不同作物茬口微生物數量的變化對煙草品質的影響

摘要：對不同作物茬口煙草的不同生長期根際土壤微生物數量進行分析，研究其對煙草品質的影響。結果表明，不同作物茬口處理的煙草根際土壤中細菌、放線菌、真菌的數量均在煙葉旺長期和成熟期有大幅度升高，而后下降。白菜茬、紅薯茬和芝麻茬為細菌性土壤，而玉米茬偏向于真菌性土壤。真菌性土壤的玉米茬處理的煙葉品質相對較差，細菌性土壤的紅薯茬和芝麻茬處理的煙葉品質相對較好，細菌性土壤有利于栽培出良好品質的煙草。

關鍵詞：煙草；作物茬口；微生物；品質

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4419-04

煙草是我國一種重要的經濟作物[1]。前茬作物對煙草的產量和品質有顯著影響，如果前茬作物為紅薯和芝麻則煙草的產量和品質較好[2]，若為玉米則煙草的產量和品質相對較差[3]。河南玉米種植面積很大，占作物播種總面積的29%，這就大大限制了煙草的種植面積，影響了煙草的產量和品質。

Hesterman等[4]對不同前茬處理對后茬作物大豆產量的影響進行了研究，結果表明與玉米重茬相比，紫花苜蓿更有利于后茬大豆產量的增加。薛慶喜等[5，6]研究了不同茬口對連作大豆產量及其農藝性狀的影響，結果表明不同作物茬口對連作大豆的產量、農藝性狀和病蟲害發生程度等有顯著或極顯著影響，苜蓿茬的大豆產量要顯著高于玉米茬。許艷麗等[7]研究表明，甜菜、大豆、玉米、小麥和亞麻的根滲出物都對孢囊線蟲卵孵化率具有促進作用。張新慧等[8]研究了不同茬口對當歸根際微生物數量的影響，結果表明當歸重茬根際土壤放線菌和細菌數量下降，而真菌數量卻顯著增加，這說明當歸連作使根際土壤從細菌型向真菌型轉化，從而降低了土壤肥力。

本試驗通過大田試驗，研究玉米、紅薯、芝麻和白菜4種前茬作物土壤微生物區系的變化對煙草品質的影響，以期為煙草生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

田間試驗于2011年在河南省鄧州市（32°41′N，112°05′E）進行。

1.2 試驗材料

土壤類型為黃壤，土層深厚，土質為保水保肥性能強的潮土。土壤物理性質較為理想，土壤pH 7.24，土壤有機質含量11.6 g/kg，全氮含量平均為0.82 g/kg，有效氮含量57.9 mg/kg，全磷含量0.45 g/kg，有效磷13.12 mg/kg，全鉀含量16.2 g/kg，有效鉀157.12 mg/kg。

試驗地前茬作物分別為玉米、紅薯、芝麻和白菜。供試煙草栽培品種為NC89。

1.3 大田試驗設計

試驗設4個茬口，分別為紅薯茬、芝麻茬、玉米茬和白菜茬，其中白菜茬為空白對照，每個茬口面積67 m2，每個處理地兩邊設置7 m的緩沖帶。

煙草幼苗移栽后每隔15 d取樣進行測定，采用五點取樣法[9]采集土樣。將根系區土樣用鐵鏟挖出，抖掉根系外圍土，取緊貼在根表附近的土樣作為根際土，根系外圍土作為根外土。將土樣裝入取樣袋，研碎，過1 mm篩后于4 ℃冰箱保存。

1.4 測定內容

土壤細菌、放線菌、真菌數量分析采用稀釋平板計數法[10]，土壤微生物主要生理菌群數量分析采用最大或然法計數[11]。煙草植株水溶性糖、還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[12]；蛋白質含量的測定采用凱氏定氮法測氮然后換算[13]。煙葉氯離子測定采用硝酸銀滴淀法[14]。煙葉鉀的測定采用火焰光度計法[15]。煙堿的測定采用紫外分光光度法[16]。

1.5 數據分析

試驗數據采用DPS軟件進行統計分析，并進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同茬口土壤微生物組成情況分析

對4個茬口土壤中的微生物進行分析，結果見表1。由表1可知，4個茬口土壤真菌數量相差不大，細菌和放線菌數量有較大的差異。白菜茬細菌數量最高，達到23.5×106 CFU/g。紅薯茬放線菌數量和真菌數量在4個茬口中均最高。從微生物總數上來看，白菜茬最高，芝麻茬和紅薯茬次之，玉米茬最少。

2.2 土壤微生物區系分析

2.2.1 土壤細菌數量變化規律 不同生長時期，隨著煙草的生長發育，煙草根際細菌數量增加（圖1）。紅薯茬、芝麻茬和白菜茬3種前茬作物處理后，煙草根際細菌數量變化表現出相似規律，都是在移栽后30 d（團棵期）和移栽后60 d（旺長期后期）時細菌數量出現高峰，可能是因為這兩個時期煙草生長旺盛，根系分泌物多，引起細菌繁殖加快。

2.2.2 土壤放線菌數量變化規律 隨著煙草的生長，除玉米茬外，總體上來講其他3個茬口煙草根際土壤中放線菌的數量先逐漸增加，在移栽后45 d（旺長期前期）時達到最大值，隨后在成熟中后期時又開始下降；而玉米茬處理后，煙草根際土壤中放線菌數量先升高后降低，旺長期前期達到最大值，隨后有所下降。推測可能是因為煙草旺長期（45～60 d）和成熟期（70～90 d）根際土壤中病原菌數量有所增加，從而造成了這兩個時期放線菌數量的上升（圖2）。

2.2.3 土壤真菌數量變化規律 如圖3所示，在煙草不同生長時期，紅薯茬前茬作物處理后煙草根際土壤中真菌數量先逐漸增加，移栽后第60天（旺長期后期）時數量達到最大，隨后開始下降。其他3個茬口均出現兩個峰值。

2.3 土壤微生物生理菌群數量變化規律

在煙草生長期，其根際土壤中硝化細菌數量均隨著煙草的生長逐漸減少，但除紅薯茬外在移栽后45～75 d數量略有回升。根際土壤中固氮菌的變化規律與硝化細菌相仿。根際土壤中氨化細菌的數量基本沒變化，只在成熟期末期（移栽后90 d）玉米茬處理的氨化細菌數量有所下降。紅薯茬處理的根際纖維素分解菌數量逐漸減少，但其后數量變化不大；芝麻茬處理的纖維素分解菌在旺長期前期達到最大值，隨后開始下降；白菜茬和玉米茬處理的纖維素分解菌有兩個峰值（圖4）。

2.4 不同茬口對煙草品質指標的影響

煙葉中水溶性糖與蛋白質含量的比值稱為施木克值，因為卷煙產品中水溶性糖量隨等級提高而增加，而蛋白質量則隨等級提高而減少，因此施木克值較大，煙葉品質較好[17]。從表1可以看出，紅薯茬和芝麻茬處理的煙草施木克值要遠高于對照（白菜茬），而玉米茬的最低，煙草品質相對較差。

氯離子多影響燃燒性，而鉀含量高可以改善燃燒性，在一定范圍內鉀氯比值越高，煙葉品質越好。如表1所示，芝麻茬處理的鉀氯比值最高，煙葉相對品質最好，其次為紅薯茬。

氮堿比是煙葉總氮和煙堿含量的比值，總氮含量高的煙葉會產生一種強烈辛辣煙氣，而總氮含量低則煙氣較平淡無味，其比值一般≤1為宜[17]。4種茬口比較來看，紅薯茬和芝麻茬的比值較適中。綜上所述，紅薯茬和芝麻茬后種植的煙葉品質相對較好，白菜茬次之，玉米茬后種植的煙葉相對品質較差。

3 小結與討論

土壤微生物的組成和數量與土壤的類型、土壤pH、土壤肥力等有關。由4種茬口的煙草根際細菌總數占微生物總數的比例可知，白菜茬、芝麻茬和紅薯茬處理的土壤均屬于細菌性土壤，而玉米茬則偏向于真菌性土壤。一般認為，如果土壤中真菌數量增加，細菌數量減少，細菌數量占微生物總數的比例降低，土壤將會由細菌性土壤轉變為真菌性土壤，土壤肥力將會下降，生產能力也會隨之降低[18]。從這方面來看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬更適宜種植煙草。

本試驗結果表明，紅薯茬和芝麻茬處理的煙草施木克值高于對照白菜茬，且二者的氮堿比值適中；芝麻茬處理的鉀氯比最高，紅薯茬次之，說明這兩種茬口栽培的煙葉品質相對較好。

土壤微生物對于養分元素的轉化、貯藏和釋放具有特殊的功能作用。土壤微生物的種類和數量的變化在一定程度上反映了土壤有機質礦化的速度及各種養分存在的狀態。從根際細菌變化規律來看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬的根際細菌數量表現出相似的變化規律，在煙葉旺長階段出現大量增殖的現象，這說明煙草在旺長期時微生物活動劇烈。其中細菌數量占土壤微生物總量90%以上，因此，細菌的活動在一定程度上能反映出土壤微生物對植物根系的作用。尤以根際細菌數量變化明顯，充分表明了植物根系與根際微生物的互作關系。

在煙葉的旺長期，植株根際能分泌包括無機鹽離子、氫離子、氨基酸、碳水化合物、有機酸、生長素類和酶類等物質，所以根際中的微生物能夠獲得充分的營養，通過營養選擇和富集作用，在這些微生物大量繁殖的同時，使得土壤的礦質元素得到大量分解，以滿足植物根際營養元素的大量吸收。另一方面根際周圍形成的微環境也為微生物的生長繁殖提供了良好的緩沖作用。隨著煙草根際代謝作用的減弱和大量不利于微生物繁殖的次級代謝產物的產生，微生物數量也隨之下降。

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