生物有機肥對植煙土壤微生物及烤后煙葉質(zhì)量的影響

李 佳，李 璐，楊勝男，何朋朋，張繼帥*

(1.三門峽市煙草公司 靈寶市分公司，河南 靈寶 472500；2.南陽市煙草公司 鎮(zhèn)平縣分公司，河南 鎮(zhèn)平 474250)

烤煙作為重要的經(jīng)濟作物，在朱陽鎮(zhèn)人民收入中占有舉足輕重的地位，但由于長期大量施用化肥及連作，容易造成煙田板結(jié)、微生物菌群單一、供肥能力不足、煙葉產(chǎn)質(zhì)下降[1-2]等問題，影響了煙葉生產(chǎn)的可持續(xù)性及當?shù)剞r(nóng)民的脫貧致富。生物有機肥作為近年推廣應(yīng)用的一種新型肥料，不僅能夠為煙葉生產(chǎn)提供所需營養(yǎng)，還具有改善土壤理化性狀、調(diào)理土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)、降低土傳病害發(fā)生、提高煙葉質(zhì)量等優(yōu)點[3-4]。為此，筆者研究了在靈寶植煙土壤中增施生物有機肥對煙草土壤微生物數(shù)量及考后煙葉質(zhì)量的影響，以期為當?shù)赝寥栏牧己蜔熑~質(zhì)量的提高提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2018年在河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn)透山村進行，供試烤煙品種為云煙87。試驗地海拔989 m，土壤類型為褐土，pH值8.62、速效鉀182.8 mg/kg、堿解氮51.6 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、有機質(zhì)1.1%。試驗所用煙草專用復(fù)混肥由當?shù)責煵莨咎峁?；普通有機肥：腐熟芝麻餅肥85%+腐殖酸15%；生物有機肥：南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所與時科生物科技有限公司聯(lián)合研制的煙草專用型生物有機肥。

常規(guī)施肥：每667 m2施用50 kg煙草專用復(fù)混肥+10 kg K2SO4+10 kg KNO3。

試驗設(shè)置3個處理，T1：常規(guī)施肥，T2：常規(guī)施肥+30 kg/667 m2有機肥，T3：常規(guī)施肥+30 kg/667 m2生物有機肥。采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個小區(qū)120 m2，3次重復(fù)，試驗田周邊設(shè)四行保護行，其他生產(chǎn)措施同當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范。

1.2 指標測定方法

(1)土樣采集方法：分別于煙株移栽后30、45、60、75、90 d按照五點取樣法取樣，用抖土法收集煙株根際土壤[5]。

(2)土壤pH值、速效鉀、堿解氮、速效磷、有機質(zhì)均參考《土壤農(nóng)化分析》中的方法[6]。

(3)土壤微生物菌群數(shù)量測定：土樣經(jīng)過梯度稀釋，采用固體平板混勻澆注培養(yǎng)計數(shù)法[7]。每個土樣重復(fù)3次。不同種類微生物的培養(yǎng)基分別是：細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、放線菌采用高氏1號培養(yǎng)基、真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基。

(4)常規(guī)化學成分：包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量和pH值，參照《煙草化學》中的方法[8]進行。

(5)中性致香成分測定：中性致香成分由國家煙草栽培生理生化研究基地測試分析。利用GC/MS采用內(nèi)標法測定；儀器：HP5890-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析，表中數(shù)據(jù)為平均值，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用生物有機肥對烤煙根際土壤中微生物數(shù)量的影響

由表1可知，煙株根際土壤中的細菌數(shù)量，整體上隨著生育期的延長呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，在移栽后45 d時達到最大值。各處理間表現(xiàn)為T3>T2>T1，T3相對于T1處理，在移栽后30、45、60、75、90 d時均呈現(xiàn)顯著差異，前者較后者分別提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3在各時期分別比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。在移栽后45 d時差異顯著。

煙株根際土壤中的細菌數(shù)量，整體上隨著生育期的延長呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，在移栽后45 d時達到最大值。各處理間表現(xiàn)為T3>T2>T1；T3相對于T1，在移栽后30、45、60、75、90 d時均呈現(xiàn)顯著差異，前者較后者分別提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3各時期分別比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。兩者在移栽后45 d時差異顯著。

根際土壤中的真菌數(shù)量，整體上的變化趨勢和細菌的相同，隨著生育期的延長表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，45 d時達到最大值。T3相對于T1處理，除在移栽后30 d和45 d，其余各時期均表現(xiàn)為T3>T1，T3處理在各時期增幅不大，相對比較平緩。T1處理在30 d和45 d時相對于前一個時期增幅較大，分別達到了91.18%和15.38%。T3相對于T2處理，真菌數(shù)量各時期均有所提高，在移栽后30 d時差異顯著，前者相對于后者提高了17.31%。

根際土壤中的放線菌數(shù)量，整體上各生育期均表現(xiàn)為T3>T2>T1，T3相對于T1處理，各時期的差異均達到了顯著水平，前者相對于后者，各時期分別增加了22.86%、30.95%、56.10%、34.69%、52.27%、51.43。T3相對于T2處理，各時期均有所提高且在移栽后30、45、90 d差異顯著。

表1 不同處理土壤微生物菌群數(shù)量

注:數(shù)值后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2 施用生物有機肥對初烤煙葉常規(guī)化學成分的影響

鉀素是煙草的品質(zhì)元素，研究表明，K+對于提高煙葉的燃燒性和持火力、提高煙葉的彈性和質(zhì)地、改善葉片色澤等有重要作用[9]。由表2可知，T3處理各部位煙葉的鉀含量均較T1和T2有所提高。下部煙葉，三者之間的差異均達到了顯著水平，T3分別比T1和T2處理高23.65%和3.98%，中上部煙葉，T3與T1差異顯著，前者比后者分別高25.49%和14.11%。與T2差異不顯著。Cl-含量與初烤煙葉質(zhì)地、吸濕性、填充性等密切相關(guān)。由表2結(jié)果顯示，3個處理中Cl-含量均以T3的略小，但三者之間差異不明顯。

初烤煙葉中的還原糖和總糖含量：下部煙葉，T3處理分別比T1處理的高14.85%和8.70%。T3處理比T2處理分別低了0.51%和0.89%；中部煙葉，T3處理分別比T1處理的高12.50%和2.27%，比T2處理分別高了4.49%和1.95%；上部煙葉，T3處理分別比T1處理的高10.34%和5.61%，比T2處理分別高了5.01%和2.83%。其中，T3處理與T1處理各部位間的還原糖含量差異達到了顯著水平，下部葉總糖含量差異顯著。

總氮含量：下部葉，T3處理比T1和T2處理分別提高了3.43%和5.85%；中部葉，T3處理比T1和T2處理分別提高了15.14%和1.62%；上部葉，T3處理比T1處理降低了16.33%，比T2處理降低了2.38%。其中，T3處理與T1處理中上部位煙葉的總氮含量達到了顯著水平。

煙堿含量：在下部煙葉和中部煙葉中，T3處理分別比T1處理提高了14.94%和29.59%，差異均達到了顯著水平；T3處理分別比T2處理提高了9.26%和6.28%，中部煙葉間煙堿含量差異顯著。上部煙葉中，T3處理比T1處理降低了3.51%，比T2處理降低了1.42%。各部位間鉀氯比和兩糖比表現(xiàn)為T3>T2>T1，說明施用生物有機肥可以改善煙葉的燃燒性及協(xié)調(diào)性。

表2 不同處理初烤煙葉化學成分含量

2.3 施用生物有機肥對初烤煙葉中性致香成分的影響

煙葉中的中性致香成分的含量和組成對卷煙的香氣吃味有密切的聯(lián)系，許多香氣成分可以直接進入煙氣中，對煙氣的香氣量、香氣質(zhì)和香型產(chǎn)生重要的影響[10]。由表3可知，整體上，T3相對于T1和T2處理，中上部煙葉中的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷類、新植二烯均有不同程度的提高。

中部煙葉：T3的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物比T1和T2分別提高了23.01%和11.09%，其中糠醛和2-乙?；秽糠謩e提高了28.76%、13.57%和25.69%、16.18%。T3處理提高了煙葉中苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛含量，使得T3中的芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量整體上比T1和T2分別提高了46.64和10.09個百分點。巨豆三烯酮(1、2、3、4)、β-大馬酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等,這類物質(zhì)所形成的香氣質(zhì)好、刺激性較小，是構(gòu)成烤煙香氣的主要成分[11]。T3處理對烤煙中2,6-壬二烯醛、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮均比T1和T2有較大提高，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量分別提高了27.36%、16.77%，茄酮和新植二烯含量分別提高了156.76%、28.99和23.00%、3.96%。

上部葉：相對于T1和T2，T3處理提高了煙葉中的糠醛、5-甲基糠醛、苯乙醛、3，4-二甲基-2,5-呋喃二酮、愈創(chuàng)木酚、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮、茄酮和新植二烯含量。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量分別提高了15.41%、3.39%，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總含量分別提高了25.61%、11.44%，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總含量分別提高了50.16%、17.21%，茄酮含量分別提高了146.84%、32.53%，新植二烯含量分別提高了26.19%、1.55%。

3 結(jié)論與討論

土壤微生物數(shù)量是土壤的生物學指標之一，與土壤質(zhì)量和土壤健康變化密切相關(guān)[12-13]。優(yōu)質(zhì)煙田中土壤微生物數(shù)量多，區(qū)系復(fù)雜，土壤微生態(tài)平衡，有助于作物的健康生長。本試驗研究表明，相對于常規(guī)施肥處理，增施生物有機肥可以顯著提高移栽后根際土壤中的細菌和放線菌數(shù)量，降低30 d和45 d時土壤中的真菌數(shù)量。相對增施普通有機肥的處理，增施生物有機肥可以整體提高土壤中的細菌、真菌和放線菌數(shù)量。

煙葉內(nèi)在化學成分是評價烤煙品質(zhì)的重要指標，已被廣泛的認可和應(yīng)用[14-16]。本試驗證明，增施生物有機肥可以顯著提高煙葉中的鉀含量和鉀氯比；還原糖是可溶性糖，可消除蛋白質(zhì)燃燒產(chǎn)生的不良氣味，對煙葉質(zhì)量起到平衡作用[17]，兩糖比即還原糖含量與總糖含量的比值，兩糖比與煙葉成熟度相關(guān)。增施生物有機肥可以提高煙株中的還原糖、總糖含量和兩糖比。總氮含量與煙葉吃味相關(guān)，過低則雜氣重，過高則刺激性較強，增施生物有機肥可以顯著提高中下部煙葉中煙堿和總氮含量；降低上部煙葉中的總氮含量，對上部葉煙堿含量影響不大。說明施用生物有機肥可以改善煙葉的燃燒性，提高煙葉成熟度，改善煙葉吃味，降低上部煙葉刺激性，提高初烤煙葉的化學品質(zhì)。

表3 不同處理烤后煙葉中性致香成分含量 μg/g

在所測得的30種致香成分中，增施生物有機肥可以有效地提高煙葉中糠醛、苯甲醇、巨豆三烯酮、茄酮、新植二烯等含量，這與化黨領(lǐng)等[18-19]的研究結(jié)果一致。增施生物有機肥比常規(guī)施肥處理的中上部煙葉中的致香成分總量分別提高了25.41%、29.00%，比增施普通有機肥中上部煙葉中的致香成分總量分別提高了5.49%、3.32%。新植二烯本身具烤煙味，進一步降解的產(chǎn)物能增加烤煙香氣并具有強烈的清香氣[20]，增施生物有機肥明顯提高了煙葉中的新植二烯的含量，比純常規(guī)施肥處理的中、上部煙葉分別提高了23.00%、26.19%，比增施普通有機肥分別提高了3.96%、1.55%，這與劉星等[21]的研究結(jié)果一致。