引用本文
刘芳, 韩丹, 赵铭钦, 李小勇, 管成伟. 微生物菌剂配施腐殖酸钾对植烟土壤改良及烤烟经济效益的影响[J]. 浙江农业学报, 2017,29(7): 1064-1069.
LIU Fang, HAN Dan, ZHAO Mingqin, LI Xiaoyong, GUAN Chengwei. Effects of application of microbial agents along with humic acid potassium on tobacco-planted soil and economic benefit of flue-cured tobacco[J]. ACTA AGRICULTURAE ZHEJIANGENSIS, 2017,29(7): 1064-1069.  
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微生物菌剂配施腐殖酸钾对植烟土壤改良及烤烟经济效益的影响
刘芳1, 韩丹1, 赵铭钦1,*, 李小勇2, 管成伟3
1.河南农业大学 烟草学院,河南 郑州 450002
2.江西省吉安市峡江县烟草公司,江西 吉安 331400
3.江西省烟草公司,江西 南昌 330009
*通信作者,赵铭钦,E-mail:zhaomingqin@126.com

作者简介:刘芳(1991—),女,河南新乡人,硕士研究生,主要研究方向为烟草质量评价。E-mail:15225102638@163.com

收稿日期: 2017-02-23
基金资助: 中国烟草总公司江西省公司烤烟“高温逼熟”形成机制及代谢调控技术研究”项目(201401006)
摘要

以云烟87为研究对象,探索复合微生物菌剂(EM菌剂)配施腐殖酸钾对植烟土壤改良及烤烟经济效益的影响。结果表明,EM菌剂配施腐殖酸钾显著增加了土壤中微生物数量,增强土壤酶活性,提高土壤养分含量,并且增加了土壤pH值,效果优于两者单施。单施EM菌剂和腐殖酸钾均显著提高了烟叶产量以及经济效益,但两者配施效果更佳。

关键词: 腐殖酸钾; 微生物菌剂; 土壤改良; 经济效益
中图分类号:S147.2; S572 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2017)07-1064-06 doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2017.07.02
Effects of application of microbial agents along with humic acid potassium on tobacco-planted soil and economic benefit of flue-cured tobacco
LIU Fang1, HAN Dan1, ZHAO Mingqin1,*, LI Xiaoyong2, GUAN Chengwei3
1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
2. Xiajiang Branch of Ji'an Tobacco Company, Ji'an 331400, China
3. Jiangxi Provincial Tobacco Corporation, Nanchang 330009, China
Abstract

A field trail was carried out to evaluate the effect of application of microbial agents (EM) and humic acid potassium (HA-K) on tobacco cv. Yunyan 87 in Ji'an, Jiangxi Province. It was shown that combined application of EM and HA-K could increase microbial population, enzymatic activity, soil nutrient and pH value. The effect of combined application of EM and HA-K was better than that of individual application. Single application of EM or HA-K significantly increased leaf yield and economic benefits, but the effect of combined application of EM and HA-K was better.

Keyword: humic acid potassium; microbial agents; soil amelioration; economic benefits

土壤是农业生产的重要资源, 土壤质量直接关系烟叶品质。近年来, 不少烟区土壤复种指数居高不下, 加之缺乏良好的土壤培肥措施, 严重破坏了植烟土壤性状, 最终导致烟叶质量大幅下降, 甚至威胁到烟田的可持续发展。腐殖酸(humic acid, HA)是一类有良好生物活性的有机高分子物质, 在促进作物养分吸收、提高肥料利用率等方面有显著作用[1, 2]。复合微生物菌剂是指由2种或2种以上互不拮抗的微生物菌种制成的菌剂, 简称复合菌剂[3]。两者均能有效改善土壤微生物环境以及土壤养分状况[4, 5, 6]。目前关于微生物菌剂以及腐殖酸钾对植烟土壤改良及经济效益影响的研究主要集中在单独施用效果上[7, 8, 9], 关于EM菌剂配施腐殖酸钾对植烟土壤微生物特性、理化性质以及烟叶经济效益的影响却鲜有研究。本研究选取江西省吉安市峡江县砚溪镇障碍烟田土壤, 探究EM菌剂配施腐殖酸钾对植烟土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤理化性状以及烟叶经济效益的影响, 以期为EM菌剂、腐殖酸钾配施在烟草上的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法
1.1 试验材料

试验于2016年在江西省吉安市峡江县砚溪镇(27° 38'33.32″N, 115° 02'17.75″E)进行, 供试品种为云烟87, 试验田土壤为水稻土。移栽前的土壤基础养分状况:有机质含量14.21 g· kg-1, 速效氮含量224 mg· kg-1, 速效磷含量14.21 mg· kg-1, 速效钾含量138 mg· kg-1, 土壤细菌数量22× 105 cfu· g-1, 真菌数量43× 103· g-1, 放线菌数量21× 104 cfu· g-1, 土壤微生物多样性指数0.22。

试验所用烟苗选用无病害、素质一致的壮苗, 行距1.2 m, 株距0.5 m, 于2016年3月15日统一移栽, 6月1日烟叶第一次采收, 7月23日采收结束。

供试土壤改良剂:腐殖酸钾, 腐殖酸含量为55%, 购自江西省佳乐腐殖酸化工有限公司; EM菌剂, 活菌剂> 2.0亿· g-1, 由广州农冠生物科技有限公司提供。

1.2 试验设计

田间试验共设置4个处理:CK, 常规施肥, 烟草专用复合肥 563 kg· hm-2, 菜枯饼750 kg· hm-2, 钙镁磷肥600 kg· hm-2; T1, 常规施肥+600 kg· hm-2腐殖酸钾; T2, 常规施肥+15 kg· hm-2 EM菌剂; T3, 常规施肥+15 kg· hm-2 EM菌剂+600 kg· hm-2腐殖酸钾。

腐殖酸钾为条施, 为了控制各处理总施肥量相同, 未施用腐殖酸钾的CK、T3处理, 另加133.3 kg· hm-2硝酸钾、5.5 kg· hm-2重过磷酸钙、13.4 kg· hm-2硫酸钾, 补足相比添加腐殖酸钾处理缺失的氮、磷、钾。微生物菌剂与腐殖酸钾混匀后条施。每个处理设置3个重复小区, 每小区设置3行, 每行20株, 每小区面积36 m2, 共12个小区, 每个小区周边均设有保护行。

1.3 土样采集

在烤烟伸根期、旺长期、成熟期和采收末期, 每小区采用5点取样法取0~20 cm根际田间土层土样, 装入无菌纸袋, 立即带回实验室。混匀后每份土样均分为2份:一份过1 mm筛后置于4 ℃冰箱保存备用; 另一份放在塑料膜上置于通风处风干, 过1 mm筛备用。

1.4 指标测定

土壤速效氮含量采用碱解扩散法测定; 土壤速效磷含量用0.5 mol· L-1的NaHCO3浸提, 采用钼锑抗比色法测定; 土壤速效钾含量用1 mol· L-1醋酸铵浸提, 采用火焰光度法测定[10]。

多酚氧化酶活性的测定采用邻苯三酚比色法, 以单位土壤(g)单位时间(h)产生的红紫倍精(mg)表示; 蔗糖酶活性的测定采用硫代硫酸钠滴定法, 以24 h后每克土壤消耗的0.1 mol· L-1硫代硫酸钠的体积(mL)表示; 土壤过氧化氢酶活性的测定采用滴定法, 以每克土壤所消耗的0.1 mol· L-1 KMnO4的体积(mL)表示; 脲酶活性的测定采用靛酚蓝比色法, 以每克土壤单位时间内(h)所产生的N H4+-N的质量(mg)表示[11]。

土壤微生物数量采用固体稀释平板法进行分离测定, 细菌、真菌、放线菌分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、PDA培养基和改良高氏1号培养基平板表面涂布法, 以每克干土所含微生物菌落形成单位数量表示[12]。

按照“ 下部叶适时早采, 中部叶成熟采收, 上部叶充分成熟采收” 的原则, 成熟一片采收一片。试验各处理以小区为单位单采单收挂牌烘烤, 对产量、产值、上等烟比例等经济性状进行统计。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0对数据进行整理和方差分析。

2 结果与分析
2.1 对烟草根际微生物区系的影响

从图1可知, 在不同时期, 土壤中微生物数量均表现为细菌> 放线菌> 真菌。添加改良剂后, 微生物数量明显高于对照, 并且所有处理微生物数量均在旺长期达到最大值。

图1 不同处理方式对根际土壤微生物数量的影响
RS, 伸根期; VGS, 旺长期; DS, 圆顶期; FHS, 采收末期Fig.1 Effects of different treatment on soil microorganism quantity
RS, Root-extended stage; VGS, Vigorous growth stage; DS, Dome stage; FHS, Final harvest stage

与对照相比, 施加腐殖酸钾和/或EM菌剂后, 土壤细菌数量明显增加, 并且以EM菌剂配施腐殖酸钾处理细菌数量为最高(图1)。在伸根期, 单施EM菌剂处理(T2)细菌数量大于单施腐殖酸钾处理(T1); 到旺长期, T1和T3处理与对照的差值逐渐增大, 但是T2处理与对照的差值却逐渐减小, 说明单施EM菌剂情况下, 细菌的定殖可能会受环境胁迫, 但是其与腐殖酸钾配施能使外来菌株的定殖更加容易; 到圆顶期, 各处理土壤细菌数量快速下降, 之后趋于平稳。

由图1可知, 单施EM菌剂(T2)并未显著增加土壤中的放线菌数量, 而施加腐殖酸钾后, 放线菌数量明显增加, EM菌剂配施腐殖酸钾处理下放线菌数量最多。单施腐殖酸钾处理对真菌数量的增加作用较小, 而单施EM菌剂后, 在伸根期和旺长期, 土壤中真菌数量较对照均增加较多, 但是后期真菌数量逐渐下降, 与对照差异缩小。EM菌剂配施腐殖酸钾处理的真菌数量在全生育期均最多, 并且从旺长期到圆顶期的下降幅度要小于单施EM菌剂的处理。

2.2 对烟草根际土壤酶活性的影响

土壤多酚氧化酶在有机物的腐化进程中起着重要的作用。由表1可知, 添加改良剂提高了土壤多酚氧化酶活性, 且全生育期内始终以T3处理的土壤多酚氧化酶活性最高。全生育期内, 所有处理多酚氧化酶活性变化趋势相同, 均是在旺长期达到高峰, 此时T1、T2、T3处理的多酚氧化酶活性分别较对照增加57.1%、22.1%和79.6%, 随后在圆顶期各处理酶活性有所下降。在采收之后, 土壤多酚氧化酶活性又略有增加, 这可能是由于烟田的杂草根系以及枯叶归还土壤, 增加了腐殖化反应的底物所致。

表1 不同处理对土壤酶活性的影响 Table 1 Effects of different treatment on soil enzyme activities

土壤蔗糖酶活性能表征土壤的熟化程度和肥力水平。如表1所示, 添加改良剂后各处理土壤蔗糖酶活性明显高于对照, 且以T3处理酶活性最高。全生育期内, 不同处理的蔗糖酶活性变化趋势并不完全相同, CK、T1和T3处理的土壤蔗糖酶活性变化表现为“ 上升— 下降” , 而T2处理表现为“ 下降— 上升— 下降” 。所有处理土壤蔗糖酶活性均在圆顶期达到最高值, 此时, T1、T2、T3处理的土壤蔗糖酶活性分别较对照增加28.4%、12.7%、41.1%。

添加改良剂后, 土壤过氧化氢酶活性较对照显著(P< 0.05)提高(表1)。T3处理过氧化氢酶活性在各时期均最高, 其次为T2处理。不同处理过氧化氢酶在烟草全生育期的活性变化趋势不同, 从伸根期到圆顶期, 所有处理过氧化氢酶活性均表现为“ 上升— 下降” , 在旺长期达到峰值, 随后T1处理土壤过氧化氢酶活性趋于平稳, 而T2、T3处理在采收末期有所增加。

脲酶的活性能表征土壤中的氮素状况。从表1可知, 在伸根期, T1、T2、T3处理的土壤脲酶活性分别是对照的83.7%、1.18倍、1.04倍, 说明单施腐殖酸对脲酶活性有抑制作用, 而EM菌剂单施或配施腐殖酸钾可以抵消这种抑制作用。

在旺长期, 各处理的脲酶活性达到峰值, 此时, T1、T2、T3处理的土壤脲酶活性分别较对照提高29.9%、14.6%和37.2%。

2.3 对植烟土壤化学性质的影响

由表2可以看出, 添加EM菌剂和腐殖酸钾的土壤速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量均显著(P< 0.05)高于改良前的土壤, 以EM菌剂配施腐殖酸钾处理(T3)的速效养分和有机质含量最高。

表2 不同处理方式对采收后植烟土壤理化性状的影响 Table 2 Effect of different treatment on physiochemical characters of tobacco-planted soil after final harvest
2.4 对烟草经济产量的影响

由表3可知, 添加改良剂能显著(P< 0.05)提高烟叶的产量、产值、均价以及上等烟比例, 各处理中以EM菌剂配施腐殖酸钾(T3)的效果最好, 上等烟比例较对照(CK)提高13.5个百分点, 均价增加3.2元· kg-1, 产量增加29.8%, 产值增加48.9%。

表3 不同处理对烤烟经济形状的影响 Table 3 Effect of different treatment on economic attributes of tobacco leaf
3 结论与讨论

土壤微生物是土壤中最活跃的肥力因子之一, 对土壤的质量维持、修复以及物质循环具有重要作用[13]。施肥是影响微生物种类和数量的重要农艺措施之一。段佳丽等[14]研究表明, 放线菌与腐殖酸钾配施能显著增加土壤有益微生物数量, 改善微生物区系; 尹淑丽等[15]研究表明, 施用复合微生物菌剂能增加黄瓜前期土壤中细菌和放线菌的数量, 但是随生育期延长, 效果会变弱。本研究中, 单施腐殖酸钾能明显增加土壤中细菌和放线菌的数量, 单施EM菌剂能增加土壤中细菌和真菌的数量, 但是对放线菌数量无明显影响, 且对微生物数量的增加效果随时间延长会变弱, 与尹淑丽等[15]的结论相似。EM菌剂配施腐殖酸钾后, 土壤中细菌、放线菌以及真菌的数量显著增加, 并且高于单施EM菌剂和单施腐殖酸钾的处理, 这可能是因为腐殖酸钾能促进烟草根系生长, 增强根系分泌物质的能力, 从而促进微生物的繁殖[4]。另外, 有益菌的繁殖需要依托有机养分, EM菌剂与腐殖酸钾混用可以为EM菌剂提供碳源能源, 从而加快EM菌剂中外来菌株的定殖。

土壤酶是与土壤理化性质、土壤微生物区系以及物种多样性等密切相关的蛋白质, 在土壤养分循环以及植物生长所需养分的供给过程中起着重要作用[16, 17]。本研究结果表明, 单施EM菌剂或腐殖酸钾能提高土壤中的酶活性, 但是其效果小于两者配施。一方面是因为土壤中微生物本身分泌了各种酶, 可能会增强酶活性; 另一方面, 微生物活动的增加, 加速了土壤中腐殖酸钾的转化, 为酶活动提供底物, 从而刺激了大多数酶的活性。另外, 本研究发现, 腐殖酸钾在伸根期对脲酶活性有抑制作用, 这与其他研究结果一致[18, 19]。研究表明, 腐殖酸对脲酶活性的抑制作用跟是否活化及施用时期有关[20, 21], 在本研究中, EM菌剂与腐殖酸钾配施能够消除其在伸根期对脲酶活性的抑制, 可能是因为EM菌剂的添加加速了腐殖酸钾的活化, 从而在伸根期没有表现出对脲酶活性的抑制。

大多数情况下, 细菌喜欢相对碱性的环境[22], 碱性土壤中嗜碱性的放线菌数量较多, 而真菌喜酸性土壤[23]。本研究结果表明, 腐殖酸钾对土壤中细菌和放线菌的促进作用要强于对真菌, 可能是因为腐殖酸钾的添加提高了土壤pH。另外, 在本试验中还发现, 不同种类土壤酶活性的变化趋势并不完全相同, 土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶以及脲酶均在烟株生长旺盛的旺长期达到最大值, 这说明土壤酶活性与烤烟的生长关系密切; 但是蔗糖酶活性在圆顶期达到最大值, 这说明不同种类菌群以及土壤酶对周围环境变化的响应并不完全相同。

土壤养分是土壤肥力的内力表征, 与土壤质量密切相关[10]。研究表明, 菌剂单施对土壤养分的改良效果并不明显, 与有机肥配施能够更好地提高土壤肥力[24]。本研究表明, 单施腐殖酸钾处理的土壤有机质含量、pH以及速效养分均优于单施EM菌剂处理, 但是EM菌剂配施腐殖酸钾效果更佳。这主要是因为, 腐殖酸钾能为微生物的繁殖生长提供所需的碳源和能源, 同时微生物的旺盛活动又反过来促进了有机养分的分解, 从而使土壤肥力增强。

研究表明, 微生物制剂与有机肥配施可显著提高烤烟的产量和品质[25]。在本研究中, 单施EM菌剂或腐殖酸钾均可提高烟叶的产量及上等烟比例, 进而增加均价及产值, 但是, EM菌剂配施腐殖酸钾效果更好。

The authors have declared that no competing interests exist.

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