微生物菌肥在烟草种植中的应用

杜玉海，范增博，马 强，贺鹏霖，田洪彰，张 强

（1.山东潍坊烟草有限公司，山东潍坊 261205；2.山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018；3.山东临沂烟草有限公司，山东临沂 276000）

烟草是我国重要的经济作物之一，随着烟草种植规模的逐渐扩大，部分农户过量施用农药、化肥追求产量。然而，肥料及农药的长期不合理使用带来了一系列的土壤环境问题，如土壤酸化、土壤微生物活性降低、土壤重金属含量增加，导致土壤营养失衡、土层板结及肥力下降等，使得烟田土壤日益退化，土壤微生物多样性减少，严重影响了烟叶品质，阻碍农业的可持续发展[1]。为避免土壤环境问题加重，微生物菌肥作为生物技术发展和农业生产的一类重要肥源受到人们的广泛关注[2]。在土壤缺乏某些微量元素时，微生物菌肥的使用能够满足烟草生长对微量元素的需求，避免烟草生长缓慢、产量低及品种差等现象的出现，促进烟草的生长代谢，同时提高烟草对大量元素的利用率，促进烟草生长发育。此外，微生物菌肥能改善土壤理化性质，改善土壤环境。为了给微生物菌肥在烟草上的应用和发展提供理论支持，本文针对微生物菌肥的发展现状、类型、作用机理、在烟草种植中的应用及未来发展趋势进行讨论。

1 微生物菌肥的发展现状

微生物菌肥是指一类含有活微生物的特定制品，其以有机废物为原料，人为添加一种或几种微生物，可以提供更多的养分并改善土壤中的有益微生物群落，降低病原菌含量[3]。微生物菌肥中富含大量微生物，这些微生物的代谢活动能够快速分解土壤中的有机质，提升土壤肥力，并对土壤中的无机元素起到固定作用[4]。微生物菌肥中的有益微生物既可以抑制病原菌增殖传播，又可以改良田间土壤，诱导植物抗逆基因的表达[5]。

我国对于微生物菌肥的研究始于20世纪三四十年代，当时研究人员针对根瘤菌、固氮菌与硅酸盐细菌等菌种进行了初步的探索与研究；20世纪80年代初，由于技术缺乏、宣传不足及市场混乱等因素，微生物菌肥的发展出现了停滞；21世纪初，我国的微生物菌肥研究迎来了飞速发展。随着微生物菌肥的生产从最初的小作坊发展到现在的标准化、规模化与产业化，微生物菌肥的各种规范与安全标准逐步完善，微生物菌肥的生产企业不断增加，微生物菌肥种类也从最初的单一菌肥发展到现在的复合型菌肥，如有机无机复合菌肥、基因工程菌肥等新型微生物菌肥种类，极大地丰富了微生物菌肥的种类。相较于其他剂型，微生物粉剂的保质期较长，容易运输且可以较好地保存其中微生物的活性，已成为目前我国微生物菌肥的主要使用剂型。

2 微生物菌肥特点和功能

2.1 固氮微生物菌肥

固氮微生物菌肥是应用最早的一类微生物菌肥，因具有高效、环保等特点而得到广泛应用。菌肥中微生物种类多样，作用机理也不相同。固氮微生物主要包括3类：1）共生固氮生物，如根瘤菌属（Rhizobium）通过侵入豆科植物根内形成共生根瘤，将N2分子还原为NH3，然后植物利用NH3合成一系列维生素、蛋白质和含氮化合物等物质，根瘤菌的固氮能力使豆科植物比大多数其他非豆科作物对化学氮肥的依赖程度更低；2）游离活性固氮生物，如固氮菌属（Azotobacter）主要生活在中性和碱性土壤中，它能够独立固定大气中的N2，尤其是棉花、水稻和蔬菜等非豆科植物，并且不需要特定的寄主；3）缔合共生固氮生物，如固氮螺菌属（Azospirillum），其必须生活在植物根际、叶面等处才能固氮[1]。

2.2 溶磷微生物菌肥

磷是农作物生长过程中必需的大量营养元素之一，以400～1 200 mg·kg-1的剂量存在于土壤中。尽管土壤中磷的总浓度很高，但可溶性磷的浓度很低，植物无法直接吸收利用。磷酸盐增溶微生物可以将不溶性磷转化为可溶性磷，使植物容易吸收利用，进而促进植物生长。目前已经从不同作物根际土壤中分离出多种芽孢杆菌和假单胞菌等，且均表现出磷增溶特性[2]。吴剑锋等研究表明，溶磷微生物可以生产各种植物激素（如吲哚乙酸）促进植物生长，甚至产生铁载体，使溶磷微生物充当生物肥料[3]。

菌根（mycorrhizae）分布广泛，在磷的活动中起着核心作用，对微生物数量和养分循环也有显著影响。例如，土壤中丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）能够促进植物对磷的吸收，有效地利用丛枝菌根真菌能够在低剂量的肥料下达到良好的产量水平，降低成本和对环境的危害[4]。

2.3 增钾微生物菌肥

烟草是喜钾作物，钾离子能够维持细胞膨压，同时具有参与叶片及气孔的运动、促进烤烟生长、促进光合产物和同化产物的输送、脂肪的合成、氮的吸收和蛋白质合成等多种功能，在抗旱和抗病方面也具有关键作用。在不同的研究中已经报道了许多增钾微生物，包括氨基杆菌属（Aminobacter）、嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）、环状芽孢杆菌（Bacillus circulans）、伯克氏菌属（Burkholderia）、霍氏肠杆菌（Enterobacter hormaechei）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas）及鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）等[5]。研究表明，在低钾土壤中添加土壤芽胞杆菌（Bacillus edaphicus）后，烟草植株的根、芽生长明显改善，与未接种的烟草植株相比，N、P、K含量更高[6]。尚翠使用芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）对烟草种植土壤进行处理，使得生产力得到明显提高[7]。

3 微生物菌肥在烟草种植中的应用

3.1 改善土壤微生物环境

土壤微生物能够通过分解有机质，为作物根系提供能量和物质来源，提高土壤中的酶活性，维持生态系统养分循环，进而维持生态平衡[8]。因此，土壤微生物环境与作物的生长发育有着密不可分的联系，但长期使用化肥及不合理田间劳作方式，会破坏土壤细菌群落。微生物菌肥能够有效改善这种环境，为烟草植株生长提供营养物质，同时提高土壤中微生物的多样性。例如，添加生防菌枯草芽孢杆菌Tpb55和哈茨木霉菌HG1，可以有效抑制烟草土传病害的发生[9]。在土壤中施加微生物菌肥后，可增加烟草还苗期根系土壤中放线菌等细菌的数量，使得土壤中细菌、真菌等群落数量达到动态平衡，有效改善烟草植株根系的微生物群落，促进烤烟土壤微生物的生态平衡。

3.2 改善土壤理化性质

包括烟草在内的所有农作物的生长都受到土壤透气度、养分、pH值等各种物理化学性质影响。烟草是喜钾作物，但烟区长期使用钾肥、氮肥会使得土壤中氮磷钾比例失衡，影响烟叶的品质及产量。微生物菌肥中部分微生物具有固氮、溶磷、增钾等作用，可以有效固定养分，平衡土壤中氮磷钾比例[10]。长期使用化肥会导致土壤板结，而微生物菌肥中的微生物可以通过多种生命活动，产生多种植物生长调节剂，提高土壤内部蛋白酶等多种酶的活性，并形成土壤团粒结构，能够有效防治土壤板结；且微生物菌肥可以调节土壤pH值，活化土壤养分，有效改良土壤理化性状[11]。

3.3 提高烟草产量

微生物菌肥能够增加土壤中氮素的来源，分泌多种有机酸，产生诱导物提高土壤酶活性，有利于植物对营养物质的吸收利用。烟草良好的生长条件要求土壤层深厚，土壤质地疏松，结构良好，通透性强，且具有良好保肥性能。安德荣研究表明，施用微生物菌肥能够改善土壤结构，使得烟草的烟株高度、叶数、叶面积指标、最大叶面积等各方面指标都有较大程度的提高[12]。曾庆宾等研究表明，施用微生物菌肥不仅能增加作物产量，也能提高作物品质，提高安全性[13]。

3.4 提升烟草的品质

优质烟叶要具有成熟度好，组织疏松，厚薄适中，颜色金黄，色泽足，有良好光泽，叶片长，叶宽，弹性好等特征。满足这些条件的前提是有良好的生长环境，养分供应充足。相比于化肥、复合肥等，微生物菌肥能够为植株生长提供所需的养分及良好的土壤条件，显著提升烤烟的质量。刘展展等研究表明，增施固氮菌的烟株在株高和茎围等方面都有明显的增加，烟叶刺激性、吃味、劲头及经济效益显著高于对照组的烟株[14]。高铭研究表明，微生物菌肥能够降低烟叶各叶位的烟碱含量，特别是上部烟叶尤为明显，烟碱含量相比对照组减少16%～18%[15]。

4 微生物菌肥在烟草中的应用展望

只有因地制宜地施用微生物菌肥，才能有效解决传统施肥增产的局限性，提高农作物的产量和品质。有研究表明，应用微生物菌肥的关键在于利用菌株活性改善土壤性质[16]。对此，企业可以与当地相关高校或科研院所合作，共同开发适合当地环境及可以显著提高当地作物产量的高效菌株，解决目前的微生物菌肥效果不稳定、菌种单一的问题；同时学习国内外先进生产技术，引进先进生产设备，改善工艺流程，降低成本，提高微生物菌肥品质。