生物有機肥對植煙土壤微生物及烤后煙葉質量的影響

李 佳，李 璐，楊勝男，何朋朋，張繼帥*

(1.三門峽市煙草公司 靈寶市分公司，河南 靈寶 472500；2.南陽市煙草公司 鎮平縣分公司，河南 鎮平 474250)

烤煙作為重要的經濟作物，在朱陽鎮人民收入中占有舉足輕重的地位，但由于長期大量施用化肥及連作，容易造成煙田板結、微生物菌群單一、供肥能力不足、煙葉產質下降[1-2]等問題，影響了煙葉生產的可持續性及當地農民的脫貧致富。生物有機肥作為近年推廣應用的一種新型肥料，不僅能夠為煙葉生產提供所需營養，還具有改善土壤理化性狀、調理土壤微生態結構、降低土傳病害發生、提高煙葉質量等優點[3-4]。為此，筆者研究了在靈寶植煙土壤中增施生物有機肥對煙草土壤微生物數量及考后煙葉質量的影響，以期為當地土壤改良和煙葉質量的提高提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2018年在河南省靈寶市朱陽鎮透山村進行，供試烤煙品種為云煙87。試驗地海拔989 m，土壤類型為褐土，pH值8.62、速效鉀182.8 mg/kg、堿解氮51.6 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、有機質1.1%。試驗所用煙草專用復混肥由當地煙草公司提供；普通有機肥：腐熟芝麻餅肥85%+腐殖酸15%；生物有機肥：南京農業大學農業資源與生態環境研究所與時科生物科技有限公司聯合研制的煙草專用型生物有機肥。

常規施肥：每667 m2施用50 kg煙草專用復混肥+10 kg K2SO4+10 kg KNO3。

試驗設置3個處理，T1：常規施肥，T2：常規施肥+30 kg/667 m2有機肥，T3：常規施肥+30 kg/667 m2生物有機肥。采用隨機區組設計，每個小區120 m2，3次重復，試驗田周邊設四行保護行，其他生產措施同當地優質煙葉生產技術規范。

1.2 指標測定方法

(1)土樣采集方法：分別于煙株移栽后30、45、60、75、90 d按照五點取樣法取樣，用抖土法收集煙株根際土壤[5]。

(2)土壤pH值、速效鉀、堿解氮、速效磷、有機質均參考《土壤農化分析》中的方法[6]。

(3)土壤微生物菌群數量測定：土樣經過梯度稀釋，采用固體平板混勻澆注培養計數法[7]。每個土樣重復3次。不同種類微生物的培養基分別是：細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基、放線菌采用高氏1號培養基、真菌采用孟加拉紅培養基。

(4)常規化學成分：包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量和pH值，參照《煙草化學》中的方法[8]進行。

(5)中性致香成分測定：中性致香成分由國家煙草栽培生理生化研究基地測試分析。利用GC/MS采用內標法測定；儀器：HP5890-5972氣質聯用儀。

1.3 數據分析

所有數據均采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件進行統計分析，表中數據為平均值，顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 施用生物有機肥對烤煙根際土壤中微生物數量的影響

由表1可知，煙株根際土壤中的細菌數量，整體上隨著生育期的延長呈現出先增加后降低的趨勢，在移栽后45 d時達到最大值。各處理間表現為T3>T2>T1，T3相對于T1處理，在移栽后30、45、60、75、90 d時均呈現顯著差異，前者較后者分別提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3在各時期分別比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。在移栽后45 d時差異顯著。

煙株根際土壤中的細菌數量，整體上隨著生育期的延長呈現出先增加后降低的趨勢，在移栽后45 d時達到最大值。各處理間表現為T3>T2>T1；T3相對于T1，在移栽后30、45、60、75、90 d時均呈現顯著差異，前者較后者分別提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3各時期分別比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。兩者在移栽后45 d時差異顯著。

根際土壤中的真菌數量，整體上的變化趨勢和細菌的相同，隨著生育期的延長表現為先增加后降低的趨勢，45 d時達到最大值。T3相對于T1處理，除在移栽后30 d和45 d，其余各時期均表現為T3>T1，T3處理在各時期增幅不大，相對比較平緩。T1處理在30 d和45 d時相對于前一個時期增幅較大，分別達到了91.18%和15.38%。T3相對于T2處理，真菌數量各時期均有所提高，在移栽后30 d時差異顯著，前者相對于后者提高了17.31%。

根際土壤中的放線菌數量，整體上各生育期均表現為T3>T2>T1，T3相對于T1處理，各時期的差異均達到了顯著水平，前者相對于后者，各時期分別增加了22.86%、30.95%、56.10%、34.69%、52.27%、51.43。T3相對于T2處理，各時期均有所提高且在移栽后30、45、90 d差異顯著。

表1 不同處理土壤微生物菌群數量

注:數值后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2 施用生物有機肥對初烤煙葉常規化學成分的影響

鉀素是煙草的品質元素，研究表明，K+對于提高煙葉的燃燒性和持火力、提高煙葉的彈性和質地、改善葉片色澤等有重要作用[9]。由表2可知，T3處理各部位煙葉的鉀含量均較T1和T2有所提高。下部煙葉，三者之間的差異均達到了顯著水平，T3分別比T1和T2處理高23.65%和3.98%，中上部煙葉，T3與T1差異顯著，前者比后者分別高25.49%和14.11%。與T2差異不顯著。Cl-含量與初烤煙葉質地、吸濕性、填充性等密切相關。由表2結果顯示，3個處理中Cl-含量均以T3的略小，但三者之間差異不明顯。

初烤煙葉中的還原糖和總糖含量：下部煙葉，T3處理分別比T1處理的高14.85%和8.70%。T3處理比T2處理分別低了0.51%和0.89%；中部煙葉，T3處理分別比T1處理的高12.50%和2.27%，比T2處理分別高了4.49%和1.95%；上部煙葉，T3處理分別比T1處理的高10.34%和5.61%，比T2處理分別高了5.01%和2.83%。其中，T3處理與T1處理各部位間的還原糖含量差異達到了顯著水平，下部葉總糖含量差異顯著。

總氮含量：下部葉，T3處理比T1和T2處理分別提高了3.43%和5.85%；中部葉，T3處理比T1和T2處理分別提高了15.14%和1.62%；上部葉，T3處理比T1處理降低了16.33%，比T2處理降低了2.38%。其中，T3處理與T1處理中上部位煙葉的總氮含量達到了顯著水平。

煙堿含量：在下部煙葉和中部煙葉中，T3處理分別比T1處理提高了14.94%和29.59%，差異均達到了顯著水平；T3處理分別比T2處理提高了9.26%和6.28%，中部煙葉間煙堿含量差異顯著。上部煙葉中，T3處理比T1處理降低了3.51%，比T2處理降低了1.42%。各部位間鉀氯比和兩糖比表現為T3>T2>T1，說明施用生物有機肥可以改善煙葉的燃燒性及協調性。

表2 不同處理初烤煙葉化學成分含量

2.3 施用生物有機肥對初烤煙葉中性致香成分的影響

煙葉中的中性致香成分的含量和組成對卷煙的香氣吃味有密切的聯系，許多香氣成分可以直接進入煙氣中，對煙氣的香氣量、香氣質和香型產生重要的影響[10]。由表3可知，整體上，T3相對于T1和T2處理，中上部煙葉中的美拉德反應產物、芳香族氨基酸降解產物、類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類、新植二烯均有不同程度的提高。

中部煙葉：T3的美拉德反應產物比T1和T2分別提高了23.01%和11.09%，其中糠醛和2-乙酰基呋喃含量分別提高了28.76%、13.57%和25.69%、16.18%。T3處理提高了煙葉中苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛含量，使得T3中的芳香族氨基酸降解產物含量整體上比T1和T2分別提高了46.64和10.09個百分點。巨豆三烯酮(1、2、3、4)、β-大馬酮、二氫獼猴桃內酯等,這類物質所形成的香氣質好、刺激性較小，是構成烤煙香氣的主要成分[11]。T3處理對烤煙中2,6-壬二烯醛、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮均比T1和T2有較大提高，類胡蘿卜素降解產物總量分別提高了27.36%、16.77%，茄酮和新植二烯含量分別提高了156.76%、28.99和23.00%、3.96%。

上部葉：相對于T1和T2，T3處理提高了煙葉中的糠醛、5-甲基糠醛、苯乙醛、3，4-二甲基-2,5-呋喃二酮、愈創木酚、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮、茄酮和新植二烯含量。美拉德反應產物總量分別提高了15.41%、3.39%，芳香族氨基酸降解產物總含量分別提高了25.61%、11.44%，類胡蘿卜素降解產物總含量分別提高了50.16%、17.21%，茄酮含量分別提高了146.84%、32.53%，新植二烯含量分別提高了26.19%、1.55%。

3 結論與討論

土壤微生物數量是土壤的生物學指標之一，與土壤質量和土壤健康變化密切相關[12-13]。優質煙田中土壤微生物數量多，區系復雜，土壤微生態平衡，有助于作物的健康生長。本試驗研究表明，相對于常規施肥處理，增施生物有機肥可以顯著提高移栽后根際土壤中的細菌和放線菌數量，降低30 d和45 d時土壤中的真菌數量。相對增施普通有機肥的處理，增施生物有機肥可以整體提高土壤中的細菌、真菌和放線菌數量。

煙葉內在化學成分是評價烤煙品質的重要指標，已被廣泛的認可和應用[14-16]。本試驗證明，增施生物有機肥可以顯著提高煙葉中的鉀含量和鉀氯比；還原糖是可溶性糖，可消除蛋白質燃燒產生的不良氣味，對煙葉質量起到平衡作用[17]，兩糖比即還原糖含量與總糖含量的比值，兩糖比與煙葉成熟度相關。增施生物有機肥可以提高煙株中的還原糖、總糖含量和兩糖比。總氮含量與煙葉吃味相關，過低則雜氣重，過高則刺激性較強，增施生物有機肥可以顯著提高中下部煙葉中煙堿和總氮含量；降低上部煙葉中的總氮含量，對上部葉煙堿含量影響不大。說明施用生物有機肥可以改善煙葉的燃燒性，提高煙葉成熟度，改善煙葉吃味，降低上部煙葉刺激性，提高初烤煙葉的化學品質。

表3 不同處理烤后煙葉中性致香成分含量 μg/g

在所測得的30種致香成分中，增施生物有機肥可以有效地提高煙葉中糠醛、苯甲醇、巨豆三烯酮、茄酮、新植二烯等含量，這與化黨領等[18-19]的研究結果一致。增施生物有機肥比常規施肥處理的中上部煙葉中的致香成分總量分別提高了25.41%、29.00%，比增施普通有機肥中上部煙葉中的致香成分總量分別提高了5.49%、3.32%。新植二烯本身具烤煙味，進一步降解的產物能增加烤煙香氣并具有強烈的清香氣[20]，增施生物有機肥明顯提高了煙葉中的新植二烯的含量，比純常規施肥處理的中、上部煙葉分別提高了23.00%、26.19%，比增施普通有機肥分別提高了3.96%、1.55%，這與劉星等[21]的研究結果一致。