摘 要:為探究不同類型微生物肥料對(duì)云南保山煙區(qū)烤煙種植的影響,采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn),以云煙87為供試烤煙品種,在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上考察了由根孢囊霉屬AM真菌(T1)、哈茨木霉(T2)、枯草芽孢桿菌(T3)分別制成的3種微生物菌肥對(duì)烤煙根系狀態(tài)、土壤酶活、土壤養(yǎng)分以及烤煙化學(xué)成分、物理性狀、經(jīng)濟(jì)性狀等的影響。結(jié)果表明:生育期內(nèi),與對(duì)照相比,T3處理(由枯草芽孢桿菌制成,有效活菌數(shù)≥20.0億/mL)的烤煙根系下扎深度平均提高了23.85%,根系體積平均增大了37.56%,根系平均直徑平均提高了18.17%,根系總面積平均提高了38.68%;土壤內(nèi)部酶活性及有效磷、煙葉總糖、還原糖和淀粉含量得到顯著提升;同時(shí)烤后煙葉的CCUI、PPI以及煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)也得到顯著提高,其中產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)分別比CK提高了2.5%、3.4%和0.8%。這表明微生物菌肥對(duì)烤煙生長發(fā)育及植煙土壤改良均有積極作用,其中又以枯草芽孢桿菌制成的菌肥效果最佳。
關(guān)鍵詞:烤煙;微生物菌肥;土壤酶活;煙葉品質(zhì)
中圖分類號(hào):S144.2 " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-060X(2023)04-0038-07
Abstract:With Yunyan 87 as the test tobacco cultivar, a single factor randomized block experiment design was used to study the effects of three different microbial fertilizers (T1: AM fungus of Rhizophagus; T2: Trichoderma harzianum; T3: Bacillus subtilis) on tobacco root status, soil enzyme activities, soil nutrients, and chemical composition, physical properties and economic characteristics of flue-cured tobacco in the Baoshan tobacco area of Yunnan. The results showed that compared with CK, during the growth and development period, T3 treatment (Bacillus subtilis, effective virable microbial count≥2 billion/mL) averagely increased the root penetration depth by 23.85%, root system volume by 37.56%, root system diameter by 18.17%, and total root system area by 38.68%; meanwhile the soil enzyme activities and available phosphorus, and total sugar, reducing sugar and starch contents in the tobacco leaves significantly rose; in addition, the CCUI, PPI, yield, output value and average price of flue-cured tobacco significantly increased, with the yield, output value and average price respectively 2.5%, 3.4% and 0.8% higher than CK. Therefore, applying microbial fertilizer is conducive to tobacco growth and development and soil improvement, and Bacillus subtilis fertilizer is the best.
Key words:flue-cured tobacco; microbial fertilizer; soil enzyme activity; tobacco quality
煙草是我國的重要產(chǎn)業(yè),其種植面積、產(chǎn)量和銷量等均處于世界領(lǐng)先水平。增強(qiáng)煙株抗逆性,是改善煙苗素質(zhì),提高煙葉品質(zhì)的重要手段之一[1-2]。施用微生物菌肥,不僅可激活土壤中的微生物,使其分泌促進(jìn)煙株生長的代謝物和抗生素,增強(qiáng)煙株抗病能力,還能在一定程度上降低煙株的土傳病害發(fā)病率,提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量[3]。育苗方式[4-7]、土壤改良[7-9]、病蟲害控制[10-13]、烘烤方式[14-15]等均為現(xiàn)階段提升煙葉產(chǎn)質(zhì)量的主要方式。扈雪琴等[15]研究發(fā)現(xiàn),在煙草育苗基質(zhì)中混合微生物菌肥,可提升煙草苗期和團(tuán)棵期的農(nóng)藝性狀,增強(qiáng)煙株對(duì)青枯病的抗性。滕桂香等[16]研究指出,施用微生物有機(jī)肥有利于“養(yǎng)根壯苗”,達(dá)到“壯苗防病”的功效。此外還有研究表明,增施微生物菌肥能提高烤煙根際土壤微生物數(shù)量和碳源利用強(qiáng)度,明顯改善烤煙根際微生物的群落多樣性,同時(shí)增強(qiáng)土壤中微生物活性,促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化[17-19]?;诖耍芯恳栽茻?7為供試烤煙品種,在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上考察了由根孢囊霉屬AM真菌、哈茨木霉、枯草芽孢桿菌分別制成的3種微生物菌肥對(duì)烤煙根系狀態(tài)、土壤酶活、土壤養(yǎng)分以及烤煙化學(xué)成分、物理性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的影響,以期找出適宜云南保山煙區(qū)烤煙生長的微生物菌肥,為提高烤煙品質(zhì)、改善土壤環(huán)境提供技術(shù)參考。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料
試驗(yàn)在云南省保山市昌寧縣翁堵鎮(zhèn)(99°54′34″E,24°72′48″N;海拔1 479.2 m)進(jìn)行,供試土壤理化性狀如下:土壤pH值6.35、有機(jī)質(zhì)22.46 g/kg、有效磷29.78 mg/kg、速效鉀216.58 mg/kg、速效氮40.55 mg/kg、總氮0.69 g/kg。供試烤煙品種為云煙87,供試肥料為微生物菌肥A(由根孢囊霉屬的AM真菌制成,有效活菌數(shù)≥20.0億/g)、微生物菌肥B(由哈茨木霉制成,有效活菌數(shù)≥20.0億/mL)、微生物菌肥C(由枯草芽孢桿菌制成,有效活菌數(shù)≥20.0億/mL),3種菌肥均由云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司提供。煙草專用復(fù)合肥(N–P2O5–K2O=12–15–24)、氮鉀專用追肥(N–P2O5–K2O=16–0–30)、硫酸鉀(速效鉀含量≥50%)、商品有機(jī)肥由當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁?/p>
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理(表1),每個(gè)處理3次重復(fù),采用隨機(jī)區(qū)組排列,每個(gè)小區(qū)種植150株,行株距1.2 m×0.5 m,四周均設(shè)保護(hù)行。選取健壯、無病害、長勢基本一致的煙苗進(jìn)行移栽,所有生產(chǎn)管理技術(shù)措施均與當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)一致。
1.3 測定項(xiàng)目及方法
1.3.1 煙株根系及體積的測定 烤煙移栽45、60和75 d后,每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株煙,將煙株整根拔起后洗凈,用皮尺測量根系下扎深度,并采用排水法、根系掃描分析儀、甲烯藍(lán)法分別測定根系體積、根系平均直徑、根系總面積[20]。
1.3.2 土壤酶活的測定 在烤煙移栽45、60和75 d后,采用五點(diǎn)取樣法采集正常生長煙田的根際土壤樣品,裝箱后帶回實(shí)驗(yàn)室待測,采用KMnO4滴定法測定土壤過氧化氫酶活性,采用磷酸苯二鈉比色法測定酸性磷酸酶活性,采用3,5–二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性,采用苯酚鈉–次氯酸鈉比色法測定脲酶活性[21]。
1.3.3 土壤養(yǎng)分的測定 在烤煙收獲后,采用五點(diǎn)取樣法采集0~20 cm耕作層土樣1 kg,去除雜質(zhì)后帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干待測,土壤pH值采用pH值測定儀測定,土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀和速效氮含量分別采用重絡(luò)酸鉀–硫酸法、流動(dòng)分析儀、碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法測定、乙酸銨浸提–火焰光度法、凱氏定氮法測定[22]。
1.3.4 烤后煙葉化學(xué)成分的測定及評(píng)價(jià) 選取B2F和C3F等級(jí)煙葉,參照文獻(xiàn)[23]測定其總糖、還原糖、煙堿、總氮、氯離子、鉀等化學(xué)成分含量,計(jì)算糖堿比、氮堿比、鉀氯比,隨后參照陸超等[24]的方法確定各指標(biāo)隸屬度值,計(jì)算煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)(chemical components usability index,CCUI),計(jì)算公式如下。
式中:Aij表示第i個(gè)樣本、第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值,Bij表示第i個(gè)樣本、第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重,其中0<Aij≤1,0<Bij≤1。
1.3.5 煙葉物理性狀的測定及評(píng)價(jià) 按照GB 2635—1992標(biāo)準(zhǔn)選取B2F和C3F等級(jí)煙葉,主要測定開片度、單葉重、含梗率、厚度等物理性狀指標(biāo)。采用煙葉物理特性指數(shù)(physical properties index,PPI)對(duì)整個(gè)煙葉物理性狀進(jìn)行綜合量化評(píng)價(jià),其值越大,物理性狀越好[25]。
式中:Qij和Wij表示第i個(gè)樣本、第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重。Qij計(jì)算采用效果測度模型,Wij采用主成分分析方法確定。
1.3.6 經(jīng)濟(jì)性狀的測定 按小區(qū)單獨(dú)采收鮮煙葉進(jìn)行烘烤,烤后煙葉分炕次進(jìn)行產(chǎn)值測定。按照國家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),參考YC/T 142—2010 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法 考察上等煙比例、產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖,采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,采用Duncan法進(jìn)行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同微生物菌肥處理對(duì)煙株根系生長的影響
如圖1所示,不同處理間根系生長狀況有所差異。由圖1A可知,在煙株移栽45 d時(shí),T3處理根系下扎深度最深且均顯著深于其余處理(P<0.05,下同),較CK加深21.14%;移栽60 d時(shí),T2、T3處理根系的下扎深度顯著深于CK,較CK加深17.27%和24.38%,其余處理無顯著性差異;移栽75 d時(shí),T3處理根系的下扎深度顯著深于其余處理,同時(shí)施用微生物菌的各處理均顯著深于CK,較CK加深12.58%~26.03%。
由圖1B可知,移栽45 d時(shí),T3處理根系體積均顯著大于其余處理,施用微生物菌肥的各處理根系體積均顯著大于CK,較CK增加17.21%~39.58%;移栽60 d時(shí),T1、T3處理的根系體積均顯著大于CK,分別較CK增加29.97%、33.93%,各處理根系體積具體表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK;移栽75 d時(shí),T1、T3處理根系體積顯著大于其余處理,此外,施用微生物菌肥的各處理根系體積均顯著大于CK,較CK增加27.37%~39.15%。
由圖1C可知,移栽45 d時(shí)各處理根系平均直徑無顯著差異,具體表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK;移栽60 d時(shí),T1、T3處理的根系平均直徑顯著大于CK,分別較CK增加16.45%、26.41%,具體表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK;移栽75 d時(shí),T1處理的根系平均直徑顯著大于其余處理,同時(shí)施用微生物菌肥的各處理根系平均直徑均顯著大于CK,較CK增加4.85%~24.27%。
由圖1D可知,移栽45 d時(shí)T3處理的根系總面積最大,但各處理間差異不顯著;移栽60 d時(shí),T3處理的根系總面積顯著大于T2、CK處理,同時(shí)施用微生物菌肥的各處理根系總面積均顯著大于CK,較CK增加17.70%~32.47%;移栽75 d時(shí),T3處理的根系總面積均顯著大于其余處理,且施用微生物菌肥的各處理根系總面積均顯著大于CK,較CK增加25.53%~52.51%。
綜合來看,微生物菌肥對(duì)生育期內(nèi)烤煙根系生長發(fā)育有著顯著的促進(jìn)效果,施用微生物菌肥的各處理根系下扎深度、體積、平均直徑、總面積均有不同程度地提升,其中T3處理效果最顯著,顯著提升了生育期內(nèi)根系的下扎深度和體積,同時(shí)顯著增加了旺長期和成熟期的根系平均直徑及根系總面積。
2.2 不同微生物菌肥處理對(duì)根際土壤酶活的影響
由圖2A可知,移栽45 d時(shí),T3處理根際土壤的蔗糖酶活性顯著高于T2、CK處理,增幅分別為26.92%、67.55%;移栽60和75 d時(shí),T3處理根際土壤的蔗糖酶活性均顯著高于CK,較CK分別提高25.15%和27.79%。由圖2B可知,不同生育時(shí)期各處理根際土壤的過氧化氫酶活性均以T3處理最高,移栽45、60和75 d時(shí)T3處理根際土壤的過氧化氫酶活性分別比CK增加49.53%、2.45%和22.30%。由圖3C可知,不同生育時(shí)期各處理根際土壤的脲酶活性均以T3處理最高,且在移栽后60 和75 d顯著高于其余處理。由圖2D可知,不同生育時(shí)期各處理根際土壤的酸性磷酸酶活性同樣以T3處理最高且顯著高于CK??偟膩碚f,施用微生物菌肥在一定程度上提高了根際土壤酶活,以T3處理效果較佳,尤其是T3處理微生物菌肥對(duì)脲酶活性的提高效果較T1、T2處理更為顯著。
2.3 不同微生物菌肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響
由表2可知,施用微生物菌肥后土壤pH值有所提高;有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量均以T3處理最高,其中有效磷含量顯著高于其余處理,分別比T1、T2和CK處理提高15.64%、14.34%和50.08%,有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量與CK的差異顯著,較CK分別提高29.95%和16.68%;速效氮及總氮含量均以T2處理最高,其速效氮含量較T1、T3、CK處理分別提高17.31%、13.62%和40.59%,而總氮含量則分別較T1、T3、CK提高18.06%、11.84%和19.72%??偟膩砜?,施用微生物菌肥后土壤pH值有所提高,T3處理的土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量有所提升,其中以有效磷含量的提升幅度最大,而速效氮及總氮含量則以T2處理提升幅度較為顯著。
2.4 不同微生物菌肥處理對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響
從表3可以看出,施用微生物菌肥后,B2F等級(jí)煙葉的總糖、還原糖含量均顯著高于CK,且均以T3處理含量高;總氮含量以T2處理最高且顯著高于CK;T1處理的煙堿含量、T3處理的鉀含量及鉀氯比均顯著高于其余處理;淀粉含量則以T2和CK處理顯著高于T1、T3處理,而T2和T3處理糖堿比顯著高于T1、T4處理;同時(shí)T2處理的氮堿比顯著高于T1、CK處理,而各處理氯離子含量無顯著差異。從CCUI值來看,施用微生物菌肥處理的CCUI均顯著高于CK處理的,其中以T2處理的CCUI值最高。
而從C3F等級(jí)煙葉的化學(xué)成分含量來看,施用微生物菌肥后,煙葉的總糖、還原糖和淀粉含量均顯著高于CK處理,其中同樣以T3處理的較高;煙堿、鉀含量分別以T1、T3處理最高,且均顯著高于其他處理;總氮、糖堿比和氮堿比則是T2處理最高,且均顯著高于CK;氯離子含量及鉀氯比則無顯著性差異;而施用微生物菌肥的各處理CCUI值均顯著高于CK。總的來看,T3處理對(duì)烤后煙葉總糖、還原糖和淀粉含量影響較為顯著,而T2處理對(duì)煙葉總氮、糖堿比和氮堿比的影響較大。此外,施用微生物菌肥處理還顯著提高了烤后煙葉的CCUI值。
2.5 不同微生物菌肥處理對(duì)烤后煙葉物理性狀的影響
如表4所示,就B2F等級(jí)煙葉而言,T2處理的開片度顯著高于T1、T3和T4處理,各處理具體表現(xiàn)為T2>CK>T1>T3;T2、T3處理單葉重顯著重于CK處理,施用微生物菌肥的各處理單葉重較CK增加了10.81%~25.19%;各處理煙葉含梗率無顯著差異,各處理具體表現(xiàn)為T1>T4>T2>T3;施用微生物菌肥的各處理煙葉厚度比CK厚10.20%~23.47%,差異顯著,各處理具體表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK;同時(shí),T3處理的煙葉PPI顯著高于CK,排名第一。
就C3F等級(jí)煙葉而言,T2處理的開片度顯著高于CK,其余處理無顯著差異,具體表現(xiàn)為T2>T3>CK>T1;T3處理煙葉單葉重顯著重于CK,比CK增加27.08%,其余處理無顯著差異;T1、T3處理含梗率均顯著高于CK,其中T3處理的含梗率較CK處理增加了6.28個(gè)百分點(diǎn),各處理具體表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK;煙葉厚度與上部葉基本一致,T3處理的煙葉厚度顯著厚于其余處理,各處理具體表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK。
綜合來看,施用微生物菌肥對(duì)烤后煙葉物理性狀有一定影響,其中T3處理顯著提高了上、中部煙葉的單葉重、厚度,同時(shí)含梗率也有所增加。此外,各處理PPI排名均以T3處理最高,且與CK差異顯著。
2.6 不同微生物菌肥處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響
各處理經(jīng)濟(jì)性狀如表5所示,T3處理煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)均高于其余處理,其中產(chǎn)量較CK提高2.5%,產(chǎn)值提高3.4%,均價(jià)提高0.8%;上等煙比例則以T2處理最高,較CK提高1.59個(gè)百分點(diǎn)。此外,施用微生物菌肥的各處理產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙比例較CK均有一定程度地提高。由此可知,施用微生物菌肥可提高煙葉經(jīng)濟(jì)性狀,其中又以T3處理效果最佳。
3 小結(jié)與討論
試驗(yàn)結(jié)果表明,供試的3種微生物菌肥均對(duì)烤煙生長發(fā)育有一定促進(jìn)作用,其中以T3處理菌肥的效果最佳。T3處理生育期內(nèi)根系的下扎深度、體積、平均直徑、總面積分別比對(duì)照平均提高23.85%、37.56%、18.17%和38.86%(移栽后 3個(gè)時(shí)期的平均值),顯著提升了土壤內(nèi)部酶活性,其中脲酶活性提升幅度最大。此外,T3處理還顯著提高了土壤有效磷以及煙葉總糖、還原糖和淀粉的含量,同時(shí)提高了烤后煙葉的CCUI值及煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià),其中產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)分別比CK提高2.53%、3.40%和0.8%。
煙草為葉用植物,煙草的經(jīng)濟(jì)效益主要取決于煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì),而作物根系的良好發(fā)育則決定著地上部分煙葉的形態(tài)建成,良好的根系狀態(tài)是作物提高產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)[25]。前人研究表明,施用微生物菌肥不僅對(duì)煙株農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀有增益效果,對(duì)作物根系也有不同的促生作用,此外,對(duì)于協(xié)調(diào)土壤內(nèi)部環(huán)境也有一定的作用[26-27]。土壤酶在土壤的發(fā)生發(fā)育以及土壤肥力的形成過程中具有重要作用,而土壤酶活性也是影響土壤肥力的關(guān)鍵因素[28-29]。試驗(yàn)結(jié)果表明,施用微生物菌肥可在一定程度上提高土壤酶活性,例如,T3處理生育期內(nèi)蔗糖酶活性顯著高于CK,過氧化氫酶活性也高于CK,脲酶和酸性磷酸酶活性表現(xiàn)規(guī)律與蔗糖酶活性基本一致。同時(shí),T3處理對(duì)脲酶活性的提升幅度較T1、T2處理更為顯著,由此可見T3處理的微生物菌肥比T1、T2處理的更適宜于云南保山煙區(qū)。
經(jīng)濟(jì)性狀是衡量煙葉產(chǎn)出的重要指標(biāo)[30-31]。試驗(yàn)結(jié)果表明,施用微生物菌肥的處理煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)及上等煙比例較CK均有一定程度地提高,其中T3處理煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)均高其余處理,這是因?yàn)門3處理煙葉的化學(xué)成分和物理性狀更為適宜,但其與T1、T2處理微生物菌肥之間的差異及其提質(zhì)增產(chǎn)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
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