论文部分内容阅读
摘要：以烟草专用复合肥为对照，通过田间小区试验，研究2种不同有机肥与烟草专用复合肥配施对楚雄烟区紫色植烟土壤微生物数量、烟叶产量、品质和植烟土壤养分变化的影响。结果表明，与对照相比，增施农家肥和油枯可增加烟株的株高、茎围和叶面积系数，提高烤烟的产量、产值、上等烟比例；在紫色植烟土壤上配施农家肥和油枯能提高土壤中放线菌数量，但对固氮菌、解钾菌、解磷细菌和解磷真菌的数量没有明显影响；配施农家肥和油枯可以提高紫色植烟土壤水解氮、有效磷和速效钾的含量，可以提高土壤中细菌种群结构的多样性。
关键词：烤烟；有机肥；土壤微生物；产量；品质；土壤养分
中图分类号： S572.06文献标志码： A[HK]
文章编号：1002-1302（2017）13-0078-04[HS）][HT9.SS]
收稿日期：2017-01-08
基金项目：国家自然科学基金（编号：41601330）；云南省烟草公司科技计划项目（编号：2015YN03、2014YN13）。
作者简介：黄维（1982—），男，云南个旧人，硕士，助理研究员，主要从事烟叶调制技术研究。E-mail：17918490@qq.com。
通信作者：段玉琪，硕士，副研究员，主要从事植烟土壤技术研究。E-mail：duanyuqi@sina.com。
[ZK）]
近年来烟叶生产逐渐加重对化学肥料和农药的依赖，忽视了有机肥的施用，加上种植制度和方法的不当，致使部分植烟土壤生态系统遭到破坏，有机质含量降低，烟田土壤酸化、板结，土壤失去了自身的调节能力，从而影响了烟叶的品质，如烟叶中各种营养元素比例失调、香气不足、烟碱含量过高以及化学成分不协调等，对烟叶生产的可持续发展产生了重要的影响。有机肥的施用能增加土壤碳源和微生物利用碳源的能力，改善微生物营养条件，提高微生物活性，改善土壤微生物多样性[1-4]；改善土壤理化性质，如有利于提高地温、增加土壤孔隙度、提高土壤蓄水保水性能，增加土壤肥力[5-6]； 生物有机肥有助于提高烟叶产量和质量，配施有机肥能增强烤烟的生长势，延长烤烟生育期，增加烟叶叶面积、株高、干物质等生物量指标，提高产量；改善烟叶化学成分含量；提高烟叶中性致香物质含量[7-11]。紫色土面积占云南省楚雄州土壤类型总面积的65.16%，是全州最大的土壤类型和最大的旱耕地，也是楚雄州分布范围最广的土壤类型。楚雄州紫色土pH值一般在5.8～7.3之间，有机质含量1.98%～2.85%，富含磷、钾，尤其是含钾量丰富，保水保肥能力好，胶体品质好，宜耕性强，垂直分布在州内海拔1 600～2 000 m范围，适宜于烤烟种植[12]。目前有关有机肥与烟草专用复合肥配施对紫色植烟土壤微生物、烟叶产质量和土壤养分的影响尚未见报道，本研究以云烟97为研究对象，分析了3种处理下楚雄紫色植烟土壤微生物的变化关系，同时分析了各处理煙株的农艺性状和产质量情况，以期为将来的田间操作措施提供理论参考。
1材料与方法
1.1材料与试验地概况
试验于2014年3—10月在云南省楚雄市东华镇新柳村黄连坡进行，土壤类型为紫色土，前作为大麦，土壤基础养分为：pH值5.65，水解氮197.4 mg/kg，有效磷43.2 mg/kg，速效钾251.3 mg/kg。供试烤烟品种为云97，由玉溪中烟种子有限责任公司提供。
1.2试验设计
试验设3个处理。CK：烤烟专用复合肥975 kg/hm2，纯氮量为136.8 kg/hm2；T1：烤烟专用复合肥975 kg/hm2 农家肥15 000 kg/hm2；T2：烤烟专用复合肥975 kg/hm2 油枯 300 kg/hm2。烟草专用复合肥由云南楚雄仁恒化肥有限公司提供，基肥为N ∶[KG-*3]P2O5 ∶[KG-*3]K2O=15 ∶[KG-*3]15 ∶[KG-*3]18，追肥为N ∶[KG-*3]P2O5 ∶[KG-*3]K2O=12.5 ∶[KG-*3]0 ∶[KG-*3]33.5，基肥和追肥的施用比例为1.6 ∶[KG-*3]1；农家肥主要由腐熟厩肥、堆积发酵的作物秸秆添加生土与水混合堆积60 d后制成的堆肥。油枯中含有75%～80%的有机质，氮为1.1%～7.0%，磷（P2O5）为0.4%～3.0%。每个处理3次重复，每个小区面积50 m2，随机区组设计。5月6日移栽，7月15日开始采烤，8月23日采烤结束。植烟行株距为1.2 m×0.55 m，小区设有保护行。
1.3取样与测试
[JP2]于移栽前、移栽后40 d、采烤前、采烤结束4个时期取土样（2株烟之间0～20 cm的土壤），每个重复梅花形布点取样1个。在采烤前测定田间农艺性状，每个重复取5株烟（定株）测定和计算株高、茎围、叶面积系数等农艺性状，主要农艺性状调查按照YCT 142—1998《烟草农艺性状调查方法》实施。栽培技术措施按照楚雄优质烟栽培技术措施技术要求规范操作。做到各项农事操作一致，同一栽培管理措施在同一天内完成。烟株成熟后各小区单独采收，在气流下降式密集烤房中采用三段式工艺烘烤，采烤结束后再分级计产。产质量调查按照GB 2635—1992《烤烟》调查产量、产值、上等烟比例等。[JP]
移栽前、移栽后40 d、采烤前、采烤结束4个时期平板测定土壤中解钾菌、解磷细菌、解磷真菌、固氮菌、放线菌5种微生物的变化；采烤结束样品送上海美吉生物医药科技有限公司进行细菌16S和真菌18S的检测和分析（采用454高通量测序方法）；采烤结束的风干土样送玉溪师范学院分析测试中心分析检测常规8项指标（pH值、有机质、全N、P、K和速效N、P、K）。
1.4数据处理用Excel和DPS 7.05进行数据的整理和分析。
2结果与分析 2.1不同肥料种类对烟株农艺性状的影响
从表1可以看出，T1和T2处理之间在株高、茎围和田间叶面积系数上均无显著差异，株高显著高于CK，说明在紫色土上，T1和T2处理均可增加烟株的株高。
2.2不同肥料种类对烤烟经济性状的影响
从表2可以看出，T1和T2处理在产量、产值、上等烟比例和均价上均优于CK，除产量外均与CK存在显著性差异。说明在紫色土上，T1和T2处理可以提高烤烟的产量、产值、上等烟比例，这与王岩等[13]、张建国等[14]的研究结果一致。
2.3不同肥料种类对土壤微生物和微生物多样性的影响
放线菌具有改善土壤团粒结构，转化氮、磷等元素和加速养分转化的功能，放线菌是土壤中的优势微生物类群，对有机物的矿化、环境净化、土壤改良起着重要作用[15]。从图1可以看出，T1和T2处理，在烟株移栽后到采烤前，土壤中放线菌的数量明显高于CK，这与韩小斌等[16]和彭智良等[17]的结论一致，表明复合肥 农家肥的处理（T1）明显增加了烟田土壤中放线菌数量；土壤中放线菌的变化趋势大致相同，表现为移栽后土壤中的放线菌呈上升趋势，到栽后40 d达到最高，以后逐渐下降。
[FK（W10][TPHW1.tif][FK）]
从图2可以看出，农家肥处理（T1）和复合肥 油枯处理（T2），在烟株移栽后到采烤前，土壤中固氮菌的数量比对照（CK）低；土壤中固氮菌的变化趋势大致相同，表现为移栽后土壤中的固氮菌数量呈下降趋势，到栽后40 d达最低，以后逐渐增加到采烤结束，但CK到采烤后又开始下降。CK固氮菌含量变动幅度远大于T1和T2处理，且与烤烟不同生育期微生物活性的变化一致[18]。
解钾菌将土壤中无效钾转变为速效钾，供作物吸收利用。从图3可以看出，T1、T2和CK， 土壤中解钾菌的变化均表现为先下降后增加再下降的趋势，T1和T2处理并没有增加土壤中解钾菌的数量，但是在采烤后解钾菌下降速率小于CK。
从图4可以看出，T1处理土壤中解磷细菌在采烤后的变化均表现为逐渐下降的趋勢，T2和CK在采烤后逐渐下降，T1和T2处理并没有增加土壤中解磷细菌的数量。
从图5可以看出，在紫色土上，T2处理和CK的土壤中解磷真菌的变化均表现为移栽后逐渐下降到栽后40 d最低，再逐渐增加； T1处理表现为移栽后土壤中解磷真菌的数量逐渐增加，到栽后40 d达最高， 以后逐渐下降。T1处理可以提高土壤中解磷真菌的数量。
采用454高通量测序方法对3个土壤样品进行了土壤微生物细菌群落多样性的检测，从表3可以看出，施用农家肥的处理Shannon多样性指数高于其他2个处理，Simpson指数则低于其他2个处理，说明施用农家肥可以促进土壤中细菌种群结构的多样性，各种类的分布更加均匀。农家肥的施入为土壤微生物提供了相应的养分和适宜的生存环境，促使各类微生物很好地生长，因此土壤微生物的多样性指数较高。
2.4不同肥料种类对土壤养分的影响
邵孝侯等研究表明，在沙壤上施用生物有机肥可显著提高连作土壤的pH 值、有机质含量和碱解氮、速效磷及速效钾的含量[19]。王淑君在棕壤上施用不同种类的有机肥可以不同程度地提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量，提高土壤供应N、P、K的能力[20]。从表4可以看出，在紫色土上配施不同有机肥也有同样效果。处理T1有效磷和速效钾有较明显的提高；处理T2水解氮和速效钾有较明显的提高；CK的有效磷下降了44%。说明在紫色土上，T1和T2处理可以提高土壤中水解氮、有效磷和速效钾的含量。
3结论与讨论
[HTK]3.1结论[HT]
与CK相比，配施农家肥和油枯可增加烟株的株高、茎围和叶面积系数，提高烤烟的产量、产值、上等烟比例；在紫色植烟土壤上配施农家肥和油枯能提高土壤中放线菌数量，但对固氮菌、解钾菌、解磷细菌和解磷真菌的数量没有明显影响；配施农家肥和油枯可以提高紫色植烟土壤水解氮、有效磷和速效钾的含量。配施农家肥可以促进土壤中细菌种群的多样性。
3.2讨论
已有的研究结果表明，化肥配施有机肥的处理能提高烤烟农艺性状，如株高、有效叶片数、田间叶面积系数及单叶质量等[21]；提高烤烟的上等烟比例和产质量[23-24]；降低烤烟病害发生率[24-26]，如青枯病、花叶病、黑胫病；改善初烤烟叶致香成分性质[26]。在全面提高烤烟可用性的同时，还可一定程度改良土壤性状，显著提高烤烟根际的细菌数量和微生物总量，配施生物有机肥还可显著提高烤烟根际放线菌的数量[23-28]，且真菌数量有升有降[24，27]；提高了烟叶生长中期脲酶、过氧化氢酶活性[23，27]；提高土壤微生物Shannon-Wiener（H）多样性指数、丰富度指数（S）和Pielou均匀度（J）及Simpson优势度指数（D）[25，29]； 还有研究对不同烤烟品种、菌落结构做了一定的探讨[30]。但是尚未见到在不同土壤类型条件下，配施有机肥对植烟土壤微生物数量、种群结构和土壤理化性质变化的相关研究。土壤微生物占土壤有机质比例较小，但却是土壤生态系统的重要组成部分，在有机物质分解转化过程中起主导作用，具有巨大的生物化学活力，能动地影响生态系统中的能量流动和物质转化过程，特别是在土壤碳、氮、磷等循环过程中起着重要的间接性的作用[31-32]。通过配施有机肥能够有效改善土壤环境，增加有机质含量，调节土壤微生态，最终达到提高烟叶产量和品质的目的。
[HS2]参考文献：
[1][ZK（#]胡可，李华兴，卢维盛，等. 生物有机肥对土壤微生物活性的影响[J]. 中国生态农业学报，2010，18（2）：303-306.
[2]Witter E，Martnsson A M ，Garica F V. Size of the soil microbial biomass in a long term-experiment as affected by different N-fertilizer and organic manures[J]. Soil Biology
关键词：烤烟；有机肥；土壤微生物；产量；品质；土壤养分
中图分类号： S572.06文献标志码： A[HK]
文章编号：1002-1302（2017）13-0078-04[HS）][HT9.SS]
收稿日期：2017-01-08
基金项目：国家自然科学基金（编号：41601330）；云南省烟草公司科技计划项目（编号：2015YN03、2014YN13）。
作者简介：黄维（1982—），男，云南个旧人，硕士，助理研究员，主要从事烟叶调制技术研究。E-mail：17918490@qq.com。
通信作者：段玉琪，硕士，副研究员，主要从事植烟土壤技术研究。E-mail：duanyuqi@sina.com。
[ZK）]
近年来烟叶生产逐渐加重对化学肥料和农药的依赖，忽视了有机肥的施用，加上种植制度和方法的不当，致使部分植烟土壤生态系统遭到破坏，有机质含量降低，烟田土壤酸化、板结，土壤失去了自身的调节能力，从而影响了烟叶的品质，如烟叶中各种营养元素比例失调、香气不足、烟碱含量过高以及化学成分不协调等，对烟叶生产的可持续发展产生了重要的影响。有机肥的施用能增加土壤碳源和微生物利用碳源的能力，改善微生物营养条件，提高微生物活性，改善土壤微生物多样性[1-4]；改善土壤理化性质，如有利于提高地温、增加土壤孔隙度、提高土壤蓄水保水性能，增加土壤肥力[5-6]； 生物有机肥有助于提高烟叶产量和质量，配施有机肥能增强烤烟的生长势，延长烤烟生育期，增加烟叶叶面积、株高、干物质等生物量指标，提高产量；改善烟叶化学成分含量；提高烟叶中性致香物质含量[7-11]。紫色土面积占云南省楚雄州土壤类型总面积的65.16%，是全州最大的土壤类型和最大的旱耕地，也是楚雄州分布范围最广的土壤类型。楚雄州紫色土pH值一般在5.8～7.3之间，有机质含量1.98%～2.85%，富含磷、钾，尤其是含钾量丰富，保水保肥能力好，胶体品质好，宜耕性强，垂直分布在州内海拔1 600～2 000 m范围，适宜于烤烟种植[12]。目前有关有机肥与烟草专用复合肥配施对紫色植烟土壤微生物、烟叶产质量和土壤养分的影响尚未见报道，本研究以云烟97为研究对象，分析了3种处理下楚雄紫色植烟土壤微生物的变化关系，同时分析了各处理煙株的农艺性状和产质量情况，以期为将来的田间操作措施提供理论参考。
1材料与方法
1.1材料与试验地概况
试验于2014年3—10月在云南省楚雄市东华镇新柳村黄连坡进行，土壤类型为紫色土，前作为大麦，土壤基础养分为：pH值5.65，水解氮197.4 mg/kg，有效磷43.2 mg/kg，速效钾251.3 mg/kg。供试烤烟品种为云97，由玉溪中烟种子有限责任公司提供。
1.2试验设计
试验设3个处理。CK：烤烟专用复合肥975 kg/hm2，纯氮量为136.8 kg/hm2；T1：烤烟专用复合肥975 kg/hm2 农家肥15 000 kg/hm2；T2：烤烟专用复合肥975 kg/hm2 油枯 300 kg/hm2。烟草专用复合肥由云南楚雄仁恒化肥有限公司提供，基肥为N ∶[KG-*3]P2O5 ∶[KG-*3]K2O=15 ∶[KG-*3]15 ∶[KG-*3]18，追肥为N ∶[KG-*3]P2O5 ∶[KG-*3]K2O=12.5 ∶[KG-*3]0 ∶[KG-*3]33.5，基肥和追肥的施用比例为1.6 ∶[KG-*3]1；农家肥主要由腐熟厩肥、堆积发酵的作物秸秆添加生土与水混合堆积60 d后制成的堆肥。油枯中含有75%～80%的有机质，氮为1.1%～7.0%，磷（P2O5）为0.4%～3.0%。每个处理3次重复，每个小区面积50 m2，随机区组设计。5月6日移栽，7月15日开始采烤，8月23日采烤结束。植烟行株距为1.2 m×0.55 m，小区设有保护行。
1.3取样与测试
[JP2]于移栽前、移栽后40 d、采烤前、采烤结束4个时期取土样（2株烟之间0～20 cm的土壤），每个重复梅花形布点取样1个。在采烤前测定田间农艺性状，每个重复取5株烟（定株）测定和计算株高、茎围、叶面积系数等农艺性状，主要农艺性状调查按照YCT 142—1998《烟草农艺性状调查方法》实施。栽培技术措施按照楚雄优质烟栽培技术措施技术要求规范操作。做到各项农事操作一致，同一栽培管理措施在同一天内完成。烟株成熟后各小区单独采收，在气流下降式密集烤房中采用三段式工艺烘烤，采烤结束后再分级计产。产质量调查按照GB 2635—1992《烤烟》调查产量、产值、上等烟比例等。[JP]
移栽前、移栽后40 d、采烤前、采烤结束4个时期平板测定土壤中解钾菌、解磷细菌、解磷真菌、固氮菌、放线菌5种微生物的变化；采烤结束样品送上海美吉生物医药科技有限公司进行细菌16S和真菌18S的检测和分析（采用454高通量测序方法）；采烤结束的风干土样送玉溪师范学院分析测试中心分析检测常规8项指标（pH值、有机质、全N、P、K和速效N、P、K）。
1.4数据处理用Excel和DPS 7.05进行数据的整理和分析。
2结果与分析 2.1不同肥料种类对烟株农艺性状的影响
从表1可以看出，T1和T2处理之间在株高、茎围和田间叶面积系数上均无显著差异，株高显著高于CK，说明在紫色土上，T1和T2处理均可增加烟株的株高。
2.2不同肥料种类对烤烟经济性状的影响
从表2可以看出，T1和T2处理在产量、产值、上等烟比例和均价上均优于CK，除产量外均与CK存在显著性差异。说明在紫色土上，T1和T2处理可以提高烤烟的产量、产值、上等烟比例，这与王岩等[13]、张建国等[14]的研究结果一致。
2.3不同肥料种类对土壤微生物和微生物多样性的影响
放线菌具有改善土壤团粒结构，转化氮、磷等元素和加速养分转化的功能，放线菌是土壤中的优势微生物类群，对有机物的矿化、环境净化、土壤改良起着重要作用[15]。从图1可以看出，T1和T2处理，在烟株移栽后到采烤前，土壤中放线菌的数量明显高于CK，这与韩小斌等[16]和彭智良等[17]的结论一致，表明复合肥 农家肥的处理（T1）明显增加了烟田土壤中放线菌数量；土壤中放线菌的变化趋势大致相同，表现为移栽后土壤中的放线菌呈上升趋势，到栽后40 d达到最高，以后逐渐下降。
[FK（W10][TPHW1.tif][FK）]
从图2可以看出，农家肥处理（T1）和复合肥 油枯处理（T2），在烟株移栽后到采烤前，土壤中固氮菌的数量比对照（CK）低；土壤中固氮菌的变化趋势大致相同，表现为移栽后土壤中的固氮菌数量呈下降趋势，到栽后40 d达最低，以后逐渐增加到采烤结束，但CK到采烤后又开始下降。CK固氮菌含量变动幅度远大于T1和T2处理，且与烤烟不同生育期微生物活性的变化一致[18]。
解钾菌将土壤中无效钾转变为速效钾，供作物吸收利用。从图3可以看出，T1、T2和CK， 土壤中解钾菌的变化均表现为先下降后增加再下降的趋势，T1和T2处理并没有增加土壤中解钾菌的数量，但是在采烤后解钾菌下降速率小于CK。
从图4可以看出，T1处理土壤中解磷细菌在采烤后的变化均表现为逐渐下降的趋勢，T2和CK在采烤后逐渐下降，T1和T2处理并没有增加土壤中解磷细菌的数量。
从图5可以看出，在紫色土上，T2处理和CK的土壤中解磷真菌的变化均表现为移栽后逐渐下降到栽后40 d最低，再逐渐增加； T1处理表现为移栽后土壤中解磷真菌的数量逐渐增加，到栽后40 d达最高， 以后逐渐下降。T1处理可以提高土壤中解磷真菌的数量。
采用454高通量测序方法对3个土壤样品进行了土壤微生物细菌群落多样性的检测，从表3可以看出，施用农家肥的处理Shannon多样性指数高于其他2个处理，Simpson指数则低于其他2个处理，说明施用农家肥可以促进土壤中细菌种群结构的多样性，各种类的分布更加均匀。农家肥的施入为土壤微生物提供了相应的养分和适宜的生存环境，促使各类微生物很好地生长，因此土壤微生物的多样性指数较高。
2.4不同肥料种类对土壤养分的影响
邵孝侯等研究表明，在沙壤上施用生物有机肥可显著提高连作土壤的pH 值、有机质含量和碱解氮、速效磷及速效钾的含量[19]。王淑君在棕壤上施用不同种类的有机肥可以不同程度地提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量，提高土壤供应N、P、K的能力[20]。从表4可以看出，在紫色土上配施不同有机肥也有同样效果。处理T1有效磷和速效钾有较明显的提高；处理T2水解氮和速效钾有较明显的提高；CK的有效磷下降了44%。说明在紫色土上，T1和T2处理可以提高土壤中水解氮、有效磷和速效钾的含量。
3结论与讨论
[HTK]3.1结论[HT]
与CK相比，配施农家肥和油枯可增加烟株的株高、茎围和叶面积系数，提高烤烟的产量、产值、上等烟比例；在紫色植烟土壤上配施农家肥和油枯能提高土壤中放线菌数量，但对固氮菌、解钾菌、解磷细菌和解磷真菌的数量没有明显影响；配施农家肥和油枯可以提高紫色植烟土壤水解氮、有效磷和速效钾的含量。配施农家肥可以促进土壤中细菌种群的多样性。
3.2讨论
已有的研究结果表明，化肥配施有机肥的处理能提高烤烟农艺性状，如株高、有效叶片数、田间叶面积系数及单叶质量等[21]；提高烤烟的上等烟比例和产质量[23-24]；降低烤烟病害发生率[24-26]，如青枯病、花叶病、黑胫病；改善初烤烟叶致香成分性质[26]。在全面提高烤烟可用性的同时，还可一定程度改良土壤性状，显著提高烤烟根际的细菌数量和微生物总量，配施生物有机肥还可显著提高烤烟根际放线菌的数量[23-28]，且真菌数量有升有降[24，27]；提高了烟叶生长中期脲酶、过氧化氢酶活性[23，27]；提高土壤微生物Shannon-Wiener（H）多样性指数、丰富度指数（S）和Pielou均匀度（J）及Simpson优势度指数（D）[25，29]； 还有研究对不同烤烟品种、菌落结构做了一定的探讨[30]。但是尚未见到在不同土壤类型条件下，配施有机肥对植烟土壤微生物数量、种群结构和土壤理化性质变化的相关研究。土壤微生物占土壤有机质比例较小，但却是土壤生态系统的重要组成部分，在有机物质分解转化过程中起主导作用，具有巨大的生物化学活力，能动地影响生态系统中的能量流动和物质转化过程，特别是在土壤碳、氮、磷等循环过程中起着重要的间接性的作用[31-32]。通过配施有机肥能够有效改善土壤环境，增加有机质含量，调节土壤微生态，最终达到提高烟叶产量和品质的目的。
[HS2]参考文献：
[1][ZK（#]胡可，李华兴，卢维盛，等. 生物有机肥对土壤微生物活性的影响[J]. 中国生态农业学报，2010，18（2）：303-306.
[2]Witter E，Martnsson A M ，Garica F V. Size of the soil microbial biomass in a long term-experiment as affected by different N-fertilizer and organic manures[J]. Soil Biology