溶磷解鉀微生物在植煙土壤中的應(yīng)用

楊紅武，李 帆，唐春閨，趙阿娟，錢秋芳

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南 長沙410128；2. 湖南省煙草公司長沙市公司，湖南 長沙410003；）

鉀和磷都是煙草生長需要的主要元素，也是植煙土壤中影響煙草產(chǎn)量的主要因素。我國可溶性鉀礦資源儲量少，難溶性鉀資源卻很多，尤其是鉀長石礦儲量極其豐富，而我國境內(nèi)絕大部分鉀資源均以礦物鉀的形式存于鉀長石和云母中[1]，供作物吸收利用的速效性鉀含量低于總鉀含量的2%。利用化學形態(tài)鉀肥補鉀在煙草生產(chǎn)上是比較常見并且見效較快的土壤速效鉀補充方式，但易造成土壤的結(jié)構(gòu)破壞以及有機質(zhì)含量的下降[2]，更為嚴重的是長期施用化肥會造成土壤營養(yǎng)富集、對環(huán)境造成污染嚴重。磷在土壤中主要以難溶的礦物態(tài)存在[3-5]，據(jù)報道，中國有70%左右的耕地土壤缺磷，而土壤中絕大部分磷為無效形式，煙草很難吸收利用。根據(jù)楊鈺[6]的報道，土壤中難溶性有機磷大約占到土壤全磷的20%～50%，而難溶性有機磷可達到難溶性土壤磷總量的85%。可溶性磷肥施入土壤后，容易被土壤通過專性吸附和化學沉淀作用固定，大部分的磷與土壤中Ca2+、Fe3+、Al3+等相結(jié)合形成難溶性的磷酸鹽,轉(zhuǎn)變成煙草難以吸收利用的無效態(tài)磷[7-8]，造成煙草對磷肥的當季利用率處于較低水平。國內(nèi)外的研究表明,作物磷肥當季利用率一般僅10%～25%[9-10]。

1 土壤磷鉀利用率研究

目前煙葉生產(chǎn)上主要通過優(yōu)化施肥方式、更換栽培模式和微生物溶磷解鉀等幾個方面，來提高煙草的土壤磷鉀利用率。

1.1 優(yōu)化施肥方式

我國幅員遼闊，各省份、地區(qū)的環(huán)境差異極大，土壤條件也不盡相同，針對不同地區(qū)的土壤采用與當?shù)貧夂驐l件與土壤類型相適應(yīng)的施肥方式可不同程度提高磷鉀肥的利用率。在肥料施用量方面，我國北方煙區(qū)的每公頃推薦施肥量和南方煙區(qū)存在很大差異。錢衛(wèi)飛[11]等人的研究表明在不同土壤類型上根據(jù)測土配方施肥種植水稻的磷、鉀利用率相對于常規(guī)施肥均有不同程度的提高。在肥料形態(tài)方面，邵蕾[12]等人對控釋復合肥、控釋氮肥、普通肥料對作物肥料利用率的研究進行比較，指出控釋復合肥能顯著提高作物對磷、鉀的利用率。在施肥方法方面，有研究表明草莓栽培過程中肥料底施、側(cè)施分別比混施、表施的磷、鉀利用率要高[12]。歐陽鐸聲等[13]研究湖南郴州煙區(qū)以氮、鉀肥全作追肥澆施的肥料利用率較之北方煙區(qū)重施基肥、幾乎全肥深施的方法要高。

1.2 改善栽培模式

我國煙區(qū)的栽培模式普遍比較單一，南方稻田煙區(qū)較為常見的模式為煙-稻栽培模式，旱地煙區(qū)多為煙草-綠肥模式，北方煙區(qū)則以煙草-小麥模式較為常見。章明清等[14]在研究中發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟施磷量下，磷肥利用率從兩季蔬菜連作的20.1%提高到菜-菜-稻輪作的29.7%。單一的栽培模式容易使土壤磷鉀積累，造成磷肥鉀肥的浪費及水土富營養(yǎng)化，不利于作物的生長。楊宇虹[15]等人通過T-RELP 方法研究煙草連作障礙因子，結(jié)果表明常年連作會導致煙田土壤中與營養(yǎng)元素循環(huán)相關(guān)的微生物數(shù)量顯著下降，同時土壤中病原菌數(shù)量顯著上升。

1.3 應(yīng)用溶磷解鉀微生物

微生物溶磷解鉀研究方面，前蘇聯(lián)學者BASSALIK曾在蚯蚓的腸道內(nèi)分離出一種解鉀細菌，能夠?qū)︹涢L石進行微生物分解，使得高效解鉀菌株的篩選、微生物解鉀活力測定、微生物解鉀作用機制和優(yōu)良微生物菌株的選育等方面得到廣泛關(guān)注，并獲得快速發(fā)展[16]。

解鉀菌一般為硅酸鹽細菌，盛下放[17]報道硅酸鹽細菌是通過分泌有機酸、氨基酸產(chǎn)生酸溶作用以及分泌非常粘稠的莢膜多糖形成絡(luò)合作用來共同實現(xiàn)其解鉀能力。通過絡(luò)合作用形成的多糖-礦物復合物為細菌的作用提供了一個微環(huán)境，各種物理及電化學作用從中發(fā)生，進而促進礦物的溶蝕。前蘇聯(lián)孟基娜于1947年，我國前東北農(nóng)科所于1950年分別從土壤中分離出一種能分解有機磷的巨大芽孢桿菌。同期，中國科學院前林業(yè)土壤研究所也在土壤中分離出一種假單胞菌能夠分解核酸和卵磷脂。大量報道表明，在土壤中施用上述微生物菌劑，對多種作物的增產(chǎn)幅度均較明顯，平均增產(chǎn)11.7%～13.5%[18-19]。陳哲等[20]總結(jié)了微生物溶磷解磷的幾種主要機制：分布在土壤中的溶磷微生物主要通過分泌小分子有機酸、質(zhì)子交換以及絡(luò)合作用等途徑溶解釋放土壤中的難溶性磷酸鹽，同時微生物分泌的磷酸酶和肌醇六磷酸酶對土壤有機磷的釋放起著關(guān)鍵作用，比如酸性磷酸酶就是通過分解有機質(zhì)的磷-酯鍵和磷-酐鍵來釋放磷。

2 植煙土壤中溶磷解鉀微生物應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用的優(yōu)點

綜合各項研究當前解決植煙土壤磷鉀利用率偏低問題的辦法來看，優(yōu)化煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的施肥方式能夠因地制宜，并且簡便易行。但相比傳統(tǒng)施肥方式而言，只能做到肥料的浪費量減少，并不能從根本上改變目前植煙土壤中所施肥料的總體利用率低以及大部分磷素、鉀素都被固定在土壤中無法被作物吸收的事實。另一方面，改變現(xiàn)行煙草栽培模式，實行輪作或者間作的條件相對比較嚴苛。輪作間作確定的栽培模式局限于部分特定的作物組合，在實際生產(chǎn)中存在諸多不便。而在植煙土壤中施用土壤微生物溶磷解鉀無疑是一項有利于資源節(jié)約、環(huán)境友好的重要農(nóng)業(yè)措施。煙草生產(chǎn)上存在很多將溶磷解鉀菌制成生物肥料的形式以增加植煙土壤可溶性鉀含量的先例[21-22]，能較大程度地促進煙草對鉀元素的吸收，從而提高煙葉產(chǎn)量和煙葉品質(zhì)。

2.2 存在的問題

大量研究表明，施用解磷微生物菌劑能夠?qū)⑼寥乐须y溶性磷溶解，進而提高土壤有效磷含量，促進作物生長[23-25]。但也有相關(guān)試驗表明在土壤中施用解磷菌效果并不顯著，尤其是在缺磷的土壤上接種溶磷菌[26]；郜春花等[27]報道在室內(nèi)盆栽試驗中單一使用解磷菌劑對玉米的增高以及增重效果不明顯。國外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，作物根際解磷菌雖然促進了油菜的生長、增加了豆莢的數(shù)量，但是并沒有明顯提高植株的磷素積累量[28]。溶磷解鉀微生物在上述作物上應(yīng)用存在的問題同樣存在于其在煙草上的應(yīng)用，張成省等[29]在植煙土壤中篩選出的多種溶磷解鉀微生物中，雖然都具有一定的溶磷解鉀能力，但結(jié)果存在較大差異，且溫室中培養(yǎng)所測結(jié)果與在自然條件下培養(yǎng)所測結(jié)果也有區(qū)別。因此，解磷菌包括解鉀菌之類微生物制劑因在不同土壤環(huán)境中的適應(yīng)能力存在差異，造成其在土壤中效果不穩(wěn)定，嚴重影響了溶磷、解鉀微生物在煙草生產(chǎn)中廣泛推廣應(yīng)用。

2.3 溶磷解鉀微生物應(yīng)用發(fā)展方向

筆者認為，溶磷解鉀微生物要在植煙土壤中得以應(yīng)用，必須在現(xiàn)有研究成果上進行深度優(yōu)化，采用最佳方案篩選高效溶磷解鉀菌株。綜合考慮植煙土壤微環(huán)境的復雜性，開展解磷、解鉀菌復配試驗，通過室內(nèi)盆栽試驗及進一步的大田實驗進行驗證，篩選出最理想的溶磷解鉀菌群，以期進一步提高煙草根際微生物的綜合解磷解鉀效率，并根據(jù)不同煙區(qū)的土壤選育有針對性復合菌群，提高溶磷解鉀微生物利用植煙土壤中豐富的難溶性磷鉀資源，從而降低煙草磷肥的施用量，以及提高煙葉中的鉀離子含量。

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