微生物菌剂有机肥对植烟土壤环境及烤烟产质量的影响

艾童非， 杨鹏九， 费洪波， 王紫滢， 郭振楠

(1.郑州轻工业学院，河南郑州 450002；2.黑龙江省烟草公司哈尔滨烟叶公司，黑龙江哈尔滨 150000；3.黑龙江省烟草专卖局，黑龙江哈尔滨 150000；4.哈尔滨烟叶公司宾县分公司，黑龙江宾县 150400；5.牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江 157011；6.牡丹江烟草科学研究所，黑龙江牡丹江 157011)



微生物菌剂有机肥对植烟土壤环境及烤烟产质量的影响

艾童非1,2， 杨鹏九3， 费洪波4， 王紫滢5， 郭振楠6*

(1.郑州轻工业学院，河南郑州 450002；2.黑龙江省烟草公司哈尔滨烟叶公司，黑龙江哈尔滨 150000；3.黑龙江省烟草专卖局，黑龙江哈尔滨 150000；4.哈尔滨烟叶公司宾县分公司，黑龙江宾县 150400；5.牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江 157011；6.牡丹江烟草科学研究所，黑龙江牡丹江 157011)

[目的]为改善烤烟土壤环境及提高烤后烟叶产质量提供科学依据。 [方法]通过田间小区试验，以微生物菌剂为研究对象，共设7个处理，即10、25、50、100、150 g/株微生物菌剂、不施肥(CK)和常规烟草专用肥，研究施用微生物菌剂对植烟土壤环境及烤后烟叶产质量的影响。[结果]施用微生物菌剂能显著提高土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性和土壤过氧化氢酶活性；在土壤微生物含量上，施用微生物菌剂平均比CK提高了62.68%，表明施用微生物菌剂可以促进土壤生物活动，有利于土壤有机质的转化和烟株正常生长所需的营养平衡；施用微生物菌剂可增加叶片面积，提高烟叶质量，改善烤后烟叶内在化学成分协调性，产值和产量平均值比CK和单施化肥分别增加了33.74%、15.42%和13.60%、5.44%。[结论]施用微生物菌剂能够有效改善植烟土壤环境，提高烤烟产质量。

微生物菌剂；有机肥；烤烟；土壤环境

目前，我国烤烟生产以施用化肥为主，大量化肥的施用，导致部分土壤结构变差，有机质含量下降，微生物活性降低，养分供应不均衡，从而造成土壤环境恶化，烟株抗病性降低，烟叶质量下降[1]。科学施用有机肥可以改善土壤微生物环境，提高土壤肥力和利用率，从而改善土壤结构[2-3]。笔者对微生物制剂替代化肥的方法进行了试验研究，探索微生物有机肥对植烟土壤微生物和烤烟产质量的影响，旨在为修复植烟土壤与提高烟叶质量和安全性，以及促进黑龙江省特色低危害烟叶的发展提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况试验于2014年在黑龙江省宁安市范家试验基地进行，地处129°29.41′ E，44°24.21′ N，海拔241.4 m。该地区属第2积温带，无霜期130～140 d，≥10 ℃活动积温2 600～2 900 ℃，土壤质地为黏壤土，试验地块前茬作物为小麦，秋翻秋起垄。

1.2试验材料供试烤烟品种：龙江981，由牡丹江烟草科学研究所选育；供试肥料：微生物制剂，由黑龙江八一农垦大学提供。

1.3试验设计微生物制剂用量筛选试验：试验共设6个处理，即Y1：不施用肥料(CK)；Y2：施用微生物菌剂10 g/株；Y3：施用微生物菌剂25 g/株；Y4：施用微生物菌剂50 g/株；Y5：施用微生物菌剂100 g/株；Y6：施用微生物菌剂150 g/株；Y7：施用常规烟草专用肥。于3月15日播种。采用随机区组法，每处理3次重复，共21个小区，每小区8行，行长9 m，行距110 cm，株距50 cm，种植密度18 180株/hm2，每小区面积88 m2。试验地四周设置保护行。肥料制剂穴内土体混匀，移栽烤烟后单独施肥，施肥量按照当地优质烟栽培技术进行。

1.4样品采集每小区采用五点法选取耕层(0～20 cm)土样，将用无菌塑封袋装好，置于保温箱中带回实验室。按处理分别混匀，过2 mm筛，剔除动植物残留及其他杂物，分成2份，1份风干保存用于测定土壤酶活性，另1份置于-4 ℃冰箱保存，用于测定土壤微生物。

1.5测定项目与方法

1.5.1土壤微生物测定。采用平板稀释法测定。培养菌落条件：真菌采用Martin——孟加拉红链霉素琼脂培养基，细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌采用改良高氏一号培养基。每个样品平行测定3次，真菌、细菌、放线菌在28 ℃下分别培养1～3、3～5、7～10 d，观察结果。

1.5.2土壤酶活性测定。取风干土样测定土壤脲酶(苯酚钠-次氯酸钠比色法)、土壤过化物酶(高锰酸钾滴定法)、土壤蔗糖酶(3,5-二硝基水杨酸比色法)[4]，每个样品平行测定3次。

1.5.3烟株田间开片程度调查。依照烟草农艺性状调查方法(YC/T 142—1998)，在下部叶、中部叶和上部叶采收前，每小区选取3株有代表性的烟株，测定记载叶长和叶宽等。

1.5.4烟叶产量测定。依照烤烟国标GB 2635—92按小区分级测产记值，包括产量、产值、均价、上等烟率、上中等烟率、橘色烟率等。

1.5.5烟叶品质化学指标测定。取烤后上、中、下部烟叶样品，烟叶等级为X2L、C3F、B2F，测定的化学成分包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯离子、钾离子，并计算糖碱比、氮碱比、钾氯比等。

1.6数据统计试验数据采用Excel 2013统计和绘图，利用软件SPSS 21.0进行相关性分析和方差分析，平均值之间的多重比较采用LSD测验，比较同一测定指标在烟草生长不同时期的差异。

2　结果与分析

2.1微生物有机肥对植烟土壤微生物的影响由表1可知，不同处理单位土壤体积的细菌、真菌和放线菌存在不同程度的差异。土壤细菌数量上，Y4、Y5和Y6相对较高，分别为24.22×106、23.84×106和23.65×106CFU/g，CK最低，仅15.60×106CFU/g，各处理与CK差异显著；土壤真菌数量上，CK为4.70×103CFU/g，低于其他6个处理，Y4处理为6.22×103CFU/g，与CK呈显著差异；土壤放线菌数量上，CK为8.39×104CFU/g，显著低于其他处理。

从图1可见，Y2、Y3、Y4、Y5、Y6处理微生物总数较高，Y7其次，CK最低。这说明施用微生物有机肥可显著提高土壤微生物数量，促进其营养物质的转化，改善植烟土壤的物理结构及生物学性状。

表1　各处理植烟土壤微生物数量比较

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

注：不同柱间不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 图1　各处理植烟土壤微生物总量比较Fig.1　Comparison of total microbial biomass of tobacco growing soil in each treatment

2.2微生物有机肥对土壤酶活性的影响

2.2.1土壤脲酶活性。从图2可见，施用微生物制剂有机肥可显著提高土壤脲酶活性，各处理平均较CK提高了86.36%，Y2处理显著高于CK及Y7，比Y7提高了105%，Y3、Y4、Y5、Y6处理与CK和Y7差异显著。

注：不同柱间不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 图2　各处理植烟土壤脲酶活性比较Fig.2　Comparison of soil urease activity in tobacco growing soil in each treatment

2.2.2土壤蔗糖酶活性。从图3可见，各处理土壤蔗糖酶活性均高于CK，Y4和Y6处理对土壤蔗糖酶活性增加较为明显，Y4比CK提高93.33%，比Y7提高了79.87%；Y6比CK提高85.00%，比Y7提高了72.09%，差异显著。这说明施用微生物制剂能提高土壤蔗糖酶活性。

注：不同柱间不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 图3　各处理植烟土壤蔗糖酶活性比较Fig.3　Comparison of invertase activity of tobacco growing soil in each treatment

2.2.3土壤过氧化氢酶活性。从图4可见，所有处理间土壤过氧化氢酶活性平均值高于Y7，CK和Y7处理间差异不显著，施用微生物制剂有机肥处理的土壤过氧化氢酶活性平均值较CK和Y7分别提高了77.71%和146.04%，这说明施用施用微生物菌剂能促进土壤过氧化氢酶的提高。

2.3微生物有机肥对烤烟开片程度的影响由表2可知，在下部叶采收前，Y2长势较好，叶片展开程度较高，叶长为56.81 cm，叶宽29.39 cm，而CK处理叶片展开程度较差，叶长为51.57 cm，叶宽为26.06 cm，Y2叶长和叶宽分别较CK高出10.16%和12.78%；在中部叶采收前，Y6和Y7的叶片展开程度较高，Y6的叶长为78.06 cm，Y7的叶宽为33.91 cm，分别较CK高出18.96%和24.21%，在叶宽上Y7、Y3与CK呈显著性差异；在上部叶采收前，Y6的叶片展开程度较高，与其他处理呈显著差异，CK叶片展开程度最差，Y6叶长和叶宽较CK高出16.12%和16.37%。

注：不同柱间不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note: Lowercases among different column stand for significant difference at 0.05 level. 图4　各处理植烟土壤过氧化氢酶活性比较Fig.4　Comparison of catalase activity in tobacco growing soil in each treatment

2.4微生物有机肥对烤烟化学成分的影响由表3可知，各处理以CK和Y7的烟碱含量最高，分别为2.03%和1.98%，Y2和Y6的烟碱含量相对较低，分别为1.74%和1.82%，各处理间差异不显著。各处理总糖含量差异不显著；微生物有机肥处理的还原糖含量优于CK和Y7，Y3、Y2与Y7处理呈显著性差异，有利于烟叶糖分的累积。各处理在氯、钾和总氮含量差异不大。钾氯比和糖碱比是衡量烤后烟叶内在质量的重要指标，各处理的钾氯比为3.84～5.26，CK最高，为5.26，Y6处理最低，仅3.84，Y2、Y4、Y5、Y7之间差异不显著。各处理烟叶的糖碱比为13.26～17.38。这说明施用微生物有机肥有助于调节烟叶的碳氮代谢过程，提升烟叶化学成分的协调性，改善烟叶内在质量[5]。

表2　各处理烤烟开片程度比较

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 leve.

2.5微生物有机肥对烤烟经济性状的影响由表4可知，各处理的均价、产量、产值及中上等烟比例等指标表现不同。从烤后烟叶均价上看，Y2和Y4较高，分别为12.57和12.48 元/kg，与CK呈显著差异，除CK外其他处理均高于Y7；从产量来看，Y4的产量最高，为266.63 kg/hm2，Y5和Y6次之，CK最低，仅229.89 kg/hm2；从产值来看，Y4和Y2处理较高，分别是3 335.46和3 219.11元/hm2，而Y7和CK较低，分别为2 674.94和2 308.49元/hm2，除Y7外各处理和CK呈显著差异；从上等烟比例来看，Y4、Y2和Y3处理相对较高，且与CK、Y5、Y6和Y7呈显著差异。Y4的中等烟比例比Y7(单施常规烟草专用肥)提高了5.62% ，其均价、产量也是几个处理中最高。这说明施用常规施用烟草专用肥造成了烟叶产量和等级结构降低，使其产值受到了影响。与此相比，施用微生物有机肥可显著提高烤烟的等级结构及均价，能取得更好的经济收益。

表3　各处理烤后烟叶主要化学成分比较

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

表4　各处理烤烟经济学性状比较

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same column stand for significant difference at 0.05 level.

3　结论与讨论

(1)植烟土壤酶活性的高低可以反映出土壤生物活性[6]，对土壤代谢、土壤养分物质循环和养分的释放过程起着重要作用，可以用来评价土壤肥力[7]。刘红杰等[8]研究结果表明，施用微生物菌剂有机肥能不同程度地提高脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶，并与CK呈显著差异，这将直接影响土壤养分的转化及烤烟对土壤养分的有效吸收。赵瑞蕊等[9]也得到了类似的研究结果。而笔者的研究结果表明，与不施用肥料相比，几个不同剂量的微生物菌剂有机肥均可不同程度地提高植烟土壤中的脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，而10 g/株微生物菌剂可显著提高植烟土壤中脲酶和过氧化氢酶活性，150 g/株微生物菌剂可显著提高土壤蔗糖酶活性。施用常规烟草专用肥和不施用肥料处理对土壤酶活性的作用不显著。可见，5个剂量的微生物菌剂均能为优质烟叶的生产提供良好的土壤化学环境。

(2)微生物是土壤生态系统中最具活力的组成部分。植烟土壤微生物数量越多，说明土壤生物活性越强，对烟株生长的促进作用越明显，可以改善土壤环境，减轻病虫害传播，能够有效提高作物的品质及产量[10-11]。而笔者通过研究结果得出，各处理均以细菌总数占绝对优势，放线菌次之，真菌最少，这与张艳玲等[12]的研究结果一致。5个剂量的微生物菌剂均能在一定程度上提高植烟土壤微生物总数，其中，100 g/株微生物菌剂效果最为显著，分别较常规烟草专用肥和不施用肥料处理提高了35.81%和65.80%。综合来看，施用微生物菌剂能够使植烟土壤的微生物数量增多，有利于促进烟株生长发育，提高烟叶质量。

(3)优质烟叶是提高卷烟产品的基础，随着人类健康和环保意识的增强，生产绿色烟叶，实现原料的保证，已成为现代烟草业发展的必然趋势。该研究发现，微生物菌剂与植烟土壤和烤后烟叶产质量有一定的相关性，但各地的气候条件、品种选择、耕作方式和烘烤调制等其他因素也是决定该地区植烟土壤和烟叶产质量的重要因素。因此，在该研究基础上，可进一步针对微生物菌剂对植烟土壤和烟叶产质量进行分析，从而更加准确地描述微生物菌剂的实际应用情况，为后续研究提供理论依据。

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Effect of Applying Microbial Inoculum Organic Fertilizer on Tobacco Growing Soil Environment and Yield, Quality of Flue-cured Tobacco

AI Tong-fei1,2, YANG Peng-jiu3, FEI Hong-bo4, GUO Zhen-nan6*et al

(1. Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou, Henan 450002; 2. Harbin Tobacco Leaf Cooperation, Heilongjiang Tobacco Company,Harbin, Heilongjiang 150000; 3. Heilongjiang Province Tobacco Monopoly Bureau, Harbin, Heilongjiang 150000; 4. Binxian Branch of Harbin Tobacco Leaf Cooperation, Binxian, Heilongjiang 150400; 6. Mudanjiang Tobacco Science Research Institute, Mudanjiang, Heilongjiang 157011)

[Objective] The aim was to provide scientific basis for perfecting soil environment and improving yield and quality of flue-cured tobacco. [Method] Through field experiment, with microbial inoculum as study object, setting up 7 treatments, namely 10, 25, 50, 100, 150 g/microbial inoculum, without fertilizer(CK) and conventional special fertilizer for tobacco, effects of applying microbial inoculum on tobacco growing soil environment and yield, quality of flue-cured tobacco were studied. [Result] The results showed that application of microbial inoculum could significantly increase soil urease activity, invertase activity and catalase activity; On the content of soil microbial biomass, application of microbial inoculum improved 62.68% than CK, indicating that the application of microbial inoculum could promote activity of soil biota to soil organic matter transformation and normal growth of tobacco plants required nutrition; The application of microbial inoculum could increase leaf area and improve the quality of tobacco, enhance intrinsic chemical composition coordination of tobacco, production value and average yield increased 33.74%, 15.42% and 13.6% and 5.44% respectively than CK and chemical fertilizer. [Conclusion] The application of microbial fertilizer can effectively improve tobacco growing soil environment, increase its yield and quality.

Microbial inoculum; Organic fertilizer; Flue-cured tobacco; Soil environment

黑龙江省烟草专卖局科技攻关资助项目(HN201202，HN201501)；公益性行业(农业)科研专项资助项目(201203091)。

艾童非(1986- )，男，山东莒县人，助理农艺师，从事烟草工程研究。*通讯作者，助理农艺师，从事烟草科研管理。

2016-05-18

S 144；S 572

A

0517-6611(2016)18-099-04