湖南三個植煙地土壤根際微生物的變化研究

袁謀志，周昆，柴利廣，吳芳，彭新輝

（1.湘西自治州煙草公司龍山分公司，湖南 湘西 416800；2.湖南省水稻研究所，湖南 長沙 410125；3.十堰市煙草公司，湖北 十堰 442000；4.湖南中煙工業有限責任公司技術中心，湖南 長沙 410007）

煙草種植過程中，土壤提供養分和維持煙草生長，在烤煙生產過程中有著獨特的作用。而土壤微生物是土壤的重要組成部分，它對土壤肥力的形成和植物營養的轉化起著積極的作用。氣候條件是影響土壤形成及其理化特性的主要因素之一，它對土壤有機質的含量水平及土壤中的微生物有著重要的影響。氣候、人為因素的變化影響著土壤作用機理和土壤微生物的種群、數量變化，對煙草的生長和品質起著不可低估的作用。基于此，采用盆栽和大田試驗，研究了湖南三個植煙地土壤異地種植烤煙根際微生物的變化，為煙草生產育種提供必要的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及處理

試驗用煙為主栽品種K326，在瀏陽、永州、桑植三個試驗點進行，選擇當地具典型土壤田塊，同時，采用三地土壤異地進行旱土盆栽試驗，并以當地大田栽培（旱地、水田）作對照（表1）。

注:下文寫作依此表表示，如桑植點瀏陽土為SL。

每個試驗點，三個試驗產地土壤，每個土樣設40盆盆栽，每個點共120盆。每盆栽一株煙。施肥量:每株施N 8 g，N∶P∶K=1∶1∶3。即每株總用肥量為硝酸磷銨25.6 g，過磷酸鈣66 g，硫酸鉀47.5 g。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 土樣處理在當地煙草的移栽前、團棵期、旺長期、成熟期分別采集旱地、水田土樣，同時，按三地土壤采集盆栽土壤。采集0～20 cm土層土樣，每處理取樣0.5 kg，隨即用無菌塑料袋封裝，附上標簽。要求:多點采樣，避開盆沿，每點采樣厚度、寬窄、深淺，大體一致，取樣后4℃保存（取樣途中樣品放于冰盒中，當天往返）。

1.2.2 土壤中微生物參照中國科學院南京土壤研究所微生物室編著的《土壤微生物研究法》進行測定。用牛肉蛋白胨培養基培養細菌；用馬丁孟加拉紅培養基培養真菌；用改良高氏1號培養基，臨用時在已融化的培養基中每300 mL培養基加3%重鉻酸鉀l mL培養放線菌。采用23～27℃恒溫培養、計數，全過程無菌操作。其中細菌采用混合平板法，培養24 h后計數；真菌采用涂抹平板法，培養60 h后計數；放線菌采用涂抹平板計數法，培養96 h后計數并計算每克干土含菌數。

1.2.3 土壤中脲酶和過氧化氫酶通過對新鮮土壤與尿素溶液在37℃培養2 h后測定氨釋放量，計算脲酶的活性。采用滴定法，定量測定滴定酶促反應后剩余的過氧化氫量。

1.2.4 數據分析采用Excel、DPS和SPSS等軟件對土壤微生物變化規律進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型土壤菌類及酶的數量變化

由表2可知:在煙株全生育期內，土壤中的微生物以細菌占絕對優勢，其次是放線菌，真菌量最少。細菌占總菌數的68.38%～78.05%；放線菌占21.93%～31.59%；真菌只占0.02%～0.06%。細菌、放線菌、真菌數量在三種類型栽培方式中依次為盆栽>水田>旱地。相比于旱地和水田煙，盆栽煙土壤微生物中真菌所占比例有大幅度的提高，三大類群微生物數量以真菌差異較大，放線菌次之，細菌差異最小。這表明盆栽環境有利于微生物的富積，旱地不利于土壤微生物的生長，由于土壤利用方式的不同，呈現出非常獨特的微生物功能多樣性。

表2 不同利用類型土壤菌類及酶的數量比較

本試驗對三種利用類型土壤中過氧化氫酶和脲酶的測定表明:兩種酶類中過氧化氫酶活性差異較小，脲酶活性以旱地為最大，但過氧化氫酶和脲酶活性大小在三種類型栽培方式中與菌類恰好相反，即旱地>水田>盆栽。

2.2 不同土壤和氣候條件下土壤中微生物的變化

由表3可以看出，同一生育期不同的土壤、氣候條件下土壤微生物的數量不同，相同的土壤、氣候處理不同生育期土壤微生物的數量變化也不相同，且三大類菌數量的變化在各個生育期各不相同。各個盆栽煙的微生物在整個煙草生長時期的變化相異，但總體上仍體現出各微生物（細菌、放線菌、真菌）數量隨煙草生長而大幅增加的趨勢。在煙草生長的團棵期，桑植氣候條件下的瀏陽土盆栽細菌數量達到最大值，其次為瀏陽點瀏陽土盆栽；而在煙草生長的旺長期和成熟期，均以瀏陽點瀏陽土盆栽細菌最多，明顯高于同時期的其他處理。煙草移栽后，放線菌數量以瀏陽點瀏陽土盆栽最多，這表明瀏陽的氣候和土壤環境比較適合煙草根際微生物的生長。整個盆栽煙草生育期，不同處理的土壤真菌數量差異不大。

表3 不同盆栽處理下微生物的變化

表4顯示的是不同處理下土壤過氧化氫酶和脲酶的活性變化，在所有的處理中可以看到過氧化氫酶活性在各處理中最大值為89.796 mL/kg，最小值為22.449 mL/kg；脲酶活性則在4.837～19.211 mg之間變化。平均顯示，在煙草生長的旺長期，過氧化氫酶的活性低于團棵期和成熟期；脲酶活性隨煙草的生長逐漸降低。大田栽培中過氧化氫酶活性桑植（SCK）點<永州（YCK）點<瀏陽（LCK）點，脲酶活性則是瀏陽點最低。各盆栽試驗中過氧化氫酶和脲酶活性都隨著氣候和土壤的不同而不同，如:過氧化氫酶在桑植點栽培中活性大小為瀏陽土>桑植土>永州土，而在瀏陽點栽培中則是桑植土最大，永州和瀏陽土的栽培沒有太大差異。總言之，土壤酶活性在煙草生產的各個時期以及同一時期的各個處理間不同。

表4 不同處理下土壤過氧化氫酶和脲酶活性變化

由表5可以看出，細菌、放線菌在不同氣候條件下變化較大，真菌變化較小。桑植氣候條件下的細菌在團棵期達到最大值，瀏陽、永州氣候條件下則在成熟期達到最大值，其中瀏陽氣候條件下的細菌在煙草旺長、成熟期明顯高于另外兩地同時期的水平。放線菌則在各地的氣候條件下都保持一定的增長趨勢，但是永州氣候條件下的增長幅度低于另外兩地。真菌在各個氣候條件之間的變化不明顯，以瀏陽氣候條件下的增長緩慢，但在各地的氣候條件下都保持隨煙草生長而增加的趨勢。

表5 不同氣候條件下微生物的變化

2.3 土壤微生物和酶在大田栽培和盆栽試驗中的變化比較

根際微生物的數量、組成及根際效應受到植物類型、土壤物理條件和化學性質等多種因素的影響；同時在生長發育的不同階段，植物根系的生長也會對根際微生物產生影響[1-3]。圖1顯示，大田栽培和盆栽試驗中土壤中的細菌、真菌、放線菌總數都隨著煙草生長而增加，在各煙草生長時期，盆栽微生物（細菌、放線菌、真菌）數量都大于大田栽培。其中大田栽培中的微生物數量在煙草的移栽前、團棵期變化不大，細菌甚至直到成熟期才有大幅度的提高，而盆栽土壤微生物數量變化明顯早于大田栽培。

圖1 大田與盆栽土壤微生物變化

從圖2可知，過氧化氫酶活性在盆栽和大田中的變化不一致；而脲酶活性在盆栽和大田中的變化一致，呈現先增加后減少的趨勢，至煙草生長的團棵期達到最大值。兩種酶的活性均以大田栽培中高，這可能由于微生物的活動對過氧化氫酶和脲酶活性存在一定的抑制作用。

2.4 植煙土壤微生物與酶類相關性分析

圖2 大田與盆栽土壤酶活性

土壤微生物和土壤酶之間相互作用、相互影響，促進土壤中物質的循環，進而促進植株的生長。由表6可知，細菌與放線菌數量相關系數為0.8084，呈極顯著正相關；放線菌數量與真菌數量顯著正相關；細菌與真菌相關性不顯著；過氧化氫酶與脲酶活性相關系數達到了0.4206，呈顯著正相關。此外，三大微生物數量與脲酶活性呈現一定的負相關性；過氧化氫酶活性與細菌、放線菌呈一定的負相關，但均未達顯著水平。

表6 微生物與酶類相關分析

3 結論與討論

土壤微生物和土壤酶是土壤的重要組成部分和最活躍的部分，能加速營養元素在土壤生態系統中的循環，提高營養元素的有效性，在協調植物養分供應與利用的關系中發揮著關鍵作用。

一般來說，土壤中的微生物以細菌占絕對優勢，其次是放線菌，真菌量最少。本試驗結果表明在煙株整個生育期，細菌占總菌數的68.38%～78.05%；放線菌占21.93%～31.59%；真菌只占0.02%～0.06%。，三大類群微生物數量以真菌差異較大，放線菌次之，細菌差異最小，這與張艷玲[4]等的研究結果大致相同，但細菌所占的比例有所下降，放線菌比例有所上升。

大田栽培和盆栽試驗中土壤中的細菌、真菌、放線菌總數都隨著煙草生長而增加，盆栽在各時期的數量都大于大田栽培。其中大田栽培中的微生物（細菌、放線菌、真菌）數量在煙草的移栽前、團棵期變化不大，細菌甚至直到成熟期才有大幅度的提高，而盆栽土壤微生物數量變化明顯早于大田栽培，這可能因為土壤微生物受到了根系分泌物的較大影響[5]。在盆栽環境中，根際環境對煙草根系發展有所限制，而植物根系分泌物可為土壤微生物的生命活動提供能源物質從而使其聚集在根際區域，從而影響著土壤微生物的區系、分布以及數量變化，進而影響微生物數量的變化。另外，盆栽條件下，微生物生存環境比較穩定也是各項指標高于大田栽培的一個重要因素。這與孔維棟[6]等的結論符合。另外，過氧化氫酶活性在盆栽和大田中的變化不一致，而脲酶活性在盆栽和大田中的變化一致，呈現先增加、后減少的規律，至煙草生長的團棵期達到最大值。但是兩種酶的活性都是以大田栽培為大，這與細菌、放線菌、真菌的結果相反，說明土壤酶類活性與土壤微生物存在一定的負相關性。

相關分析表明，細菌與放線菌數量呈極顯著正相關，放線菌數量與真菌數量、過氧化氫酶與脲酶活性呈顯著正相關，三大微生物數量與脲酶呈現一定的負相關性。

利用植物和微生物之間互惠的關系，選育優良煙草品種，對生產有一定的指導意義。在植煙土壤微生物研究中，一方面煙草的根系分泌物為微生物生長繁殖提供了碳源和能源，有利于微生物的生長發育；另一方面，微生物的活動和代謝作用，又從影響根細胞的膜透性、根的代謝活動、根系分泌物的吸收利用、改變根際礦質成分的生物有效性等4個途徑促進或抑制根系分泌物的釋放。這樣就在植物根際形成了新的有機成分，維持了根際環境的微生物活性[7-8]。根際微生物生物數量和種類越多，土壤生物活性越強，越能促進植物的生長[9]。從這個角度而言，在煙草栽培中，應加大套種和輪作的應用，提高微生物多樣性，為煙葉種植提供更加優良的生長環境，從而進一步提高煙葉品質。

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