微生物菌劑配施腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤改良及烤煙經(jīng)濟(jì)效益的影響

劉 芳，韓 丹，趙銘欽*，李小勇，管成偉

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.江西省吉安市峽江縣煙草公司，江西 吉安 331400； 3.江西省煙草公司，江西 南昌 330009)

微生物菌劑配施腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤改良及烤煙經(jīng)濟(jì)效益的影響

劉 芳1，韓 丹1，趙銘欽1*，李小勇2，管成偉3

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.江西省吉安市峽江縣煙草公司，江西 吉安 331400； 3.江西省煙草公司，江西 南昌 330009)

以云煙87為研究對(duì)象，探索復(fù)合微生物菌劑(EM菌劑)配施腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤改良及烤煙經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，EM菌劑配施腐殖酸鉀顯著增加了土壤中微生物數(shù)量，增強(qiáng)土壤酶活性，提高土壤養(yǎng)分含量，并且增加了土壤pH值，效果優(yōu)于兩者單施。單施EM菌劑和腐殖酸鉀均顯著提高了煙葉產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益，但兩者配施效果更佳。

腐殖酸鉀；微生物菌劑；土壤改良；經(jīng)濟(jì)效益

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，土壤質(zhì)量直接關(guān)系煙葉品質(zhì)。近年來(lái)，不少煙區(qū)土壤復(fù)種指數(shù)居高不下，加之缺乏良好的土壤培肥措施，嚴(yán)重破壞了植煙土壤性狀，最終導(dǎo)致煙葉質(zhì)量大幅下降，甚至威脅到煙田的可持續(xù)發(fā)展。腐殖酸(humic acid，HA)是一類有良好生物活性的有機(jī)高分子物質(zhì)，在促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收、提高肥料利用率等方面有顯著作用[1-2]。復(fù)合微生物菌劑是指由2種或2種以上互不拮抗的微生物菌種制成的菌劑，簡(jiǎn)稱復(fù)合菌劑[3]。兩者均能有效改善土壤微生物環(huán)境以及土壤養(yǎng)分狀況[4-6]。目前關(guān)于微生物菌劑以及腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤改良及經(jīng)濟(jì)效益影響的研究主要集中在單獨(dú)施用效果上[7-9]，關(guān)于EM菌劑配施腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤微生物特性、理化性質(zhì)以及煙葉經(jīng)濟(jì)效益的影響卻鮮有研究。本研究選取江西省吉安市峽江縣硯溪鎮(zhèn)障礙煙田土壤，探究EM菌劑配施腐殖酸鉀對(duì)植煙土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性、土壤理化性狀以及煙葉經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為EM菌劑、腐殖酸鉀配施在煙草上的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年在江西省吉安市峽江縣硯溪鎮(zhèn)(27°38′33.32″N， 115°02′17.75″E)進(jìn)行，供試品種為云煙87，試驗(yàn)田土壤為水稻土。移栽前的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)含量14.21 g·kg-1，速效氮含量224 mg·kg-1，速效磷含量14.21 mg·kg-1，速效鉀含量138 mg·kg-1，土壤細(xì)菌數(shù)量22×105cfu·g-1，真菌數(shù)量43×103·g-1，放線菌數(shù)量21×104cfu·g-1，土壤微生物多樣性指數(shù)0.22。

試驗(yàn)所用煙苗選用無(wú)病害、素質(zhì)一致的壯苗，行距1.2 m，株距0.5 m，于2016年3月15日統(tǒng)一移栽，6月1日煙葉第一次采收，7月23日采收結(jié)束。

供試土壤改良劑：腐殖酸鉀，腐殖酸含量為55%，購(gòu)自江西省佳樂腐殖酸化工有限公司；EM菌劑，活菌劑>2.0億·g-1，由廣州農(nóng)冠生物科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理：CK，常規(guī)施肥，煙草專用復(fù)合肥 563 kg·hm-2，菜枯餅750 kg·hm-2，鈣鎂磷肥600 kg·hm-2；T1，常規(guī)施肥+600 kg·hm-2腐殖酸鉀；T2，常規(guī)施肥+15 kg·hm-2EM菌劑；T3，常規(guī)施肥+15 kg·hm-2EM菌劑+600 kg·hm-2腐殖酸鉀。

腐殖酸鉀為條施，為了控制各處理總施肥量相同，未施用腐殖酸鉀的CK、T3處理，另加133.3 kg·hm-2硝酸鉀、5.5 kg·hm-2重過磷酸鈣、13.4 kg·hm-2硫酸鉀，補(bǔ)足相比添加腐殖酸鉀處理缺失的氮、磷、鉀。微生物菌劑與腐殖酸鉀混勻后條施。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)小區(qū)，每小區(qū)設(shè)置3行，每行20株，每小區(qū)面積36 m2，共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)周邊均設(shè)有保護(hù)行。

1.3 土樣采集

在烤煙伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期和采收末期，每小區(qū)采用5點(diǎn)取樣法取0～20 cm根際田間土層土樣，裝入無(wú)菌紙袋，立即帶回實(shí)驗(yàn)室?；靹蚝竺糠萃翗泳譃?份：一份過1 mm篩后置于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?；另一份放在塑料膜上置于通風(fēng)處風(fēng)干，過1 mm篩備用。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

土壤速效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤速效磷含量用0.5 mol·L-1的NaHCO3浸提，采用鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀含量用1 mol·L-1醋酸銨浸提，采用火焰光度法測(cè)定[10]。

土壤微生物數(shù)量采用固體稀釋平板法進(jìn)行分離測(cè)定，細(xì)菌、真菌、放線菌分別采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、PDA培養(yǎng)基和改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基平板表面涂布法，以每克干土所含微生物菌落形成單位數(shù)量表示[12]。

按照“下部葉適時(shí)早采，中部葉成熟采收，上部葉充分成熟采收”的原則，成熟一片采收一片。試驗(yàn)各處理以小區(qū)為單位單采單收掛牌烘烤，對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)煙草根際微生物區(qū)系的影響

從圖1可知，在不同時(shí)期，土壤中微生物數(shù)量均表現(xiàn)為細(xì)菌>放線菌>真菌。添加改良劑后，微生物數(shù)量明顯高于對(duì)照，并且所有處理微生物數(shù)量均在旺長(zhǎng)期達(dá)到最大值。

與對(duì)照相比，施加腐殖酸鉀和/或EM菌劑后，土壤細(xì)菌數(shù)量明顯增加，并且以EM菌劑配施腐殖酸鉀處理細(xì)菌數(shù)量為最高(圖1)。在伸根期，單施EM菌劑處理(T2)細(xì)菌數(shù)量大于單施腐殖酸鉀處理(T1)；到旺長(zhǎng)期，T1和T3處理與對(duì)照的差值逐漸增大，但是T2處理與對(duì)照的差值卻逐漸減小，說明單施EM菌劑情況下，細(xì)菌的定殖可能會(huì)受環(huán)境脅迫，但是其與腐殖酸鉀配施能使外來(lái)菌株的定殖更加容易；到圓頂期，各處理土壤細(xì)菌數(shù)量快速下降，之后趨于平穩(wěn)。

由圖1可知，單施EM菌劑(T2)并未顯著增加土壤中的放線菌數(shù)量，而施加腐殖酸鉀后，放線菌數(shù)量明顯增加，EM菌劑配施腐殖酸鉀處理下放線菌數(shù)量最多。單施腐殖酸鉀處理對(duì)真菌數(shù)量的增加作用較小，而單施EM菌劑后，在伸根期和旺長(zhǎng)期，土壤中真菌數(shù)量較對(duì)照均增加較多，但是后期真菌數(shù)量逐漸下降，與對(duì)照差異縮小。EM菌劑配施腐殖酸鉀處理的真菌數(shù)量在全生育期均最多，并且從旺長(zhǎng)期到圓頂期的下降幅度要小于單施EM菌劑的處理。

2.2 對(duì)煙草根際土壤酶活性的影響

土壤多酚氧化酶在有機(jī)物的腐化進(jìn)程中起著重要的作用。由表1可知，添加改良劑提高了土壤多酚氧化酶活性，且全生育期內(nèi)始終以T3處理的土壤多酚氧化酶活性最高。全生育期內(nèi)，所有處理多酚氧化酶活性變化趨勢(shì)相同，均是在旺長(zhǎng)期達(dá)到高峰，此時(shí)T1、T2、T3處理的多酚氧化酶活性分別較對(duì)照增加57.1%、22.1%和79.6%，隨后在圓頂期各處理酶活性有所下降。在采收之后，土壤多酚氧化酶活性又略有增加，這可能是由于煙田的雜草根系以及枯葉歸還土壤，增加了腐殖化反應(yīng)的底物所致。

土壤蔗糖酶活性能表征土壤的熟化程度和肥力水平。如表1所示，添加改良劑后各處理土壤蔗糖酶活性明顯高于對(duì)照，且以T3處理酶活性最高。全生育期內(nèi)，不同處理的蔗糖酶活性變化趨勢(shì)并不完全相同，CK、T1和T3處理的土壤蔗糖酶活性變化表現(xiàn)為“上升—下降”，而T2處理表現(xiàn)為“下降—上升—下降”。所有處理土壤蔗糖酶活性均在圓頂期達(dá)到最高值，此時(shí)，T1、T2、T3處理的土壤蔗糖酶活性分別較對(duì)照增加28.4%、12.7%、41.1%。

添加改良劑后，土壤過氧化氫酶活性較對(duì)照顯著(P<0.05)提高(表1)。T3處理過氧化氫酶活性在各時(shí)期均最高，其次為T2處理。不同處理過氧化氫酶在煙草全生育期的活性變化趨勢(shì)不同，從伸根期到圓頂期，所有處理過氧化氫酶活性均表現(xiàn)為“上升—下降”，在旺長(zhǎng)期達(dá)到峰值，隨后T1處理土壤過氧化氫酶活性趨于平穩(wěn)，而T2、T3處理在采收末期有所增加。

脲酶的活性能表征土壤中的氮素狀況。從表1可知，在伸根期，T1、T2、T3處理的土壤脲酶活性分別是對(duì)照的83.7%、1.18倍、1.04倍，說明單施腐殖酸對(duì)脲酶活性有抑制作用，而EM菌劑單施或配施腐殖酸鉀可以抵消這種抑制作用。

RS， 伸根期； VGS， 旺長(zhǎng)期； DS， 圓頂期； FHS， 采收末期RS， Root-extended stage; VGS， Vigorous growth stage; DS， Dome stage; FHS， Final harvest stage圖1 不同處理方式對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響Fig.1 Effects of different treatment on soil microorganism quantity

表1 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響

Table 1 Effects of different treatment on soil enzyme activities

酶Enzyme處理TreatmentRSVGSDSFHSPho/CK299b403d332c329c(mg·g-1·h-1)T1327a633b515a566aT2330a492c397b407bT3342a724a617a632aInv/CK118c130c197b108c(mL·g-1)T1163b192ab253ab127bT2193a177b220b124bT3213a228a278a142aCat/CK1387c1556c1295c1423d(mL·g-1)T11535b1684b1632b1651cT21621a1789a1687a1831bT31723a1848b1728b1933aUr/CK6380b6679c4705c4705c(mg·g-1)T15343c8676a6681a5390bT27514a7654b5593b5889aT36629b9166a6945a6005a

RS，伸根期；VGS，旺長(zhǎng)期；DS，圓頂期；FHS，采收末期。Pho，多酚氧化酶；Inv，蔗糖酶；Cat，過氧化氫酶；Ur，脲酶。

RS， Root-extended stage; VGS， Vigorous growth stage; DS， Dome stage; FHS， Final harvest stage. Pho， Polyphenol oxidase; Inv， Invertase; Cat， Catalase; Ur， Urease.

在旺長(zhǎng)期，各處理的脲酶活性達(dá)到峰值，此時(shí)，T1、T2、T3處理的土壤脲酶活性分別較對(duì)照提高29.9%、14.6%和37.2%。

2.3 對(duì)植煙土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表2可以看出，添加EM菌劑和腐殖酸鉀的土壤速效氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量均顯著(P<0.05)高于改良前的土壤，以EM菌劑配施腐殖酸鉀處理(T3)的速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量最高。

2.4 對(duì)煙草經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響

由表3可知，添加改良劑能顯著(P<0.05)提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)以及上等煙比例，各處理中以EM菌劑配施腐殖酸鉀(T3)的效果最好，上等煙比例較對(duì)照(CK)提高13.5個(gè)百分點(diǎn)，均價(jià)增加3.2元·kg-1，產(chǎn)量增加29.8%，產(chǎn)值增加48.9%。

表2 不同處理方式對(duì)采收后植煙土壤理化性狀的影響

Table 2 Effect of different treatment on physiochemical characters of tobacco-planted soil after final harvest

處理TreatmentOM/(g·kg-1)pHAN/(mg·kg-1)AP/(mg·kg-1)AK/(mg·kg-1)CK191b51b2380c385c1435dT1212a60a2522b656ab1552bT2195a52b2710b482b1502cT3216a61a2763a742a1611a

OM，有機(jī)質(zhì)；AN，速效氮；AP，速效磷；AK，速效鉀。

OM，Organic matter， AN， Available nitrogen; AP， Available phosphorus; AK， Available potassium.

表3 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)形狀的影響

Table 3 Effect of different treatment on economic attributes of tobacco leaf

處理Treatment產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)產(chǎn)值Outputvalue/(元·hm-2)均價(jià)Averageprice/(元·kg-1)上等煙比例Ratiooffirst?classtobacco/%CK20418c437851c214c349cT125529a566744a222b448bT223091b538020b233a463abT326506a652048a246a484a

3 結(jié)論與討論

土壤微生物是土壤中最活躍的肥力因子之一，對(duì)土壤的質(zhì)量維持、修復(fù)以及物質(zhì)循環(huán)具有重要作用[13]。施肥是影響微生物種類和數(shù)量的重要農(nóng)藝措施之一。段佳麗等[14]研究表明，放線菌與腐殖酸鉀配施能顯著增加土壤有益微生物數(shù)量，改善微生物區(qū)系；尹淑麗等[15]研究表明，施用復(fù)合微生物菌劑能增加黃瓜前期土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，但是隨生育期延長(zhǎng)，效果會(huì)變?nèi)?。本研究中，單施腐殖酸鉀能明顯增加土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，單施EM菌劑能增加土壤中細(xì)菌和真菌的數(shù)量，但是對(duì)放線菌數(shù)量無(wú)明顯影響，且對(duì)微生物數(shù)量的增加效果隨時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)變?nèi)?，與尹淑麗等[15]的結(jié)論相似。EM菌劑配施腐殖酸鉀后，土壤中細(xì)菌、放線菌以及真菌的數(shù)量顯著增加，并且高于單施EM菌劑和單施腐殖酸鉀的處理，這可能是因?yàn)楦乘徕浤艽龠M(jìn)煙草根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)根系分泌物質(zhì)的能力，從而促進(jìn)微生物的繁殖[4]。另外，有益菌的繁殖需要依托有機(jī)養(yǎng)分，EM菌劑與腐殖酸鉀混用可以為EM菌劑提供碳源能源，從而加快EM菌劑中外來(lái)菌株的定殖。

土壤酶是與土壤理化性質(zhì)、土壤微生物區(qū)系以及物種多樣性等密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，在土壤養(yǎng)分循環(huán)以及植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的供給過程中起著重要作用[16-17]。本研究結(jié)果表明，單施EM菌劑或腐殖酸鉀能提高土壤中的酶活性，但是其效果小于兩者配施。一方面是因?yàn)橥寥乐形⑸锉旧矸置诹烁鞣N酶，可能會(huì)增強(qiáng)酶活性；另一方面，微生物活動(dòng)的增加，加速了土壤中腐殖酸鉀的轉(zhuǎn)化，為酶活動(dòng)提供底物，從而刺激了大多數(shù)酶的活性。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，腐殖酸鉀在伸根期對(duì)脲酶活性有抑制作用，這與其他研究結(jié)果一致[18-19]。研究表明，腐殖酸對(duì)脲酶活性的抑制作用跟是否活化及施用時(shí)期有關(guān)[20-21]，在本研究中，EM菌劑與腐殖酸鉀配施能夠消除其在伸根期對(duì)脲酶活性的抑制，可能是因?yàn)镋M菌劑的添加加速了腐殖酸鉀的活化，從而在伸根期沒有表現(xiàn)出對(duì)脲酶活性的抑制。

大多數(shù)情況下，細(xì)菌喜歡相對(duì)堿性的環(huán)境[22]，堿性土壤中嗜堿性的放線菌數(shù)量較多，而真菌喜酸性土壤[23]。本研究結(jié)果表明，腐殖酸鉀對(duì)土壤中細(xì)菌和放線菌的促進(jìn)作用要強(qiáng)于對(duì)真菌，可能是因?yàn)楦乘徕浀奶砑犹岣吡送寥纏H。另外，在本試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，不同種類土壤酶活性的變化趨勢(shì)并不完全相同，土壤多酚氧化酶、過氧化氫酶以及脲酶均在煙株生長(zhǎng)旺盛的旺長(zhǎng)期達(dá)到最大值，這說明土壤酶活性與烤煙的生長(zhǎng)關(guān)系密切；但是蔗糖酶活性在圓頂期達(dá)到最大值，這說明不同種類菌群以及土壤酶對(duì)周圍環(huán)境變化的響應(yīng)并不完全相同。

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的內(nèi)力表征，與土壤質(zhì)量密切相關(guān)[10]。研究表明，菌劑單施對(duì)土壤養(yǎng)分的改良效果并不明顯，與有機(jī)肥配施能夠更好地提高土壤肥力[24]。本研究表明，單施腐殖酸鉀處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH以及速效養(yǎng)分均優(yōu)于單施EM菌劑處理，但是EM菌劑配施腐殖酸鉀效果更佳。這主要是因?yàn)?，腐殖酸鉀能為微生物的繁殖生長(zhǎng)提供所需的碳源和能源，同時(shí)微生物的旺盛活動(dòng)又反過來(lái)促進(jìn)了有機(jī)養(yǎng)分的分解，從而使土壤肥力增強(qiáng)。

研究表明，微生物制劑與有機(jī)肥配施可顯著提高烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)[25]。在本研究中，單施EM菌劑或腐殖酸鉀均可提高煙葉的產(chǎn)量及上等煙比例，進(jìn)而增加均價(jià)及產(chǎn)值，但是，EM菌劑配施腐殖酸鉀效果更好。

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(責(zé)任編輯 高 峻)

Effects of application of microbial agents along with humic acid potassium on tobacco-planted soil and economic benefit of flue-cured tobacco

LIU Fang1， HAN Dan1， ZHAO Mingqin1，*， LI Xiaoyong2， GUAN Chengwei3

(1.CollegeofTobaccoScience，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，China; 2.XiajiangBranchofJi，anTobaccoCompany，Ji’an331400，China; 3.JiangxiProvincialTobaccoCorporation，Nanchang330009，China)

A field trail was carried out to evaluate the effect of application of microbial agents (EM) and humic acid potassium (HA-K) on tobacco cv. Yunyan 87 in Ji’an， Jiangxi Province. It was shown that combined application of EM and HA-K could increase microbial population， enzymatic activity， soil nutrient and pH value. The effect of combined application of EM and HA-K was better than that of individual application. Single application of EM or HA-K significantly increased leaf yield and economic benefits， but the effect of combined application of EM and HA-K was better.

humic acid potassium; microbial agents; soil amelioration; economic benefits

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.07.02

2017-02-23

中國(guó)煙草總公司江西省公司烤煙“高溫逼熟”形成機(jī)制及代謝調(diào)控技術(shù)研究”項(xiàng)目(201401006)

劉芳(1991—)，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊煵葙|(zhì)量評(píng)價(jià)。E-mail: 15225102638@163.com

*通信作者，趙銘欽，E-mail: zhaomingqin@126.com

S147.2; S572

A

1004-1524(2017)07-1064-06

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(7): 1064-1069

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