摘要：研究多肽肥（蛋白廢棄物轉(zhuǎn)化而來的有機(jī)肥）對植煙土壤改良和烤煙生長發(fā)育的影響，旨在為改良酸化土壤、增加土壤微生態(tài)種群多樣性和提高煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)提供數(shù)據(jù)支持。以云煙87 為試驗(yàn)材料，設(shè)置多肽肥3 個處理（H1、H2、H3），以煙草專用肥（化肥）為對照，鑒定不同多肽肥處理?xiàng)l件下植煙土壤理化性質(zhì)、土壤微生物群落、烤煙的生長狀況以及烤煙的品質(zhì)。結(jié)果表明，與施加常規(guī)煙草專用肥相比，施用多肽肥后，土壤pH 值升高了0.4，土壤全鈣和交換性鈣含量分別提高了10.28% 和33.33%，同時(shí)土壤全磷和有效磷含量分別降低了25.81% 和45.14%，表明施用多肽肥后不僅可以減少磷肥的用量而且可以改變土壤理化性質(zhì)。土壤微生物群落分析表明，施加多肽肥能顯著提升植煙土壤微生物群落的豐富度和多樣性，其中，芽單胞菌屬（Gemmatimonas）相對豐度明顯提高。施加多肽肥后煙草的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)也有所提高，減施磷肥67% 多肽肥處理的煙株株高較常規(guī)煙草專用肥對照提高了10 cm，煙葉中的有機(jī)酸較常規(guī)煙草專用肥對照提高11.25%；烤后煙葉上中等煙率較常規(guī)煙草專用肥對照提高了0.17%。

關(guān)鍵詞：多肽肥；減施磷肥；云煙87；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002?2481（2024）04?0076?08

隨著我國煙草行業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)所追求的高質(zhì)量、穩(wěn)產(chǎn)越來越依賴于農(nóng)藥和化肥的使用。過度施加肥料不僅導(dǎo)致了一系列土壤環(huán)境問題，而且烤煙質(zhì)量受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，如煙株矮小、病害等現(xiàn)象日趨明顯。煙草的連作和化肥的施用導(dǎo)致煙田土壤酸化嚴(yán)重，進(jìn)一步導(dǎo)致了土壤理化指標(biāo)變差，養(yǎng)分吸收利用率降低等。因此，在煙葉種植過程中，常常通過施用較高的磷肥來促使煙葉產(chǎn)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[1-4]。然而，過量的磷肥施用使得部分土壤有效磷含量高于正常范圍2～3 倍，加劇了土壤酸化、降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致煙葉品質(zhì)逐年下降[5-7]。此外，經(jīng)過多年耕作和化肥施用，大量磷被固定在土壤中[8]，經(jīng)地表徑流流失，極易造成江河湖的面源污染[9-10]。

近年來，由于種植土壤環(huán)境惡化，在保證糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，也需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程土壤零污染，這就使得有機(jī)肥的開發(fā)和使用成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。通過有機(jī)肥代替化肥施用，可以大幅度緩解因化肥的大量施加帶來的一系列不良的生態(tài)環(huán)境問題，降低對土壤的污染，在農(nóng)作物的生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)方面具有積極作用[11-13]。當(dāng)前，煙草行業(yè)普遍使用的有機(jī)肥料主要包括：綠肥、堆肥、糞肥、腐殖肥等，但對煙株的生長發(fā)育均未能達(dá)到與施用煙草專用肥相似的效果[14-15]。因此，探索一種新型肥料對于目前煙草種植行業(yè)具有緊迫性和必要性。

多肽肥（多肽配施磷鉀）兼有生石灰、尿素、有機(jī)肥的多種功能，具有速效肥特性[16]。目前，在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。它不僅有助于強(qiáng)酸性土壤改良[17]，而且可用于有毒重金屬污染土壤的鈍化修復(fù)。在提高作物產(chǎn)量和增加土壤微生物種群多樣性等方面也有重要作用[18-20]。在煙草種植中，多肽具有促進(jìn)煙草根系活力、提高煙草植株抗逆性、降低土傳疾病的發(fā)病率等優(yōu)點(diǎn)[20]。

本研究旨在利用純有機(jī)多肽的蛋白氮代替煙草專用肥的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，并減少種植中的磷肥施用量。通過研究多肽肥對煙田土壤改良及烤煙生長發(fā)育的影響，篩選出最合適的多肽與磷鉀比例，進(jìn)而改良酸化土壤、增加土壤微生態(tài)種群多樣性以及提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在湖北省恩施自治州利川市柏楊鎮(zhèn)（30°47 ′N，108°92 ′E，海拔1 193 m）進(jìn)行。試驗(yàn)土壤為黃棕壤，其基本理化性質(zhì)如下：pH 值4.32，堿解氮含量為56.70 mg/kg，有效磷含量為6.69 mg/kg，速效鉀含量為85.03 mg/kg ，交換性鈣含量為133 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為云煙87。試驗(yàn)所用多肽肥為湖北大學(xué)生命科學(xué)院自主研制，其原料源自廢棄動植物殘?jiān)?，將氧化鈣和氫氧化鉀與原料混合，經(jīng)150 ℃高溫催化反應(yīng)制備出全水溶性多肽（平均分子質(zhì)量約為5 ku）。該多肽基本理化性質(zhì)如下：pH 值為10.85、全氮含量為90.53 g/kg，全磷含量為0.36 g/kg，全鉀含量為71.62 g/kg，全鈣含量為55.20 g/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4 個處理：H1. 多肽肥750 kg/hm2，純N 90 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 為1.0∶1.5∶3.0，未減磷肥；H2. 多肽肥750 kg/hm2，純N 90 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 為1.0∶1.0∶3.0，減施磷肥33%；H3. 多肽肥750 kg/hm2，純N 90 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 為1.0∶0.5∶2.0，減施磷肥67%；CK. 使用煙草專用肥，純N 90 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 為1.0∶1.5∶3.0。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)置3 次重復(fù)，共12 個小區(qū)，每個小區(qū)36 株煙。株行距按55 cm×120 cm 進(jìn)行種植，肥料用量及使用方法按處理要求進(jìn)行，煙田管理按照優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)大田管理進(jìn)行。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

土壤總磷和有效磷含量采用吸光光度法測定，土壤總鈣和交換性鈣含量采用原子吸收光譜儀測定[21-24]；土壤pH 以水為浸提劑，采用電位法測定[25]。植煙土壤菌群16S rDNA 委托蘇州諾米代謝有限公司進(jìn)行高通量測序分析。

煙株農(nóng)藝性狀參照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》，于煙苗移植后30（團(tuán)棵期）、60（打頂期）、101 d（成熟期）進(jìn)行株高、莖圍、最大葉長葉寬測定；煙葉總磷含量采用吸光光度法測定，煙葉總鈣含量采用原子吸收光譜儀測定[26-27]；煙葉游離氨基酸含量采用Solarbio BC1570 可見分光光度法檢測試劑盒測定；煙葉可溶性糖含量采用Solarbio BC0030 可見分光光度法檢測試劑盒測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2022、SPSS 27.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算、相關(guān)性分析及差異顯著性分析；采用Graphpad prism 6 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對植煙土壤的影響

2.1.1 不同施肥處理對植煙土壤pH 的影響

不同施肥處理對植煙土壤pH 的影響如圖1 所示。

由圖1 可知，不同施肥處理下植煙土壤pH 值由高到低依次為H3gt;H2gt;H1gt;CK，各多肽肥處理土壤pH 值均高于CK，其中H3 處理土壤pH 值最高，較CK、H1、H2 分別提高了0.40、0.17、0.06。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，H2、H3 處理與CK 相比，差異顯著（Plt;0.05）；H1、H2、H3 相互間比較，差異不顯著；CK 與H1 處理相比，差異不顯著。以上結(jié)果表明，施用多肽肥能夠提高土壤pH，緩解土壤酸化現(xiàn)象。綜合比較，H3 處理（減施磷肥67%）對土壤pH 的調(diào)節(jié)效果最佳。

2.1.2 不同施肥處理對植煙土壤全磷、有效磷含量的影響

從圖2-A 可以看出，不同處理土壤全磷含量由高到低依次為CKgt;H1gt;H2gt;H3。施用多肽肥的處理組合與CK 相比，土壤全磷含量呈下降趨勢，其中H3 處理土壤全磷含量最低，為0.69 g/kg，與CK、H1、H2 處理相比，土壤全磷含量分別降低了25.81%、5.48%、1.43%。

從圖2-B 可以看出，不同處理土壤有效磷含量由高到低依次為CKgt;H1gt;H2gt;H3，其中，H3 處理土壤有效磷含量為11.86 mg/kg，與CK、H1、H2處理相比，分別降低了45.14%、34.11%、14.00%。

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，在土壤全磷含量方面，CK顯著高于其他各處理（Plt;0.05），H1、H2、H3 處理相互間比較，差異不顯著；CK 的土壤有效磷含量顯著高于其他各處理，H1 處理顯著高于H2、H3 處理（Plt;0.05），H2、H3 處理間差異不顯著。綜合以上分析，施用煙草專用肥的植煙土壤有效磷含量過高，超過正常范圍（10～20 mg/kg），破壞了土壤結(jié)構(gòu)，因此，通過適當(dāng)減少磷肥施加量可以降低土壤中有效磷的含量，在環(huán)境修復(fù)的同時(shí)保證了植物生長所必需的磷元素。

2.1.3 不同施肥處理對植煙土壤全鈣、交換性鈣含量的影響

土壤中的鈣元素對于土壤酸化具有緩沖作用。如圖3-A、3-B 所示，施用多肽肥后土壤全鈣和交換性鈣含量與CK 相比分別提高了10.28%～14.49%、33.33%～50.91%，且達(dá)到顯著水平（Plt;0.05）；H1、H2、H3 處理組間兩兩差異分析顯示，土壤全鈣和交換性鈣含量均無顯著差異。

其中，雖然以H1 處理土壤全鈣和交換性鈣含量最高，但是H3 處理下不僅提高了土壤全鈣及交換性鈣含量而且土壤pH 值在各處理組中最高，因此，H3 處理較H1 處理有較高的鈣元素利用率。綜合以上分析表明，施加多肽肥能夠促進(jìn)土壤鈣含量的積累，提高植煙土壤pH 值，對酸化土壤有堿化改良效應(yīng)。

2.2 不同施肥處理對植煙土壤微生物的影響

2.2.1 不同處理下植煙土壤微生物群落Alpha 多樣性分析

Alpha 多樣性指數(shù)作為關(guān)鍵參數(shù)，可以用來度量一個生態(tài)系統(tǒng)中微生物狀態(tài)，這一指標(biāo)能反映微生物群落豐富度或者多樣性。其中，Chao1指數(shù)與Shannon 指數(shù)分別反映了煙草根際土壤微生物群落的豐富度與多樣性，Shannon 指數(shù)越大，土壤微生物群落的多樣性就越高，Chao1 指數(shù)越大，表明該物種的豐富度就越高。

從表1 可以看出，各處理Chao1 指數(shù)由高到低依次為H1gt;H3gt;H2gt;CK，Shannon 指數(shù)由高到低依次為H2gt;H1gt;H3gt;CK。其中，多肽肥處理Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)值均高于CK，且多肽肥處理在Chao1 指數(shù)上與CK 相比，提高9.24%～15.34%，表明施用多肽肥能夠增加土壤中微生物群落的豐富度與多樣性。

2.2.2 植煙土壤微生物群落Beta 多樣性分析

采用PCoA 分析法對土壤微生物進(jìn)行了相似性或者差異性研究（圖4）。

由圖4 可知，Axis 1 和Axis 2 的貢獻(xiàn)率分別為21.1% 和14.4%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為35.5%。在Axis 2軸上，H1 處理都分布在負(fù)方向上，H3 處理均分布在正方向上；在Axis 1 軸上，H2 處理各點(diǎn)均分布在正方向上，CK 都分布在負(fù)方向上且各處理組間距離較遠(yuǎn)，即各處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異明顯。上述結(jié)果表明，與CK 相比，施用多肽肥對土壤微生物群落的Beta 多樣性有一定影響。

2.2.3 不同施肥處理下植煙土壤微生物物種組成分析

在屬水平上對相對豐度排名前20 位的土壤微生物物種組成進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖5 所示，其中不同處理植煙土壤在屬水平上相對豐富度排名前10 位的微生物群落分別是JG30-KF-AS9（8.54%～12.75%）、芽單胞菌屬Gemmatimonas（4.39%～5.68%）、AD3（2.10%～3.46%）、羅河桿菌屬Rho?danobacter（1.96%～4.07%）、Subgroup_2（1.82%～2.89%）、鞘脂單胞菌屬Sphingomonas（2.05%～2.39%）、Chujaibacter（0.75%～3.33%）、SC-I-84（1.69%～2.12%）、IMCC26256（1.74%～2.14%）、熱酸菌屬Acidothermus（1.29%～1.62%）。其中，施用多肽肥處理后，芽單胞菌屬（Gemmatimonas）相對豐度與CK 相比有所增加，而Gemmatimonas在農(nóng)業(yè)種植土壤中屬優(yōu)勢菌屬，對改善土壤環(huán)境具有積極的作用。與此相反，JG30-KF-AS9 對植煙土壤的酶活性有不利影響，易導(dǎo)致土壤中可用養(yǎng)分缺失，而CK 的JG30-KF-AS9 相對豐度較其他處理高，說明施用多肽肥能夠抑制JG30-KF-AS9 菌群的生長和繁殖，對土壤微生態(tài)環(huán)境有促進(jìn)作用。

2.3 不同施肥處理對烤煙生長發(fā)育的影響

2.3.1 不同施肥處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

如表2 所示，團(tuán)棵期H3 處理莖圍最大，與CK、H1 和H2 處理相比，分別增大0.88、0.72、1.26 cm。在成熟期，H3 處理株高最高，與CK、H1 和H2 處理相比，分別增高10、8、1.78 cm，H3 處理與CK 差異顯著（Plt;0.05）；H3 處理莖圍最大，與CK、H1 和H2處理相比，分別增大0.9、0.8、0.2 cm，而且H3 處理與CK 和H1 處理差異顯著（Plt;0.05）。綜合分析，在施用多肽肥的基礎(chǔ)上減施磷肥對煙草的生長發(fā)育有促進(jìn)作用，其中以減施磷肥67% 的H3 處理（氮磷鉀比例為1.0∶0.5∶2.0）為最優(yōu)處理。

2.3.2 不同施肥處理對烤煙生理指標(biāo)的影響

煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分是評價(jià)烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。由表3 可知，H3 處理上部葉和中部葉葉片全磷含量均高于其他各處理。H3 處理較CK、H1、H2 處理上部葉全磷含量分別提高11.61%、54.32%、27.55%，中部葉全磷含量分別提高12.50%、45.95%、8.00%。顯著性分析結(jié)果顯示，H3 處理上中部煙葉全磷含量顯著高于H1 處理（Plt;0.05），CK、H1、H2 間差異不顯著。在煙葉全鈣含量上，H1 處理上部葉全鈣含量顯著高于其他處理（Plt;0.05），其余各處理間差異不顯著；H1 處理中部葉鈣含量顯著高于H2 處理（Plt;0.05），而H1、CK 和H3 處理間差異不顯著。

各多肽肥處理上部葉和中部葉煙葉有機(jī)酸含量較CK 分別提高3.17%～35.14% 和6.50%～21.00%，各處理間無顯著差異。上中部煙葉游離氨基酸含量各處理間差異不顯著。在煙葉可溶性糖含量上，雖然H3 處理上部葉和中部葉可溶性糖含量均高于其他處理，但各處理間差異不顯著。綜上所述，在施加多肽肥的基礎(chǔ)上減施磷肥有一定的協(xié)調(diào)上部葉煙葉化學(xué)成分、提高煙葉整體品質(zhì)的作用。

2.3.3 不同處理對烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表4 可知，各處理烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值大小表現(xiàn)為CKgt;H3gt;H2gt;H1，其中，H3 處理與CK 在煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值上最為相似。各處理在均價(jià)和上中等煙率上大小分別表現(xiàn)為H3gt;H2gt;CKgt;H1 和H3gt;CKgt;H2gt;H1，其中，H3 處理較CK 分別提高了0.07 元/kg 和0.17%，效果最佳。

3 結(jié)論與討論

煙草行業(yè)是國內(nèi)利稅大戶，但國內(nèi)多個省份適合煙草種植的土壤越來越少，其原因是隨著化肥的不斷施用，土壤酸化程度加重，土壤有機(jī)質(zhì)、土壤微生物種群逐漸減少[28-29]。其中，土壤酸化是限制養(yǎng)分吸收和作物產(chǎn)量的最重要因素之一。有研究表明，土壤磷含量與土壤酸堿度關(guān)系密切[30]。較過去10 a，湖北省農(nóng)田土壤的有效磷含量出現(xiàn)了大幅的提高，烤煙質(zhì)量很大程度上受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)[31]，常規(guī)只施加有機(jī)肥難以單獨(dú)種植出品質(zhì)好的煙葉，只有施加含硝態(tài)氮的煙草復(fù)配無機(jī)肥才能種植出合格煙葉。因此，部分煙草公司采用施加一定有機(jī)肥作為改良土壤的補(bǔ)充肥料，同時(shí)也希望研發(fā)出具有速效性的純有機(jī)肥來滿足優(yōu)質(zhì)煙草的種植。

試驗(yàn)中多肽肥（H1、H2、H3）使土壤pH 值相較煙草專用肥CK 提高了5.22%～9.07%，土壤全磷和有效磷含量顯著降低21.50%～25.81% 和16.74%～45.14%，土壤全鈣和交換性鈣含量顯著增加9.32%～12.65% 和25%～33.73%。說明施加多肽肥對提高土壤pH 值有促進(jìn)作用，這可能是因?yàn)槎嚯姆手泻锈}元素，對酸性土壤有堿化效應(yīng)，這與王世林等[17]的研究結(jié)果一致。通過減施過磷酸氫鈣，能夠顯著降低土壤中磷含量，避免土壤中磷的過量積累，進(jìn)一步緩解水體富營養(yǎng)化問題。然而，需要注意的是，減施過磷酸氫鈣需要根據(jù)特定的土壤類型、作物種類和生長條件進(jìn)行調(diào)整。過度減少磷的施用可能會導(dǎo)致植物磷營養(yǎng)不足，影響生長發(fā)育。因此，本試驗(yàn)通過多個不同磷肥減施比例進(jìn)行研究，篩選最適宜作物生長的氮磷鉀比例。多肽肥在施用后會導(dǎo)致土壤中鈣含量的顯著提升。這可能是由于多肽肥中的多肽成分源自動植物殘?jiān)?，這些殘?jiān)赡芎休^高的鈣含量。因此，與傳統(tǒng)的煙草專用肥相比，多肽肥中的鈣來源更豐富，從而導(dǎo)致多肽肥處理土壤中鈣含量較高。另外，研究還表明，土壤中的鈣離子含量對于酸化土壤中的真菌性病害具有一定的抑制作用[32]，這或許意味著在適宜范圍內(nèi)，較高的土壤鈣含量可能有助于減輕真菌性病害對植物的影響，從而改善植物的健康狀況。

當(dāng)前，盡管煙草行業(yè)廣泛推廣使用有機(jī)肥，但其效果往往無法與煙草專用肥相比。煙草專用肥通常富含硝態(tài)氮，這種氮源具有速效性，可以促進(jìn)煙草快速生長。然而，硝態(tài)氮的應(yīng)用也存在一系列問題，如產(chǎn)生溫室氣體（氮氧化物）、高昂的成本、導(dǎo)致土壤板結(jié)以及減少土壤微生物種群數(shù)量等問題[33]。在過去的研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，多肽肥具備類似生石灰、尿素和有機(jī)肥的多種功能，同時(shí)還表現(xiàn)出速效性。鑒于此，本研究提出了將多肽肥用于煙草種植的可能性，以探索其是否適用于這個領(lǐng)域。

在應(yīng)用多肽肥的情況下減少磷肥的施用量，關(guān)注植株的產(chǎn)量和品質(zhì)是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。研究結(jié)果表明，減施磷肥在煙株的生長發(fā)育及品質(zhì)上均達(dá)到了令人滿意的效果。然而，令人困惑的是，經(jīng)過減施磷肥的H1 處理后，土壤中的全磷和有效磷含量明顯下降，同時(shí)植物對磷的吸收也降低了。目前，尚不清楚造成這一現(xiàn)象的確切原因，這可能需要進(jìn)一步的研究和分析。

此外，在綜合考量產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)以及煙葉等因素時(shí)，相對于傳統(tǒng)的煙草專用肥，在多肽肥減施磷肥的處理下上中等煙率、產(chǎn)量、產(chǎn)值等方面均呈現(xiàn)出一定優(yōu)勢。這表明通過減少磷肥的施用，植物產(chǎn)量質(zhì)量不僅得到了保證，同時(shí)上中等煙率的提高也可為煙草產(chǎn)業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。

本研究結(jié)果表明，多肽對煙田土壤減施磷肥以及烤煙生長的調(diào)控具有可行性，磷肥減施可達(dá)67%，且多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過專用肥標(biāo)準(zhǔn)。以多肽作為基礎(chǔ)，減少磷肥的施用不僅有助于改善土壤的理化性質(zhì)和土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)，還能夠促進(jìn)烤煙的生長和發(fā)育，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，從而提高煙葉的品質(zhì)，進(jìn)一步增加烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)效益。綜合來看，多肽在減少磷肥的施用方面表現(xiàn)出了較好的效果。這不僅有助于提高煙葉的產(chǎn)量和改善品質(zhì)，還為減少化肥的施用和改善土壤質(zhì)量提供了重要的技術(shù)指導(dǎo)，具有廣泛推廣的應(yīng)用價(jià)值。

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