翻耕深度配施生物有機(jī)肥對烤煙根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及產(chǎn)質(zhì)量的影響

司 軍，徐 銳，吳文琪，陳劍暉，孫書斌，周漢紅，王曉麗，郭 利，李夢狄*

(1.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北武漢 430040；2.湖北省煙草公司襄陽市公司，湖北襄陽 441000)

湖北省襄陽市?？悼h植煙歷史悠久，是湖北中煙重要的煙葉原料基地之一，種植區(qū)域以山區(qū)、半山區(qū)為主，輪作困難，連作現(xiàn)象突出。同時(shí)，大部分農(nóng)戶采用小型機(jī)械翻耕土壤，土壤耕層厚度變淺。在以上雙層因素作用下，土壤理化性狀發(fā)生變化，耕層結(jié)構(gòu)惡化，土壤板結(jié)嚴(yán)重，病原積累，病害增加，從而造成煙株根系發(fā)育不良，生長發(fā)育失衡，產(chǎn)質(zhì)量下降[1-5]。深耕是解決耕層變淺的主要措施，深耕可以改善土壤物理性狀[6]，促進(jìn)烤煙根際土壤真菌微生物群落結(jié)構(gòu)的重建[7]，促進(jìn)根系的生長發(fā)育[8]，深耕還可以促進(jìn)煙株對土壤中養(yǎng)分的吸收和利用[9]，對煙葉農(nóng)藝性狀產(chǎn)生積極影響，在一定程度上提高煙葉經(jīng)濟(jì)性狀[8-12]。增施生物有機(jī)肥是土壤保育的重要措施之一，研究表明，有機(jī)肥施用能改善植煙土壤的理化性狀[13-14]，改善了植煙土壤的肥力[15]，為煙株生長發(fā)育創(chuàng)造良好土壤環(huán)境，提高煙株抗病性[16-17]，促進(jìn)煙株根系及地上部分生長[18-19]，進(jìn)而改善煙葉的外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量及感官質(zhì)量，提高中上等煙葉比例，增加經(jīng)濟(jì)效益[20-23]。

目前，關(guān)于深耕、生物有機(jī)肥對植煙土壤及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響研究較多，但兩者結(jié)合施用產(chǎn)生的效果還鮮見報(bào)道。因此，筆者基于田間試驗(yàn)，研究不同翻耕深度配施不同量生物有機(jī)肥對烤煙根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)量產(chǎn)值的影響，從而明確最適宜的組合方式，為高油分煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料試驗(yàn)于2020年在襄陽?？德槠洪_展，供試品種為K326。試驗(yàn)田塊土壤基本情況：海拔1 155 m，pH 6.73，有機(jī)質(zhì)含量18.43 g/kg，堿解氮含量69.72 mg/kg，有效磷含量53.68 mg/kg，速效鉀含量348 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)深耕和有機(jī)肥施用量2個(gè)因素，翻耕深度設(shè)置30～40、50～60、70～80 cm 3個(gè)水平，有機(jī)肥施用量設(shè)置施用有機(jī)肥2 250 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2、施用有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2、施用有機(jī)肥3 750 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm23個(gè)水平。共9個(gè)處理，具體見表1。每個(gè)處理面積不少于0.067 hm2，不設(shè)重復(fù)。試驗(yàn)田四周設(shè)置2行保護(hù)行。對照為正常耕地深度，正常施肥，其他栽培措施按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)技術(shù)方案進(jìn)行操作。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1農(nóng)藝性狀。①生育期記載內(nèi)容。按YC/T 142—2010方法調(diào)查移栽時(shí)間、現(xiàn)蕾時(shí)間、打頂時(shí)間、第一炕煙采收時(shí)間、最后一次采收結(jié)束時(shí)間。②按GB/T 23222—2008方法調(diào)查病害發(fā)生情況。③平頂期農(nóng)藝性狀調(diào)查。各處理隨機(jī)選取10株有代表性的煙株，按YC/T 142—2010方法，統(tǒng)計(jì)株高、節(jié)距、莖圍、腰葉葉長、腰葉葉寬等指標(biāo)。

1.3.2根際土壤細(xì)菌群落。取不同處理根際土，檢測土壤細(xì)菌群落，評價(jià)深翻配施有機(jī)肥后土壤微生物多樣性變化。

1.3.3經(jīng)濟(jì)性狀。常規(guī)烘烤后按GB 2635—92標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，統(tǒng)計(jì)包括產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析利用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 深翻配施有機(jī)肥對烤煙生育期的影響由表2可知，不同處理在現(xiàn)蕾期、平頂期、始采期、終采期上略有差異，生育期可以分為兩類，A3-1、A3-2、A3-3屬于較長生育期類為155～157 d，其他處理及對照屬于較短生育期類為137～142 d。生育期的長短與煙株田間長勢息息相關(guān)。

表2 不同處理烤煙生育期

2.2 深翻配施有機(jī)肥對烤煙農(nóng)藝性狀的影響由表3可知，在翻耕深度為30～40 cm時(shí)，各處理之間及對照在農(nóng)藝性狀上無明顯差異，可能由于翻耕深度較淺，土壤營養(yǎng)未明顯降低，通過增施有機(jī)肥后均可以滿足煙株的生長發(fā)育。同時(shí)考慮到生產(chǎn)投入成本，所以翻耕30～40 cm時(shí)配施有機(jī)肥2 250 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2整體效果較好。在翻耕深度為50～60 cm時(shí)，A2-2、A2-3處理各農(nóng)藝性狀明顯高于A2-1，且與對照差別不大，同時(shí)考慮生產(chǎn)投入成本，翻耕50～60 cm時(shí)配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2整體效果較好。在翻耕70～80 cm時(shí)，各處理農(nóng)藝性狀無明顯差異，但株高、節(jié)距、莖圍、腰葉葉長、腰葉葉寬均明顯低于對照。其原因是翻耕深度較深，下部養(yǎng)分含量低的土壤翻至上層，雖增施有機(jī)肥，仍未有效改善土壤養(yǎng)分。因此，在翻耕70～80 cm時(shí)配施有機(jī)肥3 750 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2整體效果較好。

表3 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀

2.3 深翻配施有機(jī)肥對植煙土壤細(xì)菌群落的影響

2.3.1深翻配施有機(jī)肥對植煙土壤中細(xì)菌群落OTUs數(shù)的影響。樣品統(tǒng)一抽齊后檢測到的OTUs 總數(shù)為17 221，從圖1可以看出，所有樣本中共有的OTUs 總數(shù)為443。對照土壤中所特有的OTUs 總數(shù)為3 520；A2-2、A2-3處理土壤中所特有的OTUs 總數(shù)最高，分別為3 955、3 902；A1-1處理土壤中所特有的OTUs總數(shù)最低為2 890；其他處理土壤中所特有的OTUs總數(shù)與對照相比差異不大。說明深翻50～60 cm配施有機(jī)肥提高了煙株根際土壤中的細(xì)菌群落多樣性。

注：Core 中數(shù)字代表所有樣本中共有的 OTUs(即 Core OTUs)，花瓣上的數(shù)字代表各個(gè)樣本總 OTUs 減去共有的 OTUs 數(shù)目。Note: The number in the core in the figure represents the total OTUs of all samples (i.e. core OTUs), and the number on the petals represents the total OTUs of all samples minus the number of common OTUs.圖1 不同處理細(xì)菌群落OTUs 數(shù)Fig.1 OTUs of bacterial communities with various treatments

2.3.2深翻配施有機(jī)肥對植煙土壤中細(xì)菌群落α多樣性的影響。Simpson 指數(shù)和Shannon 指數(shù)用來評價(jià)細(xì)菌群落的多樣性，Chao1指數(shù)用來反映細(xì)菌群落的豐富度，Coverage 指數(shù)反映細(xì)菌群落覆蓋度。由表4可知，Chao1指數(shù)A2-2、A2-3處理分別為5 395.534 6、5 379.971 7，顯著高于對照，較對照分別提升了13.11%、12.78%，其他處理與對照未達(dá)顯著差異；Shannon指數(shù)僅A2-2處理與對照達(dá)顯著差異，較對照提升了4.63%，其他處理與對照均未達(dá)顯著差異。Simpson指數(shù)各處理與對照之間均未達(dá)顯著差異。由此可知，合適的翻耕深度配施有機(jī)肥可提高根際土壤中細(xì)菌群落多樣性和豐富度，翻耕50～60 cm配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2效果最顯著。

表4 不同處理根際土壤細(xì)菌群落α多樣性

2.4 深翻配施有機(jī)肥對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響由表5可知，A1(深翻30～40 cm)、A3(深翻70～80 cm)處理經(jīng)濟(jì)性狀低于對照。原因是A1(深翻30～40 cm)翻耕深度較淺，根莖病害發(fā)生較重，后期搶采，上部葉烘烤質(zhì)量較差；A3(深翻70～80 cm)翻耕深度過深，底層養(yǎng)分含量低的土壤翻至上層，肥效發(fā)揮較慢，煙株存在晚發(fā)現(xiàn)象，后期貪青晚熟，烘烤質(zhì)量較差。A2(深翻50～60 cm)整體效果較好，其中A2-2(深翻50～60 cm配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2)、A2-3(深翻50～60 cm配施有機(jī)肥3 750 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2)經(jīng)濟(jì)性狀高于對照。

表5 不同處理烤煙經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論與討論

深翻70～80 cm后煙株生育期延長，株高、節(jié)距、莖圍、腰葉葉長、腰葉葉寬均明顯低于對照，成熟落黃差，貪青晚熟，進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)性狀偏低。深翻50～60 cm同時(shí)配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2生育期適宜，促進(jìn)地上部分生長，抗病性整齊提高，煙株發(fā)育更均衡，烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量得到明顯提升。深翻30～40 cm翻耕深度太淺，未有效降低土傳性病害發(fā)病率，引起后期搶采。表明翻耕深度要適宜，并不是越深越好，也不是越淺越好。王娜等[8]研究表明，深耕到耕作層以下，心土層的生土就會被翻到表土層，不利于煙株的生長。同時(shí)，在確定適宜的翻耕深度情況下，要配施生物有機(jī)肥，才能達(dá)到更加明顯的作用效果。

該研究結(jié)果表明，通過深翻配施有機(jī)肥后，根際土壤細(xì)菌群落發(fā)生明顯變化，翻耕50～60 cm配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2處理土壤中所特有的細(xì)菌OTUs數(shù)量明顯高于對照，通過細(xì)菌群落α多樣性分析表明，翻耕50～60 cm配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2處理Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)顯著高于對照。施河麗等[16]研究表明施用有機(jī)肥顯著影響了土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了土壤中細(xì)菌的增殖。同時(shí)，施嫻等[24]研究表明，施用有機(jī)肥可提高植煙土壤細(xì)菌物種豐富度，改變了土壤細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)和土壤優(yōu)勢細(xì)菌種類和比例。這與該研究結(jié)果一致，由此可知，通過深翻配施生物有機(jī)肥可提高植煙土壤微生物多樣性，這也是降低田間土傳性病害原因之一。

因此，結(jié)合病害防控效果及生產(chǎn)投入成本情況，綜合考慮在土層較厚的區(qū)域，實(shí)施翻耕50～60 cm配施有機(jī)肥3 000 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2整體效果較好。若土層較淺或土傳病害發(fā)病率較低區(qū)域，實(shí)施翻耕30～40 cm配施有機(jī)肥2 250 kg/hm2+發(fā)酵餅肥750 kg/hm2整體效果較好。