土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑配施對煙草生長發(fā)育及病害的影響

李迪秦 任錚 祝利 湯曉明 符昌武 王祖福 王修忠 易克 胡亞杰

摘要：為了探討土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑配施對煙株生長發(fā)育及病害的影響，以烤煙品種K326為材料，開展“粵田”牌土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑不同用量配施試驗。結果表明，土壤調理劑和枯草芽孢桿菌菌劑單施或配施，均可以提高土壤細菌和放線菌的種群數量，降低真菌的種群數量，且配施的效果顯著好于單施;對提高土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量，降低有機質含量，配施的效果好于單施，但單施與配施處理之間無顯著性差異。對煙株生長發(fā)育的影響而言，均可以提高煙葉的葉綠素相對含量（SPAD值），增強煙株的根系體積和根系活力，促進煙葉的光合作用，提高煙株的株高、莖圍、葉面積等主要農藝性狀指標，且配施的效果顯著好于單施。對烤煙病害的影響而言，在自然狀態(tài)下，均可以提高煙株的田間抗病性，顯著降低氣候斑點病、赤星病、普通花葉病和黑脛病的發(fā)病率和病情指數，且配施的效果好于單施。初步研究表明，在土壤調理劑90～150 g/株和枯草芽孢桿菌菌劑0.35 g/株配施量處理下，有利于土壤改良和促進煙株生長發(fā)育，降低烤煙大田病害危害。

關鍵詞：土壤調理劑;枯草芽孢桿菌;烤煙;生長發(fā)育;病害

中圖分類號：S572.06 ??文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）10-0088-06

煙草是我國重要的經濟作物之一，適宜的植煙土壤是優(yōu)質煙葉生產重要的前提條件，我國現有植煙區(qū)，由于長期連作[1-3]、化肥的大量投入和連年施用[4]，導致了植煙土壤板結，通透性差，土壤養(yǎng)分含量失衡，地力下降，土傳病害危害日趨嚴重，影響了土壤微生物群落結構及其功能多樣性的發(fā)揮，制約了我國優(yōu)質煙葉的生產[5]。由于我國的人均耕地面積十分有限，現有烤煙生產很難進行年際間的輪作或休耕種植。為此，廣大科技工作者先后重點開展了植煙土壤有機物料（如有機肥和生物質炭等）[6-7]、土壤調理劑[8-11]、生物有機肥[12-15]等土壤改良技術的相關研究。

“粵田”牌土壤調理劑含硅、鈣、鎂、鉬、鋅等營養(yǎng)元素，具有調節(jié)土壤pH值，減緩、消除土壤中過量鋁、鐵、錳等金屬離子產生的毒害，提高土壤養(yǎng)分有效性及肥料利用率，減低土壤連作障礙危害，增強作物的抗逆性，提高作物產量和改善品質等效果。枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），是芽孢桿菌屬的一種細菌，枯草芽孢桿菌菌體生長過程中，會產生枯草菌素、多黏菌素、制霉菌素、短桿菌肽等活性物質，這些活性物質在植物生長發(fā)育進程中起到刺激作用，誘導產生有利于提高植物免疫力的抗病因子，對致病菌或內源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用;同時，菌體自身也可合成一些如纖維素酶、脂肪酶和蛋白酶等酶類物質及生物堿和B族維生素，這些物質可以調節(jié)和促進植株的生長發(fā)育[16-18]。

近年來，隨著枯草芽孢桿菌在農業(yè)上的廣泛應用，科技工作者應用枯草芽孢桿菌菌劑、土壤調理劑在土壤治理[16，19-20]、土傳病害控制[15]及促進作物生長發(fā)育[21-23]等方面，開展了許多有益的探索，并相繼取得了很多有益的研究成果。但在植煙土壤上開展枯草芽孢桿菌菌劑與土壤調理劑配施，探討其對土壤和煙葉的影響等方面的相關研究報道極少。本研究通過開展土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑不同配施量，對植煙土壤和烤煙生長發(fā)育及田間抗病性等方面的影響，旨在探尋植煙土壤改良和優(yōu)質煙葉生產新的技術措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

2018—2019年在湖南農業(yè)大學教學科研基地（長沙）進行土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑配施的盆栽試驗。供試烤煙品種為K326（由湖南省煙草公司提供），2018年12月28日播種，漂浮育苗;2019年3月30日移栽，7月26日終采，單株留葉18張。供試土壤為煙稻輪作土壤，其基本肥力情況：pH值為6.48、有機質含量為2.42 g/kg、堿解氮含量為141.2 mg/kg、有效磷含量為121.2 mg/kg、速效鉀含量為123.5 mg/kg;供試土壤中的細菌、真菌和放線菌的種群數量分別為10.478×105、15.854×103、9.458×105 CFU/g。供試土壤調理劑為廣東萬山土壤修復技術有限公司生產的“粵田”牌土壤調理劑（硅、鈣、鎂、鉬、鋅等有效含量≥2%，pH值為10～12）;供試枯草芽孢桿菌菌劑由康源綠洲生物科技（北京）有限公司提供，活菌數含量≥2 000 億個孢子/g。盆栽試驗用的塑料盆的底部內徑為 22 cm，上部內徑為27 cm，盆高26 cm;供試肥料為由湖南金葉眾望科技股份有限公司生產的煙草專用肥。

1.2 試驗設計

結合近幾年國內開展的土壤調理劑及枯草芽孢桿菌菌劑在生產上的應用所取得的相關研究成果[8，13，15-17]，試驗設6個處理（表1），3次重復，每個重復栽15盆。

每盆裝風干土壤15 kg，每盆栽烤煙1株;在移栽前3 d，按照煙草專用基肥 45.5 g/株、有機餅肥13.6 g/株的施用量基施在盆中（開穴）;追肥中的提苗肥按照4.5 g/株的施用量結合澆定根水對水施用;煙草專用追肥和K2SO4，在移栽后30、45 d，分別按照45.5、13.6 g/株的施用量追施?？偸┑繛?.1 g/株，N ∶P2O5 ∶K2O為10 ∶7 ∶20。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量及三大微生物種群數量的測定

烤煙終采后，每個重復選擇生長基本一致的10盆，將每盆煙株拔出留下土壤，混合以后去除植物殘體與沙石等。每個土壤樣品一分為二，一份用于測定土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及土壤pH值，參照鮑士旦的方法[24]，有機質含量采用K2Cr2O7滴定法測定，有效磷含量采用NaHCO3浸提比色法測定，速效鉀含量采用NH4Ac浸提火焰光度法測定，堿解氮含量用堿解擴散法測定，土壤pH 值采用電位法測定，水土比為1 ∶2.5測定;另一份土壤樣品過2 mm篩，置于4 ℃冰箱保存，用于室內測定土壤細菌、真菌和放線菌種群數量，參照丁偉等的方法[20]，平板分離計數土壤中的細菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）、真菌（馬丁氏培養(yǎng)基）、放線菌（高氏一號培養(yǎng)基）種群數量。

1.3.2 主要農藝性狀指標

打頂后7 d，參照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》，每個處理選10株長勢基本一致的煙株，測定有效葉數、株高、莖圍、節(jié)距、最大葉長與葉寬，并計算葉面積（葉長×葉寬×0.634 5）。

1.3.3 生理指標測定

打頂后7 d，在08：30—11：30，使用Li-6400型便攜式光合儀（美國Li-COR公司生產），對每個重復3株煙株測定最大葉的SPAD值、光合速率（photosynthetic rate，簡稱Pn）、氣孔導度（stomatal conductance，簡稱Gs）、胞間CO2濃度（intercellular CO2 concentration，簡稱Ci）和蒸騰速率（transpiration rate，簡稱Tr）、葉面水氣壓虧缺（VPD leaf-to-air，簡稱Vpdl）參數;每個重復選擇有代表性的5株煙株，取其細根系5 g/株用冰袋保存，室內采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法測定根系活力（RA）;其余根系取下以后，用刀切成長3 cm左右，采用排水法測定其根系體積（RV）。

1.3.4 主要病害調查

供試盆栽土壤來自于煙稻輪作植煙土壤，大田常見的煙葉主要病害有黑脛病、普通花葉病、氣候斑點病、赤星病等，發(fā)生的時間一般在4月初到6月初。參照GB/T 23222—2008《煙草病蟲害分級調查方法》，結合這些常見病害常年發(fā)生的規(guī)律，對試驗的每個處理的發(fā)病情況逐株進行調查，并計算病指。計算公式如下：

病株率=病株總數/調查總株數×100%;

病情指數=∑（各級病株數×對應病級值）/（調查總株數×最高級值）×100。

其中：黑脛病、普通花葉病、氣候斑點病、赤星病的最高病級值分別為9、9、9、4。

1.4 數據分析

采用SPSS 13.0軟件進行數據分析，用Duncans（α=0.05）法進行多重比較;采用Microsoft Excel 2003進行作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分含量及三大微生物種群數量

從圖1可知，各處理間土壤有機質含量及pH值無顯著性差異（P>0.05），堿解氮、有效磷、速效鉀含量均表現為T1>T2>T3>T4>T5>T6（CK），且T1與T2、T3與T4、T5與T6（CK）之間均無顯著性差異（P>0.05）;與T6（CK）相比較，T1～T5處理有機質含量降低了0～2.8%，但堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別增加了1.38%～15.70%、1.40%～10.50%、2.24%～11.90%。

初步表明，土壤pH值和有機質含量在單施土壤調理劑（90～150 g/株）時，無顯著變化;當土壤調理劑單施量達150 g/株時，對土壤堿解氮和速效鉀有顯著的作用效果;單施枯草芽孢桿菌菌劑對土壤主要養(yǎng)分含量無顯著影響作用;土壤調理劑（150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株）可以顯著提高土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀含量（P<0.05）。

從圖2可知，移栽前后土壤三大微生物種群數量的變化明顯，其中，細菌種群數量表現為T1>T3>T5>T2>T4>T6（CK），真菌種群數量表現為T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1，放線菌種群數量現為T1>T3>T5>T2>T6（CK）>T4;且T1與T2、T3與T4、T5與T6（CK）之間三大微生物種群數量均差異顯著（P<0.05）。

初步表明，單施土壤調理劑（150 g/株），有利于細菌種群數量顯著增加;單施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），以及土壤調理劑（90～150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），對土壤三大微生物種群數量有顯著的作用效果。由于土傳病害多為真菌性或細菌性病害，枯草芽孢桿菌菌劑單施或與土壤調理劑配施，在一定程度上均能有效降低其危害。

2.2 主要農藝性狀指標

從圖3可知，株高、莖圍、節(jié)距和最大葉葉面積，均表現為T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），有效葉片數T1、T2和T3高于T4、T5和T6（CK）。

初步表明，單施土壤調理劑（150 g/株），莖圍和最大葉葉面積顯著增加;土壤調理劑（90～150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），能顯著提高莖圍、節(jié)距和最大葉葉面積。

2.3 主要生理指標

SPAD值是指葉綠素的相對含量，通過SPAD值可以了解植物生長狀態(tài)。從圖4可知，打頂7 d后，根系的體積與活力及最大葉的SPAD值，均表現為T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），其中T1與T2、T3與T4、T5與T6（CK）之間均無顯著性差異（P>0.05）。

初步表明，單施土壤調理劑（150 g/株），以及土壤調理劑（150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），對根系體積、根系活力、葉片SPAD值有顯著作用效果。

從圖5可知，不同處理的Pn、Tr、Gs和Vpdl均表現為T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），其中T1與T2、T3與T4、T5與T6（CK）之間均無顯著性差異（P>0.05）;Ci表現為T6（CK）>T5>T4>T2>T3>T1。

初步表明，單施土壤調理劑（90 g/株）或枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株）對凈光合速率有一定的作用效果，但效果不顯著;土壤調理劑（150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），能顯著促進凈光合速率的提高。

2.4 自然狀態(tài)下田間病害調查

除氣候斑點病屬于生理性病害外，赤星病、黑脛病和普通花葉病都可以通過土壤進行傳染危害[25]。

從表2可知，田間氣候斑點病的發(fā)病率和病情指數表現為T6（CK）>T4>T5>T2>T3>T1;普通花葉病的發(fā)病率和病情指數均表現為T6（CK）>T4>T5>T2>T3>T1;黑脛病發(fā)病率和病情指數均表現為T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1;赤星病發(fā)病率和病情指數均表現為T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1。

初步表明，單施土壤調理劑（90～150 g/株），能顯著降低氣候斑點病和黑脛病的發(fā)病率和病情指數，以及普通花葉病和赤星病的病情指數;單施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），能顯著降低氣候斑點病、黑脛病、赤星病的發(fā)病率和病情指數，以及普通花葉病的病情指數;且以土壤調理劑（90～150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），對降低氣候斑點病、普通花葉病、黑脛病和赤星病的發(fā)病率和病情指數的作用效果最佳。

3 討論

3.1 土壤調理劑和枯草芽孢桿菌對改善土壤環(huán)境及烤煙生長發(fā)育的影響

已有研究表明，土壤調理劑能有效調節(jié)土壤pH值，改善土壤物理特性，平衡土壤養(yǎng)分，微生物菌劑可以調節(jié)土壤中微生物種群結構及種群數量，微生物的活動有利于改良土壤作用，兩者協(xié)調通過土壤環(huán)境條件的改善營造一個有利于促進烤煙生長發(fā)育，提高烤煙產量與品質的環(huán)境條件[8，11，25];生產上使用的枯草芽孢桿菌，通過自身繁殖過程中產生大量有利于促進土壤固定養(yǎng)分的降解釋放，提高土壤主要養(yǎng)分含量的分泌物[16，19]，并通過自身繁殖及產生的分泌物，來調節(jié)土壤三大微生物種群數量[15-16，19]，抑制土壤有害病菌，增強煙株的抗病性[25-27]，進而有利于促進煙株的生長發(fā)育[15，22]。

由于本研究使用的土壤調理劑含有一定量的中微量元素，為作物生長補充了一定量的礦質營養(yǎng);同時，使用的土壤調理劑具有強堿性，通過調節(jié)土壤pH值，提高土壤養(yǎng)分的有效釋放;枯草芽孢桿菌通過自身繁殖和生長，起著抑制土壤有害微生物和平衡土壤有害有益微生物種群結構和數量的作用;二者協(xié)同，影響土壤養(yǎng)分含量和土壤有害與有益微生物種群結構及數量，進而影響作物的生長發(fā)育。通過本研究發(fā)現，土壤調理劑（150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），對土壤三大微生物種群數量，以及土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量的增加有顯著的作用效果;土壤微環(huán)境的改變對烤煙生長發(fā)育的影響，集中體現在莖圍、節(jié)距、葉面積、根系體積與活力、葉片SPAD值及光合作用等方面的顯著增加上。從而表明，一定量的土壤調理劑與枯草芽孢桿菌菌劑配施，有利于植煙土壤的改良和促進烤煙的生長發(fā)育。

3.2 土壤調理劑和枯草芽孢桿菌對烤煙病害的影響

土壤中微生物種類及功能呈現多樣性，作物產生病害的主要原因是土壤中有害和有益微生物種群結構和數量的平衡性差，以及作物抗逆性低下所致[18，22]。研究表明，土壤調理劑對土壤微生物的種群結構及數量具有一定的調節(jié)和促進作用[8，26];施用促生細菌，能有效防治農作物植株根系微環(huán)境的多種真菌和細菌性病害，以及病毒性病害，促生菌防病的作用機制，主要是通過生防菌自身繁殖過程中與病原菌競爭土壤養(yǎng)分及生活的空間，分泌具有抑制病原物發(fā)展的抗生素，通過這些分泌物誘導農作物植株自身產生抗病性;此外，促生菌也能夠通過分泌物及產生一些植物激素，來降解土壤中固定的多種礦質營養(yǎng)物質，提高土壤養(yǎng)分供應的有效性，促進農作物的生長發(fā)育[15]。近些年，隨著枯草芽孢桿菌在農業(yè)生產中表現出的抑菌譜廣、促生長、可以提高植株抗逆性、使用方便等優(yōu)點，目前已經被廣泛應用于農作物的病害控制上[15，17，27]。

枯草芽孢桿菌具有較強功能，通過自身繁殖與生長，影響著土壤微生物種群結構及數量，并對作物抗逆性起著一定影響[22]。本研究同樣表明，在大田自然狀態(tài)下，土壤調理劑（90～150 g/株）配施枯草芽孢桿菌菌劑（0.35 g/株），在改善土壤三大微生物種群數量，促進煙株的生長發(fā)育，提高煙株的抗逆性，降低土壤有害病菌微生物危害等方面，有著良好的作用效果。本研究結果為土壤調理劑和枯草芽孢桿菌菌劑在煙草生產上的應用，提供了科學依據與方法。

綜上結果表明，含有多種中微量元素的強堿性土壤調理劑和功能強大的微生物菌劑配施，在提高土壤主要養(yǎng)分含量的同時，既可平衡土壤微生物種群結構和數量，還可以通過二者協(xié)同作用，提高作物抗逆性能，促進作物生長發(fā)育。但在平衡有益和有害微生物種群結構和數量等方面，以及土壤調理劑與微生物菌劑配施對土壤養(yǎng)分含量及作物抗病性影響的作用機制，目前相關報道極少，今后仍需要進一步深入探討。

4 結論

盆栽條件下，以土壤調理劑90～150 g/株配施枯草芽孢桿菌菌劑0.35 g/株，有利于植煙土壤環(huán)境的改變，對煙株的生長發(fā)育具有良好的作用效果。

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