不同作物茬口微生物數(shù)量的變化對(duì)煙草品質(zhì)的影響

摘要：對(duì)不同作物茬口煙草的不同生長(zhǎng)期根際土壤微生物數(shù)量進(jìn)行分析，研究其對(duì)煙草品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同作物茬口處理的煙草根際土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌的數(shù)量均在煙葉旺長(zhǎng)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(xì)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(zhì)相對(duì)較差，細(xì)菌性土壤的紅薯茬和芝麻茬處理的煙葉品質(zhì)相對(duì)較好，細(xì)菌性土壤有利于栽培出良好品質(zhì)的煙草。

關(guān)鍵詞：煙草；作物茬口；微生物；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）18-4419-04

煙草是我國(guó)一種重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]。前茬作物對(duì)煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響，如果前茬作物為紅薯和芝麻則煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)較好[2]，若為玉米則煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)相對(duì)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(chǎn)量和品質(zhì)。

Hesterman等[4]對(duì)不同前茬處理對(duì)后茬作物大豆產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明與玉米重茬相比，紫花苜蓿更有利于后茬大豆產(chǎn)量的增加。薛慶喜等[5，6]研究了不同茬口對(duì)連作大豆產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀的影響，結(jié)果表明不同作物茬口對(duì)連作大豆的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和病蟲(chóng)害發(fā)生程度等有顯著或極顯著影響，苜蓿茬的大豆產(chǎn)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(duì)孢囊線蟲(chóng)卵孵化率具有促進(jìn)作用。張新慧等[8]研究了不同茬口對(duì)當(dāng)歸根際微生物數(shù)量的影響，結(jié)果表明當(dāng)歸重茬根際土壤放線菌和細(xì)菌數(shù)量下降，而真菌數(shù)量卻顯著增加，這說(shuō)明當(dāng)歸連作使根際土壤從細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)化，從而降低了土壤肥力。

本試驗(yàn)通過(guò)大田試驗(yàn)，研究玉米、紅薯、芝麻和白菜4種前茬作物土壤微生物區(qū)系的變化對(duì)煙草品質(zhì)的影響，以期為煙草生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

田間試驗(yàn)于2011年在河南省鄧州市（32°41′N，112°05′E）進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

土壤類型為黃壤，土層深厚，土質(zhì)為保水保肥性能強(qiáng)的潮土。土壤物理性質(zhì)較為理想，土壤pH 7.24，土壤有機(jī)質(zhì)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(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)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(duì)照，每個(gè)茬口面積67 m2，每個(gè)處理地兩邊設(shè)置7 m的緩沖帶。

煙草幼苗移栽后每隔15 d取樣進(jìn)行測(cè)定，采用五點(diǎn)取樣法[9]采集土樣。將根系區(qū)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(guò)1 mm篩后于4 ℃冰箱保存。

1.4 測(cè)定內(nèi)容

土壤細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量分析采用稀釋平板計(jì)數(shù)法[10]，土壤微生物主要生理菌群數(shù)量分析采用最大或然法計(jì)數(shù)[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(cè)定[12]；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用凱氏定氮法測(cè)氮然后換算[13]。煙葉氯離子測(cè)定采用硝酸銀滴淀法[14]。煙葉鉀的測(cè)定采用火焰光度計(jì)法[15]。煙堿的測(cè)定采用紫外分光光度法[16]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茬口土壤微生物組成情況分析

對(duì)4個(gè)茬口土壤中的微生物進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，4個(gè)茬口土壤真菌數(shù)量相差不大，細(xì)菌和放線菌數(shù)量有較大的差異。白菜茬細(xì)菌數(shù)量最高，達(dá)到23.5×106 CFU/g。紅薯茬放線菌數(shù)量和真菌數(shù)量在4個(gè)茬口中均最高。從微生物總數(shù)上來(lái)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(qū)系分析

2.2.1 土壤細(xì)菌數(shù)量變化規(guī)律 不同生長(zhǎng)時(shí)期，隨著煙草的生長(zhǎng)發(fā)育，煙草根際細(xì)菌數(shù)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(xì)菌數(shù)量變化表現(xiàn)出相似規(guī)律，都是在移栽后30 d（團(tuán)棵期）和移栽后60 d（旺長(zhǎng)期后期）時(shí)細(xì)菌數(shù)量出現(xiàn)高峰，可能是因?yàn)檫@兩個(gè)時(shí)期煙草生長(zhǎng)旺盛，根系分泌物多，引起細(xì)菌繁殖加快。

2.2.2 土壤放線菌數(shù)量變化規(guī)律 隨著煙草的生長(zhǎng)，除玉米茬外，總體上來(lái)講其他3個(gè)茬口煙草根際土壤中放線菌的數(shù)量先逐漸增加，在移栽后45 d（旺長(zhǎng)期前期）時(shí)達(dá)到最大值，隨后在成熟中后期時(shí)又開(kāi)始下降；而玉米茬處理后，煙草根際土壤中放線菌數(shù)量先升高后降低，旺長(zhǎng)期前期達(dá)到最大值，隨后有所下降。推測(cè)可能是因?yàn)闊煵萃L(zhǎng)期（45～60 d）和成熟期（70～90 d）根際土壤中病原菌數(shù)量有所增加，從而造成了這兩個(gè)時(shí)期放線菌數(shù)量的上升（圖2）。

2.2.3 土壤真菌數(shù)量變化規(guī)律 如圖3所示，在煙草不同生長(zhǎng)時(shí)期，紅薯茬前茬作物處理后煙草根際土壤中真菌數(shù)量先逐漸增加，移栽后第60天（旺長(zhǎng)期后期）時(shí)數(shù)量達(dá)到最大，隨后開(kāi)始下降。其他3個(gè)茬口均出現(xiàn)兩個(gè)峰值。

2.3 土壤微生物生理菌群數(shù)量變化規(guī)律

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

2.4 不同茬口對(duì)煙草品質(zhì)指標(biāo)的影響

煙葉中水溶性糖與蛋白質(zhì)含量的比值稱為施木克值，因?yàn)榫頍煯a(chǎn)品中水溶性糖量隨等級(jí)提高而增加，而蛋白質(zhì)量則隨等級(jí)提高而減少，因此施木克值較大，煙葉品質(zhì)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(yuǎn)高于對(duì)照（白菜茬），而玉米茬的最低，煙草品質(zhì)相對(duì)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(nèi)鉀氯比值越高，煙葉品質(zhì)越好。如表1所示，芝麻茬處理的鉀氯比值最高，煙葉相對(duì)品質(zhì)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(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)烈辛辣煙氣，而總氮含量低則煙氣較平淡無(wú)味，其比值一般≤1為宜[17]。4種茬口比較來(lái)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(zhì)相對(duì)較好，白菜茬次之，玉米茬后種植的煙葉相對(duì)品質(zhì)較差。

3 小結(jié)與討論

土壤微生物的組成和數(shù)量與土壤的類型、土壤pH、土壤肥力等有關(guān)。由4種茬口的煙草根際細(xì)菌總數(shù)占微生物總數(shù)的比例可知，白菜茬、芝麻茬和紅薯茬處理的土壤均屬于細(xì)菌性土壤，而玉米茬則偏向于真菌性土壤。一般認(rèn)為，如果土壤中真菌數(shù)量增加，細(xì)菌數(shù)量減少，細(xì)菌數(shù)量占微生物總數(shù)的比例降低，土壤將會(huì)由細(xì)菌性土壤轉(zhuǎn)變?yōu)檎婢酝寥溃寥婪柿?huì)下降，生產(chǎn)能力也會(huì)隨之降低[18]。從這方面來(lái)看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬更適宜種植煙草。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅薯茬和芝麻茬處理的煙草施木克值高于對(duì)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(shuō)明這兩種茬口栽培的煙葉品質(zhì)相對(duì)較好。

土壤微生物對(duì)于養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)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(shù)量的變化在一定程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)礦化的速度及各種養(yǎng)分存在的狀態(tài)。從根際細(xì)菌變化規(guī)律來(lái)看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬的根際細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，在煙葉旺長(zhǎng)階段出現(xiàn)大量增殖的現(xiàn)象，這說(shuō)明煙草在旺長(zhǎng)期時(shí)微生物活動(dòng)劇烈。其中細(xì)菌數(shù)量占土壤微生物總量90%以上，因此，細(xì)菌的活動(dòng)在一定程度上能反映出土壤微生物對(duì)植物根系的作用。尤以根際細(xì)菌數(shù)量變化明顯，充分表明了植物根系與根際微生物的互作關(guān)系。

在煙葉的旺長(zhǎng)期，植株根際能分泌包括無(wú)機(jī)鹽離子、氫離子、氨基酸、碳水化合物、有機(jī)酸、生長(zhǎng)素類和酶類等物質(zhì)，所以根際中的微生物能夠獲得充分的營(yíng)養(yǎng)，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)選擇和富集作用，在這些微生物大量繁殖的同時(shí)，使得土壤的礦質(zhì)元素得到大量分解，以滿足植物根際營(yíng)養(yǎng)元素的大量吸收。另一方面根際周圍形成的微環(huán)境也為微生物的生長(zhǎng)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(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，微生物數(shù)量也隨之下降。

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