生物醋液对土壤改良效果及烤烟生长的影响

王 晓， 覃青青， 周建云， 宾 俊， 唐泽兵， 黄 宁， 胡 勇

(1.贵州大学 林学院，贵州 贵阳 550025； 2.贵州大学 农学院， 贵州 贵阳 550025； 3.贵州省烟草公司 贵阳市公司， 贵州 贵阳 550000； 4.贵州大学 烟草学院， 贵州 贵阳 550025)

烟草是我国重要的经济作物，烤烟的优质高效栽培对于烟草行业的发展具有重要意义。土壤是烤烟栽培的基础，也是目前限制烤烟栽培的因素之一。烤烟栽培常年连作以及栽培生产中化肥大量施用，有机肥用量不足，已导致烤烟栽培土壤肥力降低、烤烟品质下降[1-4]。生物醋液是一种具熏臭味的赤褐色生物质热裂解液，主要原材料包括竹材、作物秸秆、木材及木材加工废弃物等。其成分复杂，主要是酸、醇、酚和酮等有机物，可作为土壤改良剂。程虎等[5]采用室内培养法研究木醋液对碱性土壤微生物区系和土壤酶活性的影响发现，木醋液可显著增加土壤真菌及细菌的数量，且能够激活土壤酶活性。邹小明等[6]研究竹醋液对土壤微生物及酶活性的影响发现，低浓度竹醋液能够促进土壤微生物的生长，提高土壤酶活性。王富等[7]研究发现，施用木醋液能够提高土壤有机质含量。杜薇等[8]认为，不同稀释倍数的木醋液对沙地土壤的酶活性影响不同。生物醋改良土壤效果研究多集中在某种土壤类型，涉及作物土壤的较少，综合研究生物醋液对土壤特性以及土壤栽培植物生长的影响能够更好地评估生物醋液改良土壤的效果。目前，生物醋液在烤烟栽培中的应用研究多集中在对烤烟生长及品质量的影响方面[9-13]，对植烟土壤特性影响的研究尚未见报道。因此，开展相关研究对于生物醋液在烤烟栽培中的科学应用具有重要意义，是当下生物醋液在农业发展中应用研究的重要部分。鉴于此，研究不同生物醋液施用对烤烟生长状况及植烟土壤理化性状、微生物数量的影响，以期为生物醋液在烤烟栽培中的应用提供参考。

1材料与方法

1.1供试材料

1.1.1烤烟品种为K326，由贵州省烟草公司贵阳市公司提供。

1.1.2生物醋分别为竹醋液，由遂昌县神龙谷炭业有限公司提供；花生壳木醋液，由商丘三利新能源有限公司提供；桃壳木醋液及果木木醋液，由石家庄宏森活性炭有限公司提供。

1.1.3土壤各处理选取烟株根系表面土壤2份，1份用于测定有机碳及土壤酶活性，1份4℃保存，用于测定微生物数量。

1.2试验方法

1.2.1试验设计试验于2018年3—11月在贵州省烟草科学研究院进行。试验设5个处理，分别为CK(对照，施用等量清水)、T1(竹醋液处理)、T2(花生壳木醋液处理)、T3(桃壳木醋液处理)和T4(果木木醋液处理)。育苗完成后选取生长优良且一致的烟苗移栽至盆钵中，每盆栽烟1株，每个处理移栽20盆。移栽后20 d每盆用生物醋液7.5 g稀释50倍后灌施。参照大田生产进行移栽和管理。

1.2.2指标测定于移栽70 d后参照YC/T 142—2010[14]选取长势一致且具有代表性的烟株进行生长指标测定，每个处理选3株，分别测定株高、茎围、有效叶片数、最大叶长及最大叶宽。采用环刀法测定土壤容重；pH计测定土壤pH；采用重铬酸钾容量法测定烟株根系表面土壤的有机碳含量；土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法[15]测定；土壤磷酸酶活性采用对硝基苯磷酸二钠比色法测定；土壤脱氢酶活性采用氯化三苯基四氮唑比色法[16]测定。土壤微生物数量采用稀释平板涂抹法[17]测定。其中，牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，培养3 d；马铃薯蔗糖培养基(临用前加0.3%灭菌乳酸)培养真菌，培养4 d；高氏1号培养基(临用前每300 mL培养基中加入1 mL 3%重铬酸钾溶液)培养放线菌，培养7 d。

1.3数据统计及分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0进行数据统计与分析。

2结果与分析

2.1生物醋液处理植烟土壤的理化性状

由图1可知，施用不同种类生物醋液对植烟土壤理化性状的影响除pH外均存在不同程度的差异。

2.1.1pH不同生物醋液处理植烟土壤的pH无显著差异，即对植烟土壤pH无显著影响。

2.1.2容重土壤容重是土壤重要的物理性状，体现土壤肥力状况。施用生物醋液能够降低植烟土壤容重，不同生物醋液的效果不同，各处理土壤容重依次为CK>T1>T4>T2>T3。其中，T3植烟土壤的容重最小，为1.23 g/cm3，显著小于其余处理；T4对植烟土壤容重的影响较T2、T3小，三者间差异显著；T1植烟土壤容重较大，与对照差异不显著，但显著大于其余处理。表明，桃壳木醋液对植烟土壤容重的影响较大。

2.1.3有机碳含量施用生物醋液能够增加植烟土壤有机碳含量，各处理土壤有机碳含量依次为CK

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 5% level.The same below.

图1不同生物醋液处理植烟土壤的理化性状

Fig.1 Physicochemical properties of tobacco planting soil treated with different biological vinegar

2.2生物醋液处理植烟土壤的酶活性

由图2可知，施用生物醋液能够提高植烟土壤的酶活性，且对不同酶酶活性的影响不同，但不同生物醋液对提高植烟土壤酶活性的效果总体表现为T3>T4>T2>T1>CK。其中，T3植烟土壤脱氢酶、磷酸酶、蔗糖酶及脲酶的酶活性均最高，分别为9.76 μg/(g·h)、1.87 mg/(g·24h)、102.6 mg/(g·24h)和0.86 mg/(g·24h)，分别较对照提高26.4%、31.7%、62.3%和53.9%，T3与其余处理间差异显著。T2其次，其脱氢酶、蔗糖酶及脲酶的酶活性均显著高于除T3外的其余处理，磷酸酶活性显著高于对照。T1与T4间4种酶活性差异不显著，除蔗糖酶活性外，二者其余3种酶活性均显著高于CK。

图2 不同生物醋液处理植烟土壤的酶活性

2.3生物醋液处理植烟土壤的微生物数量

由表1可知，生物醋液施用能够减少土壤中真菌的数量，增加细菌及放线菌的数量，微生物总量总体表现为T3>T4>T2>T1>CK。T1显著增加植烟土壤放线菌的数量，对真菌、细菌以及土壤微生物总量的影响不显著。T3植烟土壤细菌、放线菌的数量及微生物总量分别是对照的3.24倍、2.50倍和2.06倍，显著高于其余处理；T3的真菌数量显著低于除T2外的其余处理。T2和T4对植烟土壤细菌数量和微生物总量的影响差异不显著，但二者真菌和放线菌数量存在显著差异。

表1 不同生物醋液处理植烟土壤的微生物数量

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<5%)，下同。

Note: Different lowercae letters in same column mean significant difference at 5% level.The same below.

2.4生物醋液处理烤烟的农艺性状

由表2可知，不同生物醋液对烤烟生长的促进作用不同。其中，T3对烤烟生长的促进效果最明显，其株高、茎围、最大叶长、最大叶宽及最大叶面积均最大，分别较对照提高17.6%、19.5%、23.2%、8.7%和33.9%；其茎围、最大叶长及最大叶面积均显著高于其余处理，株高显著高于除T2外的其余处理，最大叶宽显著高于CK和T1。有效叶片数各处理间差异不显著；T1对烤烟生长无显著影响。T2最大叶长和最大叶面积显著高于T4。

表2 不同生物醋液处理烤烟的农艺性状

3结论与讨论

毛凯伦等[12]的研究表明，施用木醋液烤烟茎围、有效叶片数及叶面积均有所提高，且以高浓度木醋液效果显著。潘玉蕊等[18]的研究表明，木醋液和竹醋液均能促进烟草生长，但木醋液效果比较显著。该研究结果表明，施用生物醋液能够促进烟株生长，不同生物醋液种类施用效果不同，可能是因为不同原材料的生物醋液制备工艺或纯度有差异，导致生物醋液本身有效成分含量不同所致。试验中生物醋液的施用并未显著降低土壤pH，与曾婕等[19]的研究结果一致。生物醋液是一种酸性液体，研究结果表明，植烟土壤施用生物醋并不会加剧土壤酸化。

土壤微生物作用于土壤物质转化和能量流动过程，并参与许多重要的生物化学反应过程，反映着土壤中物质代谢的旺盛程度，是评价土壤肥力的重要指标之一[20-21]。土壤微生物作为土壤中最重要的组成部分，细菌因其繁殖力强成为土壤有机质主要的分解者，放线菌由于抗逆性强，主要参与难分解物质的分解，并且在植物病害的生物防治中起着重要作用，同时也有利于抑制作物病害的发生，而土壤中真菌可能是作物生长的障碍因子之一[22-23]。曾婕等[19]研究木醋液对植烟土壤微生物多样性的影响发现，叶面喷施木醋液与根施的协同作用能改善植烟土壤微生物群落功能多样性和代谢活性。研究结果表明，生物醋液能够增加土壤中细菌及放线菌的数量，而减少真菌的数量，说明生物醋液可以改良植烟土壤的微生物环境且以桃壳生物醋液效果较好。

土壤酶活性的变化能够调控作物吸收养分的有效性，反映土壤微生物活性的高低，表征土壤养分转化和运移能力的强弱。土壤酶活性受土壤养分含量、pH、持水性及孔隙结构的影响。脱氢酶能酶促有机物质脱氢，起氢的中间转化传递作用[24]。磷酸酶是土壤中广泛分布的一种水解酶，催化磷酸酯的水解反应，在土壤磷酸循环中起重要作用[25-26]。土壤脲酶主要来源于动植物残体以及土壤微生物和植物根系分泌物，能促进尿素分解，表征土壤氮素供应状况[27]。研究结果表明，生物醋液的施用能够不同程度地提高土壤的酶活性，促进烤烟生长，降低植烟土壤孔隙度，增加土壤有机碳及微生物含量，同时提高土壤酶活性，且不会加剧土壤酸化，可一定程度改良植烟土壤特性。今后的研究将关注生物醋液在烤烟栽培中的应用成本，考虑将生物醋液在烤烟栽培生产中推广应用。