生防菌劑與不同有機肥復配對植煙土壤微生物區系的影響

熊維亮，張宗錦，趙明珠，蔡 艷，葉沁鑫，茍小梅

（1四川省攀枝花市煙草公司，四川攀枝花617026；2四川農業大學資源學院，成都611130）

0 引言

烤煙是攀枝花市的重要經濟作物之一，是當地農民的主要經濟來源。烤煙屬茄科忌連作作物，但是由于耕地有限性及生產栽培條件的制約，煙草連作已成為一種不可避免的現象[1]。煙草連作會造成植煙土壤微生物群落結構失衡，使土壤由“細菌型”向“真菌型”演變，降低土壤肥力，增加土傳病害發生的概率，導致烤煙病害多發[1-6]。

土壤中的微生物參與了土壤中的各種代謝過程和能量轉化，土壤微生物群落結構及其多樣性是衡量土壤生物肥力及其健康狀況的重要生物學指標[1,7]。烤煙連作造成土傳病害多發與土壤微生物區系變化有著密切關系，土傳病害的發生主要是由于土壤中含有有害病原菌[2-4,6]。長期以來，國內的烤煙生產都以連作和施用農藥和化肥為主，導致植煙土壤理化性質惡化，有益微生物減少，有害病原菌增加并產生抗藥性，造成烤煙產質量降低[8-9]。研究表明生防菌是一種安全的環境友好型誘導因子，可用來改善作物的生長環境和激活作物的防御反應，對土壤微生物區系具有良好的改善作用[10]。

目前，生防菌運用存在的主要問題是土壤的復雜性致使很多因素都制約了生防菌在土壤中的定殖和增殖，使其難以發揮應有的效果[11]。李想等[12]研究發現，生防菌與有機肥配施能顯著提高生防菌在土壤中的定殖和增殖能力，更顯著地改善土壤微生物區系，而且對各種土傳病害的防控表現出良好的效果。與單獨施用有機肥或單獨施用生防菌相比，生防菌劑與有機肥配合施用更有利于改善土壤微生物區系，防控土傳病害的發生，因為生防菌與有機肥復配后，有機肥為生防菌在土壤中的定殖和增殖提供了載體和有機碳源，顯著提高了生防菌在土壤中的定殖與增殖能力，使生防菌能夠更好地發揮其防治土傳病害、改善土壤微生物區系的作用。此外，有機肥的施用還可以改善土壤微生物的生長環境，同時也是土壤微生物獲取能量和養分的主要來源[13]。但不同種類的有機肥對土壤中各菌群的影響不同，主要是因為不同有機肥所含有機質的量及其碳氮比不同[14-16]，亦與當地土壤類型、耕作條件和氣候條件等影響有機質轉化和微生物繁殖因素有關[17]，因此生防菌與不同的有機肥復配施用后在土壤中的定殖和增殖能力不同，防控土傳病害和調節土壤微生物群落結構的效果也不相同。目前關于生防菌劑與不同有機肥復配對土壤微生物區系的影響尚未見報道。筆者采用田間試驗，研究生防菌劑與不同傳統有機肥及商品有機肥復配對植煙土壤微生物區系的影響，以期為當地烤煙科學種植、降低土傳病害發生概率、提高烤煙產質量提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為水稻土。土壤基本理化性質：pH 5.19，土壤堿解氮123 mg/kg，有效磷18 mg/kg，速效鉀275 mg/kg。

供試煙草為‘云煙85’，由攀枝花市煙草公司提供。

供試菌劑為藥效型生防菌劑，菌株為ACT12密旋鏈霉菌(Streptomyces pactum)，其菌絲經大米/黃豆粉固態發酵后，擴大培養制成藥效型生防菌劑。

供試有機肥為油枯、牛糞、菌渣、氨基酸有機肥、黃腐酸有機肥、蝦肽有機肥。油枯（油枯型有機肥）由云南綠之源肥業有限公司提供；牛糞（精制有機肥）由成都進喜肥料銷售有限公司提供；菌渣（珍發牌菌渣）由都江堰市大發實業有限公司提供；氨基酸有機肥（珍發牌含氨基酸有機肥）由都江堰市大發實業有限公司提供；黃腐酸有機肥（黃腐酸水溶肥）由山東泉林嘉有肥料有限責任公司提供；蝦肽有機肥（蝦爵士）由深圳市深博泰生物科技有限公司提供。

試供氨基酸由成都百事興科技實業有限公司提供。

1.2 試驗設計

通過田間小區試驗，采取雙因素完全組合設計試驗，共12個處理，3次重復（表1）。其中菌劑有2個水平，即不添加菌劑、添加菌劑A（生防菌劑ACT12）；有機肥有6個水平，即油枯(Y)、牛糞(N)、菌渣(J)、氨基酸有機肥(A)、蝦肽有機肥(X)、黃腐酸有機肥(H)。小區面積50 m2，植煙80株。將菌劑和氨基酸(3.5%)按試驗設計與有機肥混合均勻后做基肥穴施，覆少量土，再施用復合肥，復合肥用量為375 kg/hm2，有機肥施用量為600 kg/hm2。其他烤煙施肥生產管理措施按當地生產規范進行。

1.3 指標測定與方法

1.3.1 土壤樣品的采集與保存 分別于烤煙移栽后的團棵期、旺長期和成熟期采集土樣。采集方法：每個小區采用蛇形法多點采取距植株5 cm、0～20 cm耕層土樣，混合均勻后，去除石礫及動植物殘渣，放于4℃冰箱中保存。

表1 試驗設計表

1.3.2 項目測定與方法 采用稀釋平板涂抹培養計數法測定土壤中真菌、放線菌和細菌的數量[18-19]。細菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基，放線菌采用改良的高氏一號培養基（每300 mL培養基中加3%重鉻酸鉀1 mL），真菌采用馬丁氏培養基，真菌、放線菌和細菌的稀釋度分別為10-1～10-3、10-3～10-5、10-5～10-7，置于28℃培養箱中分別培養3～5、5～7、1～2天，長出菌落后計數。將菌落計數轉換為每克干土形成的菌落數(cfu/g)。

1.3.3 數據處理 所有數據用Excel 2010處理，SPSS 20.0進行統計分析。單施有機肥和生防菌劑與該有機肥復配處理間進行t檢驗（一尾檢驗），生防菌劑與有機肥復配的6個處理間進行單因素方差分析（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤細菌數量的影響

由表2結果可知，在烤煙生長的整個周期，菌劑與牛糞復配處理與單施有機肥相比，土壤中細菌數量顯著增加，且增加幅度呈上升趨勢，從團棵期到成熟期分別增加70%、101%、276%(P＜0.05)。菌劑與油枯、菌渣的復配處理表現為團棵期和成熟期細菌數量顯著高于單施有機肥，尤其是菌劑與油枯處理，團棵期細菌數量比單施油枯增加了近3倍，旺長期則均表現為低于單施有機肥，但整體上菌劑與有機肥復配的處理細菌數量顯著高于單施有機肥的處理。菌劑與氨基酸有機肥、黃腐酸有機肥和蝦肽有機肥復配后細菌數量則低于單施有機肥。

表2中的單因素方差分析結果表明，菌劑與有機肥復配的6個處理中，YA處理團棵期細菌數量最多，達 51.7×106cfu/g，比其他復配處理增加 13.8×106～39.7×106cfu/g(P＜0.05)；NA處理旺長期(98.8×106cfu/g)和成熟期(30.3×106cfu/g)細菌數量最高，分別比其他復配處理提高 30.1×106～77.9×106、7.3×106～18.7×106cfu/g(P＜0.05)。

表2 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤細菌數量的影響 106cfu/g

綜上，生防菌劑與油枯、牛糞、菌渣復配與單施有機肥相比明顯增加植煙土壤細菌數量，以菌劑與牛糞復配效果最佳。

2.2 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤放線菌數量的影響

表3 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤放線菌數量的影響 104cfu/g

由表3結果可知，在烤煙生長的整個周期，菌劑與油枯、蝦肽有機肥復配處理放線菌數量顯著高于單施有機肥的處理。其中菌劑與油枯復配處理放線菌數量增加比較顯著，從團棵期到成熟期分別增加61%、50%、54%(P＜0.05)，菌劑與蝦肽有機肥復配處理在旺長期放線菌數量增加最顯著，增加了1.56倍。菌劑與菌渣復配處理表現為團棵期和成熟期放線菌數量顯著高于單施菌渣，尤其是成熟期，放線菌數量增加了2.5倍，旺長期則顯著低于單施菌渣。而菌劑與氨基酸有機肥復配處理，團棵期和成熟期放線菌數量顯著低于單施有機肥，旺長期顯著高于單施有機肥。

表3方差分析結果表明，生防菌劑與6種不同有機肥的復配處理，NA和AA處理植煙土壤中放線菌數量顯著高于其他4種復配處理，HA、XA處理植煙土壤放線菌數量較低。具體表現為NA和AA處理放線菌數量一直處于較高水平，尤其是AA處理團棵期(241.9×104cfu/g)和旺長期(334.6×104cfu/g)放線菌數量均最多，分別比其他復配處理提高 56.5×104～177.1×104、205.2×104～277.3×104cfu/g(P＜0.05)。

綜上，生防菌劑與油枯和蝦肽有機肥復配與單施有機肥相比，可顯著提高植煙土壤中放線菌數量。在提高植煙土壤放線菌數量上，生防菌劑與牛糞和氨基酸的復配處理效果最優。

2.3 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤真菌數量的影響

由表4結果可知，除菌劑與油枯和氨基酸有機肥復配處理外，其他4種復配處理均表現為真菌數量顯著低于單施有機肥。其中菌劑與牛糞、蝦肽有機肥的復配處理真菌數量減少比較顯著，從團棵期到成熟期，牛糞復配處理分別減少46%、75%、36%(P＜0.05)，蝦肽有機肥復配處理分別減少62%、19%、74%(P＜0.05)。菌劑與菌渣復配處理表現為團棵期和旺長期分別減少57%和41%；菌劑與黃腐酸有機肥復配處理團棵期和成熟期分別下降46%和54%，在旺長期有所增加，但總體上植煙土壤中真菌數量呈減少趨勢。這說明施用生防菌劑能顯著降低植煙土壤中真菌的數量。

表4 生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤真菌數量的影響 103cfu/g

表4的單因素方差分析結果表明，NA、XA處理對植煙土壤真菌抑制效果優于其他復配處理，尤其是XA處理，真菌數量在烤煙生長的整個周期均處于較低水平，團棵期(22.6×103cfu/g)、旺長期(13.5×103cfu/g)分別比其他復配處理少了0.7×103～30.5×103、6.8×103～26.3×103cfu/g(P＜0.05)。

綜上，生防菌劑與有機肥（除油枯和氨基酸有機肥）的復配處理與單施有機肥相比，植煙土壤真菌數量顯著減少。生防菌劑與牛糞和蝦肽有機肥的復配處理減少土壤真菌數量的效果優于其他復配處理。

3 結論

生防菌劑與牛糞復配處理烤旺長期和成熟期土壤中細菌數量最多，放線菌數量較其他處理也處于較高水平，烤煙團棵期和旺長期真菌數量較其他復配處理處于較低水平。生防菌劑與氨基酸有機肥復配處理烤煙團棵期和旺長期土壤中放線菌數量最多，但真菌數量也最多，對真菌的抑制效果不佳。生防菌劑與蝦肽有機肥復配處理對減少植煙土壤真菌數量效果較好，但該處理下細菌和放線菌的數量較其他復配處理處于較低水平。

綜上，生防菌劑與牛糞復配處理較本試驗的其他處理對植煙土壤微生物區系的影響最優，是最適合攀枝花烤煙種植施用生防菌和有機肥的組合方式，能有效改善植煙土壤微生物區系，顯著增加細菌、放線菌的數量，減少真菌數量，使植煙土壤由“真菌型”向“細菌型”轉變。

4 討論

土壤微生物是植物根區微生態系統的重要組成部分，植物能否健康生長與根區土壤微生物區系密切相關[20]。土壤中的微生物主要有真菌、細菌、放線菌3類，其中細菌占土壤微生物總量的70%～80%，是土壤中最活躍的微生物，在分解有機物質為植物提供養分的同時，促進自身的大量繁殖。一般情況下，土壤中細菌數量越多，土壤肥力水平越高[21]。其次，土壤放線菌不僅可以參與有機質的轉化和利用，而且能分泌大量抗菌物質抑制病原菌生長，對減少土傳病害的發生有重要作用[22-24]。此外，土壤病原菌一般為真菌，真菌數量升高會增加土傳病害的發生概率，從而引發煙草連作障礙[4,25]。因此，通過有機肥與生防菌劑復配的施肥方式，利用生防菌劑的生防機制來調控土壤中真菌數量，能有效克服烤煙連作障礙。鐘書堂等[26]研究發現，相比單施化肥和有機肥，菌劑與有機肥復配處理的土壤細菌、芽孢桿菌、放線菌數量和細菌與真菌的比值顯著增加，細菌群落結構明顯改變。也有研究表明，菌劑與有機肥復配對土壤細菌和放線菌數量無顯著影響[27]。本研究中，生防菌劑與有機肥復配對植煙土壤微生物區系有明顯的改善作用，能有效克服烤煙連作障礙，在烤煙生長各時期大致表現為土壤細菌、放線菌的數量增加，真菌數量減少。這是因為菌劑與有機肥復配的生物有機肥自身含有多種有益微生物，能活化土壤中原有微生物，加上菌群在有機肥的協助下定殖能力增強，進而使土壤微生物總量增加[28]。土壤的肥力提高、微生態環境得到改善的同時，土壤微生物群落的功能多樣性提高[29]，且菌劑本身是一種放線菌，施入土壤后也能在一定程度上增加放線菌的數量。而真菌數量減少的原因主要是菌劑是鏈霉菌屬的密旋鏈霉菌，對土壤中的病原真菌具有較強的拮抗作用，能顯著減少土壤中病原真菌的數量[30]。

土壤微生物是土壤抑病能力的關鍵因素[31]。有機類肥料的施用能調整土壤微生物群落結構，提高土壤微生物的物種多樣性和功能多樣性，從而提高土壤的抑病能力，達到控制土傳病害的目的[32]。高雪蓮等[33]研究表明，在甜瓜掛果期，含Bacillus subtilisY-IV1與含Trichoderma harzianumSQR-T37的有機肥混合施用處理的甜瓜鮮質量和干質量分別增加139%、287%，防病率達到了90.9%。張靜等[34]研究了不同施肥對大豆紅冠腐病的防效，結果發現，在對照的防效指定為0時，有機肥與菌劑復配的2個處理防效分別達到84.74%和81.30%，遠高于普通有機肥處理的防效(24.24%)。除此之外，有機物料種類不同，其與菌劑復配的效果存在差異，土壤中3類菌的數量變化也各不相同。本研究中，牛糞與菌劑A復配的效果總體上優于其他處理，在提高土壤細菌和放線菌的數量上效果最佳，尤其是旺長期和成熟期，細菌數量達98.8×106cfu/g、30.3×106cfu/g，這是因為牛糞自身含有大量的優勢細菌及其生長繁殖所需要的營養成分，但牛糞復配處理在團棵期的影響效果并不理想，細菌和放線菌數量均顯著低于其他復配處理，可能是因為試驗當年烤煙生長團棵期比較干旱，牛糞有機肥中微生物所需營養成分還未溶解，影響了微生物的生長繁殖。

目前的研究主要停留在不同肥料處理對土壤微生物區系和多樣性的影響上，對肥料如何作用土壤微生物的機理研究較少。且肥料對土壤微生物的短期影響有限，相關長期定位試驗表明，不同肥料對土壤基本理化性質和微生物多樣性均有顯著影響。因此，今后的研究方向應為長期施用不同肥料對土壤微生態環境的影響機理以及微生物對土壤生態系統功能的調控機理。