有機無機肥配施對烤煙根際微生物代謝功能多樣性以及產質量的影響

向羽 唐韻 陳文杰 丁易金 牟毅

摘要 為探究有機無機肥配施對烤煙根際微生物活性與產質量的影響，系統分析了腐熟菜籽餅肥和復合肥配施對烤煙農藝性狀、葉綠素值、根際微生物代謝功能多樣性以及經濟性狀的影響。結果表明，處理T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2與復合肥450 kg/hm2配施）能夠顯著促進煙株生長與莖圍，分別比對照高8.17、0.21 cm;且有利于提高烤煙根際土壤微生物對氨基酸、聚類化合物碳源的利用能力，代謝功能多樣性指數Simpson指數與豐富度指數顯著高于其他處理;其次，T2處理后烤煙成熟期的上中下葉位葉綠素含量、以及整個生育期與對照無顯著差異，對煙葉的落黃成熟沒有推遲效應。進一步對產質量統計表明，T2處理能夠顯著提高產量、產值，較常規施肥分別提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2。因此，腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2+復合肥450 kg/hm2為最佳配比，能夠增加土壤生物活性，提高煙葉產質量與可用性。

關鍵詞 有機無機肥;根際微生物;功能多樣性;農藝性狀;產質量

中圖分類號 S 572? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）03-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.039

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on the Metabolic Function Diversity of Rhizosphere Microorganisms and Yield of Flue-cured Tobacco

XIANG Yu， TANG Yun，CHEN Wen-jie et al

（China Tobacco Hubei Industrial LLC， Enshi， Hubei 445000）

Abstract In order to explore the effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on rhizosphere microbial activity and yield and quality of flue-cured tobacco， the combined application of decomposed rapeseed cake fertilizer and compound fertilizer on the agronomic characteristics， chlorophyll value， rhizosphere microbial metabolic function diversity and economy of flue-cured tobacco was systematically analyzed. The results showed that treatment T2 （675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer） could significantly promote tobacco plant growth and stem robustness， which were 8.17 and 0.21 cm higher than those of the control， respectively;also， it improved the carbon source utilization capacity of flue-cured tobacco rhizosphere soil microorganisms， the metabolic functional diversity index Simpson index and richness index were significantly higher than other treatments;secondly， there was no significant difference in the chlorophyll content of upper， middle and lower leaves and the whole growth period of flue-cured tobacco after T2 treatment compared with the control， and the yellowing and ripening of flue-cured tobacco were not delayed. Further yield and quality statistics showed that T2 treatment could significantly increase the yield and output value by 282 kg/hm2，14 028.90元/hm2 respectively. Therefore， the best ratio of 675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer was beneficial to increase soil biological activity and improve the yield， quality and usability of tobacco leaves.

Key words Organic and inorganic fertilizers;Rhizosphere microorganisms;Functional diversity;Agronomic traits;Yield and quality

基金項目 湖北中煙工業有限責任公司科技項目（2020JSYL4ES2C002）。

作者簡介 向羽（1986—），男，湖北恩施人，農藝師，從事煙葉生產及煙葉評級研究。

收稿日期 2021-05-17

化學肥料是農田土壤養分的重要來源，在促進作物生長發育、改善農藝性狀和提高產量方面起著重要作用[1]。烤煙的產量和質量受土壤肥力的影響。近年來，烤煙種植中化肥的投入量不斷增加，有效提高了煙草產量，但也造成了嚴重的土壤酸化板結，生物多樣性降低，中微量營養元素缺失或難以利用，有機質含量下降，整體土壤的微生態失衡，導致煙草生長發育受阻，根莖病害發生嚴重，烤煙產質量受到嚴重威脅[2-4]。研究表明，單施化肥會加速土壤酸化板結，養分單一，降低土壤微生物群落的豐度和活性[5]，單施有機肥養分含量低，利用率低，無法滿足作物在生長旺盛時期對養分迫切需求的問題[6]。因此，結合化肥肥效快、肥力猛，能短期內提供作物生長營養物質和有機肥養分豐富、含量均衡、肥效持久，可增加土壤有機質含量、土壤有益微生物數量以及提高土壤酶活性等優點，有機無機肥合理配施成為提高作物產量、品質，提高土壤肥力的有效手段[7-9]。高菊生等[10]研究發現有機無機肥配施能加速水稻分蘗、促進水稻生長，高產穩產;宋日等[11]研究了有機無機肥配施對玉米根系的影響，發現其可延緩玉米根系器官衰老，提高玉米產量;化肥和有機肥基追肥各半可改善蔬菜農藝性狀，使蔬菜產量提高103%～219%[12];有機肥與化肥的適宜比例配施，可促進煙株對P、K的吸收利用，提高烤煙中磷、鉀元素的含量以及煙葉產量和品質[13-14];武雪萍等[15]通過芝麻餅肥與化肥不同比例配施改善了煙草品質。基于此，筆者針對重慶萬州煙區的土壤肥力狀況，系統探究了腐熟菜籽餅肥和復合肥配施對土壤微生物多樣性以及煙葉產質量的影響，以期為當地優質烤煙的生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤煙品種為云煙97。

供試肥料為腐熟菜籽餅肥、復合肥。

1.2 試驗地概況

試驗地設置在重慶萬州主產煙區，108.0216°E，30.7290°N，海拔820 m左右。地勢平坦，質地中壤，肥力中等均勻，近2年未做過肥料試驗。4月30日移栽。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組設計，設置4個處理，3次重復，共12個小區。小區面積66.67 m2，每個小區110株煙，行距1.2 m，株距0.5 m，設置2行保護行。4個處理的施肥措施：處理①（CK）常規施肥;處理②（T1）腐熟菜籽餅肥450 kg/hm2，復合肥600 kg/hm2;處理③（T2）腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復合肥450 kg/hm2;處理④（T3）腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復合肥300 kg/hm2。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期。

按YC/T 142—1998《煙草農藝性狀調查方法》標準，根據田間煙草實際生長情況記錄各生育期日期，包括團棵期、初花期、打頂期、中心花開放期、腳葉成熟期、頂葉成熟期和大田全生育期天數。

1.4.2 農藝性狀。

各處理選擇有代表性的20株煙掛牌標記，按YC/T 142—1998《煙草農藝性狀調查方法》標準，定點定株在煙草成熟期測量記錄煙株的農藝性狀，主要包括煙株的株高、單株葉片數（片）、莖圍、節距、最大葉長和最大葉寬等。

1.4.3 3個葉位成熟期葉綠素（SPAD值）分析。

在打頂后，使用SPAD-520葉綠素儀分別測定每個處理6株掛牌標記煙株的上部葉，每片煙葉以主脈為對稱的葉基、葉中、葉尖共6個點的SPAD值，測定部位為葉緣和主脈間的中間部位，測定的SPAD值的平均值為該片煙葉的SPAD值。

1.4.4 煙草根際微生物功能多樣性檢測。

移栽后于旺長期按5點取樣法，先去掉0～2 cm的表土，輕輕抖掉根系外圍土壤，取根際表面的土壤樣品，用無菌袋密封帶回室內備用，每袋取500 g。每個處理重復3次，每個樣品取3株煙的根際土壤進行混合。

土壤微生物群落功能多樣性采用31種碳源的Biolog ECO微平板法進行測定[16]，其中樣品處理與測定方法參照Sala等[17]的方法。Biolog ECO微平板購自美國Biolog 公司，采用酶標儀（BIO-TEK Instruments INC，USA）進行測定。

將Biolog ECO平板預熱到28 ℃，用排槍取150 μL抽取液于各孔中，28 ℃恒溫培養，在24、48、72、96、120、144、172 h用酶標儀進行檢測讀數，測定波長為590 nm。微生物代謝強度采用每孔顏色平均變化率AWCD來描述。AWCD=∑（C-R）/n，其中C為所測的31個碳源孔的吸光值，R為對照孔的吸光值，n為碳源的數目。土壤微生物群落功能多樣性指數計算參照Kirk等[18]的方法，選取96 h的試驗結果進行豐富度指數（S）、Shannon多樣性指數（H）、Simpson指數（D）、MicIntosh指數的計算。

1.4.5 煙葉經濟效益分析。

采烤結束后按照國家煙葉分級標準分級，統計不同處理產量、產值、均價、上等煙比例等煙葉的主要經濟性狀指標。

1.5 數據處理

采用SPSS 13.0進行數據處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對烤煙生育期的影響

調查結果顯示，不同施肥處理對試驗地煙葉的生育期有一定影響，整個大田生育期對照與T1、T2處理一致，但隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加，復合肥的減少，尤其T3處理（腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復合肥300 kg/hm2），煙草中心花開放期推遲，整個大田生育期延長5 d（表1）。

2.2 不同施肥處理對烤煙農藝性狀的影響

對烤煙成熟期株高、單株葉片數、莖圍、節距、最大葉長和最大葉寬等進行調查并統計分析，結果見表2。由表2可知，不同施肥處理對云煙87的農藝性狀均有不同程度的改善和提高，其中株高、單株葉片數、莖圍、最大葉長均普遍高于對照組，其中T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復合肥450 kg/hm2）處理效果最佳，株高、單株葉片數、莖圍、節距、最大葉長分別比對照高8.17 cm、1片、0.21 cm、0.38 cm、3.37 cm，表明腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復合肥450 kg/hm2可以促進烤煙根莖的生長，增加莖的粗壯程度。

2.3 不同施肥處理對土壤根際微生物代謝功能的影響

對不同配肥處理對根際土壤微生物碳源利用能力進行測定，結果見圖1。由圖1可知，土壤微生物群落利用碳源量逐漸增加，代謝活性增強，在培養前的24 h AWCD值較小，各處理之間無顯著差異，說明碳源利用較少，24 h后表現出明顯的上升趨勢，144 h之后AWCD值變化趨于平緩。各處理土壤微生物對單一碳源利用強度表現為T2>T1>T3>CK，其中T2處理后的土壤微生物AWCD值明顯高于CK，存在顯著差異。

對ECO板上的31種碳源分成6種，即聚合類化合物、氨基酸類、酯類、醇類、胺類、酸類，并將每類碳源進行分

析，結果

見圖2。由圖2可知，菜籽餅肥配施后能夠顯著提高土壤微生物對氨基酸類、酯類、胺類碳源的利用（圖2B、C、E），與對照存在顯著差異（P<0.05）。尤其T2處理（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復合肥450 kg/hm2）能夠顯著促進微生物對聚合類化合物、醇類、酸類碳源的利用（圖2A、D、F），明顯高于其他3個處理。

進一步對Shannon多樣性指數、Simpson指數、MicIntosh指數、豐富度指數進行分析，發現T2處理最優。T2處理的Shannon指數（3.44±0.03）、Simpson指數（0.950±0.001）、豐富度指數（28.80±0.30）、MicIntosh指數（2.32±0.03）均顯著高于CK（表3）。

2.4 不同施肥處理對烤煙3個葉位成熟期SPAD值分析

在烤煙打頂后，對不同處理3個葉位的葉綠素值進行測定，結果表明，不同葉位在煙葉成熟期的SPAD差別較大，而在4個處理間表現也不同，各個葉位隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加，SPAD總體呈增加趨勢，可能是由于餅肥分解更慢，植株成熟落黃較慢。此外T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/km2，復合肥450 kg/hm2）處理后，與CK、T1處理相比，SPAD值上升較慢，上中下煙葉的SPAD分別為24.4、17.6、12.7，但進一步增加餅肥的用量T3（腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復合肥300 kg/hm2）處理后，其上中下煙葉的SPAD值顯著上升，不利于后期的煙葉成熟落黃，因此，T2處理較有利于煙葉成熟發育，為最佳處理（表4）。

2.5 不同施肥處理對烤煙經濟性狀的影響

產量、產值、均價、上等煙比例、中上等煙比例是煙葉的主要經濟性狀指標，綜合反映了煙葉的質量和經濟效益。對不同處理烤后煙葉進行分級，統計其經濟性狀指標。由表5可知，烤煙的產量、產值、均價、上等煙比例和中上等煙比例等隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加呈先增加后降低趨勢，以T2最高，較常規施肥，產量、產值、均價分別提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2、1.91元/kg，上等煙比例和中上等煙比例提升4.06、4.32百分點。

3 結論與討論

適量有機無機肥配施可以改善煙葉農藝性狀，提高烤煙營養和生長關鍵期的養分供應強度以及煙葉的產量和品質。張長華等[19]研究發現，有機無機配施顯著提高了土壤蔗糖

酶活性和過氧化氫酶活性，煙葉產量和品質最高，中上等煙比例比不施肥和單施化肥分別提高了24.6%和13.2%[19]。一定條件下，可以采用30%腐熟菜籽餅有機肥等氮替代煙草復合肥，改善植煙土壤綜合肥力，與對照相比，20%腐熟菜籽餅有機肥等氮替代煙草復合肥處理能縮短烤煙生育期，顯著提高中部煙葉單葉面積，減少烤煙黑脛病、根黑腐病和根結線蟲病的發病率，烤后煙葉中上等煙比例、均價和產值較對照分別提高5.23%、8.57%和5.38%，收益明顯增加[20]。同時，不同類型有機肥與無機肥配施對烤煙農藝性狀、經濟性狀及品質的影響不同，在農家肥、油枯、氨基酸有機肥、海藻有機肥4種有機肥與無機肥合理配施的田間試驗中，氨基酸有機肥與無機肥配施對烤煙株高、莖圍、葉面積系數等農藝性狀促進效果明顯，產量和產值也最高，而在中上等煙葉比例中以油枯處理最高，氨基酸有機肥處理次之[21]。因此，為最高效地提升煙草的產量和品質，應選擇合適的有機肥和無機肥進行適宜比例的配施。

該研究以腐熟菜籽餅肥與復合肥為材料，研究2種肥料不同量配施對土壤生物活性以及煙葉產值的影響，結果表明，在重慶萬州煙區，采用腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2與復合肥450 kg/hm2有利于提高煙田土壤微生物活性，提升煙葉產質量，適合于當地的推廣應用。

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