處最高水平，分別較常規(guī)施肥提高11.67 %和6.33 %。綜合比較T3對提高烤煙的經(jīng)濟性狀效果最好。

3 討 論

烤煙是忌連作作物，長期連作不僅會導致煙田土壤退化，產(chǎn)質(zhì)量下降，病蟲害發(fā)生率也會攀升，但在實際生產(chǎn)中連作現(xiàn)象卻普遍存在[25-26]。増施腐殖酸有機肥相比單施化肥，可以增加大量氨基酸和脂肪酸等有機養(yǎng)分，在保證煙葉生長所需養(yǎng)分的同時促進煙葉香氣物質(zhì)的合成，提升煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)，并且能夠改良土壤理化性質(zhì)，增加土壤通透性，降低土壤容重[27]。但大量單施有機肥也不利于煙葉品質(zhì)的形成，有機肥氮素釋放較慢，易造成烤煙生育期后期氮素過剩，易造成煙葉貪青，落黃晚，煙堿過量，從而降低煙葉品質(zhì)[28]。解淀粉芽孢桿菌作為微生物菌肥，可通過微生物間的多種拮抗作用抑制特定農(nóng)作物病原體，抗菌防病作用顯著，而且產(chǎn)生如吲哚乙酸等植物多種生長促進劑，促進植物生長并提高作物產(chǎn)量[29]，是一種理想的生防和植物促生長菌肥，而腐殖酸營養(yǎng)豐富，孔隙較大，適合微生物大量生長繁殖，二者結(jié)合可以增加土壤微生物生物活性和生物多樣性，促進土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，加快有機肥速效養(yǎng)分的釋放，提升土壤整體肥力，改善土壤理化性質(zhì)，使之更利于烤煙生長[30]。

靳志麗等[13]研究表明施用腐殖酸有機肥可以降低土壤容重，提高土壤肥力，改善土壤微生物環(huán)境，劉國順等[31]發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸有機肥可以顯著提升土壤有機質(zhì)，增加土壤酶活和根系活力，且伸根期和旺長期增加幅度較高，在旺長期以后開始減少。這與本文研究結(jié)果相符，常規(guī)施肥下增施腐殖酸和芽孢桿菌能顯著降低土壤的容重，提高土壤堿解氮，速效鉀、速效磷和土壤有機質(zhì)含量。綜合比較T3和T4處理對于土壤理化指標改良的效果最好。

煙葉是喜鉀作物，煙葉鉀含量對于煙葉的品質(zhì)至關(guān)重要，不僅影響煙葉的燃燒性，更對煙葉的香氣和吃味有重要影響。蔡憲杰等[10]研究發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸有機肥可以對通過提升土壤速效鉀含量特別是烤煙生育后期的鉀營養(yǎng)供給，從而提升煙葉鉀營養(yǎng)。本研究結(jié)果顯示，通過増施腐殖酸和芽孢桿菌，可以顯著提升煙葉鉀營養(yǎng)，且提升效果隨腐殖酸用量升高，但是在等施腐殖酸下，芽孢桿菌施用量較少的處理煙葉鉀含量要優(yōu)于施用量高的處理，綜合下T3處理效果最好。

腐殖酸能顯著改善煙葉產(chǎn)量，并且對于煙葉烤后品質(zhì)具有重要提升效果。劉國順研究了有機酸和氨基酸對烤煙生長及品質(zhì)的影響，結(jié)果表明腐殖酸類有機酸不僅能促進硝態(tài)氮的利用，更能影響煙株的激素水平，從而影響煙葉烤后各項化學成分，改善煙葉品質(zhì)。本研究結(jié)果與上述結(jié)果相似，T3處理的烤后化學成分和經(jīng)濟性狀均有顯著改善，并且烤后還原糖和總氮含量及糖堿比與氮堿比均處于較優(yōu)水平，化學成分協(xié)調(diào)性最好，評分最高；中上等煙比例最高，經(jīng)濟效益最好。

本研究在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，増施腐殖酸有機肥和解淀粉芽孢桿菌菌肥，對主栽品種K326烤煙進行了大田試驗，得出不同配比施用量可以不同程度提升土壤理化性質(zhì)，提升煙葉鉀營養(yǎng)，協(xié)調(diào)烤后化學成分，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟效益的結(jié)論。

4 結(jié) 論

綜合評價，在陜西漢中煙區(qū)，常規(guī)施肥下増施腐殖酸有機肥900 kg/hm2和解淀粉芽孢桿菌6 kg/hm2效果最佳，為漢中煙區(qū)土壤改良，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量提供了理論依據(jù)和參考，具有良好推廣潛力。