不同作物茬口微生物數(shù)量的變化對煙草品質(zhì)的影響

摘要：對不同作物茬口煙草的不同生長期根際土壤微生物數(shù)量進(jìn)行分析，研究其對煙草品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同作物茬口處理的煙草根際土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌的數(shù)量均在煙葉旺長期和成熟期有大幅度升高，而后下降。白菜茬、紅薯茬和芝麻茬為細(xì)菌性土壤，而玉米茬偏向于真菌性土壤。真菌性土壤的玉米茬處理的煙葉品質(zhì)相對較差，細(xì)菌性土壤的紅薯茬和芝麻茬處理的煙葉品質(zhì)相對較好，細(xì)菌性土壤有利于栽培出良好品質(zhì)的煙草。

關(guān)鍵詞：煙草；作物茬口；微生物；品質(zhì)

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4419-04

煙草是我國一種重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]。前茬作物對煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響，如果前茬作物為紅薯和芝麻則煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)較好[2]，若為玉米則煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)相對較差[3]。河南玉米種植面積很大，占作物播種總面積的29%，這就大大限制了煙草的種植面積，影響了煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)。

Hesterman等[4]對不同前茬處理對后茬作物大豆產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明與玉米重茬相比，紫花苜蓿更有利于后茬大豆產(chǎn)量的增加。薛慶喜等[5，6]研究了不同茬口對連作大豆產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀的影響，結(jié)果表明不同作物茬口對連作大豆的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和病蟲害發(fā)生程度等有顯著或極顯著影響，苜蓿茬的大豆產(chǎn)量要顯著高于玉米茬。許艷麗等[7]研究表明，甜菜、大豆、玉米、小麥和亞麻的根滲出物都對孢囊線蟲卵孵化率具有促進(jìn)作用。張新慧等[8]研究了不同茬口對當(dāng)歸根際微生物數(shù)量的影響，結(jié)果表明當(dāng)歸重茬根際土壤放線菌和細(xì)菌數(shù)量下降，而真菌數(shù)量卻顯著增加，這說明當(dāng)歸連作使根際土壤從細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)化，從而降低了土壤肥力。

本試驗通過大田試驗，研究玉米、紅薯、芝麻和白菜4種前茬作物土壤微生物區(qū)系的變化對煙草品質(zhì)的影響，以期為煙草生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

田間試驗于2011年在河南省鄧州市（32°41′N，112°05′E）進(jìn)行。

1.2 試驗材料

土壤類型為黃壤，土層深厚，土質(zhì)為保水保肥性能強的潮土。土壤物理性質(zhì)較為理想，土壤pH 7.24，土壤有機(jī)質(zhì)含量11.6 g/kg，全氮含量平均為0.82 g/kg，有效氮含量57.9 mg/kg，全磷含量0.45 g/kg，有效磷13.12 mg/kg，全鉀含量16.2 g/kg，有效鉀157.12 mg/kg。

試驗地前茬作物分別為玉米、紅薯、芝麻和白菜。供試煙草栽培品種為NC89。

1.3 大田試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個茬口，分別為紅薯茬、芝麻茬、玉米茬和白菜茬，其中白菜茬為空白對照，每個茬口面積67 m2，每個處理地兩邊設(shè)置7 m的緩沖帶。

煙草幼苗移栽后每隔15 d取樣進(jìn)行測定，采用五點取樣法[9]采集土樣。將根系區(qū)土樣用鐵鏟挖出，抖掉根系外圍土，取緊貼在根表附近的土樣作為根際土，根系外圍土作為根外土。將土樣裝入取樣袋，研碎，過1 mm篩后于4 ℃冰箱保存。

1.4 測定內(nèi)容

土壤細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量分析采用稀釋平板計數(shù)法[10]，土壤微生物主要生理菌群數(shù)量分析采用最大或然法計數(shù)[11]。煙草植株水溶性糖、還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[12]；蛋白質(zhì)含量的測定采用凱氏定氮法測氮然后換算[13]。煙葉氯離子測定采用硝酸銀滴淀法[14]。煙葉鉀的測定采用火焰光度計法[15]。煙堿的測定采用紫外分光光度法[16]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，并進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茬口土壤微生物組成情況分析

對4個茬口土壤中的微生物進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。由表1可知，4個茬口土壤真菌數(shù)量相差不大，細(xì)菌和放線菌數(shù)量有較大的差異。白菜茬細(xì)菌數(shù)量最高，達(dá)到23.5×106 CFU/g。紅薯茬放線菌數(shù)量和真菌數(shù)量在4個茬口中均最高。從微生物總數(shù)上來看，白菜茬最高，芝麻茬和紅薯茬次之，玉米茬最少。

2.2 土壤微生物區(qū)系分析

2.2.1 土壤細(xì)菌數(shù)量變化規(guī)律 不同生長時期，隨著煙草的生長發(fā)育，煙草根際細(xì)菌數(shù)量增加（圖1）。紅薯茬、芝麻茬和白菜茬3種前茬作物處理后，煙草根際細(xì)菌數(shù)量變化表現(xiàn)出相似規(guī)律，都是在移栽后30 d（團(tuán)棵期）和移栽后60 d（旺長期后期）時細(xì)菌數(shù)量出現(xiàn)高峰，可能是因為這兩個時期煙草生長旺盛，根系分泌物多，引起細(xì)菌繁殖加快。

2.2.2 土壤放線菌數(shù)量變化規(guī)律 隨著煙草的生長，除玉米茬外，總體上來講其他3個茬口煙草根際土壤中放線菌的數(shù)量先逐漸增加，在移栽后45 d（旺長期前期）時達(dá)到最大值，隨后在成熟中后期時又開始下降；而玉米茬處理后，煙草根際土壤中放線菌數(shù)量先升高后降低，旺長期前期達(dá)到最大值，隨后有所下降。推測可能是因為煙草旺長期（45～60 d）和成熟期（70～90 d）根際土壤中病原菌數(shù)量有所增加，從而造成了這兩個時期放線菌數(shù)量的上升（圖2）。

2.2.3 土壤真菌數(shù)量變化規(guī)律 如圖3所示，在煙草不同生長時期，紅薯茬前茬作物處理后煙草根際土壤中真菌數(shù)量先逐漸增加，移栽后第60天（旺長期后期）時數(shù)量達(dá)到最大，隨后開始下降。其他3個茬口均出現(xiàn)兩個峰值。

2.3 土壤微生物生理菌群數(shù)量變化規(guī)律

在煙草生長期，其根際土壤中硝化細(xì)菌數(shù)量均隨著煙草的生長逐漸減少，但除紅薯茬外在移栽后45～75 d數(shù)量略有回升。根際土壤中固氮菌的變化規(guī)律與硝化細(xì)菌相仿。根際土壤中氨化細(xì)菌的數(shù)量基本沒變化，只在成熟期末期（移栽后90 d）玉米茬處理的氨化細(xì)菌數(shù)量有所下降。紅薯茬處理的根際纖維素分解菌數(shù)量逐漸減少，但其后數(shù)量變化不大；芝麻茬處理的纖維素分解菌在旺長期前期達(dá)到最大值，隨后開始下降；白菜茬和玉米茬處理的纖維素分解菌有兩個峰值（圖4）。

2.4 不同茬口對煙草品質(zhì)指標(biāo)的影響

煙葉中水溶性糖與蛋白質(zhì)含量的比值稱為施木克值，因為卷煙產(chǎn)品中水溶性糖量隨等級提高而增加，而蛋白質(zhì)量則隨等級提高而減少，因此施木克值較大，煙葉品質(zhì)較好[17]。從表1可以看出，紅薯茬和芝麻茬處理的煙草施木克值要遠(yuǎn)高于對照（白菜茬），而玉米茬的最低，煙草品質(zhì)相對較差。

氯離子多影響燃燒性，而鉀含量高可以改善燃燒性，在一定范圍內(nèi)鉀氯比值越高，煙葉品質(zhì)越好。如表1所示，芝麻茬處理的鉀氯比值最高，煙葉相對品質(zhì)最好，其次為紅薯茬。

氮堿比是煙葉總氮和煙堿含量的比值，總氮含量高的煙葉會產(chǎn)生一種強烈辛辣煙氣，而總氮含量低則煙氣較平淡無味，其比值一般≤1為宜[17]。4種茬口比較來看，紅薯茬和芝麻茬的比值較適中。綜上所述，紅薯茬和芝麻茬后種植的煙葉品質(zhì)相對較好，白菜茬次之，玉米茬后種植的煙葉相對品質(zhì)較差。

3 小結(jié)與討論

土壤微生物的組成和數(shù)量與土壤的類型、土壤pH、土壤肥力等有關(guān)。由4種茬口的煙草根際細(xì)菌總數(shù)占微生物總數(shù)的比例可知，白菜茬、芝麻茬和紅薯茬處理的土壤均屬于細(xì)菌性土壤，而玉米茬則偏向于真菌性土壤。一般認(rèn)為，如果土壤中真菌數(shù)量增加，細(xì)菌數(shù)量減少，細(xì)菌數(shù)量占微生物總數(shù)的比例降低，土壤將會由細(xì)菌性土壤轉(zhuǎn)變?yōu)檎婢酝寥?，土壤肥力將會下降，生產(chǎn)能力也會隨之降低[18]。從這方面來看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬更適宜種植煙草。

本試驗結(jié)果表明，紅薯茬和芝麻茬處理的煙草施木克值高于對照白菜茬，且二者的氮堿比值適中；芝麻茬處理的鉀氯比最高，紅薯茬次之，說明這兩種茬口栽培的煙葉品質(zhì)相對較好。

土壤微生物對于養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)化、貯藏和釋放具有特殊的功能作用。土壤微生物的種類和數(shù)量的變化在一定程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)礦化的速度及各種養(yǎng)分存在的狀態(tài)。從根際細(xì)菌變化規(guī)律來看，紅薯茬、芝麻茬和白菜茬的根際細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，在煙葉旺長階段出現(xiàn)大量增殖的現(xiàn)象，這說明煙草在旺長期時微生物活動劇烈。其中細(xì)菌數(shù)量占土壤微生物總量90%以上，因此，細(xì)菌的活動在一定程度上能反映出土壤微生物對植物根系的作用。尤以根際細(xì)菌數(shù)量變化明顯，充分表明了植物根系與根際微生物的互作關(guān)系。

在煙葉的旺長期，植株根際能分泌包括無機(jī)鹽離子、氫離子、氨基酸、碳水化合物、有機(jī)酸、生長素類和酶類等物質(zhì)，所以根際中的微生物能夠獲得充分的營養(yǎng)，通過營養(yǎng)選擇和富集作用，在這些微生物大量繁殖的同時，使得土壤的礦質(zhì)元素得到大量分解，以滿足植物根際營養(yǎng)元素的大量吸收。另一方面根際周圍形成的微環(huán)境也為微生物的生長繁殖提供了良好的緩沖作用。隨著煙草根際代謝作用的減弱和大量不利于微生物繁殖的次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，微生物數(shù)量也隨之下降。

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