微生物肥与高碳基肥配施对烟叶成分的影响

2022-04-29马啸李航胡丽涛黄浪平谭敏张松涛

天津农业科学 2022年4期

马啸李航胡丽涛黄浪平谭敏张松涛

摘要：為研究微生物肥与高碳基肥配施对烟草成分、矿质元素和农艺性状的影响，在河南省漯河市舞阳县以‘中烟100’为试验材料进行田间试验，试验分为5个处理（CK：常规施肥52.5 kg·hm-2纯氮;T1：1 500 kg·hm-2高碳基肥;T2：1 500 kg·hm-2高碳基肥 + 75 kg·hm-2微生物肥 +45 kg·hm-2纯氮;T3：1 500 kg·hm-2高碳基肥+150 kg·hm-2微生物肥+37.5 kg·hm-2纯氮;T4：1 500 kg·hm-2高碳基肥+225 kg·hm-2微生物肥+30 kg·hm-2纯氮），通过测定烟草生长发育过程中的成分、矿质元素和农艺性状，研究微生物肥与高碳基肥配施对烟草的影响。结果显示，微生物肥与高碳基肥的配施：（1）提高了烟叶中的钾和还原糖含量，降低了烟碱含量，总氮和氯含量没有明显改变;（2）提高了烟叶中的磷、铁、硼、锌和铜的含量，降低了钙、镁的含量;（3）提高了烟草的叶长、叶宽、株高和茎围。综上，微生物肥和高碳基肥配施处理能够提高烟叶还原糖、钾和部分矿质元素含量（钾、磷、硼、锌、铁、铜），对烟株株高、茎围等农艺性状有促进作用，能够有效提高烟叶的产质量，其中1 500 kg·hm-2高碳基肥+225 kg·hm-2微生物肥+30 kg·hm-2纯氮的处理较好。

关键词：微生物肥;高碳基肥;烟叶;成分;矿质元素

中图分类号：S572.06 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.04.013

Influence of Combined Microbial Fertilizer and High-carbon Basal Fertilizer on Chemical Composition of Tobacco

MA Xiao1， LI Hang2， HU Litao1， HUANG Langping2， TAN Min1， ZHANG Songtao2

（1.Fengdu Branch of Chongqing National Tobacco Corporation，Fengdu， Chongqing 408200， China;2.College of Tobacco Science， Henan Agricultural University/Key Laboratory of Tobacco Cultivation in Tobacco Industry， Henan， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： To study the effects of microbial fertilizer combined with high-carbon base fertilizer on composition， mineral elements and agronomic characters of tobacco， a field experiment was carried out in Wuyang County， Luohe City， Henan Province using 'Zhongyan 100' as experimental material. The experiment was divided into 5 treatments（CK： conventional fertilization of 52.5kg·hm-2 of pure nitrogen; T1：1 500 kg·hm-2 high-carbon basal fertilizer; T2：1 500 kg·hm-2 high-carbon basal fertilizer+75 kg·hm-2 microbial fertilizer+45 kg·hm-2 pure nitrogen; T3：1 500 kg·hm-2 high-carbon basal fertilizer+150 kg·hm-2 microbial fertilizer+37.5 kg·hm-2 pure nitrogen; T4：1 500 kg·hm-2 high-carbon basal fertilizer+225 kg·hm-2 microbial fertilizer+30 kg·hm-2 pure nitrogen）， the effects of microbial fertilizer and high-carbon base fertilizer on tobacco were studied by measuring the composition， mineral elements and agronomic traits during the growth and development of tobacco.The results showed that：（1） Application of combined microbial fertilizer and high-carbon basal fertilizer increased the contents of potassium and reducing sugar in tobacco leaves， and decreased the contents of nicotine， while the contents of total nitrogen and chlorine did not change significantly; （2） Application of combined microbial fertilizer and high-carbon basal fertilizer increased the contents of P， Fe， B， Zn and Cu， but decreased the contents of Ca and Mg in tobacco leaves; （3） Application of combined microbial fertilizer and high-carbon basal fertilizer increased leaf length， leaf width， plant height and stem circumference of tobacco. In conclusion， the combined application of microbial fertilizer and high-carbon-based fertilizer could increase the content of reducing sugar， potassium and some mineral elements（K， P， Fe， Zn， B， Cu） in tobacco leaves. Also， it could improve the agronomic traits of tobacco， such as plant height and stem circumference， as well as the yield and quality of tobacco leaves. Among them，1 500 kg·hm-2 high-carbon basal fertilizer+225 kg·hm-2 microbial fertilizer+30 kg·hm-2 pure nitrogen showed the best effect on chemical composition of tobacco.

Key words： microbial fertilizer; high-carbon basal fertilizer; chemical composition; mineral elements

我国土壤由于长期施用化肥，土壤酸化、有机质减少、微生物活性降低以及土壤营养不均衡等问题较为突出[1-2]。施肥是有效改善土壤养分的方式之一，如何通过合理的施肥来改善植烟土壤环境，提高烟草品质，是烟草农业面临的重要问题。微生物肥料研究在我国已有70年的历史，它是由一种或多种有益的微生物菌群辅以有机质含量较高的基质混合而成，通过肥料中具有固氮、解磷、解钾、腐解等作用的微生物菌群来改善土壤的微环境[3-6]。研究表明，微生物肥料可以改良土壤、提高土壤肥力、增強作物抗逆性，提高作物的产质量[7-13]。

高碳基肥，又称高碳基土壤修复肥，是在土壤修复方面起重要作用的一种新型肥料，主要由生物质炭辅以有机肥、矿物肥等混合而成，通过生物质炭改善土壤物理特性、均衡土壤营养以及增加微生物数量等提高烟叶品质[14-15]。生物质炭在高碳基肥中占了很大的比重，有比表面积大和多孔隙度等优点[16-19]，能够为微生物提供良好的栖息环境。

课题组前期研究发现，高碳基肥能够显著提高土壤碱解氮和速效磷含量，增加土壤中细菌和放线菌含量，提高烤后烟叶钾含量[20]。微生物肥和高碳基肥配施能够增加土壤微生物数量，提高土壤肥力和土壤酶活性，均衡土壤营养供应，为烤烟生长提供良好的土壤环境，进而提高烟叶的产质量[21]。

微生物肥和高碳基肥配施能够改善土壤环境，提高烟叶的产质量。然而，两者配施对烟草生长发育过程中化学成分及矿质元素的影响及其与烟叶产质量关系尚不清楚。本研究分析了微生物肥与高碳基肥的配施对烟草生长发育过程中的成分和矿质元素含量的变化，旨在为微生物肥和高碳基肥的合理配施提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验土壤

试验于2016年在河南省漯河市舞阳县文峰乡桐陈村烟田开展，肥力中等，地形平坦。供试土壤的基本理化性质：碱解氮89.10 mg·kg-1、有效磷28.43 mg·kg-1、速效钾68.12 mg·kg-1、有机质5.87 g·kg-1，pH 4.87。

1.2 试验肥料

微生物肥料由南阳市双微生物生态肥业有限公司生产，其成分为：总氮（N）10%、磷（P2O5）6%、钾（K2O）9%、有机质20%，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、解磷菌、解钾菌、胶冻样芽孢杆菌含量为2×109 cfu·g-1。高碳基土壤修复肥由河南惠农土质保育研发有限公司提供，其成分为：总氮（N）1.74%、磷（P2 O5）1.28%、钾（K2O）0.86%、水分26.36%。肥料成分含量由河南百恩信检测技术有限公司检测。

1.3 试验品种

供试烟草品种为‘中烟100’。

1.4 试验设计

根据微生物肥与高碳基肥的配施量不同，共设置5个处理，分别为CK（常规施肥52.5 kg·hm-2纯氮）;T1（1 500 kg·hm-2高碳基肥）;T2（1 500 kg·hm-2高碳基肥+75 kg·hm-2微生物肥+45 kg·hm-2纯氮）;T3（1 500 kg·hm-2高碳基肥+150 kg·hm-2微生物肥 +37.5 kg·hm-2纯氮）;T4（1 500 kg·hm-2高碳基肥 +225 kg·hm-2微生物肥+30 kg·hm-2纯氮），每个处理3次重复，采用随机区组排列，设置保护行2行，烟株行距1.2 m，株距0.55 m，小区总面积334 m2。施肥方式：微生物肥、高碳基肥和75%的化肥条施，25%的化肥追施，其它田间措施均以当地优质烟叶生产技术规范为准。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 烟草成分测定分别在移栽后30，60，90 d进行取样，每个处理取3棵烟株中部叶各2片。去除主叶脉后，将鲜烟叶置于105 ℃烘箱杀青15 min，在45 ℃烘干后粉碎，粉碎后的烟叶过60目筛后放入自封袋备用。采用连续流动分析仪测定常规成分（总氮、还原糖、烟碱、钾含量、氯等含量）[22]。

1.5.2 烟草矿质元素测定采用灰化法[23]测定矿质元素含量（钙、钾、镁、磷、硼、锌、铁、铜）。

1.5.3 烟草农艺性状测定选取长势一致的烟株，按照烟草农艺性状调查测量方法[24]，从移栽后30 d开始，每隔15 d测定烟株的叶长、叶宽、株高和茎围等数据。

1.6 数据处理

试验数据用 IBM SPSS 2.0和Excel 2010进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 微生物肥与高碳基肥的配施对烟叶化学成分的影响

2.1.1 微生物肥与高碳基肥的配施处理对总氮的影响不同处理下烟叶总氮含量如表1所示，微生物肥与高碳基肥的配施处理烟叶的总氮含量，除T3处理外，其他处理总氮含量呈先上升再下降的趋势，在移栽后60 d总氮含量达到最高。在移栽后30，60，90 d各处理间的总氮含量没有显著性差异。

2.1.2 微生物肥与高碳基肥的配施处理对还原糖含量的影响不同处理下烟叶还原糖含量如表2所示，烟叶的还原糖含量呈现出先下降再上升的趋势。其中，移栽后60 d烟叶的还原糖含量最低，移栽后90 d烟叶的还原糖含量最高。移栽后30 d，T3的还原糖含量显著低于T1和T2，与CK、T4的差异不显著。移栽后60 d，各处理间还原糖含量没有差异。移栽后90 d，T3处理的还原糖含量最高，显著高于T4处理，与其他3个处理差异不显著。

2.1.3 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟碱含量的影响不同处理下烟叶烟碱含量如表3所示，烟碱在烟叶中持续积累，在移栽后90 d含量达到最大。移栽后30 d，各处理间烟碱含量没有明显差异。移栽后60 d，T2处理烟碱含量显著高于CK和T1处理，与T3、T4处理差异不显著。移栽后90 d，T1、T3处理烟碱含量显著低于CK处理，T4处理与CK处理烟碱含量差异不显著，T2处理烟碱含量略高于CK处理。

2.1.4 微生物肥与高碳基肥的配施处理对氯含量的影响不同处理下烟叶氯含量如表4所示，不同配施处理后烟叶的氯含量呈上升的态势。移栽后60 d，T3处理的氯含量显著高于CK、T1和T2 3个处理，略微高于T4处理。移栽后30 d和90 d，五个处理的氯含量没有显著性差异。在移栽后30 d，氯含量表现为T3>T2>T4=T1=CK，移栽后90 d，氯含量表现为T1>T2>T3=T4>CK。

2.1.5 微生物肥与高碳基肥的配施处理对钾含量的影响不同处理下烟叶钾含量如表5所示，CK处理的烟叶钾含量为先上升后下降，其它4个处理的钾含量表現为持续下降的趋势。移栽后30 d，T4处理的钾含量最高，显著高于T1处理，略高于其他3个处理。移栽后60 d，T4处理钾含量最高，显著高于T1和T2处理，与CK、T3差异不显著。移栽后90 d，T4处理钾含量最高，显著高于CK和T1处理。

2.2 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟叶矿质元素含量的影响

2.2.1 微生物肥与高碳基肥的配施处理对钙含量的影响不同处理下烟叶钙含量如图1所示，随着移栽时间的增加，烟叶中的钙含量整体呈现增加趋势（T2处理除外）。在移栽后30 d，烟叶的钙含量表现为T2>T1>T4>T3>CK。移栽后60 d，表现为T4>T3>CK>T1>T2。其中，微生物肥与高碳基肥配施处理的钙含量表现出随着微生物肥用量增加而增加的规律。移栽后90 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的钙含量均低于CK和T1处理，表现为T1>CK>T4>T2>T3。

2.2.2 微生物肥与高碳基肥的配施处理对镁含量的影响不同处理下烟叶镁含量如图2所示，移栽后30 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的烟叶镁含量均高于CK处理。移栽后60 d，烟叶的镁含量表现为T4>T3>CK>T1>T2。其中，微生物肥与高碳基肥配施处理的镁含量表现出随着微生物肥用量的增加而增加的规律。移栽后90 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的镁含量均低于CK和T1处理。

2.2.3 微生物肥与高碳基肥的配施处理对磷含量的影响不同处理下烟叶磷含量如图3所示，随着移栽时间的增加，烟叶中的磷含量整体呈现减少趋势（T2处理除外）。移栽后30 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的烟叶磷含量均高于CK和T1处理。移栽后60 d，T3和T4处理的磷含量高于CK和T1处理。其中，微生物肥与高碳基肥配施处理的磷含量表现出随微生物肥用量的增加而增加的规律。移栽后90 d，T4处理的磷含量仍高于CK和T1处理。

2.2.4 微生物肥与高碳基肥的配施处理对硼含量的影响不同处理下烟叶硼含量如图4所示，T3、T4处理的硼含量先上升在下降，移栽后60 d为峰值;而其他3个处理的硼含量随时间上升。移栽后30 d，微生物肥与高碳基肥配施处理硼含量均高于CK处理。移栽后60 d，T2处理的硼含量小于CK和T1处理，T3和T4处理均高于CK处理，呈现出随微生物肥用量增加而增加的规律。移栽后90 d，烟叶硼含量表现为T1>T2>CK>T4>T3。

2.2.5 微生物肥与高碳基肥的配施处理对锌含量的影响不同处理下烟叶锌含量如图5所示，移栽后30 d和90 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的锌含量均高于CK、T1处理。移栽后60 d，除T2处理锌含量小于CK处理，T3和T4处理仍高于CK处理。2.2.6 微生物肥与高碳基肥的配施处理对铁含量的影响不同处理下烟叶铁含量如图6所示，移栽后30 d，微生物肥与高碳基肥配施处理的烟叶铁含量高于CK和T1处理。移栽后60 d，T3和T4处理的铁含量高于CK处理，呈现出随微生物肥用量增加而增加的规律。移栽后90 d，T1、T2、T3和T4处理的铁含量均高于CK处理。

2.2.7 微生物肥与高碳基肥的配施处理对铜含量的影响不同处理下烟叶铜含量如图7所示，微生物肥与高碳基肥配施处理的烟叶铜含量随时间的变化为上升再下降（T2处理除外）。移栽后30 d，T1、T2和T4处理的铜含量高于CK处理。移栽后60 d，T1、T3和T4处理的铜含量高于CK处理。移栽后90 d，微生物肥与高碳基肥配施的处理铜含量均高于CK处理。

2.3 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟株主要农艺性状的影响

2.3.1 微生物肥与高碳基肥的配施处理对株高的影响不同处理对烟株株高的影响如下图8所示。T4处理株高在不同时期均为最高。移栽后30 d，T3与T4处理的株高极显著高于CK、T1和T2处理。移栽后60 d，T4处理极显著高于其余处理。移栽后90 d，表现为T4>T1>T3>T2>CK。这表明微生物肥与高碳基肥的配施能够提高烟株株高，T4处理增加株高较高。2.3.2 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟株茎围的影响不同处理对烟株茎围的影响如下图9所示，T4处理各时期茎围均显著大于CK（移栽后60 d除外）与T1处理（移栽后60 d除外）。移栽后30 d，T4处理的茎围极显著高于CK处理。移栽后60 d，各处理烟株茎围无明显差异。移栽后90 d，T2、T3、T4处理烟株茎围显著高于CK和T1处理，表现为T4>T2>T3>CK>T1。这表明微生物肥与高碳基肥的配施处理能够增加烟株的茎围，T4处理增加茎围较大。2.3.3 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟叶叶宽的影响不同处理对烟叶叶宽的影响如下图10所示，微生物肥与高碳基肥配施处理除在60 d时叶宽低于CK和T1处理，其余时间段均高于CK和T1处理。移栽后30 d，T3与T4处理的叶宽极显著高于CK和T1处理，显著高于T2处理。移栽后60 d，各处理间没有显著性差异。移栽后90 d，T2、T3、T4处理烟叶叶宽显著高于CK和T1处理，表现为T4>T3>T2>CK>T2。这表明微生物肥与高碳基肥的配施能够增大烟叶叶宽，T4处理增加叶宽最大。

2.3.4 微生物肥与高碳基肥的配施处理对烟叶叶长的影响不同处理对烟叶叶长的影响如下图11所示，移栽后30 d，T3与T4处理的叶长极显著高于CK和T1处理，显著高于T2处理。移栽后60 d，各处理间没有显著性差异，均表现为T4>T2>CK>T3>T1。移栽后90 d，表现为T4>T3>CK>T2>T1。这表明微生物肥与高碳基肥的配施能够增加烟叶叶长，T4处理叶长增加最多。

3 结论与讨论

烟草的成分包括总氮、还原糖、烟碱、钾和氯等，对烟草品质有着重要的影响[25]。本研究表明，在烟草叶片生长的过程中，微生物肥和高碳基肥配施提高了烟叶的还原糖和钾含量。本研究中微生物肥与高碳基肥的配施各处理间烟叶钾含量差异较为明显，其中1 500 kg·hm-2高碳基肥+225 kg·hm-2微生物肥 +30 kg·hm-2纯氮处理的烟叶钾含量较高。土壤的理化性质是主要影响烟叶钾吸收的重要因素之一[26]，钾含量的提高可能是因为微生物肥和高碳基肥中含有的生物炭和微生物改变了土壤的生态环境，加速土壤养分的转化，为烟草生长提供了均衡的营养[27]。本研究中，移栽后30 d到60 d烟叶还原糖含量下降，而移栽后60 d到90 d还原糖含量迅速增加，这与林彩丽等[28]研究烟叶生长发育期还原糖积累规律结果相同。其中，微生物肥和高碳基肥的配施处理的还原糖含量在后期较CK处理高;而刘国顺等[29]表明，氯会影响叶绿素合成和烟叶叶绿素含量。本研究中，微生物肥和高碳基肥配施后提高了烟叶的氯含量（移栽后60 d），推测氯含量的增加影响了叶绿素含量和光合作用，增加了光合产物，因而提高了还原糖含量。有研究表明，施用高碳基肥可以提高烟叶的烟碱含量[20，30-31]，而施用微生物肥后的烟碱含量变低[32-33]。本研究中，微生物肥和高碳基肥配施处理后烟叶的烟碱含量低于对照（T2处理除外），与微生物肥料的施用结果相一致，推测微生物肥较高碳基肥对烟碱含量的影响更大。

烟叶中各种矿质元素对于烟草品质具有重要的影响[34-36]。本研究表明，高碳基肥与微生物肥配施处理可以提高烟叶的磷、锌、铁、铜的含量，降低钙、镁和硼的含量（图1-图7）。有研究发现，烟草钾离子含量的增加会抑制钙、镁离子的吸收[37-38]，与本试验结果一致。可能是微生物肥中包含解钾菌等微生物促进土壤钾的分解，提高了烟叶中的钾含量，进而抑制钙和镁离子的吸收。张乐奇等[39]认为锌在植物体内起金属活化剂的作用，能催化二氧化碳的光合作用，促进二氧化碳的固定。所以本研究中可能是锌含量的增加促进了烟草光合作用，使烟叶还原糖含量提高，有待进一步验证。本研究结果表明，移栽后60 d，随微生物肥施用量增加，微生物肥和高碳基肥配施处理的烟叶钙、镁、磷、硼和铁含量随之增加，可能是微生物肥提高了土壤微生物活性[21]，为烟株提供了足够的矿质营养，也可能是是矿质元素之间协同吸收所致[40-41]。

本研究结果表明，微生物肥与高碳基肥配施能为烟株提供较多的养分，与前人对微生物肥与高碳基肥的研究一致[32，42-44]。本研究中1 500 kg·hm-2高碳基肥+225 kg·hm-2微生物肥+30 kg·hm-2纯氮的配施处理增加了烟草的株高、叶长、叶宽和茎围。

微生物肥和高碳基肥配施处理能够提高烟叶的还原糖、钾含量和部分矿质元素含量（磷、硼、锌、铁、铜），对株高、茎围、叶长和叶宽等农艺性状有明显促进作用。本研究中，1 500 kg·hm-2高碳基肥+225 kg·hm-2微生物肥+30 kg·hm-2纯氮的配施处理对烟叶的成分影响显著。

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