基肥施用方式对烤烟根系生长及根际微生态环境的影响

李旭华，张海伟，叶为民，王玉胜，何宽信，邵雪莲，刘润生，管成伟，苑举民

(1.广东中烟工业有限责任公司, 广东 广州 510385；2.江西省烟叶科学研究所, 江西 南昌 330029；3.赣州市烟草公司瑞金分公司, 江西 瑞金 342500)

基肥施用方式对烤烟根系生长及根际微生态环境的影响

李旭华1，张海伟2*，叶为民1，王玉胜1，何宽信2，
邵雪莲3，刘润生3，管成伟2，苑举民2

(1.广东中烟工业有限责任公司, 广东 广州 510385；2.江西省烟叶科学研究所, 江西 南昌 330029；3.赣州市烟草公司瑞金分公司, 江西 瑞金 342500)

【目的】本文对江西烟区烟苗早生快发问题进行了研究。【方法】采用挖大穴施基肥、施用白云石粉和高碳基肥等措施改变根际土壤环境，研究了不同措施对烤烟根系生长发育及根际土壤微生态环境的影响。【结果】打大穴和施用穴肥能够增加烤烟根际土壤微生物菌群的数量，烤烟侧根数量明显增加，且主要分布在垂直垄面向下5～10 和10～25 cm土层。施用白云石粉和高碳基肥均能使根际土壤pH值升高。【结论】根际土壤pH值在适宜范围内才能促进烤烟生长。推测根际土壤pH 7.5左右可能是烤烟根系生长是否受到抑制的分界点。

穴肥；土壤pH；微生物种群；烤烟；根系生长

【研究意义】受到土壤资源限制，我国烤烟连作较为普遍，部分地区植烟土壤酸化，有机质含量降低，微生物群落结构失衡，土壤酶活性下降，导致烟株营养失调、土传病害发生严重，制约了优质烤烟生产[1-3]。尤其在南方烟区，土壤酸化和烤烟根际土壤微生态恶化已成为影响土壤养分有效性的决定因素，严重影响烟草根系发育及烟叶产质量。【前人研究进展】有研究表明[4-7]，通过施用石灰及菜籽饼、生物炭等优质有机肥能有效调节土壤pH，改良土壤理化特性和微生态环境，从而达到烤烟增产提质的效果。江西地处东南烟区，受到气候和栽培措施的影响，烤烟移栽后根系和地上部发育缓慢。如何实现烟苗早生快发是近年来亟待解决的技术问题之一。【本研究切入点】本研究通过挖大穴施穴肥、施用白云石粉和高碳基肥等措施改变根际土壤环境，研究不同措施对烤烟根系生长发育及土壤微生态环境的影响。【拟解决的关键问题】为解决江西烟区移栽后烟苗早生快发问题提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2015年在赣州市瑞金壬田基地单元科技示范园进行。供试烤烟品种为云烟87，包衣种湿润育苗。试验田前茬为水稻，土壤肥力均匀，靠近水源，灌溉和排水方便。土壤质地为砂质，基本理化性质为pH 5.0，有机质19.1 g/kg，碱解氮90.3 mg/kg，速效磷24.5 mg/kg，速效钾99.5 mg/kg，氯离子0.12 mg/kg，阳离子交换量19.0 cmol/kg。

供试肥料包括菜籽枯饼有机肥(由云南云叶肥料有限公司生产，干基有效养分N4.0 %、P2O51.5 %、K2O 1.5 %)，烟草专用复合肥(NO3-N 2.5 %、NH4-N 7.5 %、P2O58 %、K2O 20 %)，硝酸钾(KNO3，N 13.5 %、K2O 44.5 %)，硫酸钾(K2SO4、K2O 50 %)，钙镁磷肥(P2O512 %)，白云石粉(pH 9.7，MgO 18.2 %、CaO 36.5 %)。高碳基肥由河南农业大学烟草行业烟草栽培重点实验室研发，主要成分为生物炭、微生物菌剂等，其中有机质含量≥50 %，pH 7.4。

1.2 试验设计

根据基肥施肥方式和土壤改良措施不同，试验设置5个处理：T1：常规生产对照(纯氮用量为150 kg/hm2，氮肥基追肥比例为60 %︰40 %，所有基肥条施)；T2：在T1基础上穴施白云石粉264 kg/hm2；T3：施纯氮127.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例为50 %︰50 %，基肥全部穴施。T4：施纯氮127.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例为50 %︰50 %，基肥中40 %的饼肥和烟草专用肥+高碳基肥30 kg/667m2作为穴肥，其它基肥条施；T5：在T4处理基础上穴施白云石粉264 kg/hm2。试验采用随机区组设计，重复3次。

1.3 试验方法

各处理菜籽饼有机肥用量均为50 kg/667m2，磷钾肥用量固定(施磷量均为127.5 kg P2O5/hm2，施钾量均为382.5 kg K2O/hm2)，硝酸钾、硫酸钾不作基肥。T1、T2处理所有基肥均于移栽前15 d在烟垄中线开沟条施，沟深约20 cm。T3、T4和T5处理的基肥，条施部分施肥方法同T1、T2处理，穴肥施用方法为：在移栽前用锄头挖大穴，穴深20～25 cm，然后将肥料与穴内土壤拌匀。2015年3月7日进行膜上移栽，其中T1处理采用打穴器打穴后移栽，T2处理挖大穴将白云石粉与土拌匀后移栽，其他处理施用穴肥后在穴内移栽。追肥中的烟草专用肥于移栽后20 d干施于烟株根系两侧，硝酸钾、硫酸钾在移栽后第7、14、21和28天分4次兑水混匀浇施。每个小区植烟60株，行株距为120 cm×50 cm，其它生产管理措施参照当地优质烟叶常规生产。

1.4 测定项目与方法

于移栽后第10、20、30、40 天分别取各处理烟株10株，测定根系和地上部干重，并取根际土壤测定pH值和微生物菌群和数量。烟叶采收完毕，将各处理烟株的垄体自垄面垂直向下分为0～5、5～10、10～25 cm 3层，分别将各层根系挖出，区分主根和侧根后，分别测定其鲜重、干重及侧根数量、最粗侧根根围。再将侧根分为一级侧根和二级侧根分别测定鲜重和干重，同时取根际土壤测定pH值和微生物菌群和数量。土壤微生物菌群和数量采用平板计数法测定[8]，其中真菌培养基采用马铃薯蔗糖培养基，放线菌培养基采用改良高氏I号培养基，细菌培养基采用牛肉膏蛋白胨培养基。

2 结果与分析

2.1 不同处理对移栽后烤烟生物量的影响

由表1可知，移栽后不同时间各处理烟苗地上部干重存在明显差异。移栽后前20 d，T3处理地上部生长最快，T1处理生长最慢。移栽后30 d后，T2、T3和T5处理地上部干重相对较大，T1处理地上部干重仍为最小。移栽后10～30 d，T2处理根系生长较快，T5处理根系生长较慢，随后T5处理根干重快速增加，T2处理根系生长变慢，至移栽后40 d时，T3、T5处理根干重相对较大。与其他处理相比，T1处理根干重各时期均为最小。移栽后前10 d，T3、T4和T5处理根冠比大于T1处理，其他时期均小于T1处理。

2.2 不同处理对移栽后烤烟根际土壤pH的影响

从图1可以看出，除T1处理外，其他处理在施肥后根际土壤pH值均高于基础土壤pH值。随移栽后时间延长，各处理根际土壤pH值有先升后降的趋势。施用白云石粉和高碳基肥均能显著提高土壤pH值。基肥穴施也能提高土壤pH值。T2和T5处理在移栽后前30 d，根际土壤pH值均高于其他处理，尤其是T5处理在移栽后20 d时根际土壤pH已达到7.62，T2处理在移栽后30 d时根际土壤pH也达到7.63，随后2处理土壤pH逐渐下降。

表1 不同处理对移栽后烤烟生物量的影响

2.3 不同处理对移栽后烤烟根际土壤微生物菌群总量的影响

随移栽后时间延长，各处理根际土壤微生物菌群总量呈先升后降的趋势，移栽后30 d左右微生物总量达到最大(图2)。施用白云石粉和高碳基肥及施用穴肥均能不同程度增加土壤微生物总量，其中，T3和T5处理在移栽前期土壤微生物量总量较多，采收结束时T2处理最多。

2.4 不同处理对烤烟根际土壤微生物菌群占比的影响

将烤烟根际土壤微生物分为细菌、真菌和放线菌3大菌群。从图3可以看出，烤烟根际土壤中细菌数量最多，真菌数量最少。随移栽后时间延长，T1处理土壤中细菌比例先升后降，其他处理细菌比例在移栽后基本呈下降趋势。移栽后前30 d，所有施用穴肥的处理土壤中细菌比例均高于T1处理。在移栽后30 d内，各处理根际土壤中真菌比例也有增加趋势，40 d到采收期间各处理真菌比例表现出差异。除T2处理略有降低，其他处理根际土壤真菌比例均有不同程度增加，采收时T1处理真菌比例最高。在移栽后40 d内，随时间延长，T1处理根际土壤放线菌比例有降低趋势，其他处理放线菌比例均有所增加。采收结束时除T2处理放线菌比例略有降低，其他处理放线菌比例均不同程度增加。

图1 不同处理对移栽后烤烟根际土壤pH的影响Fig.1 Effects of different treatments on rhizosphere soil pH after transplanting

2.5 不同处理对采收结束后烤烟根系性状的影响

由表2可以看出，采收结束时，T2处理烟株主根鲜重和干重最大，T5处理主根鲜重和干重相对较小。T5处理侧根鲜重和干重最小，其他处理侧根鲜重和干重差异不大。T2处理侧根数量最多，T4次之，T1处理侧根数量最少。T2处理主根基部周长和最粗侧根周长均为最大，T3和T4处理最粗侧根周长相对较小。

图2 不同处理对移栽后烤烟根际土壤微生物菌群总量的影响Fig.2 Effects of different treatments on the amounts of microbial community in the rhizosphere soil after transplanting

A：细菌，B：真菌，C：放线菌图3 不同处理下根际土壤中菌群占微生物总量的比例Fig.3 Effects of different treatments on the proportion of microbial community after transplanting

2.6 不同处理对采收结束后垂直垄面各土层侧根鲜重及分布的影响

由表3可知，T1处理侧根主要分布在垂直垄面以下5～10 cm土层，0～5和10～25 cm土层相对较少。T2、T3、T4处理根系侧根主要分布在垂直垄面以下5～10 和10～25 cm土层，且10～25 cm土层的分布比例高于5～10 cm土层。各处理10～25 cm土层相比，T2和T4处理侧根占比相对较大。T5处理的侧根在3个土层分布较为均匀。

2.7 不同处理对采收结束后垂直垄面各土层各级侧根鲜重及分布的影响

将垂直垄面各土层侧根分为一级侧根和二级侧根后调查(表4)。与其它处理相比，T1处理一级侧根比例最高，二级侧根比例最小，且主要分布在垂直垄面以下5～10 cm土层。T2、T3、T4处理一级侧根和二级侧根占侧根总量的比例均随土层深度逐渐增大。T5处理一级侧根和二级侧根主要分布在垂直垄面以下0～5和5～10 cm土层。相同施肥量及施肥方法条件下，T2和T5处理的二级侧根比例分布高于T1和T4处理。

2.8 根际土壤pH与土壤微生物总量的关系

由图4可知，移栽后10 d时，所有处理烟株根际土壤pH在4.8～7.0，在此范围内，根际微生物总量随土壤pH升高而增加；移栽后20 d时，根际土壤pH在5.2～7.6，根际微生物总量仍随土壤pH升高而增加；移栽后30 d时，根际土壤pH在5.9～7.6，根际微生物总量随土壤pH先升后降，且微生物总量在土壤pH约7.0左右时达到最大值；移栽后40 d时，各处理烟株根际土壤pH都在6.5以下，根际微生物总量随土壤pH升高而降低。

表2 不同处理对采收结束后烤烟根系性状的影响

表3 不同处理对采收结束后垂直垄面各土层侧根鲜重及分布的影响

表4 不同处理对采收结束后垂直垄面各土层各级侧根干重及分布的影响

3 讨 论

3.1 基肥施用方式对烤烟根系发育和根际微生态环境的影响

土壤微生物菌群数量及其活性是土壤肥力的重要指标之一。微生物数量多、区系复杂, 表示土壤微生态系统平衡, 有利于作物健康生长[8]。目前，江西烟区的基肥施用方式主要是条施，容易产生施肥深度不够和根系周围养分浓度较低等问题，而移栽前用来打烟穴的器械也会造成穴壁四周土壤孔隙度较小，导致烟株根际微生态环境变差，从而影响烟苗早生快发。本文对穴施和条施两种基肥施用方式进行了对比研究结果显示，在移栽后40 d内，所有基肥穴施处理(T3、T4、T5)的烟株根系和地上部干重均大于条施基肥处理(T1)。这可能与2种施肥方式造成根系生长环境的差异有关。由表1可知，在移栽后30 d内，施用穴肥的处理烤烟根际土壤微生物总量均大于T1，尤其是T3和T5处理根际土壤中微生物总量在移栽后30 d内均较高，表明打大穴和施用穴肥能够增加根系周围微生物的数量，促进根系生长发育。郭红祥[9]、张晓海等[10]研究表明，

施用饼肥和生物炭肥对烤烟根系土壤3大菌群的数量有明显的影响，一定范围内微生物菌群数量随有机肥用量增加而增加，这主要是由于有机肥本身含有一些活性物质，施入土壤后不仅为微生物提供大量能源和营养物质，还能促进根系对周围养分的吸收[11]。本研究将部分饼肥和高碳基肥与无机肥混合穴施，使根系周围养分浓度和微生态条件得到改善，直接促进了烤烟根系发育，达到了烟苗早生快发的目的。另外，本研究结果表明，基肥穴施后烤烟侧根数量明显增加，且垂直垄面向下5～10 和10～25 cm土层的侧根比例相对较高，这有利于烟株吸收更多的养分，提高肥料的吸收利用效率。

3.2 根际土壤pH值与烤烟根系发育和根际微生态环境的关系

有研究表明[12]，烟草生长最适宜的土壤pH 5.5～6.5。本研究中，由于试验田土壤酸性较强，施用白云石粉和高碳基肥后均引起烤烟根际土壤pH值升高，但将移栽后各处理烤烟根系和地上部的生长与土壤pH值变化规律联系起来可以发现，移栽后 20 d 内，T5处理在移栽后根际土壤pH值最高，根系和地上部生长却相对较缓；而T2处理在移栽 30 d 后根系和地上部生长变缓，即当根际土壤pH值超过约7.6时，烤烟根系和地上部生长变缓。表明根际土壤pH值是影响烤烟早生快发的重要因素，必须在一定的适宜范围内才能促进烤烟的生长。

A:移栽后10 d，B:移栽后20 d，C:移栽后30 d，D:移栽后40 d图4 移栽后不同时间根际土壤pH与土壤微生物总量的关系Fig.4 Relation of pH and the amounts of microbial community in the rhizosphere soil after transplanting

对移栽后不同时间烤烟根际土壤pH与土壤微生物总量进行分析表明，在移栽后20 d内，根际土壤微生物总量随土壤pH值(7.6 以下)升高而增加，到移栽后30 d时，土壤微生物总量随pH增加先增后减。考虑到微生物数量变化相比土壤pH值变化的滞后性，以及移栽后20～30 d内T2和T5处理烤烟根系的变化，推测根际土壤pH 7.5左右可能是烤烟根系生长是否受到抑制的分界点。但由于本研究取样的时间点不够密集，尚需进一步深入研究。

4 结 论

打大穴和施用穴肥能够增加烤烟根际土壤微生物菌群的数量，烤烟侧根数量明显增加，且主要分布在垂直垄面向下5～10 和10～25 cm 土层。施用白云石粉和高碳基肥均能使根际土壤pH值升高。根际土壤pH值需在适宜范围内才能促进烤烟生长。推测根际土壤pH 7.5左右可能是烤烟根系生长是否受到抑制的分界点。

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EffectsofDifferentBasal-dressingApplicationMethodsonFlue-curedRootGrowthandRhizosphereMicroenvironment

LI Xu-hua1，ZHANG Hai-wei2*，YE Wei-min1，WANG Yu-sheng1，HE Kuan-xin2，SHAO Xue-lian3，LIU Run-sheng3，GUAN Cheng-wei2，YUAN Ju-min2

(1.China Tobacco Guangdong Industrial, Co., Ltd., Guagndong Guangzhou 510385, China; 2.Tobacco Science Institute of Jiangxi Province, Jiangxi Nanchang 330029, China; 3.Ruijin Branch Company of Ganzhou Municipal Tobacco Company, Jiangxi Ruijin 342500, China)

【Objective】This study aimed to solve the problems of fast growing after transplanting in Jiangxi flue-cured tobacco growing regions. 【Method】The effects of different cultural measures on the root growth and rhizosphere microenvironment of flue-cured tobacco were studied through changing basal-dressing application methods and applying dolomite and biochar fertilizer. 【Result】Nest-fertilizers application through punching big nests increased the amounts of microbial community in the rhizosphere soil. The numbers of lateral roots increased significantly and were mainly distributed in vertical ridges for 5-10 and 10-25 cm soil layers. 【Conclusion】Application of dolomite and biochar fertilizer increased rhizosphere soil pH. Rhizosphere soil pH should be within the scope of appropriate to promote the growth of flue-cured tobacco. It was speculated that pH 7.5 was the demarcation point to estimate whether flue-cured tobacco root growth was inhibited.

Nest-fertilizer; Soil pH; Microbial community; Flue-cured tobacco; Root growth

1001-4829(2017)10-2284-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.021

2016-07-20

广东中烟工业责任有限公司重点资助项目(粤烟工05XM-QK[2014]012)

李旭华(1962-)，男，广东广州人，高级工程师，主要从事卷烟配方研究，E-mail：lixh@gdzygy.com；*为通讯作者， E-mail：haiweizhang1130@163.com。

S572.062

A

(责任编辑 陈 虹)