向羽 唐韵 陈文杰 丁易金 牟毅

摘要 為探究有机无机肥配施对烤烟根际微生物活性与产质量的影响，系统分析了腐熟菜籽饼肥和复合肥配施对烤烟农艺性状、叶绿素值、根际微生物代谢功能多样性以及经济性状的影响。结果表明，处理T2（腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2与复合肥450 kg/hm2配施）能够显著促进烟株生长与茎围，分别比对照高8.17、0.21 cm;且有利于提高烤烟根际土壤微生物对氨基酸、聚类化合物碳源的利用能力，代谢功能多样性指数Simpson指数与丰富度指数显著高于其他处理;其次，T2处理后烤烟成熟期的上中下叶位叶绿素含量、以及整个生育期与对照无显著差异，对烟叶的落黄成熟没有推迟效应。进一步对产质量统计表明，T2处理能够显著提高产量、产值，较常规施肥分别提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2。因此，腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2+复合肥450 kg/hm2为最佳配比，能够增加土壤生物活性，提高烟叶产质量与可用性。

关键词 有机无机肥;根际微生物;功能多样性;农艺性状;产质量

中图分类号 S 572  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）03-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.039

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on the Metabolic Function Diversity of Rhizosphere Microorganisms and Yield of Flue-cured Tobacco

XIANG Yu， TANG Yun，CHEN Wen-jie et al

（China Tobacco Hubei Industrial LLC， Enshi， Hubei 445000）

Abstract In order to explore the effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on rhizosphere microbial activity and yield and quality of flue-cured tobacco， the combined application of decomposed rapeseed cake fertilizer and compound fertilizer on the agronomic characteristics， chlorophyll value， rhizosphere microbial metabolic function diversity and economy of flue-cured tobacco was systematically analyzed. The results showed that treatment T2 （675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer） could significantly promote tobacco plant growth and stem robustness， which were 8.17 and 0.21 cm higher than those of the control， respectively;also， it improved the carbon source utilization capacity of flue-cured tobacco rhizosphere soil microorganisms， the metabolic functional diversity index Simpson index and richness index were significantly higher than other treatments;secondly， there was no significant difference in the chlorophyll content of upper， middle and lower leaves and the whole growth period of flue-cured tobacco after T2 treatment compared with the control， and the yellowing and ripening of flue-cured tobacco were not delayed. Further yield and quality statistics showed that T2 treatment could significantly increase the yield and output value by 282 kg/hm2，14 028.90元/hm2 respectively. Therefore， the best ratio of 675 kg/hm2 of decomposed rapeseed cake fertilizer and 450 kg/hm2 of compound fertilizer was beneficial to increase soil biological activity and improve the yield， quality and usability of tobacco leaves.

Key words Organic and inorganic fertilizers;Rhizosphere microorganisms;Functional diversity;Agronomic traits;Yield and quality

基金項目 湖北中烟工业有限责任公司科技项目（2020JSYL4ES2C002）。

作者简介 向羽（1986—），男，湖北恩施人，农艺师，从事烟叶生产及烟叶评级研究。

收稿日期 2021-05-17

化学肥料是农田土壤养分的重要来源，在促进作物生长发育、改善农艺性状和提高产量方面起着重要作用[1]。烤烟的产量和质量受土壤肥力的影响。近年来，烤烟种植中化肥的投入量不断增加，有效提高了烟草产量，但也造成了严重的土壤酸化板结，生物多样性降低，中微量营养元素缺失或难以利用，有机质含量下降，整体土壤的微生态失衡，导致烟草生长发育受阻，根茎病害发生严重，烤烟产质量受到严重威胁[2-4]。研究表明，单施化肥会加速土壤酸化板结，养分单一，降低土壤微生物群落的丰度和活性[5]，单施有机肥养分含量低，利用率低，无法满足作物在生长旺盛时期对养分迫切需求的问题[6]。因此，结合化肥肥效快、肥力猛，能短期内提供作物生长营养物质和有机肥养分丰富、含量均衡、肥效持久，可增加土壤有机质含量、土壤有益微生物数量以及提高土壤酶活性等优点，有机无机肥合理配施成为提高作物产量、品质，提高土壤肥力的有效手段[7-9]。高菊生等[10]研究发现有机无机肥配施能加速水稻分蘖、促进水稻生长，高产稳产;宋日等[11]研究了有机无机肥配施对玉米根系的影响，发现其可延缓玉米根系器官衰老，提高玉米产量;化肥和有机肥基追肥各半可改善蔬菜农艺性状，使蔬菜产量提高103%～219%[12];有机肥与化肥的适宜比例配施，可促进烟株对P、K的吸收利用，提高烤烟中磷、钾元素的含量以及烟叶产量和品质[13-14];武雪萍等[15]通过芝麻饼肥与化肥不同比例配施改善了烟草品质。基于此，笔者针对重庆万州烟区的土壤肥力状况，系统探究了腐熟菜籽饼肥和复合肥配施对土壤微生物多样性以及烟叶产质量的影响，以期为当地优质烤烟的生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试烤烟品种为云烟97。

供试肥料为腐熟菜籽饼肥、复合肥。

1.2 试验地概况

试验地设置在重庆万州主产烟区，108.0216°E，30.7290°N，海拔820 m左右。地势平坦，质地中壤，肥力中等均匀，近2年未做过肥料试验。4月30日移栽。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组设计，设置4个处理，3次重复，共12个小区。小区面积66.67 m2，每个小区110株烟，行距1.2 m，株距0.5 m，设置2行保护行。4个处理的施肥措施：处理①（CK）常规施肥;处理②（T1）腐熟菜籽饼肥450 kg/hm2，复合肥600 kg/hm2;处理③（T2）腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2，复合肥450 kg/hm2;处理④（T3）腐熟菜籽饼肥900 kg/hm2，复合肥300 kg/hm2。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期。

按YC/T 142—1998《烟草农艺性状调查方法》标准，根据田间烟草实际生长情况记录各生育期日期，包括团棵期、初花期、打顶期、中心花开放期、脚叶成熟期、顶叶成熟期和大田全生育期天数。

1.4.2 农艺性状。

各处理选择有代表性的20株烟挂牌标记，按YC/T 142—1998《烟草农艺性状调查方法》标准，定点定株在烟草成熟期测量记录烟株的农艺性状，主要包括烟株的株高、单株叶片数（片）、茎围、节距、最大叶长和最大叶宽等。

1.4.3 3个叶位成熟期叶绿素（SPAD值）分析。

在打顶后，使用SPAD-520叶绿素仪分别测定每个处理6株挂牌标记烟株的上部叶，每片烟叶以主脉为对称的叶基、叶中、叶尖共6个点的SPAD值，测定部位为叶缘和主脉间的中间部位，测定的SPAD值的平均值为该片烟叶的SPAD值。

1.4.4 烟草根际微生物功能多样性检测。

移栽后于旺长期按5点取样法，先去掉0～2 cm的表土，轻轻抖掉根系外围土壤，取根际表面的土壤样品，用无菌袋密封带回室内备用，每袋取500 g。每个处理重复3次，每个样品取3株烟的根际土壤进行混合。

土壤微生物群落功能多样性采用31种碳源的Biolog ECO微平板法进行测定[16]，其中样品处理与测定方法参照Sala等[17]的方法。Biolog ECO微平板购自美国Biolog 公司，采用酶标仪（BIO-TEK Instruments INC，USA）进行测定。

将Biolog ECO平板预热到28 ℃，用排枪取150 μL抽取液于各孔中，28 ℃恒温培养，在24、48、72、96、120、144、172 h用酶标仪进行检测读数，测定波长为590 nm。微生物代谢强度采用每孔颜色平均变化率AWCD来描述。AWCD=∑（C-R）/n，其中C为所测的31个碳源孔的吸光值，R为对照孔的吸光值，n为碳源的数目。土壤微生物群落功能多样性指数计算参照Kirk等[18]的方法，选取96 h的试验结果进行丰富度指数（S）、Shannon多样性指数（H）、Simpson指数（D）、MicIntosh指数的计算。

1.4.5 烟叶经济效益分析。

采烤结束后按照国家烟叶分级标准分级，统计不同处理产量、产值、均价、上等烟比例等烟叶的主要经济性状指标。

1.5 数据处理

采用SPSS 13.0进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对烤烟生育期的影响

调查结果显示，不同施肥处理对试验地烟叶的生育期有一定影响，整个大田生育期对照与T1、T2处理一致，但随着腐熟菜籽饼肥施用量的增加，复合肥的减少，尤其T3处理（腐熟菜籽饼肥900 kg/hm2，复合肥300 kg/hm2），烟草中心花开放期推迟，整个大田生育期延长5 d（表1）。

2.2 不同施肥处理对烤烟农艺性状的影响

对烤烟成熟期株高、单株叶片数、茎围、节距、最大叶长和最大叶宽等进行调查并统计分析，结果见表2。由表2可知，不同施肥处理对云烟87的农艺性状均有不同程度的改善和提高，其中株高、单株叶片数、茎围、最大叶长均普遍高于对照组，其中T2（腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2，复合肥450 kg/hm2）处理效果最佳，株高、单株叶片数、茎围、节距、最大叶长分别比对照高8.17 cm、1片、0.21 cm、0.38 cm、3.37 cm，表明腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2，复合肥450 kg/hm2可以促进烤烟根茎的生长，增加茎的粗壮程度。

2.3 不同施肥处理对土壤根际微生物代谢功能的影响

对不同配肥处理对根际土壤微生物碳源利用能力进行测定，结果见图1。由图1可知，土壤微生物群落利用碳源量逐渐增加，代谢活性增强，在培养前的24 h AWCD值較小，各处理之间无显著差异，说明碳源利用较少，24 h后表现出明显的上升趋势，144 h之后AWCD值变化趋于平缓。各处理土壤微生物对单一碳源利用强度表现为T2>T1>T3>CK，其中T2处理后的土壤微生物AWCD值明显高于CK，存在显著差异。

对ECO板上的31种碳源分成6种，即聚合类化合物、氨基酸类、酯类、醇类、胺类、酸类，并将每类碳源进行分

析，结果

见图2。由图2可知，菜籽饼肥配施后能够显著提高土壤微生物对氨基酸类、酯类、胺类碳源的利用（图2B、C、E），与对照存在显著差异（P<0.05）。尤其T2处理（腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2，复合肥450 kg/hm2）能够显著促进微生物对聚合类化合物、醇类、酸类碳源的利用（图2A、D、F），明显高于其他3个处理。

进一步对Shannon多样性指数、Simpson指数、MicIntosh指数、丰富度指数进行分析，发现T2处理最优。T2处理的Shannon指数（3.44±0.03）、Simpson指数（0.950±0.001）、丰富度指数（28.80±0.30）、MicIntosh指数（2.32±0.03）均显著高于CK（表3）。

2.4 不同施肥处理对烤烟3个叶位成熟期SPAD值分析

在烤烟打顶后，对不同处理3个叶位的叶绿素值进行测定，结果表明，不同叶位在烟叶成熟期的SPAD差别较大，而在4个处理间表现也不同，各个叶位随着腐熟菜籽饼肥施用量的增加，SPAD总体呈增加趋势，可能是由于饼肥分解更慢，植株成熟落黄较慢。此外T2（腐熟菜籽饼肥675 kg/km2，复合肥450 kg/hm2）处理后，与CK、T1处理相比，SPAD值上升较慢，上中下烟叶的SPAD分别为24.4、17.6、12.7，但进一步增加饼肥的用量T3（腐熟菜籽饼肥900 kg/hm2，复合肥300 kg/hm2）处理后，其上中下烟叶的SPAD值显著上升，不利于后期的烟叶成熟落黄，因此，T2处理较有利于烟叶成熟发育，为最佳处理（表4）。

2.5 不同施肥处理对烤烟经济性状的影响

产量、产值、均价、上等烟比例、中上等烟比例是烟叶的主要经济性状指标，综合反映了烟叶的质量和经济效益。对不同处理烤后烟叶进行分级，统计其经济性状指标。由表5可知，烤烟的产量、产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例等随着腐熟菜籽饼肥施用量的增加呈先增加后降低趋势，以T2最高，较常规施肥，产量、产值、均价分别提升了282 kg/hm2、14 028.90元/hm2、1.91元/kg，上等烟比例和中上等烟比例提升4.06、4.32百分点。

3 结论与讨论

适量有机无机肥配施可以改善烟叶农艺性状，提高烤烟营养和生长关键期的养分供应强度以及烟叶的产量和品质。张长华等[19]研究发现，有机无机配施显著提高了土壤蔗糖

酶活性和过氧化氢酶活性，烟叶产量和品质最高，中上等烟比例比不施肥和单施化肥分别提高了24.6%和13.2%[19]。一定条件下，可以采用30%腐熟菜籽饼有机肥等氮替代烟草复合肥，改善植烟土壤综合肥力，与对照相比，20%腐熟菜籽饼有机肥等氮替代烟草复合肥处理能缩短烤烟生育期，显著提高中部烟叶单叶面积，减少烤烟黑胫病、根黑腐病和根结线虫病的发病率，烤后烟叶中上等烟比例、均价和产值较对照分别提高5.23%、8.57%和5.38%，收益明显增加[20]。同时，不同类型有机肥与无机肥配施对烤烟农艺性状、经济性状及品质的影响不同，在农家肥、油枯、氨基酸有机肥、海藻有机肥4种有机肥与无机肥合理配施的田间试验中，氨基酸有机肥与无机肥配施对烤烟株高、茎围、叶面积系数等农艺性状促进效果明显，产量和产值也最高，而在中上等烟叶比例中以油枯处理最高，氨基酸有机肥处理次之[21]。因此，为最高效地提升烟草的产量和品质，应选择合适的有机肥和无机肥进行适宜比例的配施。

该研究以腐熟菜籽饼肥与复合肥为材料，研究2种肥料不同量配施对土壤生物活性以及烟叶产值的影响，结果表明，在重庆万州烟区，采用腐熟菜籽饼肥675 kg/hm2与复合肥450 kg/hm2有利于提高烟田土壤微生物活性，提升烟叶产质量，适合于当地的推广应用。

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