有機菌肥與水溶性肥料配施對植煙土壤及烤煙品質的影響

鄧兆權，祖慶學，林 松，母少東，程傳策,2*，任春燕

(1.貴州省煙草公司 貴陽市公司，貴州 貴陽 550001；2.河南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院，河南 鄭州 450002)

根際微生物在煙草根際環(huán)境中起著重要的作用，不僅與煙草土傳病害的發(fā)生有密切關系，還與煙株養(yǎng)分吸收和土壤養(yǎng)分有效性有很大的聯(lián)系，對煙葉質量的形成有一定的影響[1]。微生物肥料適合各種作物，特別在板結土壤、鹽堿化土壤、酸化土壤、病害嚴重土壤中的應用效果更為明顯[2]。

當前開發(fā)的微生物肥料主要有根瘤菌類、生物鉀肥、復合微生物肥料，一般由功能微生物、載體和無機化肥組成，生產(chǎn)工藝包括菌種分離、篩選及擴大繁殖、原材料粉碎及混合、微生物吸附、造粒、烘干等環(huán)節(jié)[3]。本試驗采用田間試驗，研究了微生物菌肥和水溶性肥料配施對土壤理化性質、微生物種類及數(shù)量、土壤養(yǎng)分供應、煙草生長發(fā)育和煙葉品質的影響，來篩選出適合貴州煙區(qū)的微生物肥料，探討了微生物肥料對煙草生理生化的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本試驗于2016年在貴州省開陽縣進行，試驗地土壤為當?shù)卮硇酝寥溃柿χ械龋貏萜教梗嗯欧奖恪Ｃ芏葹樾芯?.20 m和株距0.50 m。

1.2 試驗材料

供試品種為當?shù)刂髟云贩N云煙87。(1)有機菌肥為河南金匯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，其有機質≥40%，有效活性菌≥0.2億/g；(2)根護為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：N+P2O5+K2O≥0.5 kg/L，鋅(Zn)+硼(B)≥0.002～0.03 kg/L；(3)果先鋒為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：氮磷鉀為140-75-285、有機質0.068 kg/L、Zn 0.001 kg/L、B 0.002 kg/L；(4)優(yōu)的補為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：EDTA-Fe 0.003 kg/L、EDTA-Cu 0.006 kg/L、EDTA-Mn 0.003 kg/L、Zn 0.1 kg/L、B 0.008 kg/L、Mo 0.00025 kg/L；(5)浩翠為廣州本色農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，主要成分：有機質0.16 kg/L、氧化鉀0.07 kg/L、甘露醇0.01 kg/L、海藻酸0.065 kg/L(主要成分為海藻酸)。

1.3 試驗設計

基肥使用有機菌肥，試驗設5個處理:對照(CK)，按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式；T1：試驗水肥1號：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和1 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、10 mL優(yōu)的補和10 mL浩翠；T2：試驗水肥2號：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和1.5 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、15 mL優(yōu)的補和20 mL浩翠；T3：試驗水肥3號：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和2 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、20 mL優(yōu)的補和30 mL浩翠；T4：試驗水肥4號：于烤煙移栽后20 d灌施5 kg/667 m2根護(稀釋400倍)，移栽后35 d，淋根0.5 kg/667 m2豐產(chǎn)素和2.5 kg/667 m2果先鋒，移栽后50 d，噴施0.05 kg/667 m2豐產(chǎn)素、25 mL優(yōu)的補和40 mL浩翠；每處理重復3次，共計15個小區(qū)，每小區(qū)50 m2，共需試驗面積750 m2，隨機區(qū)組排列。T1、T2、T3和T4等4個處理氮肥施用量按當?shù)厥┯昧?0%施入且全部作為基肥施用，烤煙移栽后20、35、50 d分別追施水溶性肥料，其他栽培管理措施按當?shù)刈罴汛胧嵤Ｒ圃院?0、60、90、120 d取根際土壤進行測定，烤后煙葉取代表性樣品C3F，每個樣品2 kg。

1.4 經(jīng)濟性狀觀察記載

以小區(qū)為單位單獨采收烘烤、分級計產(chǎn)。開烤前調查實收株數(shù),對各小區(qū)標記煙株標記下部葉(4～7葉位)、中部葉(9～12葉位)、上部葉(14～17葉位)。烘烤結束后，按小區(qū)進行分級，再統(tǒng)計煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，上等煙比例、上中等煙比例。

1.5 樣品采集與測定

1.5.1 土樣采集 共分4次采取，分別于煙株移栽后30、60、90、120 d對每個處理植煙根際土壤5 mm范圍內進行取樣，取樣時采集耕作層土樣1.5 kg，混合均勻后，用四分法取1 kg土樣送檢。

1.5.2 煙樣采集 煙葉分級結束后，以處理為單位留取各小區(qū)標記葉，用于內在化學成分分析。

1.5.3 測定項目與方法 (1)土壤化學指標。分別于煙株移栽后30、60、90、120 d，對植煙根際土壤5 mm范圍內進行取樣，測定土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質等；測定方法為土壤堿解氮采用堿解擴散法、土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法、土壤速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法和土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法。

(2)土壤相關酶指標。分別于煙株移栽后30、60、90、120 d，對植煙根際土壤5 mm范圍內進行取樣，測定土壤蔗糖酶和土壤脲酶;測定方法為土壤蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，以37 ℃下培養(yǎng)24 h葡萄糖的mg/kg為單位；土壤脲酶活性采用奈氏比色法，以37 ℃下培養(yǎng)24 h的NH4-N的mg/kg為單位。

(3)化學成分測定。還原糖和總糖的測定參照YC/Y 32─1996，煙堿的測定參照YC/T 34─1996，鉀、氯含量的測定分別參照YC/T 73─2003和YC/T 153─2001。

(4)經(jīng)濟性狀。計算烤后煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙比例和上中等煙比例等。

(5)物理特性。根據(jù)相關行業(yè)標準或行業(yè)內普遍采用的方法檢測各項物理指標。厚度、含梗率、葉質重、拉力參照文獻測定，平衡含水率采用行業(yè)標準YC/T 31─1996測定；填充值按行業(yè)標準YC/T 152─2001檢測。

(6)中性致香物質。采用氣/質聯(lián)用儀Agilent GC 6890 N/MS 5975進行分析。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan新復極差法比較不同處理間各種指標之間的差異；使用OriginPro 8.5進行相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理土壤酶活性動態(tài)變化特征

2.1.1 不同處理對土壤脲酶的影響 土壤脲酶是土壤氮周轉的主要酶類，其活性大小用來表征土壤氮素周轉情況[4]。由圖1可知，在煙草的不同生長時期，不同施肥處理的脲酶活性大體呈先下降后上升的趨勢。在移栽后30 d時，施菌肥處理的脲酶活性均顯著高于對照處理，其中T3處理的脲酶活性最高。在移栽后60 d時，則以T3處理的脲酶活性顯著高于其他處理，T1次之，其他水溶性肥料處理脲酶活性依次降低。在移栽后90 d時，表現(xiàn)出與60 d時相似的規(guī)律。而移栽后120 d時，總體脲酶活性降低，但以T3和T1處理的脲酶活性顯著高于其他處理。總體來說不同水溶性肥料能顯著提高土壤脲酶活性，尤其是T3處理。

圖1 不同處理的土壤脲酶活性

2.1.2 不同處理對土壤蔗糖酶的影響 土壤蔗糖酶是土壤含碳有機物的主要轉化酶，其活性高低表征土壤中含碳有機物的礦化強度[5]。圖2顯示，土壤蔗糖酶活性在煙草整個生育時期變化幅度不大，總體較平穩(wěn)。特別是在移栽后30、60、90 d變化幅度較小，但在使用水溶性肥料的處理均顯著提高了蔗糖酶活性，其中以T3處理活性最高。在煙草移栽后的120 d，土壤蔗糖酶活性較其他幾個時期略有升高，且仍以T3處理的活性顯著高于其他處理，高達17.87 mg/kg。總體來說，施用水溶性肥料能夠明顯提高土壤蔗糖酶活性，促進土壤有機碳的分解，其中以T3處理的效果最好。

圖2 不同處理的土壤蔗糖酶活性

2.2 不同處理不同生育期土壤基本化學性質變化特征

2.2.1 不同處理對土壤堿解氮的影響 氮素是一切植物生長發(fā)育必不可少的生命元素，對于烤煙來說氮素水平的高低直接影響其氮素代謝過程，也最終會影響烤煙產(chǎn)量和品質[6]。圖3-a顯示，土壤堿解氮含量總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。這與煙草的生長周期比較相似。在煙草生產(chǎn)前期，煙草植株較小，對氮素需求不高，所以在土壤中殘留的施肥的氮素含量較高。在煙草移栽后的初期(30 d)，相對于對照，除T3處理表現(xiàn)出顯著差異外，其他處理與對照之間差異不顯著。煙草移栽后60 d,總體各處理的堿解氮含量略有降低，不同處理間的差異與30 d時類似，仍以T3處理的含量最高，但其他施用水溶性肥料的處理與對照之間并無明顯差異。移栽后90 d時，不同處理的堿解氮含量均有所增加，這可能與施肥時間相關，處理間的堿解氮含量雖然表現(xiàn)出不同的水平，但差異不顯著。在煙草生長后期的120 d，整體土壤堿解氮含量下降，但處理間差異不明顯。總體而言，除T3處理外，不同水溶性肥料對土壤堿解氮水平并無明顯影響。

2.2.2 不同處理對土壤速效磷的影響 磷素作為植物三大大量元素之一，對植物的整個生育周期有著重要作用，特別會影響作物的一些產(chǎn)量構成因素[7]。圖3-b顯示，土壤速效磷總體在煙草生長前中期，其含量水平?jīng)]有明顯差異，在90 d時有所降低，但在成熟期又略有回升。在煙草移栽后的30 d時，土壤的速效磷各處理之間差異不顯著。在移栽后60 d時，T3處理的速效磷含量顯著高于對照，達到17.15 mg/kg，但其他施用水溶性肥料的處理與對照之間差異不顯著。在移栽后90 d，雖然在含量水平上整體有所降低，但處理間的差異不明顯。在煙草成熟期，土壤速效磷總體水平較90 d有所回升，其中T1和T3處理的速效磷含量明顯高于對照。整體來說，雖然在不同時期不同處理間表現(xiàn)出了一定的差異，但規(guī)律性不明顯，施肥處理相對于對照來說，其對土壤速效磷含量的影響不是很顯著。

2.2.3 不同處理對土壤速效鉀的影響 鉀素是煙草重要的品質元素，其含量的高低直接影響烤煙的諸多品質指標，對品質和抗逆性有直接影響[8]。而土壤中速效鉀含量直接指代土壤是否能否供應足夠的鉀素滿足煙草的生長和品質所需。圖3-c顯示,不同生育期土壤速效鉀的變化特征。總體來說，土壤速效鉀含量呈先降低后增加的趨勢。在煙草移栽后30 d時，T1和T3處理的土壤速效鉀含量顯著高于對照，但T2和T4處理的含量與對照之間差異不明顯。在煙草移栽后60 d時，整體土壤速效鉀含量有所降低，以T1處理含量最低，其他處理間差異不顯著。在煙草移栽后的90和120 d時，土壤速效鉀含量有所升高；且90 d時處理間差異不顯著；120 d時處理間差異與30 d時相似，以T3處理的含量最高，其他處理間差異不顯著。整體而言，施用不同的水溶性肥料對土壤速效鉀含量影響效果不明顯。

2.2.4 不同處理對土壤有機質的影響 土壤有機質是土壤肥力高低的一個主要指標，其含量水平直接指代土壤肥力水平的變化[9]。圖3-d顯示，總體上，土壤有機質含量雖然在不同處理間差異明顯，但相同處理在煙草的不同生育期間變化不明顯，總的來說土壤有機質處于一個相對平穩(wěn)的水平，這與土壤有機質的周轉緩慢是一致的。不同處理間不同生育期中均以T3處理的有機質含量顯著高于其他處理。從整體的土壤有機質含量變化來看，施用不同水溶性肥料的處理雖然在一定程度上提高了土壤有機質含量，但總體表現(xiàn)不明顯。

圖3 不同處理的土壤堿解氮(a)、速效磷(b)、速效鉀(c)和有機質含量(d)

2.3 不同處理對烤后煙葉物理特性的影響

煙葉的物理特性是煙葉質量的一個重要方面，煙葉物理指標的優(yōu)劣直接關系到煙葉加工性能，影響卷煙工業(yè)的成本控制、倉儲養(yǎng)護、打葉復烤、制絲切絲等重要環(huán)節(jié)[10]。由表1可知，與CK(對照)相比，不同水溶性肥料處理的含水率、填充值和厚度等物理特性指標均較大，葉質重和含梗率等均較小。在不同處理間，含水率和厚度均以T4處理最大，其值分別為14.57%和0.114 mm，分別比對照高了42.14%和26.32%；填充值以T3處理最大，大小為4.43 cm3/g，比對照高了20.09%；不同處理間葉質重的大小順序為：CK>T1>T3>T4>T2；含梗率以CK(對照)的值最大，其值為35.32%，其次是T1和T4，而以T3處理最小，其值為31.87%；拉力以T3和T1處理最大，其值分別為2.75 N和2.46 N，分別比對照高了24.73%和15.85%。方差分析結果表明，就含水率而言，T2、T3和T4與T1和CK差異均顯著，而T2、T3和T4處理間差異不顯著，T1和CK處理間亦不顯著；烤后煙葉的葉質重在不同處理間差異均顯著；烤后煙葉的填充值和含梗率在不同處理間差異均不顯著，就厚度而言，T4處理與其他不同處理間差異均顯著，T1、T2與T3和CK之間差異均顯著，而T1、T2和T3、CK之間差異均不顯著；對于拉力，T2與T3之間差異顯著，而與其他處理及其他處理間差異均不顯著。

表1 不同處理烤后煙葉的物理特性

2.4 不同處理對烤后煙葉常規(guī)化學成分的影響

烤煙化學成分不僅決定著煙葉品質和卷煙風格特征，而且還影響煙葉的工業(yè)可用性和卷煙產(chǎn)品的安全性，越來越受到人們的重視[11]。

由表2可知，T3的總糖和CK的還原糖含量最高。煙堿是煙草及其制品中產(chǎn)生生理反應的主要成分，含量的高低對煙草的質量起著至關重要的作用。煙葉糖堿比協(xié)調能使煙氣保持良好的香氣、吸味、甜度及適宜的勁頭和濃度，氣比較醇和。煙堿含量由高到低依次為T1>T2>T4>T3>CK，CK處理的糖堿比達到6.84，不同處理的糖堿比處于優(yōu)質煙葉糖堿比的范圍。煙葉鉀含量、氯含量和鉀氯比是烤煙化學成分評價體系中的重要指標，鉀含量從高到低依次為CK>T3>T1>T4>T2，T3處理的鉀氯比達到9.61。整體來看，T3處理的水溶性肥料對提高煙葉的內在化學品質效果好。

表2 不同處理烤后煙葉常規(guī)化學成分

2.5 不同處理對烤后煙中性香氣成分的影響

煙葉香氣成分是煙葉品質的一個重要組成部分，與感官品質、化學品質等息息相關，并直接影響煙葉的經(jīng)濟效益[12]。由表3可知，對不同處理的烤煙煙葉中的香氣物質進行定量分析，不同處理之間致香物質總量大小為T4>T3>CK>T1>T2，T4比CK提高了39.64%；類胡蘿卜素類是形成烤煙細膩、高雅和清香氣的重要組成部分，不同處理之間類胡蘿卜素類含量大小為T3>CK>T1>T4>T2，其中T3處理的β-大馬酮和巨豆三烯酮含量最高；苯丙氨酸類致香物質對烤煙香氣影響較大，特別是烤煙的清香和果香味，不同處理苯丙氨酸類致香物質含量以T3處理最高，其含量為15.78 μg/g，其次是CK和T1，以T2處理含量最低；茄酮、糠醛、糠醇和吡咯等棕色化反應產(chǎn)物對可可香味的合成很重要，由表3可以看出與對照處理相比，T3和T4處理的水溶性肥料能增加棕色化反應產(chǎn)物含量；T4處理的新植二烯類香氣物質含量明顯高于其他4個處理，比對照高了43.58%，表明試驗水肥4號的煙株對新植二烯類香氣物質的合成影響較大。總體來看，T3處理的類胡蘿卜素類、苯丙氨酸類和棕色化反應產(chǎn)物等致香物質含量最高，T4處理的新植二烯和致香物質總量最高，香氣量充足。

表3 不同處理烤后煙中性香氣成分 μg/g

3 結論與討論

土壤微生物和酶是土壤生物化學特性的重要組成部分，在土壤養(yǎng)分轉化循環(huán)、有機質分解等方面起著重要作用，是土壤肥力的一個重要指標，常被用于評價土壤質量的生物學特性。

微生物菌肥和水溶性肥力配施對提高土壤脲酶和蔗糖酶活性有明顯作用，且以T3處理效果最好。

微生物菌肥和水溶性肥力配施能提高植煙土壤的堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質等含量，促進煙株生長發(fā)育。

微生物菌肥和水溶性肥力配施在一定程度上提高了烤煙的各物理指標，改善了內在化學成分，提高了烤煙香氣，以T3和T4處理表現(xiàn)較好。