生物有機(jī)肥對植煙土壤的影響研究進(jìn)展

何光道，趙成國，盧 鑫，張傳樹，汪炳華，李大肥

生物有機(jī)肥對植煙土壤的影響研究進(jìn)展

何光道1 2，趙成國2，盧 鑫2，張傳樹2，汪炳華2，李大肥2

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長沙 410128；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山 663000）

有機(jī)肥對于植煙土壤改良具有重要意義。目前，有機(jī)肥類型較多，理化性質(zhì)差異也不盡相同，施入到土壤中的效果不一。綜述了動物源有機(jī)肥和植物源有機(jī)肥的主要性質(zhì)差異，闡述了其對土壤理化性質(zhì)及微生物活性的影響，旨在為植煙土壤改良提供參考。

生物有機(jī)肥；植煙土壤；理化性質(zhì)；微生物；酶活；綜述

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.07.033

土壤是煙草生長的重要媒介，其環(huán)境質(zhì)量與煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)緊密相關(guān)［1］。長期以來，傳統(tǒng)的煙草種植模式因化肥、農(nóng)藥使用過多，導(dǎo)致植煙土壤板結(jié)，土壤性質(zhì)惡化，煙草生長及煙葉品質(zhì)嚴(yán)重下降［2］。提高植煙土壤環(huán)境質(zhì)量，在促進(jìn)煙草生長的同時改善煙葉品質(zhì)，對于煙草產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

有機(jī)肥具有獨(dú)特的理化及生物學(xué)特性［3］，其使用是提高土壤環(huán)境質(zhì)量的一項重要措施。目前，市場上的有機(jī)肥類型很多，盡管都含有有機(jī)質(zhì)，但其成分差異較大，微生物的利用程度不同，養(yǎng)分釋放速率也不一致［4］，因此施入土壤中的效果也存在差異。另外，不同地區(qū)土壤環(huán)境差異較大，因此不同地區(qū)有機(jī)肥的適宜施用類型及用量也有所不同?；诖?，筆者綜述了目前有機(jī)肥的類型及性質(zhì)差異，闡述了不同類型有機(jī)肥施用對土壤理化性質(zhì)、酶活及微生物群落組成的影響，為區(qū)域性植煙土壤有機(jī)肥的施用提供參考依據(jù)。

1 有機(jī)肥分類及主要性質(zhì)差異

有機(jī)肥類型較多，從來源上講，可以分為動物來源有機(jī)肥和植物來源有機(jī)肥?？傮w上來講，動物來源有機(jī)肥肥力小于植物來源有機(jī)肥。不同種類動物來源有機(jī)肥養(yǎng)分狀況不同，豬糞和雞糞中，N、P含量高，有機(jī)質(zhì)含量低；而在牛糞中，N、P及有機(jī)質(zhì)含量均不豐富。而且動物有機(jī)肥中往往含有致病菌，通常需要通過堆肥處理才能夠施入土壤。但堆肥過程中，伴隨著有機(jī)物料快速降解，導(dǎo)致堆肥產(chǎn)品所含有的作物生長所需的營養(yǎng)元素含量較低。若要達(dá)到與施用化肥同樣的效果，其施用量要高出化肥的很多倍［5］。在堆肥發(fā)酵起始時添加無機(jī)營養(yǎng)元素，可以提高堆肥產(chǎn)品的養(yǎng)分含量水平。研究表明，通過添加無機(jī)養(yǎng)分，堆肥中的主要養(yǎng)分（全N、全P及全K）含量增加明顯，其中以有機(jī)態(tài)N、P、K含量的增加幅度較大。研究表明，無機(jī)態(tài)養(yǎng)分的有機(jī)化對于提高堆肥質(zhì)量、減少化肥用量和環(huán)境污染是切實(shí)可行的［6］。

植物來源有機(jī)肥通常為植物秸稈及其他部分的混合物，其特征與來源關(guān)系密切。研究指出，豆餅類有機(jī)肥，N、P及有機(jī)養(yǎng)分含量均較高；而在黑麥草、甘薯藤中，N含量中等，有機(jī)質(zhì)含量高；小麥和玉米秸稈的N、P及有機(jī)質(zhì)含量均不豐富［7］。因此，在煙草生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)土壤實(shí)際情況合理施用各類有機(jī)肥。

2 有機(jī)肥對植煙土壤基本理化性質(zhì)的影響

生物有機(jī)肥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及大量微生物活體，直接影響著土壤的保水性、保肥性、緩沖性和通氣狀況等［8］。微生物分解有機(jī)質(zhì)后形成腐殖質(zhì)，能夠促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱之間的矛盾，使土壤容重變小、總孔隙度增大，易于保持水分；同時還能促進(jìn)作物吸收營養(yǎng)元素，增加養(yǎng)分的有效性［9］，既改善了土壤理化性狀，又提高了植煙土壤的整體肥力。

不同有機(jī)肥對土壤理化性質(zhì)的影響有所差別。油菜秸稈可顯著提高土壤的速效磷和堿解氮含量；紫云英能促進(jìn)煙葉吸收N、K；菜枯餅肥能顯著提高土壤堿解氮含量［10］。C/N比也會對有機(jī)肥的施用效果有所影響。研究表明，以花生殼為原料生產(chǎn)的有機(jī)肥，C/ N比高，肥效最好；雞糞、牛糞的C/N比稍低、肥效次之；但這些有機(jī)肥對煙草的生長促進(jìn)作用均好于C/ N比低的餅肥［11］。研究還表明，經(jīng)腐熟處理的有機(jī)肥其供肥及保肥能力有所增強(qiáng)，在改良酸性土壤、提高土壤緩沖能力等方面具有較好的效果；秸稈還田在提高土壤鉀含量、平衡堿解氮含量等方面有重要作用；而豬糞在提高土壤磷含量及其有效性方面效果較好［12］。

受上游養(yǎng)殖行業(yè)的影響，畜禽類有機(jī)肥中重金屬含量普遍過高，如何去除此類有機(jī)肥中的重金屬已成為社會普遍關(guān)注的問題。研究表明，蠶沙中的重金屬遠(yuǎn)低于豬糞、雞糞等其他畜禽糞便，在減輕農(nóng)田土壤重金屬污染，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)方面明顯優(yōu)于其他畜禽有機(jī)肥［13］。有機(jī)肥的形狀對其降解也有影響，粒狀雞糞比粉狀雞糞更易促進(jìn)烤煙經(jīng)濟(jì)效益和煙葉品質(zhì)的提高，這可能因為與粉狀雞糞相比，粒狀雞糞施入后土壤微觀環(huán)境更易于微生物生存，養(yǎng)分釋放充足而均勻［14］。

在植物性來源的有機(jī)肥中，各種有機(jī)肥的降解速率從高到低依次為油籽餅＞苕子＞小麥、油菜秸稈＞玉米秸稈。在秸稈腐解過程中，秸稈中（油菜、苕子、小麥和玉米）的活性有機(jī)碳（SOC）及全氮（TN）含量有所增加，活性有機(jī) C/N比下降；而在油籽腐解過程中則表現(xiàn)出相反趨勢［15］。不同有機(jī)物料在土壤中的降解速率及程度也不同，這與各類秸稈中的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，降解速率與全N含量呈極顯著正相關(guān)，與C/N比呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與有機(jī)碳含量沒有相關(guān)性。

然而，在提高土壤肥力方面，并不是所有的肥力指標(biāo)都有所改善。比如廄肥，其C/N 比值相對較大，可以為土壤微生物提供多碳源，但到了后期，微生物繁殖所需要的N源不足，其礦化作用不會釋放氮素，反而會消耗土壤中原有的氮素，使得土壤中植物可吸收利用的氮素減少，不利于煙草生長［16］。腐熟不完全的餅肥有機(jī)酸含量高，抑制種子發(fā)芽及幼苗生長。在實(shí)際生產(chǎn)中，可在移栽前提前施用餅肥，提高微生物活性，使養(yǎng)分供應(yīng)滿足煙株后期生長需求。有機(jī)酸能夠提高無機(jī)養(yǎng)分的有效性，一方面有機(jī)酸與礦物中的金屬反應(yīng)或形成復(fù)合物，增加土壤礦物表面電荷和表面積比；另一方面，有機(jī)酸可以降低土壤pH值，提高土壤緩沖能力，減少土壤對磷的吸附，提高其養(yǎng)分有效性。

3 有機(jī)肥對土壤微生物及酶活性的影響

含有大量微生物活體的有機(jī)肥施入土壤后，使得土壤中微生物量碳（MBC）、土壤酶活顯著增加；微生物能夠合成多種生長素、酶和維生素等，從而改善根際營養(yǎng)，并刺激根系生長；同時，還可促進(jìn)土壤難溶性礦物養(yǎng)分的釋放。研究表明，化肥配施有機(jī)肥有利于土壤微生物的生長和繁殖，細(xì)菌、真菌、放線菌及土壤微生物群落總磷脂脂肪酸（PLFAs）含量均顯著提高；其中，以有機(jī)肥處理PLFAs含量的提升效果最顯著，各處理效果依次為：有機(jī)肥＞化肥配施有機(jī)肥＞不施肥＞化肥［17］。施用有機(jī)肥，植煙土壤微生物多樣性、優(yōu)勢度指數(shù)及均勻度明顯提高，細(xì)菌/真菌比值增加，說明肥料的施入，改善了土壤微生物生態(tài)環(huán)境，豐富了土壤微生物種群。

研究指出，微生物有機(jī)肥中的微生物類型包括植物根際促生細(xì)菌類、固氮菌類、解磷細(xì)菌類、解鉀菌類、光合細(xì)菌類、菌根菌類等；此外，還有一種綠色木霉，該霉能夠較好地促進(jìn)煙草生長，提高煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)和肥料利用率，還可協(xié)調(diào)煙株生理代謝平衡等［18］。在生長過程中，綠肥可以通過根系分泌物、根系穿插及細(xì)胞脫落等方式提高微生物活性。蚯蚓糞肥除了含有腐植酸和多種中微量元素外，還含有豐富的有益微生物及微生物合成的氨基酸、維生素等成分，具有改良土壤環(huán)境、減輕病蟲害等效果；有機(jī)酸能優(yōu)化烤煙根際土壤微生態(tài)環(huán)境，提高土壤解磷微生物及其他微生物的活性，進(jìn)而活化土壤中的磷元素，有利于土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)［19］?；蕼p量 20% 配施有機(jī)肥或生物有機(jī)肥處理均能顯著提高烤煙根際微生物利用碳底物的能力，其中生物有機(jī)肥處理還顯著提高了根際微生物利用酚類碳源的能力［20］。

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與有機(jī)肥的施用種類密切相關(guān)。生物有機(jī)肥能夠顯著提高根際土壤細(xì)菌的豐富度和優(yōu)勢種的數(shù)量，降低根際土壤的真菌/細(xì)菌比［21］。氨基酸有機(jī)肥和餅肥施用可以明顯增加烤煙根際土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，其中氨基酸有機(jī)肥比餅肥處理放線菌數(shù)量增加了52%，根際土壤有效N、P、K顯著提高，同時增強(qiáng)了旺長期土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力［22］。隨著生物有機(jī)肥施用量增加，烤煙根際土壤細(xì)菌及放線菌數(shù)量、微生物碳源利用強(qiáng)度、Shannon指數(shù)和 Mc Intosh 指數(shù)均呈上升趨勢。

生物有機(jī)肥可明顯改善烤煙根際微生物的群落功能，相對于糖類和酚類，氨基酸類、羧酸類、聚合物類、胺類的代謝對生物有機(jī)肥的施入更敏感［23］。研究表明，甲殼素可以增加根際土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量。甲殼素含量在1.17～4.67 g/kg范圍內(nèi)，土壤微生物數(shù)量隨甲殼素有機(jī)肥施用量的增加而增加，但與對照（無甲殼素）相比，甲殼素對根際土壤真菌的生長存在抑制作用［24］。

有機(jī)肥對土壤酶活促進(jìn)效果明顯。研究表明，化肥配施有機(jī)肥處理下，各級團(tuán)聚體土壤的蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、脫氫酶等活性明顯提高，其中脲酶、蔗糖酶活性與土壤SOC和4種形態(tài)氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，蛋白酶和脫氫酶則呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）［25］。綠肥翻壓下土壤脲酶、過氧化氫酶活性有所提高，土壤微生物數(shù)量呈增加趨勢。蚯蚓糞肥能夠提高酸性磷酸酶活性，增強(qiáng)土壤供肥能力［26］。研究還表明，施用生物有機(jī)肥可明顯增加根際土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，提高脲酶、過氧化氫酶等的活性［27-28］。

4 展 望

有機(jī)肥能提高植煙土壤肥力，改善植煙土壤環(huán)境，但也存在一定的負(fù)面影響。目前，有機(jī)肥中含有較多抗生素及重金屬，施入到土壤中會影響微生物群落結(jié)構(gòu)和煙草品質(zhì)。如何減少有機(jī)肥中抗生素及重金屬污染，一方面要從源頭上減少這兩類物質(zhì)的使用；另一方面可以通過農(nóng)藝措施減少其含量或者有效性，緩解其對植煙土壤的負(fù)面效應(yīng)。有機(jī)肥養(yǎng)分供給與煙草生長需肥規(guī)律不一致將影響其養(yǎng)分吸收及煙草品質(zhì)的提高，有機(jī)肥無機(jī)肥配施可以有效解決這個問題，但其用量配比受有機(jī)肥種類、土壤類型及性質(zhì)、氣候因素和管理措施等的影響，未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的研究。此外，有機(jī)肥來源廣泛，由化學(xué)結(jié)構(gòu)組成引起的降解性差異與提高土壤肥力效果關(guān)系密切，未來可深入研究有機(jī)肥化學(xué)組成與降解性、土壤肥力間的關(guān)系。

［1］ 楊云高，王樹林，劉 國，等. 生物有機(jī)肥對烤煙產(chǎn)質(zhì)量及土壤改良的影響［J］. 中國煙草科學(xué)，2012，33（4）：70-74.

［2］ 王 軍，詹振壽，謝玉華，等. 有機(jī)肥料對植煙土壤速效養(yǎng)分含量的影響［J］. 中國煙草科學(xué)，2009，30（2）：31-35.

［3］ 劉國順，彭華偉. 生物有機(jī)肥對植煙土壤肥力及烤煙干物質(zhì)積累的影響［J］. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，（1）：46-48.

［4］ 李 波，魏成熙，文庭池，等. 農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵后的有機(jī)肥對植煙土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響［J］. 土壤通報，2012，43（4）：821-825.

［5］ 唐莉娜，張秋芳，陳順輝. 不同有機(jī)肥與化肥配施對植煙土壤微生物群落PLFAs和烤煙品質(zhì)的影響［J］. 中國煙草學(xué)報，2010，16（1）：36-40.

［6］ 郝莘政，李振國，王長虹，等. 堆肥化過程中無機(jī)態(tài)氮磷鉀養(yǎng)分的有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化［J］. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2014，26（6）：68-73.

［7］ 張艷艷，苑舉民，石 屹，等. 煙草常用有機(jī)肥主要成分分析及質(zhì)量評價研究［J］. 中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28（18）：154-159.

［8］ 施河麗，譚 軍，王興斌，等. 煙草秸稈生物有機(jī)肥對植煙土壤交換性鹽基的影響［J］. 中國煙草科學(xué)，2015，36（4）：80-84.

［9］ 許自成，黎妍妍，肖漢乾，等. 湖南煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量及對烤煙品質(zhì)的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報，2007，27（11）：4425-4433.

［10］ 寥超林，黃 渤，張鵬博，等. 不同有機(jī)肥對土地整理后煙田的培肥效果［J］. 土壤通報，2015，46（6）：1466-1471.

［11］ 楊柳青，楊 超，白百一，等. 不同碳氮比有機(jī)肥對烤煙生長和土壤肥力的影響［J］. 西南大學(xué)學(xué)報，2011，33（7）：87-92.

［12］ 李軍營，鄧小鵬，楊 坤，等. 施用有機(jī)肥對植煙土壤理化性質(zhì)的影響［J］. 中國土壤與肥料，2012，（3）：12-16.

［13］ 羅 珍，張宇亭，申 鴻，等. 蠶沙發(fā)酵有機(jī)肥對煙草生長及其品質(zhì)的影響［J］. 蠶業(yè)科學(xué)，2011，37（4）：775-779.

［14］ 潘 峰，王峰吉，高文霞，等. 雞糞有機(jī)肥對烤煙產(chǎn)量、質(zhì)量的影響［J］. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，20（5）：6-8.

［15］ Lu Y，Zheng B，Duan Z Y，et al. Decomposition of different organic materials and variation of active orgnaic carbon and nitrogen contents in tobacco-planted soil［J］. Agricultural Science and Technology，2015，18 （1）：107-111.

［16］ 孫 燕，高煥梅，和林濤. 土壤有機(jī)質(zhì)及有機(jī)肥對煙草品質(zhì)的影響［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（20）：6160-6161.

［17］ 羅世瓊，楊雪鷗，林俊青. 施肥對烤煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性及蔗糖酶活性的影響［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（7）：124-128.

［18］ 湯海雄，龔鵬博. 生物有機(jī)肥在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，（2）：86-88.

［19］ 何孝兵，揚(yáng) 亮，丁 偉，等. 有機(jī)酸對煙草生長發(fā)育的影響［J］.植物醫(yī)生，2014，27（6）：48-50.

［20］ 張云偉，徐 智，湯 利，等. 不同有機(jī)肥對烤煙根際土壤微生物的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24（9）：2551-2556.

［21］ 張書樂，劉 星，邱慧珍，等. 微生物有機(jī)肥對隴東烤煙的根際營養(yǎng)調(diào)控及其生物效應(yīng)［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，50（3）：119-125.

［22］ 韓小斌，楊 超，許安定，等. 氨基酸有機(jī)肥對植煙土壤及烤煙生長的影響［J］. 西南大學(xué)學(xué)報，2014，36（8）：6-11.

［23］ 張云偉，徐 智，湯 利，等. 生物有機(jī)肥對烤煙黑脛病及根際微生物代謝功能多樣性的影響［J］. 中國煙草學(xué)報，2014，20（5）：59-65.

［24］ 董俊霞，魏成熙，王曉峰，等. 甲殼素有機(jī)肥對烤煙根際土壤微生物數(shù)量的影響［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（2）：109-111.

［25］ 羅世瓊，楊宇虹，晉 艷，等. 長期培肥對烤煙-小麥輪作紅壤各級團(tuán)聚體氮及其酶活性的影響［J］. 水土保持學(xué)報，2012，26（4）：127-132.

［26］ 朱金峰，賈 健，王蒙蒙，等. 綠肥掩青對烤煙土壤及煙葉致香成分的影響［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015，19：11-13.

［27］ 李 姣，劉國順，高 琴，等. 根際土壤微生物及土壤酶活性的影響［J］. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，47（2）：132-137.

［28］ 王飛祥，馮大蘭，黃建國. 有機(jī)肥與化肥配施對云南旱煙地和田煙地土壤酶活性的影響［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（6）：114-118.

（責(zé)任編輯：成 平）

Progress on Effect of Organic Fertilizer on Toboaaco-Planted Soil Quality

HE Guang-dao，ZHAO Cheng-guo，LU xin，ZHANG Chuan-shu，WANG Bing-hua，LI Da-fei
（1. Tobacco Research Institute， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC；2. Tobacco company in Wenshan state， Wenshan 663000， PRC）

Application of organic fertilizer is markedly important for tobacco-planted soil quality. As so far， there are many kinds of organic fertilizers， and the physio-chemical properties are different， leading to the distinguishing on soil properties. The organic fertilizer types and corresponding properties have been summarized， and their effects on soil changes and microorganism activities have been elaborated as well.

organic fertilizer； tobacco-planted soil； quality； microorganism； enzyme activity

S141

A

1006-060X（2016）07-0124-03

2016-04-08

云南省煙草專賣局（公司）科技項目 （2014YN33）

何光道（1981-），男，云南文山州人，助理農(nóng)藝師，主要從事烤煙栽培技術(shù)研究。

李大肥