不同施肥方式對土壤理化性質和煙草生長的影響

摘 要：

為明確不同施肥方式對煙草土壤理化性質以及煙株生長的影響，研究了常規(guī)施肥條件下額外添加微生物菌劑、微生物有機肥和高炭基肥對不同生育期煙草農(nóng)藝性狀、土壤理化性質和煙葉質量的影響。結果表明：常規(guī)施肥與微生物有機肥聯(lián)合處理可以促進煙株的生長，在煙株成熟期最大葉寬和最大葉面積均顯著高于常規(guī)施肥，分別增加了18.4%和20.0%。值得注意的是，添加微生物有機肥、微生物菌劑以及高炭基肥的處理相較常規(guī)施肥能夠顯著提高土壤中的速效鉀和有機質的含量，速效鉀含量由374.8 mg/kg分別提升至819.3、813.9和769.6 mg/kg，有機質含量提升1.25至1.35倍，煙葉每公頃產(chǎn)量相較常規(guī)施肥提升60～110 kg，每公頃產(chǎn)值相較常規(guī)施肥增收2121～2892元。綜上所述，相較于常規(guī)施肥，煙草種植過程中增施額外的微生物菌劑、微生物有機肥和高炭基肥對改善煙草土壤環(huán)境、促進煙株生長發(fā)育和提高煙葉產(chǎn)、質量具有積極作用。

關鍵詞：

微生物菌劑；微生物有機肥；植煙土壤；煙草質量

中圖分類號：S572

文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2024）05－0026－06

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2024.05.004

煙草是中式卷煙的主要原料，也是一種重要的經(jīng)濟作物［1-2］。近年來，由于煙草長期連作及化學肥料不合理施用，導致土壤養(yǎng)分失衡、有機質含量下降以及植物根際微生物活性降低，造成土壤退化嚴重［3］。由于植煙土壤環(huán)境惡化，煙株的抗病性降低，造成煙葉質量下降［4］。因此，多元化肥料的施用是烤煙生產(chǎn)中的關鍵，也是影響煙葉產(chǎn)量和質量的重要因素［5-6］。

微生物有機肥（菌肥/菌劑）具有豐富的營養(yǎng)元素，施用微生物有機肥不僅可以提供植物生長所需的養(yǎng)分，提升植物品質，還可以改善土壤理化性質，提高土壤微生物種群豐度［7-9］。楊營月等［10］研究發(fā)現(xiàn)，在植煙過程中添加微生物菌劑可以提高植煙土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性和煙株根系活力，改良植煙土壤、提升煙葉品質；梁永進等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在煙草移栽時和移栽后10 d采用灌根的方式施用微生物菌肥，可以對煙草的生長發(fā)育產(chǎn)生顯著促進作用，提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值，而且對烤后煙葉的化學成分協(xié)調和外觀質量都具有顯著改善；何峰等［12］研究發(fā)現(xiàn)，噴施微生物菌劑對煙草苗期的生長也具有促進作用，可以促進煙草的長勢，增強煙草的抗病性，提升煙葉品質和烤煙分級。因此，使用微生物有機肥有助于促進煙草生長、提升煙葉質量。

高炭基肥是以生物炭為主要原料的一種有機肥料，生物炭是由秸稈或動物糞便等在高溫低氧條件下裂解得到的高炭產(chǎn)物［13］。高炭基肥可以通過調整土壤的酸堿度和改善土壤的團粒結構，提高土壤中的養(yǎng)分含量，增加土壤中微生物的數(shù)量和多樣性，從而改良土壤［14-15］。張子穎等［16］研究發(fā)現(xiàn)，綠色木霉配施高炭基肥料的方式可以顯著增加烤煙‘NC55’的株高、莖圍以及單株葉面積，降低煙草花葉病和煙草氣候斑點病的發(fā)病率，從而提高烤煙的經(jīng)濟效益；李學芹等［17］在重慶煙區(qū)進行田間試驗，將高炭基肥部分替代化肥，發(fā)現(xiàn)添加27%的高炭基肥對于土壤環(huán)境的改善和煙葉產(chǎn)、質量的提升具有顯著提升效果。

貴州是我國重要的煙葉產(chǎn)區(qū)，煙葉種植面積大、歷史悠久。在部分植煙地區(qū)，由于施肥方式的不合理，過度施用氮肥，引起土壤中炭氮比例失衡，造成煙葉中煙堿含量偏高，糖堿不協(xié)調。煙堿含量過高導致煙葉中化學成分不均衡，造成煙葉質量下降，煙葉的工業(yè)可用性降低，最終導致煙農(nóng)的收益降低。常規(guī)施肥配合增施微生物菌肥是促進煙草生長和改善植煙土壤環(huán)境的一種可嘗試的方式；另外，在種植過程中通過增炭減氮的方式也可以降低煙葉中煙堿含量，促進煙葉中的糖堿協(xié)調，提升煙葉品質，實現(xiàn)煙農(nóng)增收。

綜上所述，本文旨在通過研究增施微生物有機肥或微生物菌劑、直接在施肥過程中進行增炭減氮的方式對煙草生長和植煙土壤環(huán)境產(chǎn)生影響，為植煙土壤修復和提高煙葉產(chǎn)、質量提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗在貴州省銅仁市德江縣煎茶鎮(zhèn)煙草科技示范園內（東經(jīng)107.98°，北緯28.16°）進行。銅仁市德江縣屬于典型中亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫14.2～15.2 ℃，無霜期290 d，年降雨量1228 mm左右，示范園內植煙土壤為典型黃壤，質地黏重，pH呈弱酸性（5.1～5.5）。試驗煙草（Nicotiana tabacum L.）品種為‘云煙87’。

1.2 試驗設計

田間試驗采取隨機區(qū)組試驗設計，共設置4個處理，每個處理3次重復。增施的微生物有機肥、微生物菌劑和高炭基肥于起壟前與復合肥（基肥）進行條施。其它栽培管理措施按照當?shù)貎?yōu)質煙葉生產(chǎn)技術措施執(zhí)行，常規(guī)施肥量為氮153 kg /hm2，磷211.5 kg/hm2，鉀352.5 kg/hm2。所用微生物有機肥為海藻大豆發(fā)酵有機肥（N+P2O5+K2O含量≥5%，有機質含量≥65%；主要原料為有機質、發(fā)酵大豆和海藻廢棄物、海洋有益菌），微生物菌劑為商品化的枯草芽孢桿菌菌劑，高炭基肥為生物炭含量≥15%的有機肥（N+P2O5+K2O含量≥5%，有機質含量≥30%）。具體試驗設計見表1。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同施肥處理對煙草農(nóng)藝性狀的影響

煙草移栽后30、60 和90 d時，每個處理隨機選取5株進行農(nóng)藝性狀測定，3次重復。測定數(shù)據(jù)取15株煙草數(shù)據(jù)平均值，調查指標分別為株高、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)、最大葉長、最大葉寬及最大葉面積。農(nóng)藝性狀指標測定方法參照《YT/C 142—2010 煙草農(nóng)藝性狀調查測量方法》［18］執(zhí)行。

1.3.2 根際土壤的采集和理化性質的測定

煙草移栽后60 d采集不同處理根際土壤進行理化性質的測定，包括酸堿度（pH值）、速效鉀、有機炭和有機質。根系土壤的采集統(tǒng)一采自距離地表10～20 cm深度，緊靠植物根系的土壤。每個處理3次重復。在測定土壤理化性質之前先用60目網(wǎng)篩（孔徑0.25 mm）去掉明顯的碎石和土塊。稱取10 g土壤，用無菌水稀釋到50 mL，充分震蕩10 min，靜置30 min后測定上清液pH值。稱取過篩后的土壤作風干處理，測定根際土壤中速效鉀、有機炭和有機質的含量 ［19］。根據(jù)如下公式進行土壤有機炭和土壤有機質含量的計算：

土壤有機質（g/kg）=土壤有機炭（g/kg）×1.724。

1.3.3 不同處理對煙株產(chǎn)量、產(chǎn)值和品質的影響

煙葉成熟后，對各處理煙葉進行單獨采收、烘烤，對烤后煙葉產(chǎn)量和等級進行分類統(tǒng)計，確定各處理產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙比例。煙葉總糖、還原糖、總煙堿、總氮、鉀和氯含量采用近紅外光譜進行檢測。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010，SPSS 21.0進行數(shù)據(jù)處理與分析。處理組間農(nóng)藝性狀、土壤理化性質、煙葉化學成分及煙葉經(jīng)濟性狀等采用單因素方差分析（one-way ANOVA）并使用Tukey HSD法多重比較檢驗各處理間的差異顯著性（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對7OdTeabsO19yjnNzd/JC3g==農(nóng)藝性狀的影響

移栽后30 d煙草農(nóng)藝性狀調查結果如表2所示，在移栽后30 d，T2、T3處理煙草長勢較好，株高分別為29.5 、28.7 cm，CK株高為24.7 cm，T2、T3處理株高分別較CK高出19.4%、16.2%，在株高上，T2、T3與CK呈現(xiàn)顯著差異；T2、T3處理葉片展開度較高，T2處理最大葉長、最大葉寬、最大葉面積分別為53.6 cm、31.0 cm、0.17 m2，T3處理最大葉長、最大葉寬、最大葉面積分別為52.6 cm、30.1 cm、0.16 m2，而CK處理葉片展開程度較差，最大葉長、最大葉寬、最大葉面積分別為50.6 cm、27.9 cm、0.14 m2，T2處理較CK分別高出5.9%、11.1%、21.4%，T3處理較CK分別高出4.0%、7.9%、14.3%，均高于其他處理，顯著高于對照組；T3處理莖圍和節(jié)距高于其他處理，但差異未達到顯著水平；T4處理與對照組差異未達到顯著水平。

煙草移栽后60 d農(nóng)藝性狀調查結果如表3所示，與對照組CK相比，T2處理株高高于其他處理，但差異未達到顯著水平；T3處理莖圍、節(jié)距、最大葉長均高于其他處理，但差異未達到顯著水平；T4處理葉數(shù)、最大葉寬、最大葉面積均高于其他處理，其中最大葉寬、最大葉面積分別為36.1 cm、0.30 m2，相較CK最大葉寬、最大葉面積為30.5 cm、0.25 m2，分別高出18.4%、20.0%，顯著高于對照組。

煙草移栽后90 d農(nóng)藝性狀調查結果如表4所顯示，與對照組CK相比，T2處理最大葉長、葉面積均高于其他處理；T3處理莖圍高于其他處理；T4處理節(jié)距、葉數(shù)、最大葉寬均高于其他處理。以上差異未達到顯著水平。

上述綜合結果表明，通過增施微生物菌劑、菌肥以及高炭基肥可以有效促進煙草在不同生育期的生長。

2.2 不同處理對植煙根系土壤酸堿度的影響

對照組pH值為5.42±0.09，與之相比，各試驗處理的土壤pH值稍有下降，T2，T3，T4處理pH值分別為5.18±0.04，5.13±0.05，5.18±0.06，差異未達到顯著水平（P＞0.05），各處理組的土壤酸堿度較適宜煙草的生長。

2.3 不同處理對植煙根系土壤速效鉀含量的影響

根據(jù)土壤鉀含量測定結果（表5），T2與T3處理的速效鉀含量高達819.3 mg/kg和813.9 mg/kg，T2處理速效鉀含量是CK處理的2.19倍，T3處理速效鉀含量是CK處理的2.17倍，呈現(xiàn)顯著差異；T4處理的速效鉀含量高于對照組，差異達到顯著水平。各處理之間有機質含量存在一定差異。各試驗處理均可以提高土壤有機炭和有機質含量，各試驗處理均處理較CK呈顯著差異。

2.4 不同處理對烤后煙葉化學成分的影響

由表6可知，上等煙上桔二（B2F）和中桔三（C3F）煙葉，T2處理的總糖和還原糖含量均高于CK，且差異顯著，T3處理的總糖含量差異不顯著，但還原糖含量均高于CK，且差異顯著。在B2F煙葉中，不同處理之間總煙堿含量差異不顯著，但在C3F煙葉中，T3和T4處理的總煙堿含量均顯著高于CK。在B2F煙葉中，T2處理的總氮含量顯著低于CK，而T3處理的總氮含量顯著高于CK，差異均顯著。在B2F和C3F煙葉中，與CK相比，各處理鉀含量增幅在9.64%～16.23%之間，且差異顯著。在B2F煙葉中，T2和T3處理的糖堿比和鉀氯比均顯著高于CK，而在C3F煙葉中，T2處理的糖堿比和鉀氯比均顯著高于CK，T3處理的糖堿比顯著低于CK，而鉀氯比顯著高于CK。

2.5 不同處理對烤后煙葉經(jīng)濟性狀的影響

由表7可知，微生物有機肥的添加提高了煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值，各處理煙葉每公頌產(chǎn)量和產(chǎn)值由高到低分別為T2、T3、CK、T4，與CK相比，T2處理每公頌產(chǎn)量和產(chǎn)值分別提高了7.74%和7.24%。各處理的上等煙比例均有所提高，但差異不顯著。

3 討論與結論

徐健欽等［20］研究證明，配施精制有機肥可使煙草植株生長發(fā)育加快，植株增高，莖圍加大，葉數(shù)增多、葉面積增大、煙株長勢強勁、煙葉產(chǎn)量提高。增施不同微生物菌肥，對不同生育期植煙土壤具有肥田效果，供應植株生長所需養(yǎng)分。楊立均等［21］研究表明，在一定范圍內，高炭基肥有促進株高、莖圍、葉長和葉寬等性狀。張紀利等［22］研究證明，高炭基肥處理能夠促進上部葉的開片，對中部葉葉寬有一定的促進作用，有促進根系發(fā)育、促進煙株健壯生長的作用。本研究結果支持以上結論，施用微生物菌劑、有機肥和高炭基肥可以有效促進煙草各生長時期的植株生長。

土壤酸堿度是影響植株生長的重要因素之一，煙草生長的pH范圍為5.0～7.0 ［23］。王伯仁等［24］、Dong等［25］發(fā)現(xiàn)長期施用化學肥料輔以有機肥可以降低土壤pH，而且短期施用不能明顯改變土壤酸堿度。本研究中施用微生物有機肥、微生物菌劑、高炭基肥都能降低土壤的pH，但土壤酸堿度變化不明顯，可能與施用年限太短有關。有機肥中含有腐殖類物質，是一種有機酸，可與土壤中陽離子結合生成腐殖酸鹽， 進而導致土壤酸堿度明顯下降［26］；此外，土壤中微生物菌群在利用土壤中養(yǎng)分時，會向土壤中釋放有機酸來增加有機和無機養(yǎng)分的溶解度，從而提高土壤中肥料利用率［27］。本研究中微生物有機肥、微生物菌劑和高炭基肥中含有有機質或者微生物菌劑，從而造成土壤pH輕微降低。

石屹等［28］、胡誠等［29］研究發(fā)現(xiàn)施用有機肥可以增加土壤中的有機質含量。有機肥中含有大量的有機質，施用有機肥可直接給土壤提供有機質；微生物菌劑雖然沒有直接提供有機質和炭源，但是施用到土壤中的微生物通過加速土壤中的有機質分解，促進作物根系生長，從而間接的提高了土壤中有機質的含量。此外，生物炭也有助于土壤有機質含量的增加。生物炭具有富炭和多微孔結構特性，可以吸附土壤有機分子，通過表面催化活性來促進小分子物質聚合成有機質，同時能促進大團聚體的形成，可作為新增有機質的主要載體，從而直接提高土壤有機質含量 ［30］。

鉀素是植物生長發(fā)育必需的大量營養(yǎng)元素之一，它對植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量有著至關重要的作用。土壤中的鉀元素多被固定在鋁硅酸鹽礦物中，植物難以吸收利用。煙草是一種典型的喜鉀作物，除了作為重要的營養(yǎng)元素，鉀元素能有效促進煙株的生長，增強煙株的抗病性，提高煙葉品質。施用到土壤中的鉀肥一部分直接被植物吸收，另一部分被土壤膠體吸附難以被植物利用［31］。本研究發(fā)現(xiàn)，施用有機菌肥、微生物菌劑對于土壤中速效鉀的含量影響顯著高于常規(guī)處理組和高炭基肥組，說明微生物對于土壤鉀素的轉化起到關鍵作用。微生物分泌的有機酸和酶類能夠使難溶的鉀素從土壤膠體中解離出來，形成容易被植物吸收的游離有效鉀［32-33］。同時，有機質的微生物分解過程中產(chǎn)生的有機酸可以促進難利用的鉀的分解，從而進一步提高土壤中速效鉀的含量［34-35］。

本研究結果發(fā)現(xiàn)微生物有機肥、微生物菌劑、高炭基肥的施用可以不同程度的增加土壤中有機質、有機炭和速效鉀的含量，為增加優(yōu)質煙葉的產(chǎn)量奠定基礎。在此研究基礎上，可進一步針對微生物菌劑對植煙土壤微生物和煙葉產(chǎn)質量進行分析，從而更加準確地描述微生物菌劑的應用情況，為后續(xù)研究提供理論依據(jù)。

（責任編輯：嚴秀芳）

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Effects of Different Fertilizers on Soil Physicochemical Properties and Tobacco Growth

Chen Xiaoxiang1， Yang cheng2， He Shuai3， Zhao Jiongping1， Zhang Youai1， Shi Jiuchang1， Cui Qingwei1， Wang Weimin1， Li Linda1， Gong Zhixiang1， Ai Yongfeng2， Wang Xiaoqiang4*

（1.Zhejiang China Tobacco Industry Co.， Ltd. Hangzhou 310008， Zhejiang， China; 2.Tongren City Company of Guizhou Tobacco Company， Tongren 554300， Guizhou， China; 3.Bijie City Company of Guizhou Tobacco Company， Bijie 551799，Guizhou， China

Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences， Qingdao 266101， Shandong， China）

Abstract：

To elucidate the effects of different fertilization methods on the physicochemical properties of tobacco soil and

tobacco plant growth， the effects of additional microbial agents， microbial organic fertilizers， and high carbon-based fertilizers on the agronomic traits ， soil physicochemical properties， and tobacco leaf quality of tobacco at different growth stages under conventional fertilization conditions were conducted. The results showed that the combined treatment of conventional fertilization and microbial organic fertilizer could promote the growth of tobacco plants. The maximum leaf width and maximum leaf area during the mature stage of tobacco plants were significantly higher than the control group treated with conventional fertilization， increasing by 18.4% and 20.0%， respectively. It is worth noting that the treatment of adding microbial organic fertilizer， microbial agents， and high carbon-base fertilizer significantly increased the content of available potassium and organic matter in the soil compared to the control group treated of conventional fertilization. The content of available potassium was increased from 374.8 mg/kg to 819.3， 813.9， and 769.6 mg/kg， respectively. The organic matter content increased by 1.25 to 1.35 times， and the yield of tobacco leaf per hectare increased by 60～110 kg compared to the control group， along with the output value per hectare increased by 2121～2892 yuan. In conclusion， compared to conventional fertilization， the application of additional microbial agents， microbial organic fertilizers， and high carbon-based fertilizers during tobacco cultivation has a positive effect on improving the tobacco soil environment， promoting tobacco plant growth and development， as well as improving tobacco leaf yield and quality.

Keywords：

microbial agents; microbial organic fertilizers; soil physical and chemical properties; tobacco quality