不同施用方式對芽孢桿菌菌劑在煙草根際定殖效果的影響

張華安，譚本奎，譚支明，趙廷奎，鄒善廣，文習(xí)武，周剛芹

（湖北省煙草公司宜昌市公司，湖北宜昌 443600）

目前，由于化肥和農(nóng)藥的長期過量施用，我國煙草種植區(qū)域普遍面臨土壤質(zhì)量下降、土傳病害頻發(fā)和農(nóng)田環(huán)境污染等問題，嚴(yán)重影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量安全，阻礙了煙草種植業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[1-3]。以微生物及其產(chǎn)物生產(chǎn)的微生物肥料具有活化根區(qū)養(yǎng)分、促進(jìn)植物生長、增強(qiáng)植物抗逆性、抑制土傳病害等功能，在促進(jìn)化肥及農(nóng)藥減施增效中具有巨大應(yīng)用前景[4-6]。

解淀粉芽孢桿菌是微生物肥料及生物農(nóng)藥中應(yīng)用的主要植物根際有益細(xì)菌之一，能夠合成伊枯草菌素A（Iturin A）[7]、豐原素（Fengycin）[8]、difficidin[9]等脂肽類和多烯類抗生素，對土傳病原真菌和細(xì)菌均有較好的拮抗效果。此外，解淀粉芽孢桿菌還能夠合成吲哚乙酸等植物激素，促進(jìn)作物生長[10]。但是，受到土壤中土著微生物競爭等生物因素，以及土壤干旱、貧瘠等非生物因素的影響，解淀粉芽孢桿菌難以在植物根際高效定殖，制約了芽孢桿菌菌劑產(chǎn)品的大田應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣[11]。餅粕肥是以菜籽餅為原料經(jīng)堆肥腐熟后制得的有機(jī)肥，常用作煙草、蔬菜等農(nóng)作物栽培的底肥，具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤C/N 比、提升中微量元素供應(yīng)等功能，同時(shí)能夠?yàn)橥寥牢⑸锾峁┨荚?，維持土壤微生態(tài)平衡、緩解土壤板結(jié)。

本文將生防菌劑與腐熟后的餅粕肥聯(lián)合施用，并比較簡單混合施用與發(fā)酵后施用對生防菌劑在煙草根際定殖的效果，探索不同施用方法對煙草生長的促進(jìn)效果。

1 材料與方法

1.1 材料

供試煙草品種為云煙87；自制發(fā)酵餅粕肥，總養(yǎng)分≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%；自制解淀粉芽孢桿菌菌劑。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省宜昌市秭歸縣磨坪鄉(xiāng)磨坪村，海拔1 050 m，中質(zhì)壤土，前茬作物為煙葉。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理（T1、T2、T3和CK），每個(gè)處理面積為667 m2，各處理均施用煙草專用復(fù)合肥作為底肥，每667 m2種植煙苗1 050株。

T1：在自制餅粕肥中加入解淀粉芽孢桿菌菌劑，使餅粕肥中解淀粉芽孢桿菌密度為1×109cfu·g-1。然后將餅粕肥聚成小堆，室溫自然發(fā)酵7 d。發(fā)酵結(jié)束后通過稀釋涂布含有利福平的抗性平板檢測，發(fā)酵后餅粕肥中解淀粉芽孢桿菌密度為2.4×109cfu·g-1。在煙苗移栽時(shí)施用，施用量為每株煙苗50 g，即每株煙苗施入的解淀粉芽孢桿菌數(shù)量為1.20×1011cfu。

T2：煙苗移栽前一天，向市售餅粕肥中加入解淀粉芽孢桿菌菌劑，使餅粕肥中解淀粉芽孢桿菌密度為2.4×109cfu·g-1。在煙苗移栽時(shí)施用，施用量與T1相同。

T3：在圍蔸期將解淀粉芽孢桿菌菌劑使用清水稀釋后灌根，施用量與T1相同。

CK：清水對照。

1.4 檢測指標(biāo)

1.4.1 解淀粉芽孢桿菌定殖密度檢測

在煙苗移栽后7 d（移栽期）、40 d（團(tuán)棵期）、69 d（現(xiàn)蕾期）、100 d（收獲期）分別采集煙株根部土壤，通過稀釋涂布利福平抗性平板的方法檢測土壤中的解淀粉芽孢桿菌數(shù)量，每個(gè)處理每次取樣3 個(gè)，結(jié)果以平均值表示。

1.4.2 煙草農(nóng)藝性狀

嚴(yán)格按照《煙草農(nóng)藝形狀調(diào)查測量方法》（YC/T 142—2010）要求，對本試驗(yàn)相關(guān)的煙草農(nóng)藝性狀開展調(diào)查、測量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施用方法對菌株根際定殖密度的影響

不同施肥處理不同時(shí)期菌株根際定殖密度如圖1所示，其中CK 在所有時(shí)期均沒有檢出攜帶利福平抗性的微生物。在移栽期，根際土壤解淀粉芽孢桿菌密度排序?yàn)門1＞T2＞T3。該結(jié)果表明，在解淀粉芽孢桿菌施用到大田之后的短時(shí)間之內(nèi)，T1處理解淀粉芽孢桿菌定殖密度分別較T2處理和T3處理高32.4%和139.2%，而T2處理比T3處理高80.7%。

圖1 各處理不同生育期根際土壤解淀粉芽孢桿菌定殖密度

在團(tuán)棵期，可能是因?yàn)闊煵莞档目焖偕L，并將大量根系分泌物釋放到根際土壤中，為解淀粉芽孢桿菌的生長提供了一定的營養(yǎng)物質(zhì)，T1、T2、T3處理根際土壤中的解淀粉芽孢桿菌數(shù)量進(jìn)一步增長。此時(shí)，T1處理的芽孢桿菌定殖密度相比于T2處理和T3處理的優(yōu)勢進(jìn)一步加大，分別高33.8%和163.5%，T2處理比T3處理高96.9%。另外，相較于移栽期，T1處理定殖密度增長50.5%，T2處理和T3處理分別增長48.9%和36.7%，表明各處理中的解淀粉芽孢桿菌均已適應(yīng)了土壤環(huán)境，進(jìn)入快速繁殖期。該結(jié)果進(jìn)一步說明了T1處理和T2處理中混合的餅粕肥為解淀粉芽孢桿菌提供了額外的碳源、氮源等營養(yǎng)物質(zhì)，故總體密度顯著大于T3處理，而使用解淀粉芽孢桿菌菌劑與餅粕肥混合發(fā)酵后施用能夠使菌劑在土壤中獲得最佳的定殖密度和穩(wěn)定性。

現(xiàn)蕾期時(shí)，各處理中煙草根際定殖的解淀粉芽孢桿菌密度相比于團(tuán)棵期均有明顯降低，T1、T2、T3處理中的解淀粉芽孢桿菌數(shù)量分別下降45.4%、41.1%、56.0%。到收獲期時(shí)，T1、T2、T3處理中的解淀粉芽孢桿菌數(shù)量相對現(xiàn)蕾期小幅下降，下降率分別為9.7%、10.5%、7.5%。

由煙草生長不同時(shí)期所檢測得到的根際解淀粉芽孢桿菌定殖密度可以看出，不同的菌劑施用方法對菌株在根際的定殖效果具有顯著影響，其中T1處理所采用的將解淀粉芽孢桿菌菌劑提前混到餅粕肥中并進(jìn)行發(fā)酵，能夠使菌株與餅粕肥基質(zhì)充分結(jié)合并適應(yīng)餅粕肥中的生長環(huán)境，最有利于菌株在土壤中的高效穩(wěn)定定殖；而在T2處理中，將菌劑與餅粕肥混合后直接施用也能顯著增強(qiáng)菌劑的定殖效果。

2.2 不同施用方法對煙草農(nóng)藝性狀的影響

2.2.1 團(tuán)棵期

在團(tuán)棵期調(diào)查不同處理煙株的株高、葉片數(shù)、最大葉長和最大葉寬等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，結(jié)果如表1所示。數(shù)據(jù)顯示，T1處理的最大葉長和最大葉寬均大于其他各處理，株高和葉片數(shù)指標(biāo)大于T3處理和CK，但落后于T2處理。T2處理在株高和葉片數(shù)量指標(biāo)上表現(xiàn)最好。該結(jié)果說明，餅粕肥和解淀粉芽孢桿菌菌劑的聯(lián)合施用有利于促進(jìn)煙苗植株的生長，而解淀粉芽孢桿菌的高密度定殖對團(tuán)棵期葉片的促生長效果顯著。

表1 不同處理煙株團(tuán)棵期農(nóng)藝性狀

2.2.2 現(xiàn)蕾期

在現(xiàn)蕾期調(diào)查不同處理煙株的株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長和最大葉寬等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，結(jié)果如表2 所示。在現(xiàn)蕾期，T1處理煙苗的農(nóng)藝性狀優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯，菌株定殖密度最高的T1處理生長狀況優(yōu)于定殖密度較低的T2處理，其平均株高為125.4 cm、莖圍為9.6 cm、最大葉長為75.2 cm、最大葉寬為28.8 cm，均大于其他各處理；平均葉片數(shù)為21.2 片，稍低于T2處理，但大于T3處理和CK。T2處理的株高、莖圍、最大葉長也大于T3處理和CK。該結(jié)果說明餅粕肥和解淀粉芽孢桿菌菌劑的聯(lián)合施用對煙草的生長具有促進(jìn)作用。

表2 不同處理煙株現(xiàn)蕾期農(nóng)藝性狀

2.3 煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施勞務(wù)投入

表3 為不同處理方式下煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施每667 m2用工投入情況統(tǒng)計(jì)表。T1由煙農(nóng)合作社在餅肥集中發(fā)酵時(shí)將菌劑一次加入餅肥中，在“三先”技術(shù)實(shí)施時(shí)將餅肥施入煙田，不產(chǎn)生煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施成本；T2由煙農(nóng)在“三先”前將菌劑集中一次加入發(fā)酵餅肥，無需蓄水，摻勻即可，每667 m2用工數(shù)量0.15 個(gè)，每667 m2煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施勞務(wù)成本18元；T3由煙農(nóng)在圍蔸及團(tuán)棵期時(shí)，分2 次灌根，每次、每株加藥劑300～500 mL，每667 m2藥劑用量600～1 000 kg，煙農(nóng)儲水及藥劑配制、運(yùn)輸、灌根等環(huán)節(jié)每667 m2用工1 個(gè)，成本120 元。因此，煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施每667 m2勞務(wù)投入排序?yàn)門3＞T2＞T1。

表3 各處理煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施每667 m2用工投入情況

3 結(jié)論與討論

將具有抗病促生效果的解淀粉芽孢桿菌菌劑配合餅粕肥施用，在煙草生長的不同時(shí)期均顯著提升了生防菌劑在煙草根際定殖的密度和穩(wěn)定性，對煙草的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀有著明顯的促進(jìn)作用，提升了煙葉產(chǎn)量。餅肥發(fā)酵基本結(jié)束時(shí)或“三先”技術(shù)實(shí)施前，將芽孢桿菌一次全部加入餅肥中的新型芽孢桿菌防治根莖病害方法，將生防菌施入的時(shí)間大幅提前，餅肥為芽孢桿菌在土壤中提供了優(yōu)良的定殖場所，其通過攝取餅肥中的有機(jī)質(zhì)加快自身的生長繁殖，這可能是T1處理和T2處理中的芽孢桿菌的生長速度、定殖密度及定殖穩(wěn)定性顯著高于傳統(tǒng)水施方法的主要原因。

結(jié)合宜昌煙區(qū)菜籽餅粕肥集中發(fā)酵技術(shù)已普遍推廣的生產(chǎn)實(shí)際，采用新型使用方法后，每667 m2能夠減少煙農(nóng)技術(shù)實(shí)施用工投入120 元，并減輕煙農(nóng)的勞動強(qiáng)度?？筛鶕?jù)煙區(qū)菜籽餅肥發(fā)酵實(shí)際、根莖病害發(fā)生范圍與趨勢及煙農(nóng)防治根莖病技術(shù)實(shí)施等實(shí)際情況靈活選擇。