微生物菌劑有機肥對植煙土壤環境及烤煙產質量的影響

艾童非， 楊鵬九， 費洪波， 王紫瀅， 郭振楠

(1.鄭州輕工業學院，河南鄭州 450002；2.黑龍江省煙草公司哈爾濱煙葉公司，黑龍江哈爾濱 150000；3.黑龍江省煙草專賣局，黑龍江哈爾濱 150000；4.哈爾濱煙葉公司賓縣分公司，黑龍江賓縣 150400；5.牡丹江師范學院，黑龍江牡丹江 157011；6.牡丹江煙草科學研究所，黑龍江牡丹江 157011)

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微生物菌劑有機肥對植煙土壤環境及烤煙產質量的影響

艾童非1,2， 楊鵬九3， 費洪波4， 王紫瀅5， 郭振楠6*

(1.鄭州輕工業學院，河南鄭州 450002；2.黑龍江省煙草公司哈爾濱煙葉公司，黑龍江哈爾濱 150000；3.黑龍江省煙草專賣局，黑龍江哈爾濱 150000；4.哈爾濱煙葉公司賓縣分公司，黑龍江賓縣 150400；5.牡丹江師范學院，黑龍江牡丹江 157011；6.牡丹江煙草科學研究所，黑龍江牡丹江 157011)

[目的]為改善烤煙土壤環境及提高烤后煙葉產質量提供科學依據。 [方法]通過田間小區試驗，以微生物菌劑為研究對象，共設7個處理，即10、25、50、100、150 g/株微生物菌劑、不施肥(CK)和常規煙草專用肥，研究施用微生物菌劑對植煙土壤環境及烤后煙葉產質量的影響。[結果]施用微生物菌劑能顯著提高土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性和土壤過氧化氫酶活性；在土壤微生物含量上，施用微生物菌劑平均比CK提高了62.68%，表明施用微生物菌劑可以促進土壤生物活動，有利于土壤有機質的轉化和煙株正常生長所需的營養平衡；施用微生物菌劑可增加葉片面積，提高煙葉質量，改善烤后煙葉內在化學成分協調性，產值和產量平均值比CK和單施化肥分別增加了33.74%、15.42%和13.60%、5.44%。[結論]施用微生物菌劑能夠有效改善植煙土壤環境，提高烤煙產質量。

微生物菌劑；有機肥；烤煙；土壤環境

目前，我國烤煙生產以施用化肥為主，大量化肥的施用，導致部分土壤結構變差，有機質含量下降，微生物活性降低，養分供應不均衡，從而造成土壤環境惡化，煙株抗病性降低，煙葉質量下降[1]。科學施用有機肥可以改善土壤微生物環境，提高土壤肥力和利用率，從而改善土壤結構[2-3]。筆者對微生物制劑替代化肥的方法進行了試驗研究，探索微生物有機肥對植煙土壤微生物和烤煙產質量的影響，旨在為修復植煙土壤與提高煙葉質量和安全性，以及促進黑龍江省特色低危害煙葉的發展提供科學依據。

1　材料與方法

1.1試驗地概況試驗于2014年在黑龍江省寧安市范家試驗基地進行，地處129°29.41′ E，44°24.21′ N，海拔241.4 m。該地區屬第2積溫帶，無霜期130～140 d，≥10 ℃活動積溫2 600～2 900 ℃，土壤質地為黏壤土，試驗地塊前茬作物為小麥，秋翻秋起壟。

1.2試驗材料供試烤煙品種：龍江981，由牡丹江煙草科學研究所選育；供試肥料：微生物制劑，由黑龍江八一農墾大學提供。

1.3試驗設計微生物制劑用量篩選試驗：試驗共設6個處理，即Y1：不施用肥料(CK)；Y2：施用微生物菌劑10 g/株；Y3：施用微生物菌劑25 g/株；Y4：施用微生物菌劑50 g/株；Y5：施用微生物菌劑100 g/株；Y6：施用微生物菌劑150 g/株；Y7：施用常規煙草專用肥。于3月15日播種。采用隨機區組法，每處理3次重復，共21個小區，每小區8行，行長9 m，行距110 cm，株距50 cm，種植密度18 180株/hm2，每小區面積88 m2。試驗地四周設置保護行。肥料制劑穴內土體混勻，移栽烤煙后單獨施肥，施肥量按照當地優質煙栽培技術進行。

1.4樣品采集每小區采用五點法選取耕層(0～20 cm)土樣，將用無菌塑封袋裝好，置于保溫箱中帶回實驗室。按處理分別混勻，過2 mm篩，剔除動植物殘留及其他雜物，分成2份，1份風干保存用于測定土壤酶活性，另1份置于-4 ℃冰箱保存，用于測定土壤微生物。

1.5測定項目與方法

1.5.1土壤微生物測定。采用平板稀釋法測定。培養菌落條件：真菌采用Martin——孟加拉紅鏈霉素瓊脂培養基，細菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基，放線菌采用改良高氏一號培養基。每個樣品平行測定3次，真菌、細菌、放線菌在28 ℃下分別培養1～3、3～5、7～10 d，觀察結果。

1.5.2土壤酶活性測定。取風干土樣測定土壤脲酶(苯酚鈉-次氯酸鈉比色法)、土壤過化物酶(高錳酸鉀滴定法)、土壤蔗糖酶(3,5-二硝基水楊酸比色法)[4]，每個樣品平行測定3次。

1.5.3煙株田間開片程度調查。依照煙草農藝性狀調查方法(YC/T 142—1998)，在下部葉、中部葉和上部葉采收前，每小區選取3株有代表性的煙株，測定記載葉長和葉寬等。

1.5.4煙葉產量測定。依照烤煙國標GB 2635—92按小區分級測產記值，包括產量、產值、均價、上等煙率、上中等煙率、橘色煙率等。

1.5.5煙葉品質化學指標測定。取烤后上、中、下部煙葉樣品，煙葉等級為X2L、C3F、B2F，測定的化學成分包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯離子、鉀離子，并計算糖堿比、氮堿比、鉀氯比等。

1.6數據統計試驗數據采用Excel 2013統計和繪圖，利用軟件SPSS 21.0進行相關性分析和方差分析，平均值之間的多重比較采用LSD測驗，比較同一測定指標在煙草生長不同時期的差異。

2　結果與分析

2.1微生物有機肥對植煙土壤微生物的影響由表1可知，不同處理單位土壤體積的細菌、真菌和放線菌存在不同程度的差異。土壤細菌數量上，Y4、Y5和Y6相對較高，分別為24.22×106、23.84×106和23.65×106CFU/g，CK最低，僅15.60×106CFU/g，各處理與CK差異顯著；土壤真菌數量上，CK為4.70×103CFU/g，低于其他6個處理，Y4處理為6.22×103CFU/g，與CK呈顯著差異；土壤放線菌數量上，CK為8.39×104CFU/g，顯著低于其他處理。

從圖1可見，Y2、Y3、Y4、Y5、Y6處理微生物總數較高，Y7其次，CK最低。這說明施用微生物有機肥可顯著提高土壤微生物數量，促進其營養物質的轉化，改善植煙土壤的物理結構及生物學性狀。

表1　各處理植煙土壤微生物數量比較

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

注：不同柱間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 圖1　各處理植煙土壤微生物總量比較Fig.1　Comparison of total microbial biomass of tobacco growing soil in each treatment

2.2微生物有機肥對土壤酶活性的影響

2.2.1土壤脲酶活性。從圖2可見，施用微生物制劑有機肥可顯著提高土壤脲酶活性，各處理平均較CK提高了86.36%，Y2處理顯著高于CK及Y7，比Y7提高了105%，Y3、Y4、Y5、Y6處理與CK和Y7差異顯著。

注：不同柱間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 圖2　各處理植煙土壤脲酶活性比較Fig.2　Comparison of soil urease activity in tobacco growing soil in each treatment

2.2.2土壤蔗糖酶活性。從圖3可見，各處理土壤蔗糖酶活性均高于CK，Y4和Y6處理對土壤蔗糖酶活性增加較為明顯，Y4比CK提高93.33%，比Y7提高了79.87%；Y6比CK提高85.00%，比Y7提高了72.09%，差異顯著。這說明施用微生物制劑能提高土壤蔗糖酶活性。

注：不同柱間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 圖3　各處理植煙土壤蔗糖酶活性比較Fig.3　Comparison of invertase activity of tobacco growing soil in each treatment

2.2.3土壤過氧化氫酶活性。從圖4可見，所有處理間土壤過氧化氫酶活性平均值高于Y7，CK和Y7處理間差異不顯著，施用微生物制劑有機肥處理的土壤過氧化氫酶活性平均值較CK和Y7分別提高了77.71%和146.04%，這說明施用施用微生物菌劑能促進土壤過氧化氫酶的提高。

2.3微生物有機肥對烤煙開片程度的影響由表2可知，在下部葉采收前，Y2長勢較好，葉片展開程度較高，葉長為56.81 cm，葉寬29.39 cm，而CK處理葉片展開程度較差，葉長為51.57 cm，葉寬為26.06 cm，Y2葉長和葉寬分別較CK高出10.16%和12.78%；在中部葉采收前，Y6和Y7的葉片展開程度較高，Y6的葉長為78.06 cm，Y7的葉寬為33.91 cm，分別較CK高出18.96%和24.21%，在葉寬上Y7、Y3與CK呈顯著性差異；在上部葉采收前，Y6的葉片展開程度較高，與其他處理呈顯著差異，CK葉片展開程度最差，Y6葉長和葉寬較CK高出16.12%和16.37%。

注：不同柱間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 圖4　各處理植煙土壤過氧化氫酶活性比較Fig.4　Comparison of catalase activity in tobacco growing soil in each treatment

2.4微生物有機肥對烤煙化學成分的影響由表3可知，各處理以CK和Y7的煙堿含量最高，分別為2.03%和1.98%，Y2和Y6的煙堿含量相對較低，分別為1.74%和1.82%，各處理間差異不顯著。各處理總糖含量差異不顯著；微生物有機肥處理的還原糖含量優于CK和Y7，Y3、Y2與Y7處理呈顯著性差異，有利于煙葉糖分的累積。各處理在氯、鉀和總氮含量差異不大。鉀氯比和糖堿比是衡量烤后煙葉內在質量的重要指標，各處理的鉀氯比為3.84～5.26，CK最高，為5.26，Y6處理最低，僅3.84，Y2、Y4、Y5、Y7之間差異不顯著。各處理煙葉的糖堿比為13.26～17.38。這說明施用微生物有機肥有助于調節煙葉的碳氮代謝過程，提升煙葉化學成分的協調性，改善煙葉內在質量[5]。

表2　各處理烤煙開片程度比較

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 leve.

2.5微生物有機肥對烤煙經濟性狀的影響由表4可知，各處理的均價、產量、產值及中上等煙比例等指標表現不同。從烤后煙葉均價上看，Y2和Y4較高，分別為12.57和12.48 元/kg，與CK呈顯著差異，除CK外其他處理均高于Y7；從產量來看，Y4的產量最高，為266.63 kg/hm2，Y5和Y6次之，CK最低，僅229.89 kg/hm2；從產值來看，Y4和Y2處理較高，分別是3 335.46和3 219.11元/hm2，而Y7和CK較低，分別為2 674.94和2 308.49元/hm2，除Y7外各處理和CK呈顯著差異；從上等煙比例來看，Y4、Y2和Y3處理相對較高，且與CK、Y5、Y6和Y7呈顯著差異。Y4的中等煙比例比Y7(單施常規煙草專用肥)提高了5.62% ，其均價、產量也是幾個處理中最高。這說明施用常規施用煙草專用肥造成了煙葉產量和等級結構降低，使其產值受到了影響。與此相比，施用微生物有機肥可顯著提高烤煙的等級結構及均價，能取得更好的經濟收益。

表3　各處理烤后煙葉主要化學成分比較

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

表4　各處理烤煙經濟學性狀比較

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

3　結論與討論

(1)植煙土壤酶活性的高低可以反映出土壤生物活性[6]，對土壤代謝、土壤養分物質循環和養分的釋放過程起著重要作用，可以用來評價土壤肥力[7]。劉紅杰等[8]研究結果表明，施用微生物菌劑有機肥能不同程度地提高脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶，并與CK呈顯著差異，這將直接影響土壤養分的轉化及烤煙對土壤養分的有效吸收。趙瑞蕊等[9]也得到了類似的研究結果。而筆者的研究結果表明，與不施用肥料相比，幾個不同劑量的微生物菌劑有機肥均可不同程度地提高植煙土壤中的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性，而10 g/株微生物菌劑可顯著提高植煙土壤中脲酶和過氧化氫酶活性，150 g/株微生物菌劑可顯著提高土壤蔗糖酶活性。施用常規煙草專用肥和不施用肥料處理對土壤酶活性的作用不顯著。可見，5個劑量的微生物菌劑均能為優質煙葉的生產提供良好的土壤化學環境。

(2)微生物是土壤生態系統中最具活力的組成部分。植煙土壤微生物數量越多，說明土壤生物活性越強，對煙株生長的促進作用越明顯，可以改善土壤環境，減輕病蟲害傳播，能夠有效提高作物的品質及產量[10-11]。而筆者通過研究結果得出，各處理均以細菌總數占絕對優勢，放線菌次之，真菌最少，這與張艷玲等[12]的研究結果一致。5個劑量的微生物菌劑均能在一定程度上提高植煙土壤微生物總數，其中，100 g/株微生物菌劑效果最為顯著，分別較常規煙草專用肥和不施用肥料處理提高了35.81%和65.80%。綜合來看，施用微生物菌劑能夠使植煙土壤的微生物數量增多，有利于促進煙株生長發育，提高煙葉質量。

(3)優質煙葉是提高卷煙產品的基礎，隨著人類健康和環保意識的增強，生產綠色煙葉，實現原料的保證，已成為現代煙草業發展的必然趨勢。該研究發現，微生物菌劑與植煙土壤和烤后煙葉產質量有一定的相關性，但各地的氣候條件、品種選擇、耕作方式和烘烤調制等其他因素也是決定該地區植煙土壤和煙葉產質量的重要因素。因此，在該研究基礎上，可進一步針對微生物菌劑對植煙土壤和煙葉產質量進行分析，從而更加準確地描述微生物菌劑的實際應用情況，為后續研究提供理論依據。

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Effect of Applying Microbial Inoculum Organic Fertilizer on Tobacco Growing Soil Environment and Yield, Quality of Flue-cured Tobacco

AI Tong-fei1,2, YANG Peng-jiu3, FEI Hong-bo4, GUO Zhen-nan6*et al

(1. Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou, Henan 450002; 2. Harbin Tobacco Leaf Cooperation, Heilongjiang Tobacco Company,Harbin, Heilongjiang 150000; 3. Heilongjiang Province Tobacco Monopoly Bureau, Harbin, Heilongjiang 150000; 4. Binxian Branch of Harbin Tobacco Leaf Cooperation, Binxian, Heilongjiang 150400; 6. Mudanjiang Tobacco Science Research Institute, Mudanjiang, Heilongjiang 157011)

[Objective] The aim was to provide scientific basis for perfecting soil environment and improving yield and quality of flue-cured tobacco. [Method] Through field experiment, with microbial inoculum as study object, setting up 7 treatments, namely 10, 25, 50, 100, 150 g/microbial inoculum, without fertilizer(CK) and conventional special fertilizer for tobacco, effects of applying microbial inoculum on tobacco growing soil environment and yield, quality of flue-cured tobacco were studied. [Result] The results showed that application of microbial inoculum could significantly increase soil urease activity, invertase activity and catalase activity; On the content of soil microbial biomass, application of microbial inoculum improved 62.68% than CK, indicating that the application of microbial inoculum could promote activity of soil biota to soil organic matter transformation and normal growth of tobacco plants required nutrition; The application of microbial inoculum could increase leaf area and improve the quality of tobacco, enhance intrinsic chemical composition coordination of tobacco, production value and average yield increased 33.74%, 15.42% and 13.6% and 5.44% respectively than CK and chemical fertilizer. [Conclusion] The application of microbial fertilizer can effectively improve tobacco growing soil environment, increase its yield and quality.

Microbial inoculum; Organic fertilizer; Flue-cured tobacco; Soil environment

黑龍江省煙草專賣局科技攻關資助項目(HN201202，HN201501)；公益性行業(農業)科研專項資助項目(201203091)。

艾童非(1986- )，男，山東莒縣人，助理農藝師，從事煙草工程研究。*通訊作者，助理農藝師，從事煙草科研管理。

2016-05-18

S 144；S 572

A

0517-6611(2016)18-099-04