生防菌劑與不同有機肥復(fù)配對植煙土壤微生物區(qū)系的影響

熊維亮，張宗錦，趙明珠，蔡 艷，葉沁鑫，茍小梅

（1四川省攀枝花市煙草公司，四川攀枝花617026；2四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都611130）

0 引言

烤煙是攀枝花市的重要經(jīng)濟作物之一，是當?shù)剞r(nóng)民的主要經(jīng)濟來源?？緹煂偾芽萍蛇B作作物，但是由于耕地有限性及生產(chǎn)栽培條件的制約，煙草連作已成為一種不可避免的現(xiàn)象[1]。煙草連作會造成植煙土壤微生物群落結(jié)構(gòu)失衡，使土壤由“細菌型”向“真菌型”演變，降低土壤肥力，增加土傳病害發(fā)生的概率，導(dǎo)致烤煙病害多發(fā)[1-6]。

土壤中的微生物參與了土壤中的各種代謝過程和能量轉(zhuǎn)化，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性是衡量土壤生物肥力及其健康狀況的重要生物學(xué)指標[1,7]?？緹熯B作造成土傳病害多發(fā)與土壤微生物區(qū)系變化有著密切關(guān)系，土傳病害的發(fā)生主要是由于土壤中含有有害病原菌[2-4,6]。長期以來，國內(nèi)的烤煙生產(chǎn)都以連作和施用農(nóng)藥和化肥為主，導(dǎo)致植煙土壤理化性質(zhì)惡化，有益微生物減少，有害病原菌增加并產(chǎn)生抗藥性，造成烤煙產(chǎn)質(zhì)量降低[8-9]。研究表明生防菌是一種安全的環(huán)境友好型誘導(dǎo)因子，可用來改善作物的生長環(huán)境和激活作物的防御反應(yīng)，對土壤微生物區(qū)系具有良好的改善作用[10]。

目前，生防菌運用存在的主要問題是土壤的復(fù)雜性致使很多因素都制約了生防菌在土壤中的定殖和增殖，使其難以發(fā)揮應(yīng)有的效果[11]。李想等[12]研究發(fā)現(xiàn)，生防菌與有機肥配施能顯著提高生防菌在土壤中的定殖和增殖能力，更顯著地改善土壤微生物區(qū)系，而且對各種土傳病害的防控表現(xiàn)出良好的效果。與單獨施用有機肥或單獨施用生防菌相比，生防菌劑與有機肥配合施用更有利于改善土壤微生物區(qū)系，防控土傳病害的發(fā)生，因為生防菌與有機肥復(fù)配后，有機肥為生防菌在土壤中的定殖和增殖提供了載體和有機碳源，顯著提高了生防菌在土壤中的定殖與增殖能力，使生防菌能夠更好地發(fā)揮其防治土傳病害、改善土壤微生物區(qū)系的作用。此外，有機肥的施用還可以改善土壤微生物的生長環(huán)境，同時也是土壤微生物獲取能量和養(yǎng)分的主要來源[13]。但不同種類的有機肥對土壤中各菌群的影響不同，主要是因為不同有機肥所含有機質(zhì)的量及其碳氮比不同[14-16]，亦與當?shù)赝寥李愋汀⒏鳁l件和氣候條件等影響有機質(zhì)轉(zhuǎn)化和微生物繁殖因素有關(guān)[17]，因此生防菌與不同的有機肥復(fù)配施用后在土壤中的定殖和增殖能力不同，防控土傳病害和調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的效果也不相同。目前關(guān)于生防菌劑與不同有機肥復(fù)配對土壤微生物區(qū)系的影響尚未見報道。筆者采用田間試驗，研究生防菌劑與不同傳統(tǒng)有機肥及商品有機肥復(fù)配對植煙土壤微生物區(qū)系的影響，以期為當?shù)乜緹熆茖W(xué)種植、降低土傳病害發(fā)生概率、提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為水稻土。土壤基本理化性質(zhì)：pH 5.19，土壤堿解氮123 mg/kg，有效磷18 mg/kg，速效鉀275 mg/kg。

供試煙草為‘云煙85’，由攀枝花市煙草公司提供。

供試菌劑為藥效型生防菌劑，菌株為ACT12密旋鏈霉菌(Streptomyces pactum)，其菌絲經(jīng)大米/黃豆粉固態(tài)發(fā)酵后，擴大培養(yǎng)制成藥效型生防菌劑。

供試有機肥為油枯、牛糞、菌渣、氨基酸有機肥、黃腐酸有機肥、蝦肽有機肥。油枯（油枯型有機肥）由云南綠之源肥業(yè)有限公司提供；牛糞（精制有機肥）由成都進喜肥料銷售有限公司提供；菌渣（珍發(fā)牌菌渣）由都江堰市大發(fā)實業(yè)有限公司提供；氨基酸有機肥（珍發(fā)牌含氨基酸有機肥）由都江堰市大發(fā)實業(yè)有限公司提供；黃腐酸有機肥（黃腐酸水溶肥）由山東泉林嘉有肥料有限責(zé)任公司提供；蝦肽有機肥（蝦爵士）由深圳市深博泰生物科技有限公司提供。

試供氨基酸由成都百事興科技實業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

通過田間小區(qū)試驗，采取雙因素完全組合設(shè)計試驗，共12個處理，3次重復(fù)（表1）。其中菌劑有2個水平，即不添加菌劑、添加菌劑A（生防菌劑ACT12）；有機肥有6個水平，即油枯(Y)、牛糞(N)、菌渣(J)、氨基酸有機肥(A)、蝦肽有機肥(X)、黃腐酸有機肥(H)。小區(qū)面積50 m2，植煙80株。將菌劑和氨基酸(3.5%)按試驗設(shè)計與有機肥混合均勻后做基肥穴施，覆少量土，再施用復(fù)合肥，復(fù)合肥用量為375 kg/hm2，有機肥施用量為600 kg/hm2。其他烤煙施肥生產(chǎn)管理措施按當?shù)厣a(chǎn)規(guī)范進行。

1.3 指標測定與方法

1.3.1 土壤樣品的采集與保存 分別于烤煙移栽后的團棵期、旺長期和成熟期采集土樣。采集方法：每個小區(qū)采用蛇形法多點采取距植株5 cm、0～20 cm耕層土樣，混合均勻后，去除石礫及動植物殘渣，放于4℃冰箱中保存。

表1 試驗設(shè)計表

1.3.2 項目測定與方法 采用稀釋平板涂抹培養(yǎng)計數(shù)法測定土壤中真菌、放線菌和細菌的數(shù)量[18-19]。細菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，放線菌采用改良的高氏一號培養(yǎng)基（每300 mL培養(yǎng)基中加3%重鉻酸鉀1 mL），真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，真菌、放線菌和細菌的稀釋度分別為10-1～10-3、10-3～10-5、10-5～10-7，置于28℃培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)3～5、5～7、1～2天，長出菌落后計數(shù)。將菌落計數(shù)轉(zhuǎn)換為每克干土形成的菌落數(shù)(cfu/g)。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)用Excel 2010處理，SPSS 20.0進行統(tǒng)計分析。單施有機肥和生防菌劑與該有機肥復(fù)配處理間進行t檢驗（一尾檢驗），生防菌劑與有機肥復(fù)配的6個處理間進行單因素方差分析（LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤細菌數(shù)量的影響

由表2結(jié)果可知，在烤煙生長的整個周期，菌劑與牛糞復(fù)配處理與單施有機肥相比，土壤中細菌數(shù)量顯著增加，且增加幅度呈上升趨勢，從團棵期到成熟期分別增加70%、101%、276%(P＜0.05)。菌劑與油枯、菌渣的復(fù)配處理表現(xiàn)為團棵期和成熟期細菌數(shù)量顯著高于單施有機肥，尤其是菌劑與油枯處理，團棵期細菌數(shù)量比單施油枯增加了近3倍，旺長期則均表現(xiàn)為低于單施有機肥，但整體上菌劑與有機肥復(fù)配的處理細菌數(shù)量顯著高于單施有機肥的處理。菌劑與氨基酸有機肥、黃腐酸有機肥和蝦肽有機肥復(fù)配后細菌數(shù)量則低于單施有機肥。

表2中的單因素方差分析結(jié)果表明，菌劑與有機肥復(fù)配的6個處理中，YA處理團棵期細菌數(shù)量最多，達 51.7×106cfu/g，比其他復(fù)配處理增加 13.8×106～39.7×106cfu/g(P＜0.05)；NA處理旺長期(98.8×106cfu/g)和成熟期(30.3×106cfu/g)細菌數(shù)量最高，分別比其他復(fù)配處理提高 30.1×106～77.9×106、7.3×106～18.7×106cfu/g(P＜0.05)。

表2 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤細菌數(shù)量的影響 106cfu/g

綜上，生防菌劑與油枯、牛糞、菌渣復(fù)配與單施有機肥相比明顯增加植煙土壤細菌數(shù)量，以菌劑與牛糞復(fù)配效果最佳。

2.2 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤放線菌數(shù)量的影響

表3 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤放線菌數(shù)量的影響 104cfu/g

由表3結(jié)果可知，在烤煙生長的整個周期，菌劑與油枯、蝦肽有機肥復(fù)配處理放線菌數(shù)量顯著高于單施有機肥的處理。其中菌劑與油枯復(fù)配處理放線菌數(shù)量增加比較顯著，從團棵期到成熟期分別增加61%、50%、54%(P＜0.05)，菌劑與蝦肽有機肥復(fù)配處理在旺長期放線菌數(shù)量增加最顯著，增加了1.56倍。菌劑與菌渣復(fù)配處理表現(xiàn)為團棵期和成熟期放線菌數(shù)量顯著高于單施菌渣，尤其是成熟期，放線菌數(shù)量增加了2.5倍，旺長期則顯著低于單施菌渣。而菌劑與氨基酸有機肥復(fù)配處理，團棵期和成熟期放線菌數(shù)量顯著低于單施有機肥，旺長期顯著高于單施有機肥。

表3方差分析結(jié)果表明，生防菌劑與6種不同有機肥的復(fù)配處理，NA和AA處理植煙土壤中放線菌數(shù)量顯著高于其他4種復(fù)配處理，HA、XA處理植煙土壤放線菌數(shù)量較低。具體表現(xiàn)為NA和AA處理放線菌數(shù)量一直處于較高水平，尤其是AA處理團棵期(241.9×104cfu/g)和旺長期(334.6×104cfu/g)放線菌數(shù)量均最多，分別比其他復(fù)配處理提高 56.5×104～177.1×104、205.2×104～277.3×104cfu/g(P＜0.05)。

綜上，生防菌劑與油枯和蝦肽有機肥復(fù)配與單施有機肥相比，可顯著提高植煙土壤中放線菌數(shù)量。在提高植煙土壤放線菌數(shù)量上，生防菌劑與牛糞和氨基酸的復(fù)配處理效果最優(yōu)。

2.3 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤真菌數(shù)量的影響

由表4結(jié)果可知，除菌劑與油枯和氨基酸有機肥復(fù)配處理外，其他4種復(fù)配處理均表現(xiàn)為真菌數(shù)量顯著低于單施有機肥。其中菌劑與牛糞、蝦肽有機肥的復(fù)配處理真菌數(shù)量減少比較顯著，從團棵期到成熟期，牛糞復(fù)配處理分別減少46%、75%、36%(P＜0.05)，蝦肽有機肥復(fù)配處理分別減少62%、19%、74%(P＜0.05)。菌劑與菌渣復(fù)配處理表現(xiàn)為團棵期和旺長期分別減少57%和41%；菌劑與黃腐酸有機肥復(fù)配處理團棵期和成熟期分別下降46%和54%，在旺長期有所增加，但總體上植煙土壤中真菌數(shù)量呈減少趨勢。這說明施用生防菌劑能顯著降低植煙土壤中真菌的數(shù)量。

表4 生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤真菌數(shù)量的影響 103cfu/g

表4的單因素方差分析結(jié)果表明，NA、XA處理對植煙土壤真菌抑制效果優(yōu)于其他復(fù)配處理，尤其是XA處理，真菌數(shù)量在烤煙生長的整個周期均處于較低水平，團棵期(22.6×103cfu/g)、旺長期(13.5×103cfu/g)分別比其他復(fù)配處理少了0.7×103～30.5×103、6.8×103～26.3×103cfu/g(P＜0.05)。

綜上，生防菌劑與有機肥（除油枯和氨基酸有機肥）的復(fù)配處理與單施有機肥相比，植煙土壤真菌數(shù)量顯著減少。生防菌劑與牛糞和蝦肽有機肥的復(fù)配處理減少土壤真菌數(shù)量的效果優(yōu)于其他復(fù)配處理。

3 結(jié)論

生防菌劑與牛糞復(fù)配處理烤旺長期和成熟期土壤中細菌數(shù)量最多，放線菌數(shù)量較其他處理也處于較高水平，烤煙團棵期和旺長期真菌數(shù)量較其他復(fù)配處理處于較低水平。生防菌劑與氨基酸有機肥復(fù)配處理烤煙團棵期和旺長期土壤中放線菌數(shù)量最多，但真菌數(shù)量也最多，對真菌的抑制效果不佳。生防菌劑與蝦肽有機肥復(fù)配處理對減少植煙土壤真菌數(shù)量效果較好，但該處理下細菌和放線菌的數(shù)量較其他復(fù)配處理處于較低水平。

綜上，生防菌劑與牛糞復(fù)配處理較本試驗的其他處理對植煙土壤微生物區(qū)系的影響最優(yōu)，是最適合攀枝花烤煙種植施用生防菌和有機肥的組合方式，能有效改善植煙土壤微生物區(qū)系，顯著增加細菌、放線菌的數(shù)量，減少真菌數(shù)量，使植煙土壤由“真菌型”向“細菌型”轉(zhuǎn)變。

4 討論

土壤微生物是植物根區(qū)微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，植物能否健康生長與根區(qū)土壤微生物區(qū)系密切相關(guān)[20]。土壤中的微生物主要有真菌、細菌、放線菌3類，其中細菌占土壤微生物總量的70%～80%，是土壤中最活躍的微生物，在分解有機物質(zhì)為植物提供養(yǎng)分的同時，促進自身的大量繁殖。一般情況下，土壤中細菌數(shù)量越多，土壤肥力水平越高[21]。其次，土壤放線菌不僅可以參與有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化和利用，而且能分泌大量抗菌物質(zhì)抑制病原菌生長，對減少土傳病害的發(fā)生有重要作用[22-24]。此外，土壤病原菌一般為真菌，真菌數(shù)量升高會增加土傳病害的發(fā)生概率，從而引發(fā)煙草連作障礙[4,25]。因此，通過有機肥與生防菌劑復(fù)配的施肥方式，利用生防菌劑的生防機制來調(diào)控土壤中真菌數(shù)量，能有效克服烤煙連作障礙。鐘書堂等[26]研究發(fā)現(xiàn)，相比單施化肥和有機肥，菌劑與有機肥復(fù)配處理的土壤細菌、芽孢桿菌、放線菌數(shù)量和細菌與真菌的比值顯著增加，細菌群落結(jié)構(gòu)明顯改變。也有研究表明，菌劑與有機肥復(fù)配對土壤細菌和放線菌數(shù)量無顯著影響[27]。本研究中，生防菌劑與有機肥復(fù)配對植煙土壤微生物區(qū)系有明顯的改善作用，能有效克服烤煙連作障礙，在烤煙生長各時期大致表現(xiàn)為土壤細菌、放線菌的數(shù)量增加，真菌數(shù)量減少。這是因為菌劑與有機肥復(fù)配的生物有機肥自身含有多種有益微生物，能活化土壤中原有微生物，加上菌群在有機肥的協(xié)助下定殖能力增強，進而使土壤微生物總量增加[28]。土壤的肥力提高、微生態(tài)環(huán)境得到改善的同時，土壤微生物群落的功能多樣性提高[29]，且菌劑本身是一種放線菌，施入土壤后也能在一定程度上增加放線菌的數(shù)量。而真菌數(shù)量減少的原因主要是菌劑是鏈霉菌屬的密旋鏈霉菌，對土壤中的病原真菌具有較強的拮抗作用，能顯著減少土壤中病原真菌的數(shù)量[30]。

土壤微生物是土壤抑病能力的關(guān)鍵因素[31]。有機類肥料的施用能調(diào)整土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物的物種多樣性和功能多樣性，從而提高土壤的抑病能力，達到控制土傳病害的目的[32]。高雪蓮等[33]研究表明，在甜瓜掛果期，含Bacillus subtilisY-IV1與含Trichoderma harzianumSQR-T37的有機肥混合施用處理的甜瓜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增加139%、287%，防病率達到了90.9%。張靜等[34]研究了不同施肥對大豆紅冠腐病的防效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對照的防效指定為0時，有機肥與菌劑復(fù)配的2個處理防效分別達到84.74%和81.30%，遠高于普通有機肥處理的防效(24.24%)。除此之外，有機物料種類不同，其與菌劑復(fù)配的效果存在差異，土壤中3類菌的數(shù)量變化也各不相同。本研究中，牛糞與菌劑A復(fù)配的效果總體上優(yōu)于其他處理，在提高土壤細菌和放線菌的數(shù)量上效果最佳，尤其是旺長期和成熟期，細菌數(shù)量達98.8×106cfu/g、30.3×106cfu/g，這是因為牛糞自身含有大量的優(yōu)勢細菌及其生長繁殖所需要的營養(yǎng)成分，但牛糞復(fù)配處理在團棵期的影響效果并不理想，細菌和放線菌數(shù)量均顯著低于其他復(fù)配處理，可能是因為試驗當年烤煙生長團棵期比較干旱，牛糞有機肥中微生物所需營養(yǎng)成分還未溶解，影響了微生物的生長繁殖。

目前的研究主要停留在不同肥料處理對土壤微生物區(qū)系和多樣性的影響上，對肥料如何作用土壤微生物的機理研究較少。且肥料對土壤微生物的短期影響有限，相關(guān)長期定位試驗表明，不同肥料對土壤基本理化性質(zhì)和微生物多樣性均有顯著影響。因此，今后的研究方向應(yīng)為長期施用不同肥料對土壤微生態(tài)環(huán)境的影響機理以及微生物對土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的調(diào)控機理。