施肥措施對烤煙連作障礙的消減作用初探

郭山虎，武忠明，王永平，張錦韜，徐 塞，吳 佳，丁博銳，笪穎飛，張明田，羅啟鵬

（1湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，長沙 410014；2云南省煙草公司楚雄州公司，云南楚雄 675000；3云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司，昆明 650217）

0 引言

煙草是重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物，是國家稅收的重要組成部分，因受耕地面積和其他作物影響，全國多數(shù)核心高品質(zhì)煙葉產(chǎn)區(qū)連作現(xiàn)象極為普遍?？緹熼L期連作易造成煙株的生長發(fā)育勢頭減弱、產(chǎn)質(zhì)量下降、多病害等[1]。研究認(rèn)為土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重及根系形態(tài)惡化是引起連作障礙的主要因素。在常年連作的煙田中，土壤養(yǎng)分極易失調(diào)，煙株根系生長弱小，同時土壤微生物有益菌群低于輪作土壤，致病菌種類增加[2-3]。土壤微生物代謝活動會產(chǎn)生拮抗效應(yīng)物質(zhì)，打破微生物生態(tài)平衡，造成植物生長環(huán)境破壞，嚴(yán)重時會引起大面積植物病害，煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)下降[4-7]。

2020年云南全省種植烤煙面積39.52萬hm2，產(chǎn)值236.49 億元，是全國煙葉的核心產(chǎn)區(qū)。近年來核心煙區(qū)連作極為普遍，病害多發(fā)，損失嚴(yán)重[8]。本試驗在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用生物有機肥、微生物菌劑和谷胱甘肽，以煙草農(nóng)藝性狀、病害發(fā)生狀況、經(jīng)濟(jì)性狀以及煙葉內(nèi)在質(zhì)量為評價指標(biāo)，研究其對連作煙草產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為煙草連作障礙問題制定有效的煙草生產(chǎn)技術(shù)提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在云南省楚雄州武定縣貓街鎮(zhèn)(106.16°E，25.55°N)進(jìn)行，試驗地海拔1985.5 m，土壤肥力中等，分布均勻。

1.2 試驗材料

供試品種為‘云煙87’。

供試肥料包括煙草專用基肥(N-P2O5-K2O=15-15-18)、煙草專用追肥(N-P2O5-K2O=12.5-0-33.5)、硝酸鉀(N-P2O5-K2O=13.5-0-44.5)、硫酸鉀(K2O≥50)、生物有機肥（云南云葉化肥股份有限公司，含甲殼素和促生長的功能微生物，有效活菌數(shù)≥0.2 億/g）、功能微生物菌劑A（北京恩格蘭環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司，有效活菌數(shù)≥10 億/g）、功能微生物菌劑B（湖北中向生物工程有限公司，有效活菌數(shù)≥50 億/g）、功能微生物菌劑C（云南云之葉生物科技有限公司，有效活菌數(shù)≥20 億/mL）、10%谷胱甘肽（云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)6個處理（表1），每個處理3次重復(fù)。各處理的移栽規(guī)格為1.2 m×0.5 m，每公頃栽煙≥16500株，除基肥施肥差異（表2），其他生產(chǎn)措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行管理。

表1 各處理的肥料種類及用量

表2 各處理單株肥料用量

肥料施用方法：（1）基肥：生物有機肥和煙草專用基肥中層環(huán)施后覆土；功能微生物菌劑A和功能微生物菌劑B 與煙草專用基肥充分混勻后中層環(huán)施；功能微生物菌劑C 和10%谷胱甘肽在移栽時稀釋200～300倍后灌根施用。（2）第1次追肥：硝酸鉀兌水稀釋500倍后，每株煙株用500 mL 的稀釋液灌根；（3）第2 次追肥：在最大葉片葉尖垂直所對位置環(huán)施，雨天干施、晴天兌水施用。

1.4 試驗觀測項目及方法

1.4.1 主要生育期記載 記錄各處理的移栽期、團(tuán)棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期、封頂期、腳葉成熟期、頂葉成熟期以及全生育期的時間。

1.4.2 農(nóng)藝性狀調(diào)查 分別在團(tuán)棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期和封頂后，每個處理隨機選15 株有代表性的煙株，觀察測定株高、莖圍、葉片數(shù)、節(jié)距以及各部位煙葉的葉長和葉寬。

1.4.3 病害發(fā)生情況調(diào)查 按照《煙草病蟲害分級及調(diào)查方法》(GB/T 23222—2008)進(jìn)行常見病害系統(tǒng)調(diào)查。

1.4.4 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查 各處理煙葉在正常成熟時分別采烤，按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級、交售。統(tǒng)計各處理烤煙經(jīng)濟(jì)性狀，包括產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙比例、中上等煙比例。

1.4.5 煙葉品質(zhì)分析 各處理選取有代表性的煙株定位掛牌標(biāo)記留取中部葉和上部葉，采烤后收集整理，按照部位各留2 kg的煙葉，進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期分析

由表3 可知，處理A、B、C、D、E 從移栽進(jìn)入團(tuán)棵期，用時約32 d，與對照F 相比，提前3 d 進(jìn)入團(tuán)棵期。處理A、B、C、D、E 從移栽進(jìn)入旺長期用時約53 d，較對照F相比提前4 d進(jìn)入旺長期，其余生長周期基本保持一致。

表3 不同施肥處理對煙草生長期的影響

2.2 各生育時期農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表4可知，6個不同處理對煙草株高、莖圍、葉片數(shù)、節(jié)距以及各部位煙葉的葉長和葉寬生長均起促進(jìn)作用。與對照F 相比，團(tuán)棵期各處理的株高均大于對照，其中以處理E 最高，處理C、D 次之；莖圍以處理A和處理B 最大，處理D 的次之，處理E 最??；節(jié)距以處理A 最大，對照F 最??；有效葉片數(shù)以處理E、F 最大，其次是處理D、C、B，處理A最小；最大葉長以對照F最大，其次為處理D、B，處理C 最?。蛔畲笕~寬以處理C最大，其次為處理E、D，處理A 最??；葉面積系數(shù)以處理E 最大，其次為處理D、B，處理A 最小。總體來看，團(tuán)棵期的農(nóng)藝性狀以處理E最好，處理B、D次之，處理A、C、F相對稍差。

表4 主要農(nóng)藝性狀調(diào)查表

旺長期株高以處理E最大，處理A、F次之，處理D最小；莖圍以處理C 最大，其次為處理F、B，處理E 最小；節(jié)距以對照F最大，其次為處理A、B，處理D最??；有效葉片數(shù)以處理D的最大，其次為處理C、E，處理A、F略少；最大葉長以處理D最大，其次為處理C、B，處理A的最小；最大葉寬以處理C最大，其次為處理B、E、F，處理A最??；葉面積系數(shù)以處理A最大，其次為處理B、D，處理C、E最小。整體來看，旺長期的農(nóng)藝性狀以處理C最優(yōu)，處理B、E次之，處理A、D、F稍差。

現(xiàn)蕾期株高以處理E最大，處理A、F次之，最小為處理D。莖圍以處理C最大，其余處理間無較大差別；節(jié)距以處理F最大，處理B最小，其余處理介于兩者之間；有效葉片數(shù)以處理B 的最多，處理F 最少，其余處理間無較大差別；最大葉長以處理D、B 最大，其次為處理C、E，處理A 最?。蛔畲笕~寬以處理B 最大，其次為處理C，處理A 最?。蝗~面積系數(shù)以處理B 最大，其次為處理E和處理C，處理A最小。整體來看，現(xiàn)蕾期的農(nóng)藝性狀以處理B 最優(yōu)，處理C、E 次之，處理A、處理D和處理F稍差。

封頂后株高以處理A最大，處理F最小；莖圍以處理B 最大，最小為處理E；節(jié)距以處理D 最大，最小為處理A、B；有效葉片數(shù)以處理A最大，處理D最??；最大葉長以處理F 最大，處理A 最??；最大葉寬以處理C、D 最大，處理A 最??；葉面積系數(shù)處理C 最大，其次為處理D，處理A最小。整體來看，封頂后的農(nóng)藝性狀以處理C、B較優(yōu)，處理F次之，處理A、D、E相對稍差。

2.3 病害發(fā)生情況

由表5統(tǒng)計可知，試驗地病害主要包括花葉病、黑脛病、赤星病，氣候斑點病、炭疽病，其中花葉病、黑脛病和氣候性斑點病為主要嚴(yán)重病害，赤星病發(fā)病率較低。花葉病對照F 為最高，B、E 處理次之，C 處理最低。黑脛病以處理F最嚴(yán)重，發(fā)病率達(dá)20.00%，處理A最低。赤星病以處理F 發(fā)病最嚴(yán)重，其次為處理A 和C，處理B未見發(fā)??；氣候性斑點病的發(fā)病率以處理F最高，處理D次之，處理A、C發(fā)病率最低；炭疽病的發(fā)病率以處理F最高，其次為處理B，處理C、E最低。綜合病害發(fā)病率可知，對照F相比于其他處理顯示出較高的發(fā)病率，表明生物有機肥、功能微生物菌劑A、B、C、10%谷胱甘肽在對增強煙草植株抗病具有一定效果，在提高煙株抗病性方面，以功能微生物菌劑B的施用效果最好，生物有機肥和功能微生物菌劑C的施用效果次之。

表5 病害發(fā)病率調(diào)查%

2.4 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查

從表6 可知，產(chǎn)量以處理C 最高，其次為處理D、A，處理F的的產(chǎn)量最低；產(chǎn)值以處理C最高，其次為處理D、F，處理A 最低；均價以處理C 最高，其次為處理D和處理F，處理A最低；上等煙比例從高到低的順序依次為處理D＞處理A＞處理B＞處理C＞處理F＞處理E，中上等煙比例從高到低的順序依次為處理D＞處理B＞處理F＞處理C＞處理E＞處理A。整體來看，經(jīng)濟(jì)性狀整體表現(xiàn)從高到低依次為處理C＞處理D＞處理B＞處理F＞處理A＞處理E。

表6 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查表

2.5 化學(xué)成分分析

根據(jù)云南省優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分指標(biāo)要求：煙葉糖含量15%～35%，適宜含量24%～28%；總氮和煙堿含量1.5%～3.5%，2.5%適宜；鉀離子1.5%～6%，不低于2%；氯離子0.3%～0.7%；糖堿比5～8，不超過10；氮堿比1左右較好[9]。由表7 可知，中部煙葉處理C、E 的總糖、煙堿含量適中，糖堿比和氮堿比均較適宜，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性較好；處理D的總糖、還原糖含量偏低，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性次之；處理A、B 的糖堿比偏高，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性稍差；處理F的總糖和糖堿比偏高，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性最差。對于上部煙葉來說，處理A、B、D、E的總糖、煙堿含量適中，糖堿比和氮堿比均較適宜，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性較好；處理C的兩糖差較大，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性次之；處理F 的總糖含量偏高，氮堿比偏低，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性最差。從整體來看，處理F中部煙、上部煙總糖和糖堿比均偏高，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最差，表明微生物菌劑A、B、C 及10%谷胱甘肽對煙草品質(zhì)提升具有一定促進(jìn)作用。

表7 化學(xué)成分分析表

3 結(jié)論

在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施生物有機肥、功能微生物菌劑和谷胱甘肽均能促進(jìn)煙株的早生快發(fā)和煙株生長，改善烤煙的農(nóng)藝性狀；提高煙株的抗病性，減少病害的發(fā)生，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，改善烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀；提高化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，改善中、上部煙葉的品質(zhì)。在改善烤煙農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀方面，以功能微生物菌劑B 和功能微生物菌劑C 的施用效果較好；在提高煙株的抗病性方面，以功能微生物菌劑B的施用效果最好，生物有機肥和功能微生物菌劑C 的施用效果次之；在改善煙葉品質(zhì)方面，以功能微生物菌劑B 和10%谷胱甘肽的施用效果較好。整體來看，施用微生物菌劑的3個處理產(chǎn)量和產(chǎn)值均較高，且中上等煙比例較高，整體均表現(xiàn)優(yōu)良，在長期連作地區(qū)對烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)提升有一定作用，具有一定的推廣價值。

4 討論

由生長期來看，處理A、B、C、D、E 在團(tuán)棵期和旺長期均較對照F提前進(jìn)入，處理A、B、C、D、E在一定程度上對連作煙區(qū)煙株起到促生長作用，能在相對短時間內(nèi)促進(jìn)煙株快速生長，表明施用有機肥與微生物菌劑能促進(jìn)煙株早生快發(fā)，這與梁永進(jìn)等[10]的研究結(jié)果一致。

煙株的株高、莖圍、葉片、葉長、葉寬數(shù)等是反映植株長勢的主要指標(biāo)，在本試驗煙草的整個生育期，不同基肥處理對煙株整體農(nóng)藝性狀表現(xiàn)均未產(chǎn)生不利影響。綜合烤煙整個農(nóng)藝性狀指標(biāo)，農(nóng)藝性狀團(tuán)棵期以E處理為最佳，旺長期以處理A為最佳，現(xiàn)蕾期以功能微生物菌劑B處理為最佳，封頂后處理C、D最佳。整體而言，與對照F 相比，有機肥、微生物菌劑及谷胱甘肽處理對煙草農(nóng)藝性狀的改善具有促進(jìn)作用。

有研究表明，當(dāng)土壤有病原微生物存在時，受病原菌侵染的根系會分泌更多的物質(zhì)促進(jìn)病原物的繁衍以及土傳病害的發(fā)生[11-15]。連作條件下，煙株根系分泌物抑制有益菌的生長繁殖，造成有害微生物的優(yōu)勢生長，進(jìn)而引發(fā)眾多病害發(fā)生[16-17]。本試驗中生物有機肥、生物菌劑均含功能性微生物，其可能定殖根際并形成優(yōu)勢菌群，分泌大量的活性物質(zhì)或代謝產(chǎn)物，同時促進(jìn)自毒物質(zhì)的消耗，改善土壤生態(tài)環(huán)境，使根部更容易獲取土壤養(yǎng)分，進(jìn)而促使植株健康生長[18-20]。而10%谷胱甘肽的施用對提升煙株病害抗性也有一定作用，這可能與谷胱甘肽可以降低自毒性物質(zhì)如脂質(zhì)、酚酸等氧化物質(zhì)造成的損傷，從而減少致病菌對其傷口的侵入有極大關(guān)系[21-26]。

在本試驗中，生物有機肥、微生物菌劑A、B、C 處理產(chǎn)量、上等煙比例遠(yuǎn)高于對照F，中上等煙比例均較高，經(jīng)濟(jì)效益好，且化學(xué)成分協(xié)調(diào)性整體較好，說明施用有機肥和微生物菌劑可更好促進(jìn)根系的生長發(fā)育，增強其從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力，在一定程度上緩解了連作障礙對煙株的影響。煙草自毒物質(zhì)、土壤有益微生物生境破壞已成為制約煙草長期種植發(fā)展的重要因素，本試驗選取了3 種多功能微生物菌劑以及保護(hù)細(xì)胞免受氧化、脅迫方面起著關(guān)鍵作用的谷胱甘肽于多年連作煙田進(jìn)行試驗，探討微生物、抗氧化物對煙草連作障礙的消減作用，對煙草連作障礙降低、消除研究具有一定意義?；诒驹囼灥某醪窖芯拷Y(jié)果，各微生物的菌劑、谷胱甘肽在不同地區(qū)的施用效果、施用量還有待進(jìn)一步系統(tǒng)深入研究。