不同鉀源對土壤微生物和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

余瓊　司賢宗　張翔　李亮　毛家偉　索炎炎

摘? ? 要：煙草是一種喜鉀的經(jīng)濟作物，鉀含量對其品質(zhì)形成具有重要作用，試驗設置硫酸鉀（T2）、碳酸鉀（T3）、黃腐酸鉀（T4）和腐殖酸鉀（T5） 4個鉀肥處理，以不施鉀肥（T1）為對照，對煙株圓頂期土壤微生物以及煙葉鉀含量和烤后煙葉化學成分進行測定，并對其綜合經(jīng)濟性狀進行測算，探討不同鉀源在煙草上的施用效果。結果表明，與不施鉀（T1）相比，施用硫酸鉀（T2）可以顯著增加土壤微生物總數(shù)、細菌和放線菌數(shù)量，其它鉀源處理均在一定程度上降低了土壤微生物總數(shù)和細菌數(shù)量，施鉀處理的真菌數(shù)量均顯著降低;施鉀處理煙葉化學成分較協(xié)調(diào)，綜合經(jīng)濟性狀均得以提升，其中以腐殖酸鉀（T5）處理綜合效果最好，本試驗條件下可獲得的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值分別為3 645.00 kg·hm^-2，92 580.15 元·hm^-2，其次是碳酸鉀（T3），其產(chǎn)量和產(chǎn)值分別為3 626.48 kg·hm^-2和91 789.05 元·hm^-2。結合投入成本，推薦施用腐殖酸鉀（T5）作為煙草鉀肥，可以較好地改善煙葉的品質(zhì)并提高經(jīng)濟效益。

關鍵詞：烤煙;鉀源;微生物;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號：S572，S143.3，Q939.96 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.04.008

Effects of Different Potassium Sources on Soil Microbe and Flue-cured Tobacco Yield and Quality

YU Qiong， SI Xianzong， ZHANG Xiang， LI Liang， MAO Jiawei， SUO Yanyan

（Institute of Plant Nutrition， Resource and Environment， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou， Henan 450002， China）

Abstract： Tobacco is an important commercial crop which likes potassium. Potassium content plays an important role in the formation of its quality. The experiment was conducted with four potassium fertilizers， which included potassium sulfate （T2）， potassium carbonate （T3）， potassium fulvic acid （T4） and potassium humate （T5）， and the treatment without potassium fertilizer （T1） was as control. The soil micro-organisms， tobacco leaf potassium and chemical components content in the dome-period were measured， and the comprehensive economic characters were analyzed， to discuss the application effect of different potassium sources on tobacco. The results showed that， compared with the control （T1）， the potassium sulfate treatment （T2） significantly increased the total number of soil microorganisms， and also the number of bacteria and actinomycetes， while the other potassium treatments（T3～T5） reduced the total number of soil microorganisms and also the bacteria number， all the 4 potassium treatments significantly decreased the soil fungi number. The tobacco leaf chemical composition in the potassium treatments was more harmonious， and the economic characters were higher than that in the control， in which the potassium humic acid treatment（T5） was the best， and the second one was the potassium carbonate treatment（T3）， the yield and the output value in the experiment conditions were 3 645.00 kg·hm^-2 and 92 580.15 yuan·hm^-2， 3 626.48 kg·hm^-2 and 91 789.05 yuan·hm^-2， respectively. Combined with the cost of input， the application of potassium humic acid （T5） was recommended as potassium fertilizer which could improve the quality and economic benefits of tobacco leaves.

Key words： flue-cured tobacco; potassium source; microbe; yield; quality

鉀在植物的生長發(fā)育和繁殖等生命過程中起著關鍵作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物缺鉀在世界范圍內(nèi)普遍存在，導致作物生長受到抑制、減產(chǎn)[1-2]。煙草是我國重要的經(jīng)濟作物，其產(chǎn)品質(zhì)量受可調(diào)控的因素如施肥、種植模式等的影響較為明顯，煙草也是一種喜鉀的經(jīng)濟作物。鉀是煙草最重要的品質(zhì)元素，Lu等[3]分析研究了低鉀脅迫條件下煙草幼苗的轉(zhuǎn)錄組，試驗結果發(fā)現(xiàn)由于鉀的缺少，諸多基因被上調(diào)或下調(diào)了2倍以上，大量參與植物生理過程的基因表達譜在低鉀脅迫時發(fā)生顯著變化，可能會導致煙草植株的生理和形態(tài)學的變化。煙葉含鉀量隨著鉀施用量的增加而增加，土壤中速效鉀含量決定了鉀肥的施用效果，通常認為，優(yōu)質(zhì)煙葉鉀含量在2%以上[4-5]。

土壤微生物不僅可以活化土壤中的養(yǎng)分，對土壤團粒結構的形成及穩(wěn)定性有著決定作用，同時還參與土壤中的有機代謝過程，故土壤微生物可以反映土壤肥力狀況，也是評價土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力的重要指標[6-9]。土壤微生物主要包括細菌、真菌、病毒等，其中土壤細菌數(shù)量最多、分布最廣，主要有硝化細菌、硫化細菌、鐵細菌等[10]。目前，有關不同種類鉀肥對煙草產(chǎn)質(zhì)量的影響、有機鉀源結合無機鉀源對作物產(chǎn)量及品質(zhì)的影響方面均有報道[11-13]，但具有生物活性的鉀源結合無機鉀源對土壤微生物及烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響的研究尚不多見。

本試驗主要采用田間小區(qū)試驗，研究不同鉀源對土壤微生物數(shù)量的變化、煙葉鉀素吸收利用及煙葉品質(zhì)的影響，為提高土壤-烤煙系統(tǒng)鉀素效應和煙葉鉀含量、彰顯河南煙葉濃香風格特色提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年5—9月在河南省臨潁縣固廂鎮(zhèn)大師村進行，供試土壤為砂質(zhì)壤土，0～20 cm耕層基礎理化性狀為：pH值?7.16，有機質(zhì)8.0 g·kg^-1，堿解氮18.5 mg·kg^-1，速效磷8.5 mg·kg^-1，速效鉀196.8 mg·kg^-1，緩效鉀891.6 mg·kg^-1。試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌條件良好。試驗烤煙品種為中煙100，前茬作物為煙草。

1.2 試驗設計

采取田間小區(qū)對比試驗，設5個處理，分別是：T1，對照（不施鉀）;T2，常規(guī)鉀肥（硫酸鉀）;T3，碳酸鉀;T4，黃腐酸鉀;T5，腐殖酸鉀。試驗按完全隨機排列，小區(qū)面積72 m2，每個處理設3次重復，共15個小區(qū)，每個小區(qū)周邊均設有保護行。行株距為120 cm×50 cm，每個小區(qū)種植煙4行，每行15 m，每行移栽煙苗30株，煙苗在育苗圃內(nèi)培育至長有3～5片的時候挑選長勢茁壯、大小均一的煙苗進行移栽。試驗各處理氮、磷、鉀與當?shù)責熮r(nóng)常規(guī)施肥保持一致，氮、磷、鉀施用量分別為?N 67.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 101.25 kg·hm^-2、K₂O 236.25 kg·hm^-2。供試肥料種類有：芝麻餅肥（N 5%），磷酸一銨（N 10%、P₂O₅ 45%），硝銨磷（N 32%、P₂O₅ 4%），硫酸鉀（含鉀K₂O 50%），碳酸鉀（含鉀K₂O 67%），黃腐酸鉀（K₂O 9.0%），腐殖酸鉀（K₂O 9.0%）。芝麻餅肥375 kg·hm^-2全部條施;氮肥70%條施、30%穴施;鉀肥、磷肥全部均勻條施。試驗煙苗于5月13日移栽，9月15日采烤結束。其他各項栽培措施統(tǒng)一按當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理規(guī)范化措施進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 微生物?在煙株圓頂期時，取0～20 cm的土壤，土壤細菌、真菌、放線菌數(shù)量采用稀釋平板計數(shù)法進行測定。細菌總數(shù)選用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基;真菌選用馬丁氏孟加拉紅鏈霉素瓊脂培養(yǎng)基;放線菌選用改良高氏一號瓊脂培養(yǎng)基。在28～30 ℃恒溫箱中培養(yǎng)，三類微生物分別在3，5，7 d后觀察計數(shù)[14]。每克干土中菌數(shù)=菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)/干土所占百分比。

1.3.2 煙葉鉀含量?煙葉磨碎經(jīng)濃硫酸-雙氧水消煮后，用火焰光度計法測定鉀含量。

1.3.3 烤后煙葉化學成分?選取成熟煙葉各處理中的中橘三（C3F）等級煙葉進行化學成分分析，取烤后煙樣進行烘干粉碎，過篩備用，煙葉化學成分測定方法參照王瑞新[15]的方法。

1.3.4 經(jīng)濟性狀?煙葉成熟后，按不同試驗處理分開采收并記產(chǎn)，根據(jù)國標《烤煙》（GB2635-1992）的要求進行分級，計算中等煙、上等煙率，并按2015年國家收購指導價格計算各處理產(chǎn)值和均價。每公頃產(chǎn)量、產(chǎn)值由小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值折算?。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并用Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對圓頂期土壤微生物的影響

土壤微生物的活動對土壤中的氮、磷、碳等營養(yǎng)元素的循環(huán)及土壤有機質(zhì)、礦物質(zhì)的分解有著密不可分的聯(lián)系[16-17]，其中細菌是土壤微生物生命活動的主體，是分解土壤中各物質(zhì)的主要參與者[10]。從表1可以看出，微生物總數(shù)表現(xiàn)為：T2>T1>T3>T5>T4;其中細菌數(shù)量最多，占微生物總量的63.54%～80.08%，其次為放線菌，真菌最少;各處理細菌數(shù)量與微生物總數(shù)趨勢一致，其中T1與T3、T4與T5差異均不顯著（P>0.05），其他處理間差異均顯著（P<0.05），表明除施用硫酸鉀（T2）之外的鉀肥品種，均能降低土壤中細菌的數(shù)量，尤其是腐殖酸鉀（T4）和黃腐酸鉀（T5），這可能因硫酸鉀水溶液呈中性，較適宜大多數(shù)細菌的生長繁殖，腐殖酸鉀和碳酸鉀水溶液偏堿性，適宜少數(shù)耐堿性細菌的生長繁殖，而黃腐酸鉀偏酸性的緣故;與T1（不施鉀對照）相比，T2、T3、T4、T5的土壤中真菌數(shù)量分別降低87.0%、87.0%、91.35%、80.4%，差異顯著（P<0.05），表明施用鉀肥能顯著降低土壤中真菌的數(shù)量，但各施鉀處理間真菌數(shù)量差異均不顯著（P>0.05），土壤中真菌數(shù)量的增加是土壤退化的標志[18-19]，因此，施用鉀肥可以提高土壤的肥力;放線菌的數(shù)量表現(xiàn)為：T2>T5>T1>T4>T3，表明T2（硫酸鉀）和T5（腐殖酸鉀）可以增加土壤中放線菌的數(shù)量，而T3（碳酸鉀）和T4（黃腐酸鉀）能降低土壤中放線菌的數(shù)量，其中僅T2與T1（不施鉀對照）差異顯著（P<0.05），其他處理與T1差異均不顯著（P>0.05）。因此，對于土壤微生物而言，施用硫酸鉀的T2處理可同時顯著提高微生物總量、細菌和放線菌數(shù)量，并顯著降低真菌數(shù)量。

2.2 不同處理對烤后煙葉化學成分的影響

煙葉化學成分是烤煙品質(zhì)和風味物質(zhì)特征的重要物質(zhì)基礎，優(yōu)質(zhì)煙葉還原糖含量16%～18%，總氮含量1.9%～2.1% ，氯離子含量小于0.8%，鉀氯比≥8.0[20-21]。從表2可以看出，C3F煙葉中總糖含量表現(xiàn)為T4>T5>T2>T3>T1，還原性糖含量表現(xiàn)為T4>T5>T2>T1>T3，煙堿表現(xiàn)為T1>T3>T2>T5>T4，總氮含量表現(xiàn)為T1>T3>T5>T2>T4，表明施用鉀肥能提高C3F煙葉中總糖含量，降低煙堿和總氮含量，其中T4（黃腐酸鉀）處理C3F煙葉中總糖、還原性糖的含量最高，煙堿、總氮含量最低;氯含量表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4=T5，這表明，與不施鉀肥相比，施用無機鉀肥硫酸鉀（T2）和碳酸鉀（T3）能顯著增加C3F煙葉中氯含量，而施用黃腐酸鉀（T4）和腐殖酸鉀（T5）等有機鉀肥能顯著降低C3F煙葉中氯含量;鉀含量表現(xiàn)為T4>T5>T2>T3>T1，這表明施用鉀肥能顯著增加C3F煙葉中鉀含量，且施用有機鉀肥的效果高于無機鉀肥，其中T4（黃腐酸鉀）處理C3F煙葉中鉀含量最高。綜合而言，T4即施用黃腐酸鉀的C3F煙葉中化學成分較協(xié)調(diào)，其次為T5處理即施用腐殖酸鉀。

2.3 不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

從表3可知，不同處理烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙葉比例均表現(xiàn)為T5>T3>T4>T2>T1，而中等煙葉比例表現(xiàn)為T3>T5>T4>T2>T1，其中除上等煙葉比例T2以及均價T2、T4與T1（不施鉀肥對照）差異不顯著（P>0.05）外，其他各指標施用鉀肥處理（T2～T5）均顯著高于T1（不施鉀肥對照）（P<0.05），且各指標在T3、T4、T5處理間差異均不顯著（P>0.05），說明施用鉀肥處理均能顯著提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值及中等煙比例（P<0.05），且除T2外的其他鉀肥處理（T3～T5）亦能顯著提高上等煙葉比例（P<0.05），其中以T5（腐殖酸鉀）處理烤煙的經(jīng)濟性狀最佳，其次為T3（碳酸鉀）處理。

3 結論與討論

施用硫酸鉀可以顯著提高土壤細菌數(shù)量，硫化細菌屬于細菌的一種，此細菌主要吸收硫酸鹽類用于合成有機硫化物，硫化細菌可以將動植物殘骸分解釋放出硫化氫等物質(zhì)，廣泛分布于土壤和水中，其氧化作用為植物提供可利用的硫酸態(tài)的硫素養(yǎng)分[19]。本試驗中，T2（硫酸鉀）處理能顯著增加土壤中微生物總數(shù)、細菌和放線菌的數(shù)量，且顯著降低真菌的數(shù)量，而其他鉀肥處理均在一定程度上降低了微生物總數(shù)、細菌和真菌的數(shù)量，這主要是由于土壤微生物系統(tǒng)環(huán)境復雜龐大，不同鉀源對微生物數(shù)量的影響不同，不同鉀源的酸堿性及微生物的可耐受度亦不同，而有關硫酸鉀增加微生物總數(shù)及細菌數(shù)量上是否主要增加了硫化細菌方面的研究還有待于進一步深入。

不同鉀源在不同作物上施用效果不同，同一種作物不同施肥時期的施用效果亦有差異。冒辛平等[22]研究氯化鉀、硫酸鉀及硝酸鉀對番茄生長發(fā)育及品質(zhì)、對鉀素吸收的影響情況，結果發(fā)現(xiàn)施用硫酸鉀處理的番茄，番茄莖葉和根中鉀素的吸收效果優(yōu)于其他處理，番茄的糖酸比提高了37.5%，改善了番茄的風味品質(zhì)。諶琛等[23]研究了氯化鉀和硫酸鉀對蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及儲存性的影響，試驗發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)氯化鉀在增產(chǎn)、改善果實品質(zhì)方面效果優(yōu)于硫酸鉀，硫酸鉀在促進蘋果樹養(yǎng)分吸收、提高果實耐存儲性方面的效果優(yōu)于氯化鉀。段玉等[24]研究氯化鉀、硫酸鉀和硝酸鉀3個鉀肥種類及施用時期對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結果發(fā)現(xiàn)施用鉀肥可以提高馬鈴薯產(chǎn)量、比重、淀粉含量，降低炸薯片的色值，但鉀肥種類對馬鈴薯這些特性的影響不顯著。蓋亞波等[25]發(fā)現(xiàn)腐殖酸鉀在其他作物上亦具有良好施用效果，比如生姜[26]、水稻[27] 玉米[28]等。本試驗中，在提高煙葉鉀含量方面，與不施鉀肥處理（T1）相比較，各施鉀肥處理均有顯著的提高，其中以黃腐酸鉀（T4）效果最好，其次是腐殖酸鉀（T5），碳酸鉀（T3）處理煙葉中鉀含量是各鉀肥處理中含量最低的，但與不施鉀（T1）處理相比煙葉鉀含量亦有明顯提高，這一結果與毛家偉等[29]研究的優(yōu)質(zhì)烤煙對不同種類鉀肥的吸收效應中發(fā)現(xiàn)生物包膜緩釋鉀肥和碳酸鉀處理均可顯著提高煙葉鉀含量結果一致;T4處理即施用黃腐酸鉀較好地協(xié)調(diào)了C3F煙葉中的化學成分，其次為T5處理即施用腐殖酸鉀。施用鉀肥有助于提高煙葉產(chǎn)量及經(jīng)濟性狀，蓋亞波等[25]采用盆栽試驗研究硝酸鉀、硫酸鉀、檸檬酸鉀、草酸鉀以及腐殖酸鉀在云煙87的施用效果中，認為腐殖酸鉀在增加煙葉產(chǎn)量、協(xié)調(diào)化學成分比例均較其他形態(tài)的鉀肥表現(xiàn)出不同程度的優(yōu)勢;張翔等[30]在不同鉀肥種類及追施深度對烤煙的經(jīng)濟性狀和養(yǎng)分吸收的影響中，認為腐殖酸及植物油包膜鉀肥與施硫酸鉀相比，經(jīng)濟性狀顯著提高。本試驗中亦認為腐殖酸鉀（T5）在煙葉產(chǎn)量和經(jīng)濟性狀提升方面效果最好。

綜合而言，硫酸鉀（T2）處理有助于提高土壤中細菌和放線菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量;各鉀肥處理均有助于烤煙化學成分的協(xié)調(diào)、產(chǎn)量及經(jīng)濟性狀的提升，其中以腐殖酸鉀（T5）處理在協(xié)調(diào)C3F煙葉中的化學成分，改善C3F煙葉品質(zhì)性狀，增加煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、中上等煙比例等方面綜合效果最好，其產(chǎn)量和產(chǎn)值分別為3 645.00 kg·hm^-2和92 580.15 元·hm^-2，其次是碳酸鉀（T3），分別為3 626.48 kg·hm^-2和91 789.05元·hm^-2?？紤]到不同種類鉀肥的市場價格，其中以碳酸鉀最高，達8 500元·t-1，其次為硫酸鉀和腐殖酸鉀，3 000元·t-1，故推薦腐殖酸鉀（T5）處理作為在煙葉上施用的優(yōu)選鉀肥品種。

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