生防菌剂与不同有机肥复配对植烟土壤微生物区系的影响

熊维亮，张宗锦，赵明珠，蔡 艳，叶沁鑫，苟小梅

（1四川省攀枝花市烟草公司，四川攀枝花617026；2四川农业大学资源学院，成都611130）

0 引言

烤烟是攀枝花市的重要经济作物之一，是当地农民的主要经济来源。烤烟属茄科忌连作作物，但是由于耕地有限性及生产栽培条件的制约，烟草连作已成为一种不可避免的现象[1]。烟草连作会造成植烟土壤微生物群落结构失衡，使土壤由“细菌型”向“真菌型”演变，降低土壤肥力，增加土传病害发生的概率，导致烤烟病害多发[1-6]。

土壤中的微生物参与了土壤中的各种代谢过程和能量转化，土壤微生物群落结构及其多样性是衡量土壤生物肥力及其健康状况的重要生物学指标[1,7]。烤烟连作造成土传病害多发与土壤微生物区系变化有着密切关系，土传病害的发生主要是由于土壤中含有有害病原菌[2-4,6]。长期以来，国内的烤烟生产都以连作和施用农药和化肥为主，导致植烟土壤理化性质恶化，有益微生物减少，有害病原菌增加并产生抗药性，造成烤烟产质量降低[8-9]。研究表明生防菌是一种安全的环境友好型诱导因子，可用来改善作物的生长环境和激活作物的防御反应，对土壤微生物区系具有良好的改善作用[10]。

目前，生防菌运用存在的主要问题是土壤的复杂性致使很多因素都制约了生防菌在土壤中的定殖和增殖，使其难以发挥应有的效果[11]。李想等[12]研究发现，生防菌与有机肥配施能显著提高生防菌在土壤中的定殖和增殖能力，更显著地改善土壤微生物区系，而且对各种土传病害的防控表现出良好的效果。与单独施用有机肥或单独施用生防菌相比，生防菌剂与有机肥配合施用更有利于改善土壤微生物区系，防控土传病害的发生，因为生防菌与有机肥复配后，有机肥为生防菌在土壤中的定殖和增殖提供了载体和有机碳源，显著提高了生防菌在土壤中的定殖与增殖能力，使生防菌能够更好地发挥其防治土传病害、改善土壤微生物区系的作用。此外，有机肥的施用还可以改善土壤微生物的生长环境，同时也是土壤微生物获取能量和养分的主要来源[13]。但不同种类的有机肥对土壤中各菌群的影响不同，主要是因为不同有机肥所含有机质的量及其碳氮比不同[14-16]，亦与当地土壤类型、耕作条件和气候条件等影响有机质转化和微生物繁殖因素有关[17]，因此生防菌与不同的有机肥复配施用后在土壤中的定殖和增殖能力不同，防控土传病害和调节土壤微生物群落结构的效果也不相同。目前关于生防菌剂与不同有机肥复配对土壤微生物区系的影响尚未见报道。笔者采用田间试验，研究生防菌剂与不同传统有机肥及商品有机肥复配对植烟土壤微生物区系的影响，以期为当地烤烟科学种植、降低土传病害发生概率、提高烤烟产质量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为水稻土。土壤基本理化性质：pH 5.19，土壤碱解氮123 mg/kg，有效磷18 mg/kg，速效钾275 mg/kg。

供试烟草为‘云烟85’，由攀枝花市烟草公司提供。

供试菌剂为药效型生防菌剂，菌株为ACT12密旋链霉菌(Streptomyces pactum)，其菌丝经大米/黄豆粉固态发酵后，扩大培养制成药效型生防菌剂。

供试有机肥为油枯、牛粪、菌渣、氨基酸有机肥、黄腐酸有机肥、虾肽有机肥。油枯（油枯型有机肥）由云南绿之源肥业有限公司提供；牛粪（精制有机肥）由成都进喜肥料销售有限公司提供；菌渣（珍发牌菌渣）由都江堰市大发实业有限公司提供；氨基酸有机肥（珍发牌含氨基酸有机肥）由都江堰市大发实业有限公司提供；黄腐酸有机肥（黄腐酸水溶肥）由山东泉林嘉有肥料有限责任公司提供；虾肽有机肥（虾爵士）由深圳市深博泰生物科技有限公司提供。

试供氨基酸由成都百事兴科技实业有限公司提供。

1.2 试验设计

通过田间小区试验，采取双因素完全组合设计试验，共12个处理，3次重复（表1）。其中菌剂有2个水平，即不添加菌剂、添加菌剂A（生防菌剂ACT12）；有机肥有6个水平，即油枯(Y)、牛粪(N)、菌渣(J)、氨基酸有机肥(A)、虾肽有机肥(X)、黄腐酸有机肥(H)。小区面积50 m2，植烟80株。将菌剂和氨基酸(3.5%)按试验设计与有机肥混合均匀后做基肥穴施，覆少量土，再施用复合肥，复合肥用量为375 kg/hm2，有机肥施用量为600 kg/hm2。其他烤烟施肥生产管理措施按当地生产规范进行。

1.3 指标测定与方法

1.3.1 土壤样品的采集与保存 分别于烤烟移栽后的团棵期、旺长期和成熟期采集土样。采集方法：每个小区采用蛇形法多点采取距植株5 cm、0～20 cm耕层土样，混合均匀后，去除石砾及动植物残渣，放于4℃冰箱中保存。

表1 试验设计表

1.3.2 项目测定与方法 采用稀释平板涂抹培养计数法测定土壤中真菌、放线菌和细菌的数量[18-19]。细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌采用改良的高氏一号培养基（每300 mL培养基中加3%重铬酸钾1 mL），真菌采用马丁氏培养基，真菌、放线菌和细菌的稀释度分别为10-1～10-3、10-3～10-5、10-5～10-7，置于28℃培养箱中分别培养3～5、5～7、1～2天，长出菌落后计数。将菌落计数转换为每克干土形成的菌落数(cfu/g)。

1.3.3 数据处理 所有数据用Excel 2010处理，SPSS 20.0进行统计分析。单施有机肥和生防菌剂与该有机肥复配处理间进行t检验（一尾检验），生防菌剂与有机肥复配的6个处理间进行单因素方差分析（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤细菌数量的影响

由表2结果可知，在烤烟生长的整个周期，菌剂与牛粪复配处理与单施有机肥相比，土壤中细菌数量显著增加，且增加幅度呈上升趋势，从团棵期到成熟期分别增加70%、101%、276%(P＜0.05)。菌剂与油枯、菌渣的复配处理表现为团棵期和成熟期细菌数量显著高于单施有机肥，尤其是菌剂与油枯处理，团棵期细菌数量比单施油枯增加了近3倍，旺长期则均表现为低于单施有机肥，但整体上菌剂与有机肥复配的处理细菌数量显著高于单施有机肥的处理。菌剂与氨基酸有机肥、黄腐酸有机肥和虾肽有机肥复配后细菌数量则低于单施有机肥。

表2中的单因素方差分析结果表明，菌剂与有机肥复配的6个处理中，YA处理团棵期细菌数量最多，达 51.7×106cfu/g，比其他复配处理增加 13.8×106～39.7×106cfu/g(P＜0.05)；NA处理旺长期(98.8×106cfu/g)和成熟期(30.3×106cfu/g)细菌数量最高，分别比其他复配处理提高 30.1×106～77.9×106、7.3×106～18.7×106cfu/g(P＜0.05)。

表2 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤细菌数量的影响 106cfu/g

综上，生防菌剂与油枯、牛粪、菌渣复配与单施有机肥相比明显增加植烟土壤细菌数量，以菌剂与牛粪复配效果最佳。

2.2 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤放线菌数量的影响

表3 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤放线菌数量的影响 104cfu/g

由表3结果可知，在烤烟生长的整个周期，菌剂与油枯、虾肽有机肥复配处理放线菌数量显著高于单施有机肥的处理。其中菌剂与油枯复配处理放线菌数量增加比较显著，从团棵期到成熟期分别增加61%、50%、54%(P＜0.05)，菌剂与虾肽有机肥复配处理在旺长期放线菌数量增加最显著，增加了1.56倍。菌剂与菌渣复配处理表现为团棵期和成熟期放线菌数量显著高于单施菌渣，尤其是成熟期，放线菌数量增加了2.5倍，旺长期则显著低于单施菌渣。而菌剂与氨基酸有机肥复配处理，团棵期和成熟期放线菌数量显著低于单施有机肥，旺长期显著高于单施有机肥。

表3方差分析结果表明，生防菌剂与6种不同有机肥的复配处理，NA和AA处理植烟土壤中放线菌数量显著高于其他4种复配处理，HA、XA处理植烟土壤放线菌数量较低。具体表现为NA和AA处理放线菌数量一直处于较高水平，尤其是AA处理团棵期(241.9×104cfu/g)和旺长期(334.6×104cfu/g)放线菌数量均最多，分别比其他复配处理提高 56.5×104～177.1×104、205.2×104～277.3×104cfu/g(P＜0.05)。

综上，生防菌剂与油枯和虾肽有机肥复配与单施有机肥相比，可显著提高植烟土壤中放线菌数量。在提高植烟土壤放线菌数量上，生防菌剂与牛粪和氨基酸的复配处理效果最优。

2.3 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤真菌数量的影响

由表4结果可知，除菌剂与油枯和氨基酸有机肥复配处理外，其他4种复配处理均表现为真菌数量显著低于单施有机肥。其中菌剂与牛粪、虾肽有机肥的复配处理真菌数量减少比较显著，从团棵期到成熟期，牛粪复配处理分别减少46%、75%、36%(P＜0.05)，虾肽有机肥复配处理分别减少62%、19%、74%(P＜0.05)。菌剂与菌渣复配处理表现为团棵期和旺长期分别减少57%和41%；菌剂与黄腐酸有机肥复配处理团棵期和成熟期分别下降46%和54%，在旺长期有所增加，但总体上植烟土壤中真菌数量呈减少趋势。这说明施用生防菌剂能显著降低植烟土壤中真菌的数量。

表4 生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤真菌数量的影响 103cfu/g

表4的单因素方差分析结果表明，NA、XA处理对植烟土壤真菌抑制效果优于其他复配处理，尤其是XA处理，真菌数量在烤烟生长的整个周期均处于较低水平，团棵期(22.6×103cfu/g)、旺长期(13.5×103cfu/g)分别比其他复配处理少了0.7×103～30.5×103、6.8×103～26.3×103cfu/g(P＜0.05)。

综上，生防菌剂与有机肥（除油枯和氨基酸有机肥）的复配处理与单施有机肥相比，植烟土壤真菌数量显著减少。生防菌剂与牛粪和虾肽有机肥的复配处理减少土壤真菌数量的效果优于其他复配处理。

3 结论

生防菌剂与牛粪复配处理烤旺长期和成熟期土壤中细菌数量最多，放线菌数量较其他处理也处于较高水平，烤烟团棵期和旺长期真菌数量较其他复配处理处于较低水平。生防菌剂与氨基酸有机肥复配处理烤烟团棵期和旺长期土壤中放线菌数量最多，但真菌数量也最多，对真菌的抑制效果不佳。生防菌剂与虾肽有机肥复配处理对减少植烟土壤真菌数量效果较好，但该处理下细菌和放线菌的数量较其他复配处理处于较低水平。

综上，生防菌剂与牛粪复配处理较本试验的其他处理对植烟土壤微生物区系的影响最优，是最适合攀枝花烤烟种植施用生防菌和有机肥的组合方式，能有效改善植烟土壤微生物区系，显著增加细菌、放线菌的数量，减少真菌数量，使植烟土壤由“真菌型”向“细菌型”转变。

4 讨论

土壤微生物是植物根区微生态系统的重要组成部分，植物能否健康生长与根区土壤微生物区系密切相关[20]。土壤中的微生物主要有真菌、细菌、放线菌3类，其中细菌占土壤微生物总量的70%～80%，是土壤中最活跃的微生物，在分解有机物质为植物提供养分的同时，促进自身的大量繁殖。一般情况下，土壤中细菌数量越多，土壤肥力水平越高[21]。其次，土壤放线菌不仅可以参与有机质的转化和利用，而且能分泌大量抗菌物质抑制病原菌生长，对减少土传病害的发生有重要作用[22-24]。此外，土壤病原菌一般为真菌，真菌数量升高会增加土传病害的发生概率，从而引发烟草连作障碍[4,25]。因此，通过有机肥与生防菌剂复配的施肥方式，利用生防菌剂的生防机制来调控土壤中真菌数量，能有效克服烤烟连作障碍。钟书堂等[26]研究发现，相比单施化肥和有机肥，菌剂与有机肥复配处理的土壤细菌、芽孢杆菌、放线菌数量和细菌与真菌的比值显著增加，细菌群落结构明显改变。也有研究表明，菌剂与有机肥复配对土壤细菌和放线菌数量无显著影响[27]。本研究中，生防菌剂与有机肥复配对植烟土壤微生物区系有明显的改善作用，能有效克服烤烟连作障碍，在烤烟生长各时期大致表现为土壤细菌、放线菌的数量增加，真菌数量减少。这是因为菌剂与有机肥复配的生物有机肥自身含有多种有益微生物，能活化土壤中原有微生物，加上菌群在有机肥的协助下定殖能力增强，进而使土壤微生物总量增加[28]。土壤的肥力提高、微生态环境得到改善的同时，土壤微生物群落的功能多样性提高[29]，且菌剂本身是一种放线菌，施入土壤后也能在一定程度上增加放线菌的数量。而真菌数量减少的原因主要是菌剂是链霉菌属的密旋链霉菌，对土壤中的病原真菌具有较强的拮抗作用，能显著减少土壤中病原真菌的数量[30]。

土壤微生物是土壤抑病能力的关键因素[31]。有机类肥料的施用能调整土壤微生物群落结构，提高土壤微生物的物种多样性和功能多样性，从而提高土壤的抑病能力，达到控制土传病害的目的[32]。高雪莲等[33]研究表明，在甜瓜挂果期，含Bacillus subtilisY-IV1与含Trichoderma harzianumSQR-T37的有机肥混合施用处理的甜瓜鲜质量和干质量分别增加139%、287%，防病率达到了90.9%。张静等[34]研究了不同施肥对大豆红冠腐病的防效，结果发现，在对照的防效指定为0时，有机肥与菌剂复配的2个处理防效分别达到84.74%和81.30%，远高于普通有机肥处理的防效(24.24%)。除此之外，有机物料种类不同，其与菌剂复配的效果存在差异，土壤中3类菌的数量变化也各不相同。本研究中，牛粪与菌剂A复配的效果总体上优于其他处理，在提高土壤细菌和放线菌的数量上效果最佳，尤其是旺长期和成熟期，细菌数量达98.8×106cfu/g、30.3×106cfu/g，这是因为牛粪自身含有大量的优势细菌及其生长繁殖所需要的营养成分，但牛粪复配处理在团棵期的影响效果并不理想，细菌和放线菌数量均显著低于其他复配处理，可能是因为试验当年烤烟生长团棵期比较干旱，牛粪有机肥中微生物所需营养成分还未溶解，影响了微生物的生长繁殖。

目前的研究主要停留在不同肥料处理对土壤微生物区系和多样性的影响上，对肥料如何作用土壤微生物的机理研究较少。且肥料对土壤微生物的短期影响有限，相关长期定位试验表明，不同肥料对土壤基本理化性质和微生物多样性均有显著影响。因此，今后的研究方向应为长期施用不同肥料对土壤微生态环境的影响机理以及微生物对土壤生态系统功能的调控机理。