生物有机肥对植烟土壤微生物及烤后烟叶质量的影响

李 佳，李 璐，杨胜男，何朋朋，张继帅*

(1.三门峡市烟草公司 灵宝市分公司，河南 灵宝 472500；2.南阳市烟草公司 镇平县分公司，河南 镇平 474250)

烤烟作为重要的经济作物，在朱阳镇人民收入中占有举足轻重的地位，但由于长期大量施用化肥及连作，容易造成烟田板结、微生物菌群单一、供肥能力不足、烟叶产质下降[1-2]等问题，影响了烟叶生产的可持续性及当地农民的脱贫致富。生物有机肥作为近年推广应用的一种新型肥料，不仅能够为烟叶生产提供所需营养，还具有改善土壤理化性状、调理土壤微生态结构、降低土传病害发生、提高烟叶质量等优点[3-4]。为此，笔者研究了在灵宝植烟土壤中增施生物有机肥对烟草土壤微生物数量及考后烟叶质量的影响，以期为当地土壤改良和烟叶质量的提高提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018年在河南省灵宝市朱阳镇透山村进行，供试烤烟品种为云烟87。试验地海拔989 m，土壤类型为褐土，pH值8.62、速效钾182.8 mg/kg、碱解氮51.6 mg/kg、速效磷11.7 mg/kg、有机质1.1%。试验所用烟草专用复混肥由当地烟草公司提供；普通有机肥：腐熟芝麻饼肥85%+腐殖酸15%；生物有机肥：南京农业大学农业资源与生态环境研究所与时科生物科技有限公司联合研制的烟草专用型生物有机肥。

常规施肥：每667 m2施用50 kg烟草专用复混肥+10 kg K2SO4+10 kg KNO3。

试验设置3个处理，T1：常规施肥，T2：常规施肥+30 kg/667 m2有机肥，T3：常规施肥+30 kg/667 m2生物有机肥。采用随机区组设计，每个小区120 m2，3次重复，试验田周边设四行保护行，其他生产措施同当地优质烟叶生产技术规范。

1.2 指标测定方法

(1)土样采集方法：分别于烟株移栽后30、45、60、75、90 d按照五点取样法取样，用抖土法收集烟株根际土壤[5]。

(2)土壤pH值、速效钾、碱解氮、速效磷、有机质均参考《土壤农化分析》中的方法[6]。

(3)土壤微生物菌群数量测定：土样经过梯度稀释，采用固体平板混匀浇注培养计数法[7]。每个土样重复3次。不同种类微生物的培养基分别是：细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基、放线菌采用高氏1号培养基、真菌采用孟加拉红培养基。

(4)常规化学成分：包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯含量和pH值，参照《烟草化学》中的方法[8]进行。

(5)中性致香成分测定：中性致香成分由国家烟草栽培生理生化研究基地测试分析。利用GC/MS采用内标法测定；仪器：HP5890-5972气质联用仪。

1.3 数据分析

所有数据均采用Excel 2013和SPSS 19.0软件进行统计分析，表中数据为平均值，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 施用生物有机肥对烤烟根际土壤中微生物数量的影响

由表1可知，烟株根际土壤中的细菌数量，整体上随着生育期的延长呈现出先增加后降低的趋势，在移栽后45 d时达到最大值。各处理间表现为T3>T2>T1，T3相对于T1处理，在移栽后30、45、60、75、90 d时均呈现显著差异，前者较后者分别提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3在各时期分别比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。在移栽后45 d时差异显著。

烟株根际土壤中的细菌数量，整体上随着生育期的延长呈现出先增加后降低的趋势，在移栽后45 d时达到最大值。各处理间表现为T3>T2>T1；T3相对于T1，在移栽后30、45、60、75、90 d时均呈现显著差异，前者较后者分别提高了85.42%、84.91%、75.61%、65.12%、59.52%。T3各时期分别比T2高17.11%、20.99%、7.46%、12.70%和15.52。两者在移栽后45 d时差异显著。

根际土壤中的真菌数量，整体上的变化趋势和细菌的相同，随着生育期的延长表现为先增加后降低的趋势，45 d时达到最大值。T3相对于T1处理，除在移栽后30 d和45 d，其余各时期均表现为T3>T1，T3处理在各时期增幅不大，相对比较平缓。T1处理在30 d和45 d时相对于前一个时期增幅较大，分别达到了91.18%和15.38%。T3相对于T2处理，真菌数量各时期均有所提高，在移栽后30 d时差异显著，前者相对于后者提高了17.31%。

根际土壤中的放线菌数量，整体上各生育期均表现为T3>T2>T1，T3相对于T1处理，各时期的差异均达到了显著水平，前者相对于后者，各时期分别增加了22.86%、30.95%、56.10%、34.69%、52.27%、51.43。T3相对于T2处理，各时期均有所提高且在移栽后30、45、90 d差异显著。

表1 不同处理土壤微生物菌群数量

注:数值后的小写字母表示在0.05水平上的差异显著性，字母相同则差异不显著，不同则显著。下同。

2.2 施用生物有机肥对初烤烟叶常规化学成分的影响

钾素是烟草的品质元素，研究表明，K+对于提高烟叶的燃烧性和持火力、提高烟叶的弹性和质地、改善叶片色泽等有重要作用[9]。由表2可知，T3处理各部位烟叶的钾含量均较T1和T2有所提高。下部烟叶，三者之间的差异均达到了显著水平，T3分别比T1和T2处理高23.65%和3.98%，中上部烟叶，T3与T1差异显著，前者比后者分别高25.49%和14.11%。与T2差异不显著。Cl-含量与初烤烟叶质地、吸湿性、填充性等密切相关。由表2结果显示，3个处理中Cl-含量均以T3的略小，但三者之间差异不明显。

初烤烟叶中的还原糖和总糖含量：下部烟叶，T3处理分别比T1处理的高14.85%和8.70%。T3处理比T2处理分别低了0.51%和0.89%；中部烟叶，T3处理分别比T1处理的高12.50%和2.27%，比T2处理分别高了4.49%和1.95%；上部烟叶，T3处理分别比T1处理的高10.34%和5.61%，比T2处理分别高了5.01%和2.83%。其中，T3处理与T1处理各部位间的还原糖含量差异达到了显著水平，下部叶总糖含量差异显著。

总氮含量：下部叶，T3处理比T1和T2处理分别提高了3.43%和5.85%；中部叶，T3处理比T1和T2处理分别提高了15.14%和1.62%；上部叶，T3处理比T1处理降低了16.33%，比T2处理降低了2.38%。其中，T3处理与T1处理中上部位烟叶的总氮含量达到了显著水平。

烟碱含量：在下部烟叶和中部烟叶中，T3处理分别比T1处理提高了14.94%和29.59%，差异均达到了显著水平；T3处理分别比T2处理提高了9.26%和6.28%，中部烟叶间烟碱含量差异显著。上部烟叶中，T3处理比T1处理降低了3.51%，比T2处理降低了1.42%。各部位间钾氯比和两糖比表现为T3>T2>T1，说明施用生物有机肥可以改善烟叶的燃烧性及协调性。

表2 不同处理初烤烟叶化学成分含量

2.3 施用生物有机肥对初烤烟叶中性致香成分的影响

烟叶中的中性致香成分的含量和组成对卷烟的香气吃味有密切的联系，许多香气成分可以直接进入烟气中，对烟气的香气量、香气质和香型产生重要的影响[10]。由表3可知，整体上，T3相对于T1和T2处理，中上部烟叶中的美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类、新植二烯均有不同程度的提高。

中部烟叶：T3的美拉德反应产物比T1和T2分别提高了23.01%和11.09%，其中糠醛和2-乙酰基呋喃含量分别提高了28.76%、13.57%和25.69%、16.18%。T3处理提高了烟叶中苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛含量，使得T3中的芳香族氨基酸降解产物含量整体上比T1和T2分别提高了46.64和10.09个百分点。巨豆三烯酮(1、2、3、4)、β-大马酮、二氢猕猴桃内酯等,这类物质所形成的香气质好、刺激性较小，是构成烤烟香气的主要成分[11]。T3处理对烤烟中2,6-壬二烯醛、β-大马酮、β-二氢大马酮、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺岩兰草酮均比T1和T2有较大提高，类胡萝卜素降解产物总量分别提高了27.36%、16.77%，茄酮和新植二烯含量分别提高了156.76%、28.99和23.00%、3.96%。

上部叶：相对于T1和T2，T3处理提高了烟叶中的糠醛、5-甲基糠醛、苯乙醛、3，4-二甲基-2,5-呋喃二酮、愈创木酚、β-大马酮、β-二氢大马酮、巨豆三烯酮、茄酮和新植二烯含量。美拉德反应产物总量分别提高了15.41%、3.39%，芳香族氨基酸降解产物总含量分别提高了25.61%、11.44%，类胡萝卜素降解产物总含量分别提高了50.16%、17.21%，茄酮含量分别提高了146.84%、32.53%，新植二烯含量分别提高了26.19%、1.55%。

3 结论与讨论

土壤微生物数量是土壤的生物学指标之一，与土壤质量和土壤健康变化密切相关[12-13]。优质烟田中土壤微生物数量多，区系复杂，土壤微生态平衡，有助于作物的健康生长。本试验研究表明，相对于常规施肥处理，增施生物有机肥可以显著提高移栽后根际土壤中的细菌和放线菌数量，降低30 d和45 d时土壤中的真菌数量。相对增施普通有机肥的处理，增施生物有机肥可以整体提高土壤中的细菌、真菌和放线菌数量。

烟叶内在化学成分是评价烤烟品质的重要指标，已被广泛的认可和应用[14-16]。本试验证明，增施生物有机肥可以显著提高烟叶中的钾含量和钾氯比；还原糖是可溶性糖，可消除蛋白质燃烧产生的不良气味，对烟叶质量起到平衡作用[17]，两糖比即还原糖含量与总糖含量的比值，两糖比与烟叶成熟度相关。增施生物有机肥可以提高烟株中的还原糖、总糖含量和两糖比。总氮含量与烟叶吃味相关，过低则杂气重，过高则刺激性较强，增施生物有机肥可以显著提高中下部烟叶中烟碱和总氮含量；降低上部烟叶中的总氮含量，对上部叶烟碱含量影响不大。说明施用生物有机肥可以改善烟叶的燃烧性，提高烟叶成熟度，改善烟叶吃味，降低上部烟叶刺激性，提高初烤烟叶的化学品质。

表3 不同处理烤后烟叶中性致香成分含量 μg/g

在所测得的30种致香成分中，增施生物有机肥可以有效地提高烟叶中糠醛、苯甲醇、巨豆三烯酮、茄酮、新植二烯等含量，这与化党领等[18-19]的研究结果一致。增施生物有机肥比常规施肥处理的中上部烟叶中的致香成分总量分别提高了25.41%、29.00%，比增施普通有机肥中上部烟叶中的致香成分总量分别提高了5.49%、3.32%。新植二烯本身具烤烟味，进一步降解的产物能增加烤烟香气并具有强烈的清香气[20]，增施生物有机肥明显提高了烟叶中的新植二烯的含量，比纯常规施肥处理的中、上部烟叶分别提高了23.00%、26.19%，比增施普通有机肥分别提高了3.96%、1.55%，这与刘星等[21]的研究结果一致。