不同性能改良劑對煙田土壤生物學特性和煙葉產質量的影響

邱嶺軍 許曉敬 張翔 李亮 索炎炎 司賢宗 李琦 陳秀華 徐敏 何雷

摘要 為探究不同性能改良劑對豫南煙區連作植煙土壤的改良效果，采用田間對比試驗，分析了聚谷氨酸、有機碳肥、海藻有機肥、綠色木霉4種土壤改良劑對土壤肥力特性、土壤微生物區系、煙株生長狀況及烤后煙產量產值的影響。結果表明，施用不同性能改良劑可明顯改善連作植煙土壤品質，調節植煙土壤pH至適宜水平，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量上升;土壤細菌、真菌、放線菌數量隨生育期推進先增加后降低，均于旺長期達到峰值。與CK處理相比，T2處理的細菌、真菌、放線菌數量整個生育期平均值分別提高31.78%、32.25%、30.83%;不同性能土壤改良劑的材料來源及成分不同，改良效果也存在差異，其中T2處理較CK處理產量提升12.56%，產值增加16.43%，中上等煙比例提升20.99%，顯著優于T1、T3、T4。綜上，施用有機碳肥能有效改善煙田土壤生物學特性，促進植株生長，顯著提高煙葉產質量。

關鍵詞 烤煙;連作障礙;土壤改良劑;微生物;土壤肥力

中圖分類號 S 156.2? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）01-0163-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.044

Effects of Different Performance Modifiers on Soil Properties and Tobacco Yield and Quality in Tobacco Fields

QIU Ling-jun1， XU Xiao-jing2， ZHANG Xiang1 et al

（1.Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002;2.Henan Tobacco Company Zhumadian Branch， Zhumadian， Henan 463000）

Abstract In order to explore the improvement effects of different performance modifiers on the continuous cropping tobacco soil in southern Henan， a field comparative experiment was used to analyze effect of the four soil modifiers of polyglutamic acid， organic carbon fertilizer， seaweed organic fertilizer， and green Trichoderma on soil fertility characteristics， soil microbial flora， tobacco plant growth status， and flue-cured tobacco yield and output value. The results showed that the application of different performance modifiers could significantly improve the quality of continuous tobacco planting soil， adjust the soil pH for tobacco planting to an appropriate level， and alkalinize the soil. The content of available phosphorus and available potassium increased;the number of soil bacteria， fungi， and actinomycetes first increased and then decreased with the growth period， and reached their peak in the prosperous period. Compared with CK treatment， the average number of the bacteria， fungi， and actinomycetes of T2 treatment throughout the growth period increased by 31.78%， 32.25%， and 30.83% respectively;the material sources and ingredients of soil amendments with different properties were different， and the improvement effects were also different. Among them， the yield of T2 treatment was 12.56% higher than that of CK treatment， and the output value was increased by 16.43%.? The proportion of upper and middle class cigarettes increased by 20.99%， significantly better than T1， T3， and T4. In summary， the application of organic carbon fertilizer can effectively improve the biological characteristics of tobacco soil， promote plant growth， and significantly improve the quality of tobacco leaves.

Key words Tobacco;Continuous cropping obstacles;Soil improver;Microorganisms;Soil fertility

基金項目 駐馬店市煙草專賣局科技項目（2019411700200008）;河南省煙草公司重點科技項目“煙草肥料結構優化與提質增效技術研發及應用”（2020410000270019）;河南省煙草業轉型升級科技攻關項目“河南植煙土壤保育技術研發及模式構建與示范”（2018410000270036）。

作者簡介 邱嶺軍（1991—），男，河南駐馬店人，助理研究員，碩士，從事植物養分施肥研究。

通信作者，農藝師，碩士，從事煙草生產與管理工作。

收稿日期 2021-03-25;修回日期 2021-08-16

當前我國煙草行業生產中存在長期連作和過量施用化肥的現象，不利于優質烤煙的持續經營[1]，再加上我國人均耕地資源不足、不合理的耕作方式及高強度的種植模式，造成煙田土壤養分不平衡、根際土壤微生態結構惡化、土傳病害加重、地力衰退、煙葉產量和品質逐年下降等一系列問題[2-3]。土壤作為烤煙種植的直接載體，其理化性質、肥力水平及微生物活性與植物生長代謝密切相關[4]，對煙株生長發育和煙葉品質有直接影響。地力受損致使煙株生長發育不良、內部轉化合成受阻、煙葉香氣品質下降、化學成分不協調等，嚴重制約煙草行業的可持續生產[5]。

國內外大量研究表明[6-7]，土壤改良劑是繼有機與無機肥配施、綠肥翻壓及科學輪作之后又一種新型土壤改良方式，兼具用量少、效率高及效果明顯等優點，是基于改善受損土壤基本性狀以促進植物生長發育的多種混合物，多用來改良和調節土壤中各種營養元素的遷移與循環。在農業生產上，合理利用改良劑可以改善烤煙營養結構、增強根系活力、促進主根和側根長度、增強土壤微生物及酶活性[8]、減少土傳病以及青枯病害的發生[9]。同時，可有效改善土壤物理特性，提高肥料利用效率，增加烤后煙葉產量的穩定性，提高中上等煙比率、均價和產值[10-11]。但大多數研究集中在酸化、鹽堿、重金屬污染土地上施用改良劑對土壤肥力、微生物區系及土壤物理特性的影響，而根據某一區域獨特的地理環境篩選不同性能改良劑對連作煙田的研究較少。鑒于此，筆者以豫南煙區典型煙葉產區泌陽縣連作植煙土壤為研究對象，采用田間調查、土壤理化性質分析和稀釋平板分離測數法，探究不同性能改良劑對農藝性狀、土壤理化性狀、根際土壤微生物群落和養分含量的影響，以期為煙田土壤地力保育、緩解連作障礙和微生態修復篩選出適宜的土壤改良劑，為進一步提高煙葉品質、彰顯豫南煙葉清香風格特色提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年在河南省泌陽縣高邑鄉王灣村進行，試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。基礎土壤理化性狀：pH 5.03、有效磷含量12.5 mg/kg、堿解氮含量128 mg/kg、速效鉀含量151 mg/kg、有機質含量17.2 g/kg、全氮含量1.06 g/kg、全磷含量0.40 g/kg、全鉀含量18.1 g/kg。試驗前茬為煙草，烤煙品種為云煙87。供試肥料種類：煙草專用復合肥料（N 10%、P2O5 12%、K2O 18%）、餅肥（N 5%）、硝酸鉀（N 13%、K2O 46%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.2 試驗設計

采用隨機區組設計，設5個處理，分別是CK常規施肥+不施改良劑，T1常規施肥+聚谷氨酸，T2常規施肥+有機碳肥，T3常規施肥+海藻有機肥，T4常規施肥+綠色木霉。每個處理3次重復，小區面積為72 m2，每小區種植4行，行距120 cm，株距55 cm。施純氮量75 kg/hm2、磷肥112.5 kg/hm2、鉀肥262.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O為1.0∶1.5∶3.5，試驗各處理氮、磷、鉀用量保持一致，氮肥70%條施、30%穴施，磷肥全部條施，鉀肥50%條施、20%穴施、30%追施。

試驗于2019年4月21日選取長勢均勻一致的煙苗進行移栽，不同土壤改良劑按照該產品使用說明書配制成相應比例液體肥料，于移栽煙苗時進行灌根處理。聚谷氨酸為武漢光華時代生物科技有限公司生產，1 hm2施用量為15 L，用150 kg清水稀釋后灌根處理，成分含量（Zn+B+Fe）≥10%，（Ca+Mg+S）：SiO2≥18%，γ-PGA 20 g/kg;有機碳肥為福建綠洲生化有限公司生產，1 hm2施用量為15 L，用6 kg清水稀釋后灌根處理，有機碳養分（以碳量計）≥150 g/L;海藻有機肥為北京雷力海洋生物新產業股份有限公司生產，1 hm2施用量為15 L，用350 kg清水稀釋后灌根處理，成分含量為Alg≥2%，Sw≥300，N+P+K≥14%，Cu+Fe+Mn+Zn≥4%;綠色木霉為河南農業大學煙草學院提供，1 hm2施用量為7.5 kg，用6 kg清水稀釋后灌根處理，成分含量0.5億孢子/g，其他栽培及田間管理措施按當地優質煙葉生產規范進行。

1.3 樣品采集與項目測定

于烤煙生長的3個生育期（團棵期，移栽后30 d;旺長期，移栽60 d;成熟期，移栽后90 d），在煙壟上采集2株煙正中位置0～20 cm土層3個重復的土樣，采用5點法混合均勻后取1/4低溫冷藏帶回室內，鮮樣去雜后保存于4 ℃冰箱，測定土壤微生物區系，另外部分土樣風干后研磨測養分含量。同時，每個生育期隨機選取3整株煙株，分部位取樣并清洗干凈，置于烘箱，設定105 ℃殺青30 min后，70 ℃烘干至恒重。

土壤微生物區系用稀釋平板分離測數法測定[12];按照文獻[13]的方法采用電位法（ZD型酸度計）測定pH;堿解氮含量采用堿解擴散法測定;有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度計法測定[14]。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0對試驗數據進行處理，用Duncan′s新復極差法進行多重比較不同處理間差異顯著性（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同性能改良劑對煙株農藝性狀的影響

不同處理農藝性狀見表1。由表1可知，在移栽后30 d，施用不同性能改良劑對煙株生長發育具有顯著的促進作用。與CK處理相比，施用不同性能改良劑的株高提高幅度為0.7～3.7 cm，葉面積分別提高了12.90%、18.48%、6.94%、8.50%，SPAD值提高幅度為0.9～4.8，T2處理的莖圍、葉面積與CK、T1、T3、T4均存在顯著差異。在移栽后60 d，葉面積和莖圍均以T2處理最高，分別達1 340.1 cm2和8.3 cm，葉面積由高到低為T2>T1>T4>T3>CK處理。與CK處理相比，T2處理的株高、莖圍和葉面積分別提高了10.24%、15.28%、28.18%。不同處理的SPAD值之間進行對比，以T2處理最低，表明有機碳肥能有效促進煙葉后期成熟落黃。綜上，施用有機碳肥的T2處理對烤煙株高、葉片數、莖圍及葉面積均有促進作用，能有效促進烤煙生長發育。

2.2 不同性能改良劑對煙株干物質積累的影響

由圖1可知，在移栽后60 d，施用不同性能改良劑對煙株的根、莖、葉干物質積累量均有不同程度的提高，對煙株生長發育具有明顯的促進作用。與CK相比，不同處理根、莖和葉干物質重提高幅度分別為0.41%～25.82%、6.34%～19.01%、0.10%～22.06%，T1和T2處理根干物質重有明顯增加;莖則以T2和T4處理較高，但不同處理之間無顯著差異;施用不同性能改良劑處理的葉干物質重均有不同程度的增加，以T2處理最高，達128.9 g/株，且T2處理與CK、T1、T3、T4均存在顯著差異。表明施用有機碳肥的T2處理能有效促進烤煙生長，有利于煙株干物質積累。

2.3 不同性能改良劑對土壤微生物學特性的影響

由圖2可知，各處理土壤微生物數量發生了明顯變化，具體表現為細菌>放線菌>真菌，土壤細菌最高，其次是放線菌。施用不同性能改良劑的微生物數量顯著高于不施改良劑的CK處理，表明科學合理施用改良劑對連作煙田土壤具有積極效應，對各微生物類群數量的提升具有統計學意義。由圖2A可知，土壤細菌數量隨生育期的不斷推進表現出先增大后減小的變化規律，于移栽后60 d出現峰值，T2處理在前2個生育期細菌數量最高，在移栽后90 d時，T2處理急劇下降，與CK無顯著差異，但T2與T1、T3和T4處理均存在顯著性差異，且顯著小于T1、T3和T4處理。由圖2B可知，土壤真菌數量的增減規律與細菌數量類似，施用不同性能改良劑的真菌數量較CK處理分別提高14.31%～28.85%、1.66%～46.15%、17.77%～65%和17.31%～27.5%，在移栽后90 d，T2處理與T1、T3和T4處理均存在顯著差異，而T1、T3和T4處理之間差異不顯著。由圖2C可知，土壤放線菌數量的變化規律為前期緩慢增加、后期緩慢下降，前2個生育期T2處理與T1、T3和T4處理均存在顯著差異;于移栽后90 d，不同性能土壤改良劑處理之間均無顯著差異。綜上，表明施用有機碳肥的T2處理對土壤微生物群落功能多樣性和數量、生態修復改良效果最佳。

2.4 不同性能改良劑對植煙土壤理化性質的影響

由表2可知，在移栽后60 d，施用不同性能改良劑的土壤pH（背景值5.03）呈明顯升高趨勢，其中以T2處理漲幅最大，提高了21.87%，與CK、T1、T3、T4處理均存在顯著差異，其次為T1處理，提高了10.34%。隨著烤煙生育期的不斷推進，煙田土壤逐漸變得疏松，不同性能改良劑的土壤容重均低于CK處理，但未達顯著差異水平，可能是短期內施用不同性能改良劑對土壤物理特性的改良效果并不明顯。不同處理的土壤含水率與CK相比，均有不同程度的提高，以T3處理最高，達14.2%。不同性能改良劑處理可顯著提高烤煙土壤有效磷含量，T2處理的有效磷、堿解氮、速效鉀含量比CK分別提高了59.68%、13.38%、2.67%，而T3、T4處理對土壤速效鉀含量表現出某些抑制作用。施用不同性能改良劑為烤煙旺長期的快速生長提供充足的養分。

2.5 不同性能改良劑對烤煙經濟性狀的影響

由表3可知，施用不同性能改良劑處理的產量、產值、均價和中上等煙比例均有不同程度提高，其中以T2處理煙葉品質最佳且經濟性狀好，較CK處理產量提升11.11%，產值增加16.43%，中上等煙比例均提升20.99%，T2處理產量、產值、均價和中上等煙比例顯著優于T1、T3、T4處理，且T1、T3、T4處理產量、產值、均價之間均無顯著差異，表明施用有機碳肥的T2處理可提高中上等煙比例、均價和煙葉產量、產值，對提升烤煙的經濟效益有積極作用。

3 討論

適宜的植煙土壤是烤煙生長發育、提高煙葉產量及品質的重要基礎[15-16]。不同性能改良劑包含多種中微量元素、微生物菌劑和活性添加劑，引入冗余的有益微生物菌群能有效促進有機質礦化，在某種程度上激活了多種功能性微生物和酶的偏嗜性，增加土壤氮素的礦化速度、釋放速率，進而改善土壤理化性狀、微生物種群結構和生物養分有效性，增強烤煙的營養供給能力和抗逆性能，對改善煙葉品質等具有積極作用[17-18]。研究表明[19]施用不同土壤改良劑可調節pH至適宜范圍，提升土壤鹽基交換性和陽離子總量，增加土壤有機質的礦化、堿解氮含量、鉀含量的固定和減少對磷的吸附，這與該研究結果一致。施用不同性能改良劑處理的pH與CK處理相比分別提高了10.34%、21.87%、7.55%、7.16%。王佩雯等[20]研究表明pH可間接作用于根細胞表面電荷或者pH動態變化直接影響土壤養分離子有效性，進而影響烤煙對養分的吸收。陳麗燕等[21]研究表明土壤pH與細菌Chao指數、細菌香農指數等呈極顯著正相關關系，與土壤全氮、銨態氮、有效Fe、Zn呈顯著線性負相關。不同性能改良劑的材料來源及組成成分不同，對連作煙田土壤的改良效果也存在差異，其中以有機碳肥的T2處理改良效果最佳，可顯著提高烤煙土壤速效磷、堿解氮和速效鉀含量，與CK處理相比分別提高了59.67%、13.38%、2.67%，這與鄧小華等[22]研究結果一致。不同性能改良劑的施用不僅改善了植株的生長狀況，煙株株高、莖圍及葉面積均有不同程度提高，而且有利于煙株干物質積累，與CK處理相比，根、莖、葉干物質積累提高幅度分別為0.41%～25.82%、6.34%～19.01%、0.10%～22.06%。蘭摯謙等[23]研究表明連作番茄配施土壤改良劑能夠降低土壤酸性，增大土壤孔隙度，促進根系快速生長發育，為果實成熟提供充足營養。周緒寶等[24]研究表明施用土壤改良劑可有效提升根系活力、提高光合作用和土壤酶活性，顯著提升花生、蘋果、甜瓜等作物的產量與品質，這與該研究結果一致，該試驗結果表明T2處理較CK處理產量提升11.11%，產值增加16.43%，中上等煙比例提升20.99%，且烤后中部煙葉的總糖、還原糖、氯的質量分數及糖堿比、氮堿比和兩糖比均在適宜范圍內，使烤后煙葉內在化學品質更協調。

土壤細菌、真菌、放線菌數量是微生物區系結構重要的組分之一，并積極介入調控土壤中物質能量循環、有機物轉化吸收、活化土壤養分以及維護微生物生態群落平衡[25-27]，在提高作物抗病抗害的免疫機理以及增強作物抵抗非可控生物因素與非生物因素逆境脅迫方面具有巨大作用，是影響土壤養分庫、生物化學活性及群落生理功能的活指標[28-29]。該研究結果顯示，施用不同性能改良劑處理與CK相比，可顯著增加煙田土壤細菌、真菌、放線菌數量，這對于連作煙田微生態土壤修復與保護，促進烤煙的快速生長，降低土傳病害發生等方面具有積極意義[30]。周緒寶等[24]研究表明，土壤改良劑的施用改善了植物生長狀況，增加了土壤微生物總量，改變了微生物群落結構組成和多樣性以及不同分類水平下各類細菌所占比重，最終影響了微生物多樣性指數和土壤系統結構的復雜性，種群結構的復雜程度和多樣性指數越高，穩定性就越高，這與該研究結果一致，T2處理細菌、真菌、放線菌數量比同期CK處理整個生育期平均值分別提高31.78%、32.25%、30.83%。潘金華等[31]研究表明，施用土壤改良劑可有效增強土壤有機氮的硝化、礦化作用、氮素有效利用率以及較好地達到土壤培肥的目的。鄧小華等[32]研究表明，施用土壤改良劑可提高煙葉物理特性、中上等煙比例和產量、產值、烤后煙化學成分指數和評吸總分。若烤煙生產中土壤改良劑科學合理施用，不僅有利于優質烤煙的成熟落黃，而且會增加烤煙后期土壤中硝化細菌數量。因此，施用有機碳肥的T2處理能有效改善河南煙田土壤生物學特性，提升煙田土壤的營養結構，使土壤肥力水平得到提高。

4 結論

不同性能土壤改良劑的材料來源及組成成分不同，對植煙土壤理化性狀、微生物群落、煙株生長狀況及煙葉產值的改良效果存在明顯差異，其中以施用有機碳肥的T2處理煙葉品質好且經濟性狀最佳，顯著影響了煙田土壤微生物群落功能多樣性和數量、土壤生態修復改良效果，在烤后煙葉產量穩定性情況下，提高了上中等煙比例、均價和產值。因此，在該試驗條件下，施用有機碳肥更符合豫南煙區優質烤煙生產的營養特性，能有效改良煙田土壤環境，提高烤煙的產量和品質。

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