酸性土壤施石灰对土壤理化性质、微生物数量及烟叶产质量的影响

唐 明，向金友，袁 茜，谢 冰，3，程智敏，蔡 毅，黄 胜，杨 苹

(1.四川省宜宾市农业科学院，四川宜宾644600;2.四川省烟草公司宜宾市公司，四川宜宾644600;3.四川农业大学农学院，四川温江611130)

生产优质烟叶受多方面因素的影响，如土壤条件、栽培技术、品种、气候和烘烤技术等，而土壤酸度是土壤条件中影响土壤养分转化及其有效性的决定因素之一［1］。宋承鉴［2］报道，生产优质烟叶的最适土壤酸度范围为pH 5.5～6.5。近年来，宜宾市土壤酸化情况越来越严重。王光合等［3］研究表明，宜宾烟区pH＜5.5的土壤占38.58%，且在兴文、筠连等产烟大县表现尤为严重。宜宾市农业科学院与四川省烟草公司宜宾市公司项目组研究表明，施用石灰对改良宜宾市植烟土壤、控制土传病害发生、提高烟叶产质量方面有显著成效。目前，施石灰对烟田土壤酸度、酶活性及烟叶产量和品质的影响已有一些研究［4-6］，但涉及施石灰对烟田土壤微环境的影响研究较少。笔者研究了石灰施用对植烟土壤理化性质、土壤微生物数量、烟叶产质量及化学成分的影响，以期为宜宾市酸性土壤改良、保障土壤资源可持续利用和烟叶生产发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料 供试烤烟品种为K326。试验在兴文县大坝镇先合村四组宜宾市烟草公司建设的烤烟科技园区的田块上进行，海拔500 m，土壤类型为黄壤。土壤农化性状为有机质26.88 g/kg，pH 5.06，全氮0.69 g/kg，全磷0.28 g/kg，全钾 24.03 g/kg，碱解氮 89.79 mg/kg，速效磷 14.11 mg/kg，速效钾110.12 mg/kg。

1.2 试验设计 设4个处理:处理①750 kg/hm2;处理②1 500 kg/hm2;处理③2 250 kg/hm2;处理④(CK)不施石灰。3次重复，重复间走道宽0.5 m，四周设保护行。石灰于移栽前2个月撒施，翻耕。田间管理和生产措施均匀、一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 耕层土壤样品的采集与理化性质的测定。在石灰施用前(2月上旬)及烟叶采收后(8月上旬)，每个小区经5点法用土钻取0～20 cm土层的土壤制成混合土样，剔除石头、植物残体和其他杂物，带回实验室，过2 mm筛。一部分置于冰箱(4℃)保存，用于测定土壤微生物数量(测定前于25℃条件下预培养1 d);另一部分置于阴凉通风处风干，用于测定土壤理化性质。用PHS-3C型酸度计，测定土壤pH，土∶水为1.0∶2.5;有机质的测定采用重铬酸钾外加热法;全氮的测定采用半微量开氏法;全磷、全钾的测定分别采用HClO4消煮和HF-HClO4消煮，火焰光度法;碱解氮的测定采用碱解扩散法;速效磷的测定采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法;速效钾的测定采用1 mol/L乙酸铵浸提-火焰光度法。

1.3.2 土壤微生物数量的测定。土壤细菌、放线菌和真菌的测定分别用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、高氏一号培养基和马丁氏培养基稀释平板法。

1.3.3 烟草农艺性状、经济性状和化学成分的测定。烟草成熟期农艺性状采用YC/T142-1998［7］规定的调查方法;烟草经济性状(产量、产值、上等烟比例、中等烟比例、均价等)按国家42级分级标准进行分级，按当地烟叶不同等级收购价格计产、计质;烟草化学成分的测定按王瑞新［8］的方法。

1.4 数据处理方法 试验数据采用Excel2007进行统计;采用DPS7.05软件进行差异性显著性检验(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 施用石灰对植烟土壤理化性质的影响 由表1可知，施用石灰可以明显提高土壤pH。与对照相比，处理①、②、③的pH分别提高了0.25、0.53和0.68个单位。这主要是由于石灰可以中和土壤中交换性酸和活性酸［9］。施用石灰后，土壤有机质含量低于对照，而土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均高于对照，其中处理①、②、③的有机质含量分别比CK减少0.83、0.45、2.11 g/kg，土壤碱解氮含量分别提高1.34、3.86、3.83 mg/kg，土壤速效磷含量分别提高 1.71、1.95、1.59 mg/kg，土壤速效钾含量分别提高 0.75、1.30、2.95 mg/kg。这可能是由于施用石灰改善土壤微生物的活动条件，加速含碳有机物的转化，增加土壤含氮量，促进有机质的分解，从而释放出更多的养分。

表1 石灰对烟叶采收后植烟土壤pH、有机质和有效养分含量的影响

2.2 施用石灰对植烟土壤微生物数量的影响 土壤微生物是土壤生态系统的重要组分之一，对土壤矿质营养循环、土壤有机质的分解、土壤肥力的维持和提高起关键作用。由表2可知，在石灰施用前和烟叶采收后各处理三大微生物数量顺序均为细菌＞放线菌＞真菌，且细菌数量远大于其他微生物数量;细菌数量和放线菌数量随石灰施用量的增加而增加，而真菌数量则随石灰施用量的增加而降低，且不同处理三大微生物数量间均达到差异0.05水平显著;在烟叶采收后处理①、②、③的细菌、放线菌数量分别比CK提高32.7%～115.8%和32.9% ～73.3%，而真菌数量则降低了25.0%～51.9%。这说明施用石灰提高了土壤pH，有利于细菌和放线菌的繁殖和发育，不利于真菌的繁殖和发育。

表2 石灰对植烟土壤微生物数量的影响 ×106cfu/g

2.3 施用石灰对烟株农艺性状的影响 由表3可知，与对照相比，处理①、②、③的株高、茎围、腰叶长宽、叶片数均有不同程度增加，节距有不同程度减小。由此可知，在酸性土壤施用适量石灰，有利于烟株的生长。

2.4 施用石灰对烤烟经济性状的影响 由表4可知，与对照相比，施用石灰的处理在产量、产值、均价、上中等烟叶比例等方面均有一定程度的提高，其中处理①、②、③产值分别比对照增加1 564.2、3 548.7、3 904.2元/hm2。经方差分析，发现处理②、③的产量、产值、均价、上中等烟比例与处理①、④间均达到0.05显著水平，而处理②、③间差异不显著。由此可见，酸性土壤施用石灰处理的烟叶经济性状优于未施石灰处理，且当石灰施用量低于1 500 kg/hm2时处理间烟叶产量、产值差异在0.05水平显著，而石灰施用量在1 500～2 250 kg/hm2时产量、产值差异不显著。有研究指出，大量施用石灰易造成土壤板结，影响土壤结构，甚至会引起土壤钾、钙、镁等元素的平衡失调［10-11］。因此，从烟叶经济性状和土壤安全性方面综合考虑，在酸性土壤建议施石灰1 500 kg/hm2。

表3 石灰对烟株农艺性状的影响

表4 石灰对烤烟经济性状的影响

2.5 施用石灰对烟叶化学成分的影响 由表5可知，与对照相比，处理①、②、③中部烟叶的总氮、总糖、还原糖含量均有一定的提高，而烟碱含量降低。总体上，各处理中部烟叶的化学成分基本协调。

表5 石灰对烟叶化学成分的影响 %

3 小结与讨论

(1)土壤酸度是影响土壤理化性质的重要因素之一。Huber等［12］发现，施石灰可以加速土表腐殖质的矿化，降低土壤有机质。Nakamura等［13］指出，pH对土壤有机氮含量影响明显。李寿田等［14-15］研究表明，磷在酸性土壤中易与无定形铁铝氧化物形成难溶性的磷酸盐，而施用石灰能够提高土壤磷的有效性。何电源［16］研究发现，土壤中K+和Ca2+可以竞争相同的吸附位点，而K+对土壤吸附位的亲和力比Ca2+弱，施用石灰可以增加K+的活性。该研究结果表明，施用石灰后土壤pH、碱解氮、速效磷、速效钾含量升高，而土壤有机质含量降低，其中施用石灰处理的pH比未施用石灰处理增加0.25～0.68个单位，且当石灰施用量为1 500～2 250 kg/hm2时土壤pH从5.06提升至5.5～6.5，从而达到烤烟生产的最适土壤pH范围［2］。

(2)土壤微生物可以反映土地的生产力和稳定性［17］，对土壤透气、保肥、供肥等因素有着直接作用。刘高远等［18］指出，土壤中的有益细菌能分解土壤有机物，分泌抗生素物质，阻止有害病原菌的侵染或加速有害病原菌的死亡等。韩雪等［19］研究表明，土壤真菌多数是致病菌，与土传病害的发生直接相关。李琼芳［20］研究表明，放线菌中许多种群能分泌抗生素物质，对有害微生物的生长与发育起拮抗作用。该研究发现，施用石灰后土壤细菌和放线菌数量增加，真菌数量减少，且不同处理间差异在0.05水平显著，说明施用石灰有利于土壤细菌、放线菌生长繁殖，不利于土壤真菌的生长繁殖。这可能也是施用石灰能有效控制土传病害的主要原因。

(3)施用石灰能显著提高烟株的农艺性状和经济性状，有利于烟株的生长发育，并且烟叶的化学成分也得到相应改善。值得注意的是，在酸性土壤(pH为5.06)石灰施用量为1 500、2 250 kg/hm2间差异不显著，说明在石灰施用量超过一定范围后，增产、增值效果降低。因此，从石灰施用量的安全性和经济效益等方面综合考虑，在与试验地相似酸性土壤上建议施用石灰1 500 kg/hm2。

［1］唐莉娜，熊德中，刘淑欣.土壤酸度的调节对烤烟养分吸收、干物质积累的影响［J］.福建农业大学学报，1999，28(3):341-344.

［2］宋承鉴.山东烟区主要土壤性状分析［J］.中国烟草，1986(1):6-9.

［3］王光合，严素，周先国，等.四川省宜宾市植烟土壤养分丰却状况［J］.农技服务，2014，31(5):16-18.

［4］于宁，关连珠，娄翼来，等.施石灰对北方连作烟田土壤酸度调节及酶活性恢复研究［J］. 土壤通报，2008，39(4):849-851.

［5］杨立强，李佛琳，张元伟，等.石灰施用量对腾冲烤烟生长、产量和质量的影响［J］. 安徽农业科学，2012，40(7):4224-4225.

［6］唐莉娜，熊德中.酸性土壤施石灰对土壤性质与烤烟品质的影响［J］.中国生态农业学报，2003，11(3):81-83.

［7］广东省农科院作物研究所.YC/T142-1998.烟草农艺性状调查方法［S］.北京:中国标准出版社，1998.

［8］王瑞新.烟草化学［M］.北京:中国农业出版社，2003.

［9］杨全忠，李跃武，刘建阳，等.施用石灰改良土壤的试验研究［J］.烟草科技，1999(2):43-44.

［10］孟赐福，傅庆林，水建国，等.浙江中部红壤施用石灰对土壤交换性钙、镁及土壤酸度的影响［J］.植物营养与肥料学报，1999(2):34-41.

［11］文星，吴海勇，刘琼峰，等.农业生产中防治土壤酸化的研究进展［J］.湖南农业科学，2012(9):64-67.

［12］HUBER C，BAIER R，GOETTLEIN A，et al.Changes in soil，seepage water and needle chemistry between 1984 and 2004 after liming an N-saturated Norway spruce stand at the Hoglwald，Germany［J］.Forest Ecology and Management，2006，233(1):11-20.

［13］NAKAMURA T，NAKAMURA M.Ecophysiological mechanisms characterising fen and bog species:focus on variations in nitrogen uptake traits under different soil-water pH［J］.Oecologia，2012，168(4):913-921.

［14］李寿田，周健民，王火焰，等.不同土壤磷的固定特征及磷释放量和释放效率的研究［J］. 土壤学报，2003，40(6):908-914.

［15］DE SOUZA R F，FAQUIN V，DE ANDRADE A T，et al.Phosphorus forms in soils under influence of liming and organic fertilization［J］.Revista Brasileira De Ciencia Do Solo，2007，31(6):1535-1544.

［16］何电源.关于稻田施用石灰的研究［J］.土壤学报，1992，29(1):87-93.

［17］BRUSSAARD L，DE RUITER P C，BROWN G G.Soil biodiversity for agricultural sustainability［J］.Agriculture Ecosystems ＆ Environment，2007，121(3):233-244.

［18］刘高远，郭天文，谭雪莲，等.不同栽培方式下马铃薯土壤微生物区系的动态变化［J］.华中农业大学学报，2014，33(4):19-24.

［19］韩雪，吴风芝，潘凯.根系分泌物与土传病害关系之研究综述［J］.中国农学通报，2006，22(2):316-319.

［20］李琼芳.不同连作年限麦冬根际微生物区系动态研究［J］.土壤通报，2006，37(3):563-565.