不同微生物肥料對烤煙產質量及土壤肥力的影響

滑夏華

(陜西中煙工業有限責任公司， 陜西 西安 710065)

化學肥料是農業集約化生產最基礎、最重要的物質投入，對作物增產的貢獻率達35%～55%[1]。然而，長期大量施用化肥已引起煙田土壤酸化、板結、肥力下降和病蟲害頻發等問題，并導致煙葉化學成分失調、香氣量不足和油分含量降低，直接影響烤煙種植的生態與經濟效益[2-3]。除通過增施有機肥、改良劑或實行輪作外，利用植物根際促生菌(Plant rhizosphere growth promoting bacteria，PGPR)等生物技術手段提高作物產質量及改善土壤健康狀況的相關研究正受到廣泛關注[4]。PGPR可以通過調節植物激素和提高養分供應水平(氮、磷、鉀和必需礦質元素等)直接促進植物生長，也可以通過分泌抗生素、水解酶和誘導系統抗性等間接方式降低病原微生物對植物生長產生的負面影響。席淑雅等[5]研究表明，添加具有抗病、解磷功能的細菌菌株A03和B04，烤煙漂浮育苗過程中種子的發芽率、成苗素質和移栽成活率均顯著提高。謝雨歆等[6]報道，在烤煙生產上應用產吲哚乙酸菌、溶磷菌和解鉀菌制備的復合菌劑，可改善煙葉化學品質，降低黑脛病和赤星病的發病率，產值比對照提高26.4%。此外，施用微生物菌肥還能提高煙田土壤氮、磷、鉀、鈣等養分的有效性，增加土壤微生物生物量碳含量和磷細菌數量，在不影響煙葉產質量的條件下，可減施20%化肥[7]。隨著我國限制化肥施用、加強耕地土壤保護及提高食品安全等相關政策的推出，烤煙作為需肥量大、連作障礙嚴重的作物，應加強其減肥增效、提質增產的相關研究。目前，一些根瘤菌、溶磷解鉀菌和木霉等正逐步實現商品化，但其應用效果常隨作物種類、土壤環境或氣候條件等發生變化[8]。為此，研究金農肥中肥和保得土壤接種劑2種微生物肥料對烤煙產質量和土壤肥力的影響，以期為四川省涼山州烤煙生產上應用微生物肥料實現減量施用化肥達到增效目標提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年4-10月在四川省涼山州阿月鄉福隆村(27°53′N，102°19′E)進行。試驗地為玉米烤煙輪作，海拔1 321 m，年均氣溫17.7℃，年降雨量1 049 mm，年均日照時數2 147 h，無霜期約300 d。土壤類型為黃壤，其基本養分狀況為pH 6.74、有機質24.33 g/kg、堿解氮124.74 mg/kg、有效磷23.46 mg/kg和速效鉀143.87 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 烤煙品種 云煙85，由四川省煙草公司涼山州公司德昌分公司提供。

1.2.2 肥料 金農肥中肥(含溶磷菌JSW.50和解鉀菌JSW.43)，安徽金農生物技術有限公司；保得土壤接種劑(含芽孢桿菌WY9701)，東莞市保得生物工程有限公司；烤煙專用基肥(N∶P2O5∶K2O為10∶10∶24)、烤煙專用追肥(N∶P2O5∶K2O為15∶0∶30)和過磷酸鈣(P2O512%)，四川省煙草公司涼山州公司德昌分公司提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計 試驗共設5個處理，分別為常規施肥(CF)，金農肥中肥配施100%化肥(JN+100%CF)，金農肥中肥配施80%化肥(JN+80%CF)，保得土壤接種劑配施100%化肥(BD+100%CF)，保得土壤接種劑配施80%化肥(BD+80%CF)。由于不施肥煙葉產量極低，因此未設不施肥處理。采用穴施法，烤煙專用基肥(750 kg/hm2)、過磷酸鈣(225 kg/hm2)和微生物肥料(金農肥中肥30 kg/hm2，兌水稀釋施用；保得土壤接種劑1 kg/hm2，均勻拌入底肥施用)作為基肥一次性施用，移栽后第20天和第30天，施用烤煙專用追肥(112.5 kg/hm2)，減肥處理按照相應比例減施化肥。試驗小區面積為110 m2，株行距為1.1 m×0.5 m，3次重復，隨機區組排列。烤煙田間管理措施按照當地煙葉生產規范進行。

1.3.2 指標測定

1) 烤煙經濟性狀及化學成分含量。適時采收各小區煙葉烘烤，參照 GB 2635-1992 烤煙[9]進行分級測產，參照2019年四川省涼山州煙葉收購價格計算產值；同時取C3F煙葉，45℃條件下烘干至恒重，粉碎過60目篩，參照行業標準方法[10]測定總糖、還原糖、煙堿、總氮、總鉀和總氯含量。

2) 土壤微生物生物量碳/氮及酶活性。采用多點取樣法及抖土法于現蕾期采集烤煙根際土壤，揀除雜物、混合均勻后分為2份，1份裝入無菌密封袋于冰盒冷藏并帶回實驗室分析，采用氯仿熏蒸-0.5 mol/L硫酸鉀浸提，重鉻酸鉀氧化法測定土壤微生物生物量碳，腚酚藍比色法測定土壤微生物生物量氮[11]，1份于陰涼通風處自然風干，過16目篩，常規方法分析土壤堿解氮和有效磷含量，苯酚鈉-次氯酸鈉比色法和磷酸苯二鈉比色法分別測定土壤脲酶和酸性磷酸酶活性[12]。

3) 烤煙病害的發生率。參照 GB/T 23222-2008 煙草病蟲害分級及調查方法[13]于成熟期調查煙草黑脛病和青枯病的發病情況，并計算發病率與病情指數。

發病率=發病株數/調查總株數×100%

病情指數=∑(各級病株數×對應發病級數)/(調查總株數×最高調查發病級數)×100。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0進行數據處理、制圖和統計分析，采用LSD法比較處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 微生物肥料對烤煙經濟性狀及化學成分含量的影響

2.1.1 經濟性狀 從表1可知，不同處理煙葉的產量、產值、中上等煙比例和均價等經濟性狀的變化。產量和產值：BD+100%CF最高，分別為3 225.00 kg/hm2和71 228.40元/hm2，較CF分別提高13.89%和19.38%；JN+100%CF其次，分別為3 154.80 kg/hm2和68 681.4元/hm2，較CF分別提高11.41%和15.11%；JN+80%CF最低，為2 768.58 kg/hm2和59 161.95 kg/hm2，較CF分別降低2.23%和0.85%；BD+100%CF與JN+100%CF差異不顯著，二者均顯著高于其余處理，CF、JN+80%CF和BD+80%CF間差異不顯著。中上等煙比例：不同處理為82.35%～86.47%，依次為BD+100%CF>JN+100%CF>BD+80%CF>JN+80%CF>CF，各處理間差異均不顯著。均價：不同處理為21.09～22.09元/kg，依次為BD+100%CF>BD+80%CF>JN+100%CF>JN+80%CF>CF，BD+100%CF顯著高于CF，但與其余處理間差異不顯著，BD+80%CF/JN+100%CF/JN+80%CF/CF間差異均不顯著。

表1 不同處理烤煙的經濟性狀

2.1.2 化學成分含量 從表2可知，不同處理煙葉的總糖、還原糖和煙堿等化學成分含量的變化?？偺牵翰煌幚頌?2.64%～35.72%，依次為JN+100%CF>BD+100%CF>JN+80%CF>CF>BD+80%CF，各處理間差異均不顯著。還原糖：不同處理為23.84%～27.19%，依次為JN+100%CF>BD+100%CF>JN+80%CF>CF>BD+80%CF，JN+100%CF顯著高于BD+80%CF，JN+100%CF/BD+100%CF/JN+80%CF/CF間和BD+100%CF/JN+80%CF/CF/BD+80%CF間差異均不顯著。煙堿：不同處理為2.25%～2.52%，依次為JN+100%CF>BD+100%CF>JN+80%CF>BD+80%CF>CF，JN+100%CF和BD+100%CF顯著高于CF，JN+100%CF/BD+100%CF/JN+80%CF/BD+80%CF間和JN+80%CF/BD+80%CF/CF間差異均不顯著。總氮：不同處理為1.79%～2.09%，依次為BD+100%CF>JN+100%CF>BD+80%CF>JN+80%CF>CF，BD+100%CF顯著高于CF，但與其余處理間差異不顯著，JN+100%CF/BD+80%CF/JN+80%CF/CF間差異均不顯著?？偭祝翰煌幚頌?.40%～1.65%，依次為JN+100%CF>BD+100%CF>CF>JN+80%CF>BD+80%CF，JN+100%CF和BD+100%CF顯著高于其余處理，JN+100%CF/BD+100%CF間和CF/JN+80%CF/BD+80%CF間差異均不顯著。總鉀：不同處理為2.29%～2.55%，依次為JN+100%CF>BD+100%CF>BD+80%CF>JN+80%CF>CF，JN+100%CF顯著高于CF，JN+100%CF/BD+100%CF/BD+80%CF/JN+80%CF間和BD+100%CF/BD+80%CF/JN+80%CF/CF間差異均不顯著。氯：不同處理為0.34%～0.41%，依次為BD+100%CF>CF>JN+100%CF>BD+80%CF>JN+80%CF，各處理間差異均不顯著。

表2 不同處理煙葉化學成分的含量

2.2 微生物肥料對煙株病害發生的影響

從表3可知，不同處理烤煙黑脛病、赤星病和青枯病發生狀況。黑脛?。喊l病率，CF最高，為14.50%；JN+80%CF其次，為9.83%；BD+100%CF最低，為7.17%；CF顯著高于施用微生物肥料的其余處理，施用微生物肥料的各處理間差異均不顯著。病情指數，CF最高，為8.39；BD+80%CF其次，為6.61；JN+80%CF最低，為5.17；CF顯著高于施用微生物肥料的其余處理，施用微生物肥料的各處理間差異均不顯著。赤星?。喊l病率，CF最高，為2.17%；JN+80%CF其次，為1.33%；BD+100%CF最低，為0.83%；不同處理間差異均不顯著。病情指數，CF最高，為1.30；BD+80%CF其次，為0.87；BD+100%CF最低，為0.39；不同處理間差異均不顯著。青枯?。喊l病率，CF最高，為8.79%；JN+80%CF其次，為5.15%；BD+100%CF最低，為3.33%；CF顯著高于施用微生物肥料的其余處理，施用微生物肥料的各處理間差異均不顯著。病情指數，CF最高，為7.28；JN+100%CF其次，為5.31；BD+100%CF最低，為2.10；CF和JN+100%CF顯著高于BD+100%CF，CF/JN+100%CF/JN+80%CF/BD+80%CF間和JN+80%CF/BD+100%CF/ BD+80%CF間差異均不顯著。

表3 不同處理烤煙病害的發生狀況

2.3 微生物肥料對烤煙現蕾期土壤微生物生物量碳/氮、養分含量及酶活性的影響

從圖1看出，不同處理烤煙現蕾期土壤微生物生物量碳/氮、養分含量及酶活性的變化。

2.3.1 土壤微生物生物量碳/氮 微生物生物量碳，BD+100%CF最高，為235.41 mg/kg；CF最低，為176.34 mg/kg；BD+100%CF顯著高于CF，JN+100%CF/JN+80%CF/BD+100%CF/BD+80%CF間和CF/JN+100%CF/JN+80%CF/BD+80%CF間差異均不顯著。微生物生物量氮，不同處理為17.76～21.35 mg/kg，各處理間差異均不顯著。

2.3.2 養分含量 堿解氮，JN+100%CF和 BD+100%CF相對較高，分別為159.03 mg/kg和161.19 mg/kg；JN+80%CF最低，為134.12 mg/kg；JN+100%CF與BD+100%CF間差異不顯著，二者均顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。有效磷，JN+100%CF和 BD+100%CF相對較高，分別為33.65 mg/kg和34.24 mg/kg；BD+80%CF最低，為24.98 mg/kg；JN+100%CF與BD+100%CF間差異不顯著，二者均顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。速效鉀，JN+100%CF，為185.53 mg/kg，BD+80%CF最低，為151.87 mg/kg；JN+100%CF顯著高于BD+80%CF，JN+100%CF/BD+100%CF/JN+80%C/CF間和BD+100%CF/JN+80%CF/CF/BD+80%CF間差異均不顯著。

2.3.3 酶活性 從圖2可見，不同處理土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的變化。土壤脲酶：BD+100%CF最高，為1.35 mg/(g·24h)；CF最低，為0.87 mg/(g·24h)；BD+100%CF顯著高于除BD+80%CF外的其余處理，JN+100%CF和CF顯著低于除JN+80%CF外的其余處理，CF/JN+100%CF/JN+80%CF間和JN+80%CF/BD+80%CF間差異均不顯著。土壤酸性磷酸酶：JN+100%CF最高，為1.18 mg/(g·24h)；CF最低，為0.82 mg/(g·24h)；JN+100%CF與JN+80%CF差異不顯著，二者均顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。

3 結論與討論

田間常規施肥條件下，配施金農肥中肥(JN)和保得土壤接種劑(BD)能夠顯著促進烤煙生長發育和對土壤養分的吸收，有利于改善煙葉品質，并顯著提高煙葉的產量和產值，且在不影響烤煙產質量的前提下可以減施化肥20%。同時，2種微生物肥料可降低煙草黑脛病和青枯病等的發病率與病情指數。此外，JN有利于提高土壤有效磷、速效鉀的含量和酸性磷酸酶活性，而BD有利于提高土壤堿解氮含量和脲酶活性。綜合看，2種微生物肥料可提高烤煙的產質量、抗病性和土壤肥力，具有價格低、用量少、施用便捷的優點，在以減肥增效、降害提香為主導的烤煙生產中具有良好的應用前景。

植物根際促生菌(PGPR)對促進作物生長和改善品質具有良好的刺激與調控作用。高晶霞等[14]報道，利用熒光假單孢桿菌+巨大芽孢桿菌+枯草芽孢桿菌的混合微生物菌劑可提高連作辣椒維生素C、可溶性糖含量和產量。趙力光等[15]通過連續5年的田間小區定位試驗表明，化肥減量20%配施生物有機肥可穩定且有效地提高烤煙產質量。JN和BD配施全量化肥可顯著提高烤煙產量，較常規施肥(CF)增產11.41%和13.89%。施用微生物肥料處理的中上等煙葉比例和均價均高于CF。JN+100%CF和BD+100%CF產值分別達68 681.40元/hm2和71 228.40元/hm2，較CF分別提高15.11%和19.37%。同時，微生物肥料配施減量化肥處理的產量與產值較常規施肥處理差異不大，說明，施用JN和BD能夠實現穩產減肥目標，對提高肥料利用效率和保持土壤健康具有積極意義。此外，施用JN和BD有利于提高煙葉還原糖含量，煙堿和總氮含量相應升高，煙葉化學成分趨于協調，與楊旭初等[16-17]的研究結果相似。

PGPR防治作物病害的機制較為復雜，除直接拮抗病原微生物生長外，還包括競爭營養和生態位，分泌抗生素、鐵載體和胞外水解酶，以及誘導植物產生系統抗病性以促進組織木質化和增強細胞機械屏障等[18-19]。試驗結果表明，施用微生物肥料能夠降低病害發生，其中黑脛病發病率為7.17%～9.83%，病情指數為5.17～6.61，顯著低于CF的14.50%和8.39，同時對青枯病的防效也顯著。可能與微生物肥料中生防菌株在烤煙根際定殖并直接與病原菌產生拮抗作用有關，對根部病害具有良好的防治潛力。各處理赤星病發病率無顯著差異，但施用BD的病情指數顯著降低，推測其提高了烤煙的系統抗病性，從而降低了葉部病害。

PGPR的促生機制還包括調節植物根際土壤微生物、養分與酶活性[18]。ARIF等[20]研究發現，施用高效PGPR生物肥有利于向日葵根際土壤微生物生物數量、脫氫酶酶活性與土壤含氮量的提高?，F蕾期，烤煙根系與土壤交互作用強烈，施用微生物肥料可提高烤煙土壤微生物生物量碳含量，其中BD+100%CF處理最高，達235.41 mg/kg。說明，此時根際土壤微生物數量大、活動旺盛，土壤同化和礦化能力較強，有利于烤煙對土壤養分的吸收。土壤磷酸酶能夠催化產生土壤有機磷化合物，與植物的磷素營養密切相關。施用JN的土壤酸性磷酸酶活性、有效磷和煙葉總磷含量較高，說明該肥料中的溶磷菌能夠良好定殖于烤煙根系，對提高土壤磷素有效性和作物對磷的吸收發揮積極作用，DELLA等[21]報道，溶磷真菌Talaromycesflavus和TalaromyceshelicusL7B也取得相似結果。施用BD土壤的堿解氮含量和脲酶活性升高，說明芽孢桿菌WY9701具有較強的土壤氮素活化能力。