土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂配施对烟草生长发育及病害的影响

李迪秦 任铮 祝利 汤晓明 符昌武 王祖福 王修忠 易克 胡亚杰

摘要：为了探讨土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂配施对烟株生长发育及病害的影响，以烤烟品种K326为材料，开展“粤田”牌土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂不同用量配施试验。结果表明，土壤调理剂和枯草芽孢杆菌菌剂单施或配施，均可以提高土壤细菌和放线菌的种群数量，降低真菌的种群数量，且配施的效果显著好于单施;对提高土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量，降低有机质含量，配施的效果好于单施，但单施与配施处理之间无显著性差异。对烟株生长发育的影响而言，均可以提高烟叶的叶绿素相对含量（SPAD值），增强烟株的根系体积和根系活力，促进烟叶的光合作用，提高烟株的株高、茎围、叶面积等主要农艺性状指标，且配施的效果显著好于单施。对烤烟病害的影响而言，在自然状态下，均可以提高烟株的田间抗病性，显著降低气候斑点病、赤星病、普通花叶病和黑胫病的发病率和病情指数，且配施的效果好于单施。初步研究表明，在土壤调理剂90～150 g/株和枯草芽孢杆菌菌剂0.35 g/株配施量处理下，有利于土壤改良和促进烟株生长发育，降低烤烟大田病害危害。

关键词：土壤调理剂;枯草芽孢杆菌;烤烟;生长发育;病害

中图分类号：S572.06   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）10-0088-06

烟草是我国重要的经济作物之一，适宜的植烟土壤是优质烟叶生产重要的前提条件，我国现有植烟区，由于长期连作[1-3]、化肥的大量投入和连年施用[4]，导致了植烟土壤板结，通透性差，土壤养分含量失衡，地力下降，土传病害危害日趋严重，影响了土壤微生物群落结构及其功能多样性的发挥，制约了我国优质烟叶的生产[5]。由于我国的人均耕地面积十分有限，现有烤烟生产很难进行年际间的轮作或休耕种植。为此，广大科技工作者先后重点开展了植烟土壤有机物料（如有机肥和生物质炭等）[6-7]、土壤调理剂[8-11]、生物有机肥[12-15]等土壤改良技术的相关研究。

“粤田”牌土壤调理剂含硅、钙、镁、钼、锌等营养元素，具有调节土壤pH值，减缓、消除土壤中过量铝、铁、锰等金属离子产生的毒害，提高土壤养分有效性及肥料利用率，减低土壤连作障碍危害，增强作物的抗逆性，提高作物产量和改善品质等效果。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），是芽孢杆菌属的一种细菌，枯草芽孢杆菌菌体生长过程中，会产生枯草菌素、多黏菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质在植物生长发育进程中起到刺激作用，诱导产生有利于提高植物免疫力的抗病因子，对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用;同时，菌体自身也可合成一些如纤维素酶、脂肪酶和蛋白酶等酶类物质及生物碱和B族維生素，这些物质可以调节和促进植株的生长发育[16-18]。

近年来，随着枯草芽孢杆菌在农业上的广泛应用，科技工作者应用枯草芽孢杆菌菌剂、土壤调理剂在土壤治理[16，19-20]、土传病害控制[15]及促进作物生长发育[21-23]等方面，开展了许多有益的探索，并相继取得了很多有益的研究成果。但在植烟土壤上开展枯草芽孢杆菌菌剂与土壤调理剂配施，探讨其对土壤和烟叶的影响等方面的相关研究报道极少。本研究通过开展土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂不同配施量，对植烟土壤和烤烟生长发育及田间抗病性等方面的影响，旨在探寻植烟土壤改良和优质烟叶生产新的技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

2018—2019年在湖南农业大学教学科研基地（长沙）进行土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂配施的盆栽试验。供试烤烟品种为K326（由湖南省烟草公司提供），2018年12月28日播种，漂浮育苗;2019年3月30日移栽，7月26日终采，单株留叶18张。供试土壤为烟稻轮作土壤，其基本肥力情况：pH值为6.48、有机质含量为2.42 g/kg、碱解氮含量为141.2 mg/kg、有效磷含量为121.2 mg/kg、速效钾含量为123.5 mg/kg;供试土壤中的细菌、真菌和放线菌的种群数量分别为10.478×105、15.854×103、9.458×105 CFU/g。供试土壤调理剂为广东万山土壤修复技术有限公司生产的“粤田”牌土壤调理剂（硅、钙、镁、钼、锌等有效含量≥2%，pH值为10～12）;供试枯草芽孢杆菌菌剂由康源绿洲生物科技（北京）有限公司提供，活菌数含量≥2 000 亿个孢子/g。盆栽试验用的塑料盆的底部内径为 22 cm，上部内径为27 cm，盆高26 cm;供试肥料为由湖南金叶众望科技股份有限公司生产的烟草专用肥。

1.2 试验设计

结合近几年国内开展的土壤调理剂及枯草芽孢杆菌菌剂在生产上的应用所取得的相关研究成果[8，13，15-17]，试验设6个处理（表1），3次重复，每个重复栽15盆。

每盆装风干土壤15 kg，每盆栽烤烟1株;在移栽前3 d，按照烟草专用基肥 45.5 g/株、有机饼肥13.6 g/株的施用量基施在盆中（开穴）;追肥中的提苗肥按照4.5 g/株的施用量结合浇定根水对水施用;烟草专用追肥和K2SO4，在移栽后30、45 d，分别按照45.5、13.6 g/株的施用量追施。总施氮量为9.1 g/株，N ∶P2O5 ∶K2O为10 ∶7 ∶20。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤养分含量及三大微生物种群数量的测定

烤烟终采后，每个重复选择生长基本一致的10盆，将每盆烟株拔出留下土壤，混合以后去除植物残体与沙石等。每个土壤样品一分为二，一份用于测定土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤pH值，参照鲍士旦的方法[24]，有机质含量采用K2Cr2O7滴定法测定，有效磷含量采用NaHCO3浸提比色法测定，速效钾含量采用NH4Ac浸提火焰光度法测定，碱解氮含量用碱解扩散法测定，土壤pH 值采用电位法测定，水土比为1 ∶2.5测定;另一份土壤样品过2 mm筛，置于4 ℃冰箱保存，用于室内测定土壤细菌、真菌和放线菌种群数量，参照丁伟等的方法[20]，平板分离计数土壤中的细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）、真菌（马丁氏培养基）、放线菌（高氏一号培养基）种群数量。

1.3.2 主要农艺性状指标

打顶后7 d，参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》，每个处理选10株长势基本一致的烟株，测定有效叶数、株高、茎围、节距、最大叶长与叶宽，并计算叶面积（叶长×叶宽×0.634 5）。

1.3.3 生理指标测定

打顶后7 d，在08：30—11：30，使用Li-6400型便携式光合仪（美国Li-COR公司生產），对每个重复3株烟株测定最大叶的SPAD值、光合速率（photosynthetic rate，简称Pn）、气孔导度（stomatal conductance，简称Gs）、胞间CO2浓度（intercellular CO2 concentration，简称Ci）和蒸腾速率（transpiration rate，简称Tr）、叶面水气压亏缺（VPD leaf-to-air，简称Vpdl）参数;每个重复选择有代表性的5株烟株，取其细根系5 g/株用冰袋保存，室内采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法测定根系活力（RA）;其余根系取下以后，用刀切成长3 cm左右，采用排水法测定其根系体积（RV）。

1.3.4 主要病害调查

供试盆栽土壤来自于烟稻轮作植烟土壤，大田常见的烟叶主要病害有黑胫病、普通花叶病、气候斑点病、赤星病等，发生的时间一般在4月初到6月初。参照GB/T 23222—2008《烟草病虫害分级调查方法》，结合这些常见病害常年发生的规律，对试验的每个处理的发病情况逐株进行调查，并计算病指。计算公式如下：

病株率=病株总数/调查总株数×100%;

病情指数=∑（各级病株数×对应病级值）/（调查总株数×最高级值）×100。

其中：黑胫病、普通花叶病、气候斑点病、赤星病的最高病级值分别为9、9、9、4。

1.4 数据分析

采用SPSS 13.0软件进行数据分析，用Duncans（α=0.05）法进行多重比较;采用Microsoft Excel 2003进行作图。

2 结果与分析

2.1 土壤养分含量及三大微生物种群数量

从图1可知，各处理间土壤有机质含量及pH值无显著性差异（P>0.05），碱解氮、有效磷、速效钾含量均表现为T1>T2>T3>T4>T5>T6（CK），且T1与T2、T3与T4、T5与T6（CK）之间均无显著性差异（P>0.05）;与T6（CK）相比较，T1～T5处理有机质含量降低了0～2.8%，但碱解氮、有效磷、速效钾含量分别增加了1.38%～15.70%、1.40%～10.50%、2.24%～11.90%。

初步表明，土壤pH值和有机质含量在单施土壤调理剂（90～150 g/株）时，无显著变化;当土壤调理剂单施量达150 g/株时，对土壤碱解氮和速效钾有显著的作用效果;单施枯草芽孢杆菌菌剂对土壤主要养分含量无显著影响作用;土壤调理剂（150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株）可以显著提高土壤的碱解氮、有效磷、速效钾含量（P<0.05）。

从图2可知，移栽前后土壤三大微生物种群数量的变化明显，其中，细菌种群数量表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6（CK），真菌种群数量表现为T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1，放线菌种群数量现为T1>T3>T5>T2>T6（CK）>T4;且T1与T2、T3与T4、T5与T6（CK）之间三大微生物种群数量均差异显著（P<0.05）。

初步表明，单施土壤调理剂（150 g/株），有利于细菌种群数量显著增加;单施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），以及土壤调理剂（90～150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），对土壤三大微生物种群数量有显著的作用效果。由于土传病害多为真菌性或细菌性病害，枯草芽孢杆菌菌剂单施或与土壤调理剂配施，在一定程度上均能有效降低其危害。

2.2 主要农艺性状指标

从图3可知，株高、茎围、节距和最大叶叶面积，均表现为T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），有效叶片数T1、T2和T3高于T4、T5和T6（CK）。

初步表明，单施土壤调理剂（150 g/株），茎围和最大叶叶面积显著增加;土壤调理剂（90～150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），能显著提高茎围、节距和最大叶叶面积。

2.3 主要生理指标

SPAD值是指叶绿素的相对含量，通过SPAD值可以了解植物生长状态。从图4可知，打顶7 d后，根系的体积与活力及最大叶的SPAD值，均表现为T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），其中T1与T2、T3与T4、T5与T6（CK）之间均无显著性差异（P>0.05）。

初步表明，单施土壤调理剂（150 g/株），以及土壤调理剂（150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），对根系体积、根系活力、叶片SPAD值有显著作用效果。

从图5可知，不同处理的Pn、Tr、Gs和Vpdl均表现为T1>T3>T2>T4>T5>T6（CK），其中T1与T2、T3与T4、T5与T6（CK）之间均无显著性差异（P>0.05）;Ci表现为T6（CK）>T5>T4>T2>T3>T1。

初步表明，单施土壤调理剂（90 g/株）或枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株）对净光合速率有一定的作用效果，但效果不显著;土壤调理剂（150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），能显著促进净光合速率的提高。

2.4 自然状态下田间病害调查

除气候斑点病属于生理性病害外，赤星病、黑胫病和普通花叶病都可以通过土壤进行传染危害[25]。

从表2可知，田间气候斑点病的发病率和病情指数表现为T6（CK）>T4>T5>T2>T3>T1;普通花叶病的发病率和病情指数均表现为T6（CK）>T4>T5>T2>T3>T1;黑胫病发病率和病情指数均表现为T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1;赤星病发病率和病情指数均表现为T6（CK）>T4>T2>T5>T3>T1。

初步表明，单施土壤调理剂（90～150 g/株），能顯著降低气候斑点病和黑胫病的发病率和病情指数，以及普通花叶病和赤星病的病情指数;单施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），能显著降低气候斑点病、黑胫病、赤星病的发病率和病情指数，以及普通花叶病的病情指数;且以土壤调理剂（90～150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），对降低气候斑点病、普通花叶病、黑胫病和赤星病的发病率和病情指数的作用效果最佳。

3 讨论

3.1 土壤调理剂和枯草芽孢杆菌对改善土壤环境及烤烟生长发育的影响

已有研究表明，土壤调理剂能有效调节土壤pH值，改善土壤物理特性，平衡土壤养分，微生物菌剂可以调节土壤中微生物种群结构及种群数量，微生物的活动有利于改良土壤作用，两者协调通过土壤环境条件的改善营造一个有利于促进烤烟生长发育，提高烤烟产量与品质的环境条件[8，11，25];生产上使用的枯草芽孢杆菌，通过自身繁殖过程中产生大量有利于促进土壤固定养分的降解释放，提高土壤主要养分含量的分泌物[16，19]，并通过自身繁殖及产生的分泌物，来调节土壤三大微生物种群数量[15-16，19]，抑制土壤有害病菌，增强烟株的抗病性[25-27]，进而有利于促进烟株的生长发育[15，22]。

由于本研究使用的土壤调理剂含有一定量的中微量元素，为作物生长补充了一定量的矿质营养;同时，使用的土壤调理剂具有强碱性，通过调节土壤pH值，提高土壤养分的有效释放;枯草芽孢杆菌通过自身繁殖和生长，起着抑制土壤有害微生物和平衡土壤有害有益微生物种群结构和数量的作用;二者协同，影响土壤养分含量和土壤有害与有益微生物种群结构及数量，进而影响作物的生长发育。通过本研究发现，土壤调理剂（150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），对土壤三大微生物种群数量，以及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量的增加有显著的作用效果;土壤微环境的改变对烤烟生长发育的影响，集中体现在茎围、节距、叶面积、根系体积与活力、叶片SPAD值及光合作用等方面的显著增加上。从而表明，一定量的土壤调理剂与枯草芽孢杆菌菌剂配施，有利于植烟土壤的改良和促进烤烟的生长发育。

3.2 土壤调理剂和枯草芽孢杆菌对烤烟病害的影响

土壤中微生物种类及功能呈现多样性，作物产生病害的主要原因是土壤中有害和有益微生物种群结构和数量的平衡性差，以及作物抗逆性低下所致[18，22]。研究表明，土壤调理剂对土壤微生物的种群结构及数量具有一定的调节和促进作用[8，26];施用促生细菌，能有效防治农作物植株根系微环境的多种真菌和细菌性病害，以及病毒性病害，促生菌防病的作用机制，主要是通过生防菌自身繁殖过程中与病原菌竞争土壤养分及生活的空间，分泌具有抑制病原物发展的抗生素，通过这些分泌物诱导农作物植株自身产生抗病性;此外，促生菌也能够通过分泌物及产生一些植物激素，来降解土壤中固定的多种矿质营养物质，提高土壤养分供应的有效性，促进农作物的生长发育[15]。近些年，随着枯草芽孢杆菌在农业生产中表现出的抑菌谱广、促生长、可以提高植株抗逆性、使用方便等优点，目前已经被广泛应用于农作物的病害控制上[15，17，27]。

枯草芽孢杆菌具有较强功能，通过自身繁殖与生长，影响着土壤微生物种群结构及数量，并对作物抗逆性起着一定影响[22]。本研究同样表明，在大田自然状态下，土壤调理剂（90～150 g/株）配施枯草芽孢杆菌菌剂（0.35 g/株），在改善土壤三大微生物种群数量，促进烟株的生长发育，提高烟株的抗逆性，降低土壤有害病菌微生物危害等方面，有着良好的作用效果。本研究结果为土壤调理剂和枯草芽孢杆菌菌剂在烟草生产上的应用，提供了科学依据与方法。

综上结果表明，含有多种中微量元素的强碱性土壤调理剂和功能强大的微生物菌剂配施，在提高土壤主要养分含量的同时，既可平衡土壤微生物种群结构和数量，还可以通过二者协同作用，提高作物抗逆性能，促进作物生长发育。但在平衡有益和有害微生物种群结构和数量等方面，以及土壤调理剂与微生物菌剂配施对土壤养分含量及作物抗病性影响的作用机制，目前相关报道极少，今后仍需要进一步深入探讨。

4 结论

盆栽条件下，以土壤调理剂90～150 g/株配施枯草芽孢杆菌菌剂0.35 g/株，有利于植烟土壤环境的改变，对烟株的生长发育具有良好的作用效果。

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