有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)烤煙根際微生物代謝功能多樣性以及產(chǎn)質(zhì)量的影響

向羽 唐韻 陳文杰 丁易金 牟毅

摘要 為探究有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)烤煙根際微生物活性與產(chǎn)質(zhì)量的影響，系統(tǒng)分析了腐熟菜籽餅肥和復(fù)合肥配施對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀、葉綠素值、根際微生物代謝功能多樣性以及經(jīng)濟(jì)性狀的影響。結(jié)果表明，處理T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2與復(fù)合肥450 kg/hm2配施）能夠顯著促進(jìn)煙株生長與莖圍，分別比對(duì)照高8.17、0.21 cm;且有利于提高烤煙根際土壤微生物對(duì)氨基酸、聚類化合物碳源的利用能力，代謝功能多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)與豐富度指數(shù)顯著高于其他處理;其次，T2處理后烤煙成熟期的上中下葉位葉綠素含量、以及整個(gè)生育期與對(duì)照無顯著差異，對(duì)煙葉的落黃成熟沒有推遲效應(yīng)。進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表明，T2處理能夠顯著提高產(chǎn)量、產(chǎn)值，較常規(guī)施肥分別提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2。因此，腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2+復(fù)合肥450 kg/hm2為最佳配比，能夠增加土壤生物活性，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量與可用性。

關(guān)鍵詞 有機(jī)無機(jī)肥;根際微生物;功能多樣性;農(nóng)藝性狀;產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號(hào) S 572? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）03-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.039

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on the Metabolic Function Diversity of Rhizosphere Microorganisms and Yield of Flue-cured Tobacco

XIANG Yu， TANG Yun，CHEN Wen-jie et al

（China Tobacco Hubei Industrial LLC， Enshi， Hubei 445000）

Abstract In order to explore the effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on rhizosphere microbial activity and yield and quality of flue-cured tobacco， the combined application of decomposed rapeseed cake fertilizer and compound fertilizer on the agronomic characteristics， chlorophyll value， rhizosphere microbial metabolic function diversity and economy of flue-cured tobacco was systematically analyzed. The results showed that treatment T2 （675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer） could significantly promote tobacco plant growth and stem robustness， which were 8.17 and 0.21 cm higher than those of the control， respectively;also， it improved the carbon source utilization capacity of flue-cured tobacco rhizosphere soil microorganisms， the metabolic functional diversity index Simpson index and richness index were significantly higher than other treatments;secondly， there was no significant difference in the chlorophyll content of upper， middle and lower leaves and the whole growth period of flue-cured tobacco after T2 treatment compared with the control， and the yellowing and ripening of flue-cured tobacco were not delayed. Further yield and quality statistics showed that T2 treatment could significantly increase the yield and output value by 282 kg/hm2，14 028.90元/hm2 respectively. Therefore， the best ratio of 675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer was beneficial to increase soil biological activity and improve the yield， quality and usability of tobacco leaves.

Key words Organic and inorganic fertilizers;Rhizosphere microorganisms;Functional diversity;Agronomic traits;Yield and quality

基金項(xiàng)目 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（2020JSYL4ES2C002）。

作者簡介 向羽（1986—），男，湖北恩施人，農(nóng)藝師，從事煙葉生產(chǎn)及煙葉評(píng)級(jí)研究。

收稿日期 2021-05-17

化學(xué)肥料是農(nóng)田土壤養(yǎng)分的重要來源，在促進(jìn)作物生長發(fā)育、改善農(nóng)藝性狀和提高產(chǎn)量方面起著重要作用[1]?？緹煹漠a(chǎn)量和質(zhì)量受土壤肥力的影響。近年來，烤煙種植中化肥的投入量不斷增加，有效提高了煙草產(chǎn)量，但也造成了嚴(yán)重的土壤酸化板結(jié)，生物多樣性降低，中微量營養(yǎng)元素缺失或難以利用，有機(jī)質(zhì)含量下降，整體土壤的微生態(tài)失衡，導(dǎo)致煙草生長發(fā)育受阻，根莖病害發(fā)生嚴(yán)重，烤煙產(chǎn)質(zhì)量受到嚴(yán)重威脅[2-4]。研究表明，單施化肥會(huì)加速土壤酸化板結(jié)，養(yǎng)分單一，降低土壤微生物群落的豐度和活性[5]，單施有機(jī)肥養(yǎng)分含量低，利用率低，無法滿足作物在生長旺盛時(shí)期對(duì)養(yǎng)分迫切需求的問題[6]。因此，結(jié)合化肥肥效快、肥力猛，能短期內(nèi)提供作物生長營養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)肥養(yǎng)分豐富、含量均衡、肥效持久，可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤有益微生物數(shù)量以及提高土壤酶活性等優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)無機(jī)肥合理配施成為提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)，提高土壤肥力的有效手段[7-9]。高菊生等[10]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)無機(jī)肥配施能加速水稻分蘗、促進(jìn)水稻生長，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn);宋日等[11]研究了有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)玉米根系的影響，發(fā)現(xiàn)其可延緩玉米根系器官衰老，提高玉米產(chǎn)量;化肥和有機(jī)肥基追肥各半可改善蔬菜農(nóng)藝性狀，使蔬菜產(chǎn)量提高103%～219%[12];有機(jī)肥與化肥的適宜比例配施，可促進(jìn)煙株對(duì)P、K的吸收利用，提高烤煙中磷、鉀元素的含量以及煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[13-14];武雪萍等[15]通過芝麻餅肥與化肥不同比例配施改善了煙草品質(zhì)?；诖耍P者針對(duì)重慶萬州煙區(qū)的土壤肥力狀況，系統(tǒng)探究了腐熟菜籽餅肥和復(fù)合肥配施對(duì)土壤微生物多樣性以及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為云煙97。

供試肥料為腐熟菜籽餅肥、復(fù)合肥。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)置在重慶萬州主產(chǎn)煙區(qū)，108.0216°E，30.7290°N，海拔820 m左右。地勢(shì)平坦，質(zhì)地中壤，肥力中等均勻，近2年未做過肥料試驗(yàn)。4月30日移栽。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)處理，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積66.67 m2，每個(gè)小區(qū)110株煙，行距1.2 m，株距0.5 m，設(shè)置2行保護(hù)行。4個(gè)處理的施肥措施：處理①（CK）常規(guī)施肥;處理②（T1）腐熟菜籽餅肥450 kg/hm2，復(fù)合肥600 kg/hm2;處理③（T2）腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復(fù)合肥450 kg/hm2;處理④（T3）腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復(fù)合肥300 kg/hm2。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 生育期。

按YC/T 142—1998《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)田間煙草實(shí)際生長情況記錄各生育期日期，包括團(tuán)棵期、初花期、打頂期、中心花開放期、腳葉成熟期、頂葉成熟期和大田全生育期天數(shù)。

1.4.2 農(nóng)藝性狀。

各處理選擇有代表性的20株煙掛牌標(biāo)記，按YC/T 142—1998《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》標(biāo)準(zhǔn)，定點(diǎn)定株在煙草成熟期測(cè)量記錄煙株的農(nóng)藝性狀，主要包括煙株的株高、單株葉片數(shù)（片）、莖圍、節(jié)距、最大葉長和最大葉寬等。

1.4.3 3個(gè)葉位成熟期葉綠素（SPAD值）分析。

在打頂后，使用SPAD-520葉綠素儀分別測(cè)定每個(gè)處理6株掛牌標(biāo)記煙株的上部葉，每片煙葉以主脈為對(duì)稱的葉基、葉中、葉尖共6個(gè)點(diǎn)的SPAD值，測(cè)定部位為葉緣和主脈間的中間部位，測(cè)定的SPAD值的平均值為該片煙葉的SPAD值。

1.4.4 煙草根際微生物功能多樣性檢測(cè)。

移栽后于旺長期按5點(diǎn)取樣法，先去掉0～2 cm的表土，輕輕抖掉根系外圍土壤，取根際表面的土壤樣品，用無菌袋密封帶回室內(nèi)備用，每袋取500 g。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)樣品取3株煙的根際土壤進(jìn)行混合。

土壤微生物群落功能多樣性采用31種碳源的Biolog ECO微平板法進(jìn)行測(cè)定[16]，其中樣品處理與測(cè)定方法參照Sala等[17]的方法。Biolog ECO微平板購自美國Biolog 公司，采用酶標(biāo)儀（BIO-TEK Instruments INC，USA）進(jìn)行測(cè)定。

將Biolog ECO平板預(yù)熱到28 ℃，用排槍取150 μL抽取液于各孔中，28 ℃恒溫培養(yǎng)，在24、48、72、96、120、144、172 h用酶標(biāo)儀進(jìn)行檢測(cè)讀數(shù)，測(cè)定波長為590 nm。微生物代謝強(qiáng)度采用每孔顏色平均變化率AWCD來描述。AWCD=∑（C-R）/n，其中C為所測(cè)的31個(gè)碳源孔的吸光值，R為對(duì)照孔的吸光值，n為碳源的數(shù)目。土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)計(jì)算參照Kirk等[18]的方法，選取96 h的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行豐富度指數(shù)（S）、Shannon多樣性指數(shù)（H）、Simpson指數(shù)（D）、MicIntosh指數(shù)的計(jì)算。

1.4.5 煙葉經(jīng)濟(jì)效益分析。

采烤結(jié)束后按照國家煙葉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，統(tǒng)計(jì)不同處理產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例等煙葉的主要經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)烤煙生育期的影響

調(diào)查結(jié)果顯示，不同施肥處理對(duì)試驗(yàn)地?zé)熑~的生育期有一定影響，整個(gè)大田生育期對(duì)照與T1、T2處理一致，但隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加，復(fù)合肥的減少，尤其T3處理（腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復(fù)合肥300 kg/hm2），煙草中心花開放期推遲，整個(gè)大田生育期延長5 d（表1）。

2.2 不同施肥處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

對(duì)烤煙成熟期株高、單株葉片數(shù)、莖圍、節(jié)距、最大葉長和最大葉寬等進(jìn)行調(diào)查并統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表2。由表2可知，不同施肥處理對(duì)云煙87的農(nóng)藝性狀均有不同程度的改善和提高，其中株高、單株葉片數(shù)、莖圍、最大葉長均普遍高于對(duì)照組，其中T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復(fù)合肥450 kg/hm2）處理效果最佳，株高、單株葉片數(shù)、莖圍、節(jié)距、最大葉長分別比對(duì)照高8.17 cm、1片、0.21 cm、0.38 cm、3.37 cm，表明腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復(fù)合肥450 kg/hm2可以促進(jìn)烤煙根莖的生長，增加莖的粗壯程度。

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤根際微生物代謝功能的影響

對(duì)不同配肥處理對(duì)根際土壤微生物碳源利用能力進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見圖1。由圖1可知，土壤微生物群落利用碳源量逐漸增加，代謝活性增強(qiáng)，在培養(yǎng)前的24 h AWCD值較小，各處理之間無顯著差異，說明碳源利用較少，24 h后表現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，144 h之后AWCD值變化趨于平緩。各處理土壤微生物對(duì)單一碳源利用強(qiáng)度表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，其中T2處理后的土壤微生物AWCD值明顯高于CK，存在顯著差異。

對(duì)ECO板上的31種碳源分成6種，即聚合類化合物、氨基酸類、酯類、醇類、胺類、酸類，并將每類碳源進(jìn)行分

析，結(jié)果

見圖2。由圖2可知，菜籽餅肥配施后能夠顯著提高土壤微生物對(duì)氨基酸類、酯類、胺類碳源的利用（圖2B、C、E），與對(duì)照存在顯著差異（P<0.05）。尤其T2處理（腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2，復(fù)合肥450 kg/hm2）能夠顯著促進(jìn)微生物對(duì)聚合類化合物、醇類、酸類碳源的利用（圖2A、D、F），明顯高于其他3個(gè)處理。

進(jìn)一步對(duì)Shannon多樣性指數(shù)、Simpson指數(shù)、MicIntosh指數(shù)、豐富度指數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)T2處理最優(yōu)。T2處理的Shannon指數(shù)（3.44±0.03）、Simpson指數(shù)（0.950±0.001）、豐富度指數(shù)（28.80±0.30）、MicIntosh指數(shù)（2.32±0.03）均顯著高于CK（表3）。

2.4 不同施肥處理對(duì)烤煙3個(gè)葉位成熟期SPAD值分析

在烤煙打頂后，對(duì)不同處理3個(gè)葉位的葉綠素值進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，不同葉位在煙葉成熟期的SPAD差別較大，而在4個(gè)處理間表現(xiàn)也不同，各個(gè)葉位隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加，SPAD總體呈增加趨勢(shì)，可能是由于餅肥分解更慢，植株成熟落黃較慢。此外T2（腐熟菜籽餅肥675 kg/km2，復(fù)合肥450 kg/hm2）處理后，與CK、T1處理相比，SPAD值上升較慢，上中下煙葉的SPAD分別為24.4、17.6、12.7，但進(jìn)一步增加餅肥的用量T3（腐熟菜籽餅肥900 kg/hm2，復(fù)合肥300 kg/hm2）處理后，其上中下煙葉的SPAD值顯著上升，不利于后期的煙葉成熟落黃，因此，T2處理較有利于煙葉成熟發(fā)育，為最佳處理（表4）。

2.5 不同施肥處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例、中上等煙比例是煙葉的主要經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)，綜合反映了煙葉的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)不同處理烤后煙葉進(jìn)行分級(jí)，統(tǒng)計(jì)其經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。由表5可知，烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例和中上等煙比例等隨著腐熟菜籽餅肥施用量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，以T2最高，較常規(guī)施肥，產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)分別提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2、1.91元/kg，上等煙比例和中上等煙比例提升4.06、4.32百分點(diǎn)。

3 結(jié)論與討論

適量有機(jī)無機(jī)肥配施可以改善煙葉農(nóng)藝性狀，提高烤煙營養(yǎng)和生長關(guān)鍵期的養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度以及煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。張長華等[19]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)配施顯著提高了土壤蔗糖

酶活性和過氧化氫酶活性，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)最高，中上等煙比例比不施肥和單施化肥分別提高了24.6%和13.2%[19]。一定條件下，可以采用30%腐熟菜籽餅有機(jī)肥等氮替代煙草復(fù)合肥，改善植煙土壤綜合肥力，與對(duì)照相比，20%腐熟菜籽餅有機(jī)肥等氮替代煙草復(fù)合肥處理能縮短烤煙生育期，顯著提高中部煙葉單葉面積，減少烤煙黑脛病、根黑腐病和根結(jié)線蟲病的發(fā)病率，烤后煙葉中上等煙比例、均價(jià)和產(chǎn)值較對(duì)照分別提高5.23%、8.57%和5.38%，收益明顯增加[20]。同時(shí)，不同類型有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀及品質(zhì)的影響不同，在農(nóng)家肥、油枯、氨基酸有機(jī)肥、海藻有機(jī)肥4種有機(jī)肥與無機(jī)肥合理配施的田間試驗(yàn)中，氨基酸有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)烤煙株高、莖圍、葉面積系數(shù)等農(nóng)藝性狀促進(jìn)效果明顯，產(chǎn)量和產(chǎn)值也最高，而在中上等煙葉比例中以油枯處理最高，氨基酸有機(jī)肥處理次之[21]。因此，為最高效地提升煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)選擇合適的有機(jī)肥和無機(jī)肥進(jìn)行適宜比例的配施。

該研究以腐熟菜籽餅肥與復(fù)合肥為材料，研究2種肥料不同量配施對(duì)土壤生物活性以及煙葉產(chǎn)值的影響，結(jié)果表明，在重慶萬州煙區(qū)，采用腐熟菜籽餅肥675 kg/hm2與復(fù)合肥450 kg/hm2有利于提高煙田土壤微生物活性，提升煙葉產(chǎn)質(zhì)量，適合于當(dāng)?shù)氐耐茝V應(yīng)用。

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