基肥施用方式對烤煙根系生長及根際微生態環境的影響

李旭華，張海偉，葉為民，王玉勝，何寬信，邵雪蓮，劉潤生，管成偉，苑舉民

(1.廣東中煙工業有限責任公司, 廣東 廣州 510385；2.江西省煙葉科學研究所, 江西 南昌 330029；3.贛州市煙草公司瑞金分公司, 江西 瑞金 342500)

基肥施用方式對烤煙根系生長及根際微生態環境的影響

李旭華1，張海偉2*，葉為民1，王玉勝1，何寬信2，
邵雪蓮3，劉潤生3，管成偉2，苑舉民2

(1.廣東中煙工業有限責任公司, 廣東 廣州 510385；2.江西省煙葉科學研究所, 江西 南昌 330029；3.贛州市煙草公司瑞金分公司, 江西 瑞金 342500)

【目的】本文對江西煙區煙苗早生快發問題進行了研究。【方法】采用挖大穴施基肥、施用白云石粉和高碳基肥等措施改變根際土壤環境，研究了不同措施對烤煙根系生長發育及根際土壤微生態環境的影響。【結果】打大穴和施用穴肥能夠增加烤煙根際土壤微生物菌群的數量，烤煙側根數量明顯增加，且主要分布在垂直壟面向下5～10 和10～25 cm土層。施用白云石粉和高碳基肥均能使根際土壤pH值升高。【結論】根際土壤pH值在適宜范圍內才能促進烤煙生長。推測根際土壤pH 7.5左右可能是烤煙根系生長是否受到抑制的分界點。

穴肥；土壤pH；微生物種群；烤煙；根系生長

【研究意義】受到土壤資源限制，我國烤煙連作較為普遍，部分地區植煙土壤酸化，有機質含量降低，微生物群落結構失衡，土壤酶活性下降，導致煙株營養失調、土傳病害發生嚴重，制約了優質烤煙生產[1-3]。尤其在南方煙區，土壤酸化和烤煙根際土壤微生態惡化已成為影響土壤養分有效性的決定因素，嚴重影響煙草根系發育及煙葉產質量。【前人研究進展】有研究表明[4-7]，通過施用石灰及菜籽餅、生物炭等優質有機肥能有效調節土壤pH，改良土壤理化特性和微生態環境，從而達到烤煙增產提質的效果。江西地處東南煙區，受到氣候和栽培措施的影響，烤煙移栽后根系和地上部發育緩慢。如何實現煙苗早生快發是近年來亟待解決的技術問題之一。【本研究切入點】本研究通過挖大穴施穴肥、施用白云石粉和高碳基肥等措施改變根際土壤環境，研究不同措施對烤煙根系生長發育及土壤微生態環境的影響。【擬解決的關鍵問題】為解決江西煙區移栽后煙苗早生快發問題提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2015年在贛州市瑞金壬田基地單元科技示范園進行。供試烤煙品種為云煙87，包衣種濕潤育苗。試驗田前茬為水稻，土壤肥力均勻，靠近水源，灌溉和排水方便。土壤質地為砂質，基本理化性質為pH 5.0，有機質19.1 g/kg，堿解氮90.3 mg/kg，速效磷24.5 mg/kg，速效鉀99.5 mg/kg，氯離子0.12 mg/kg，陽離子交換量19.0 cmol/kg。

供試肥料包括菜籽枯餅有機肥(由云南云葉肥料有限公司生產，干基有效養分N4.0 %、P2O51.5 %、K2O 1.5 %)，煙草專用復合肥(NO3-N 2.5 %、NH4-N 7.5 %、P2O58 %、K2O 20 %)，硝酸鉀(KNO3，N 13.5 %、K2O 44.5 %)，硫酸鉀(K2SO4、K2O 50 %)，鈣鎂磷肥(P2O512 %)，白云石粉(pH 9.7，MgO 18.2 %、CaO 36.5 %)。高碳基肥由河南農業大學煙草行業煙草栽培重點實驗室研發，主要成分為生物炭、微生物菌劑等，其中有機質含量≥50 %，pH 7.4。

1.2 試驗設計

根據基肥施肥方式和土壤改良措施不同，試驗設置5個處理：T1：常規生產對照(純氮用量為150 kg/hm2，氮肥基追肥比例為60 %︰40 %，所有基肥條施)；T2：在T1基礎上穴施白云石粉264 kg/hm2；T3：施純氮127.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例為50 %︰50 %，基肥全部穴施。T4：施純氮127.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例為50 %︰50 %，基肥中40 %的餅肥和煙草專用肥+高碳基肥30 kg/667m2作為穴肥，其它基肥條施；T5：在T4處理基礎上穴施白云石粉264 kg/hm2。試驗采用隨機區組設計，重復3次。

1.3 試驗方法

各處理菜籽餅有機肥用量均為50 kg/667m2，磷鉀肥用量固定(施磷量均為127.5 kg P2O5/hm2，施鉀量均為382.5 kg K2O/hm2)，硝酸鉀、硫酸鉀不作基肥。T1、T2處理所有基肥均于移栽前15 d在煙壟中線開溝條施，溝深約20 cm。T3、T4和T5處理的基肥，條施部分施肥方法同T1、T2處理，穴肥施用方法為：在移栽前用鋤頭挖大穴，穴深20～25 cm，然后將肥料與穴內土壤拌勻。2015年3月7日進行膜上移栽，其中T1處理采用打穴器打穴后移栽，T2處理挖大穴將白云石粉與土拌勻后移栽，其他處理施用穴肥后在穴內移栽。追肥中的煙草專用肥于移栽后20 d干施于煙株根系兩側，硝酸鉀、硫酸鉀在移栽后第7、14、21和28天分4次兌水混勻澆施。每個小區植煙60株，行株距為120 cm×50 cm，其它生產管理措施參照當地優質煙葉常規生產。

1.4 測定項目與方法

于移栽后第10、20、30、40 天分別取各處理煙株10株，測定根系和地上部干重，并取根際土壤測定pH值和微生物菌群和數量。煙葉采收完畢，將各處理煙株的壟體自壟面垂直向下分為0～5、5～10、10～25 cm 3層，分別將各層根系挖出，區分主根和側根后，分別測定其鮮重、干重及側根數量、最粗側根根圍。再將側根分為一級側根和二級側根分別測定鮮重和干重，同時取根際土壤測定pH值和微生物菌群和數量。土壤微生物菌群和數量采用平板計數法測定[8]，其中真菌培養基采用馬鈴薯蔗糖培養基，放線菌培養基采用改良高氏I號培養基，細菌培養基采用牛肉膏蛋白胨培養基。

2 結果與分析

2.1 不同處理對移栽后烤煙生物量的影響

由表1可知，移栽后不同時間各處理煙苗地上部干重存在明顯差異。移栽后前20 d，T3處理地上部生長最快，T1處理生長最慢。移栽后30 d后，T2、T3和T5處理地上部干重相對較大，T1處理地上部干重仍為最小。移栽后10～30 d，T2處理根系生長較快，T5處理根系生長較慢，隨后T5處理根干重快速增加，T2處理根系生長變慢，至移栽后40 d時，T3、T5處理根干重相對較大。與其他處理相比，T1處理根干重各時期均為最小。移栽后前10 d，T3、T4和T5處理根冠比大于T1處理，其他時期均小于T1處理。

2.2 不同處理對移栽后烤煙根際土壤pH的影響

從圖1可以看出，除T1處理外，其他處理在施肥后根際土壤pH值均高于基礎土壤pH值。隨移栽后時間延長，各處理根際土壤pH值有先升后降的趨勢。施用白云石粉和高碳基肥均能顯著提高土壤pH值。基肥穴施也能提高土壤pH值。T2和T5處理在移栽后前30 d，根際土壤pH值均高于其他處理，尤其是T5處理在移栽后20 d時根際土壤pH已達到7.62，T2處理在移栽后30 d時根際土壤pH也達到7.63，隨后2處理土壤pH逐漸下降。

表1 不同處理對移栽后烤煙生物量的影響

2.3 不同處理對移栽后烤煙根際土壤微生物菌群總量的影響

隨移栽后時間延長，各處理根際土壤微生物菌群總量呈先升后降的趨勢，移栽后30 d左右微生物總量達到最大(圖2)。施用白云石粉和高碳基肥及施用穴肥均能不同程度增加土壤微生物總量，其中，T3和T5處理在移栽前期土壤微生物量總量較多，采收結束時T2處理最多。

2.4 不同處理對烤煙根際土壤微生物菌群占比的影響

將烤煙根際土壤微生物分為細菌、真菌和放線菌3大菌群。從圖3可以看出，烤煙根際土壤中細菌數量最多，真菌數量最少。隨移栽后時間延長，T1處理土壤中細菌比例先升后降，其他處理細菌比例在移栽后基本呈下降趨勢。移栽后前30 d，所有施用穴肥的處理土壤中細菌比例均高于T1處理。在移栽后30 d內，各處理根際土壤中真菌比例也有增加趨勢，40 d到采收期間各處理真菌比例表現出差異。除T2處理略有降低，其他處理根際土壤真菌比例均有不同程度增加，采收時T1處理真菌比例最高。在移栽后40 d內，隨時間延長，T1處理根際土壤放線菌比例有降低趨勢，其他處理放線菌比例均有所增加。采收結束時除T2處理放線菌比例略有降低，其他處理放線菌比例均不同程度增加。

圖1 不同處理對移栽后烤煙根際土壤pH的影響Fig.1 Effects of different treatments on rhizosphere soil pH after transplanting

2.5 不同處理對采收結束后烤煙根系性狀的影響

由表2可以看出，采收結束時，T2處理煙株主根鮮重和干重最大，T5處理主根鮮重和干重相對較小。T5處理側根鮮重和干重最小，其他處理側根鮮重和干重差異不大。T2處理側根數量最多，T4次之，T1處理側根數量最少。T2處理主根基部周長和最粗側根周長均為最大，T3和T4處理最粗側根周長相對較小。

圖2 不同處理對移栽后烤煙根際土壤微生物菌群總量的影響Fig.2 Effects of different treatments on the amounts of microbial community in the rhizosphere soil after transplanting

A：細菌，B：真菌，C：放線菌圖3 不同處理下根際土壤中菌群占微生物總量的比例Fig.3 Effects of different treatments on the proportion of microbial community after transplanting

2.6 不同處理對采收結束后垂直壟面各土層側根鮮重及分布的影響

由表3可知，T1處理側根主要分布在垂直壟面以下5～10 cm土層，0～5和10～25 cm土層相對較少。T2、T3、T4處理根系側根主要分布在垂直壟面以下5～10 和10～25 cm土層，且10～25 cm土層的分布比例高于5～10 cm土層。各處理10～25 cm土層相比，T2和T4處理側根占比相對較大。T5處理的側根在3個土層分布較為均勻。

2.7 不同處理對采收結束后垂直壟面各土層各級側根鮮重及分布的影響

將垂直壟面各土層側根分為一級側根和二級側根后調查(表4)。與其它處理相比，T1處理一級側根比例最高，二級側根比例最小，且主要分布在垂直壟面以下5～10 cm土層。T2、T3、T4處理一級側根和二級側根占側根總量的比例均隨土層深度逐漸增大。T5處理一級側根和二級側根主要分布在垂直壟面以下0～5和5～10 cm土層。相同施肥量及施肥方法條件下，T2和T5處理的二級側根比例分布高于T1和T4處理。

2.8 根際土壤pH與土壤微生物總量的關系

由圖4可知，移栽后10 d時，所有處理煙株根際土壤pH在4.8～7.0，在此范圍內，根際微生物總量隨土壤pH升高而增加；移栽后20 d時，根際土壤pH在5.2～7.6，根際微生物總量仍隨土壤pH升高而增加；移栽后30 d時，根際土壤pH在5.9～7.6，根際微生物總量隨土壤pH先升后降，且微生物總量在土壤pH約7.0左右時達到最大值；移栽后40 d時，各處理煙株根際土壤pH都在6.5以下，根際微生物總量隨土壤pH升高而降低。

表2 不同處理對采收結束后烤煙根系性狀的影響

表3 不同處理對采收結束后垂直壟面各土層側根鮮重及分布的影響

表4 不同處理對采收結束后垂直壟面各土層各級側根干重及分布的影響

3 討 論

3.1 基肥施用方式對烤煙根系發育和根際微生態環境的影響

土壤微生物菌群數量及其活性是土壤肥力的重要指標之一。微生物數量多、區系復雜, 表示土壤微生態系統平衡, 有利于作物健康生長[8]。目前，江西煙區的基肥施用方式主要是條施，容易產生施肥深度不夠和根系周圍養分濃度較低等問題，而移栽前用來打煙穴的器械也會造成穴壁四周土壤孔隙度較小，導致煙株根際微生態環境變差，從而影響煙苗早生快發。本文對穴施和條施兩種基肥施用方式進行了對比研究結果顯示，在移栽后40 d內，所有基肥穴施處理(T3、T4、T5)的煙株根系和地上部干重均大于條施基肥處理(T1)。這可能與2種施肥方式造成根系生長環境的差異有關。由表1可知，在移栽后30 d內，施用穴肥的處理烤煙根際土壤微生物總量均大于T1，尤其是T3和T5處理根際土壤中微生物總量在移栽后30 d內均較高，表明打大穴和施用穴肥能夠增加根系周圍微生物的數量，促進根系生長發育。郭紅祥[9]、張曉海等[10]研究表明，

施用餅肥和生物炭肥對烤煙根系土壤3大菌群的數量有明顯的影響，一定范圍內微生物菌群數量隨有機肥用量增加而增加，這主要是由于有機肥本身含有一些活性物質，施入土壤后不僅為微生物提供大量能源和營養物質，還能促進根系對周圍養分的吸收[11]。本研究將部分餅肥和高碳基肥與無機肥混合穴施，使根系周圍養分濃度和微生態條件得到改善，直接促進了烤煙根系發育，達到了煙苗早生快發的目的。另外，本研究結果表明，基肥穴施后烤煙側根數量明顯增加，且垂直壟面向下5～10 和10～25 cm土層的側根比例相對較高，這有利于煙株吸收更多的養分，提高肥料的吸收利用效率。

3.2 根際土壤pH值與烤煙根系發育和根際微生態環境的關系

有研究表明[12]，煙草生長最適宜的土壤pH 5.5～6.5。本研究中，由于試驗田土壤酸性較強，施用白云石粉和高碳基肥后均引起烤煙根際土壤pH值升高，但將移栽后各處理烤煙根系和地上部的生長與土壤pH值變化規律聯系起來可以發現，移栽后 20 d 內，T5處理在移栽后根際土壤pH值最高，根系和地上部生長卻相對較緩；而T2處理在移栽 30 d 后根系和地上部生長變緩，即當根際土壤pH值超過約7.6時，烤煙根系和地上部生長變緩。表明根際土壤pH值是影響烤煙早生快發的重要因素，必須在一定的適宜范圍內才能促進烤煙的生長。

A:移栽后10 d，B:移栽后20 d，C:移栽后30 d，D:移栽后40 d圖4 移栽后不同時間根際土壤pH與土壤微生物總量的關系Fig.4 Relation of pH and the amounts of microbial community in the rhizosphere soil after transplanting

對移栽后不同時間烤煙根際土壤pH與土壤微生物總量進行分析表明，在移栽后20 d內，根際土壤微生物總量隨土壤pH值(7.6 以下)升高而增加，到移栽后30 d時，土壤微生物總量隨pH增加先增后減。考慮到微生物數量變化相比土壤pH值變化的滯后性，以及移栽后20～30 d內T2和T5處理烤煙根系的變化，推測根際土壤pH 7.5左右可能是烤煙根系生長是否受到抑制的分界點。但由于本研究取樣的時間點不夠密集，尚需進一步深入研究。

4 結 論

打大穴和施用穴肥能夠增加烤煙根際土壤微生物菌群的數量，烤煙側根數量明顯增加，且主要分布在垂直壟面向下5～10 和10～25 cm 土層。施用白云石粉和高碳基肥均能使根際土壤pH值升高。根際土壤pH值需在適宜范圍內才能促進烤煙生長。推測根際土壤pH 7.5左右可能是烤煙根系生長是否受到抑制的分界點。

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EffectsofDifferentBasal-dressingApplicationMethodsonFlue-curedRootGrowthandRhizosphereMicroenvironment

LI Xu-hua1，ZHANG Hai-wei2*，YE Wei-min1，WANG Yu-sheng1，HE Kuan-xin2，SHAO Xue-lian3，LIU Run-sheng3，GUAN Cheng-wei2，YUAN Ju-min2

(1.China Tobacco Guangdong Industrial, Co., Ltd., Guagndong Guangzhou 510385, China; 2.Tobacco Science Institute of Jiangxi Province, Jiangxi Nanchang 330029, China; 3.Ruijin Branch Company of Ganzhou Municipal Tobacco Company, Jiangxi Ruijin 342500, China)

【Objective】This study aimed to solve the problems of fast growing after transplanting in Jiangxi flue-cured tobacco growing regions. 【Method】The effects of different cultural measures on the root growth and rhizosphere microenvironment of flue-cured tobacco were studied through changing basal-dressing application methods and applying dolomite and biochar fertilizer. 【Result】Nest-fertilizers application through punching big nests increased the amounts of microbial community in the rhizosphere soil. The numbers of lateral roots increased significantly and were mainly distributed in vertical ridges for 5-10 and 10-25 cm soil layers. 【Conclusion】Application of dolomite and biochar fertilizer increased rhizosphere soil pH. Rhizosphere soil pH should be within the scope of appropriate to promote the growth of flue-cured tobacco. It was speculated that pH 7.5 was the demarcation point to estimate whether flue-cured tobacco root growth was inhibited.

Nest-fertilizer; Soil pH; Microbial community; Flue-cured tobacco; Root growth

1001-4829(2017)10-2284-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.021

2016-07-20

廣東中煙工業責任有限公司重點資助項目(粵煙工05XM-QK[2014]012)

李旭華(1962-)，男，廣東廣州人，高級工程師，主要從事卷煙配方研究，E-mail：lixh@gdzygy.com；*為通訊作者， E-mail：haiweizhang1130@163.com。

S572.062

A

(責任編輯 陳 虹)