李怡博，翟春賀，蘇夢(mèng)迪，馬嘯，趙龍杰，胡麗濤，張松濤*

1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州市農(nóng)業(yè)路63號(hào)450002

2.中國煙草總公司重慶市公司豐都分公司，重慶市豐都縣平都大道西段37號(hào)408200

我國植煙土壤由于長期施用化肥，致使土壤酸化、板結(jié)、營養(yǎng)失衡、土壤酶活性降低、有機(jī)質(zhì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力下降，煙葉品質(zhì)降低［1-2］。因此，改善土壤理化性狀，提高土壤的生產(chǎn)力和改善煙葉品質(zhì)已成為煙草農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的主要問題。微生物肥料含多種類型的微生物菌群和活性酶，同時(shí)富含微量元素和有機(jī)質(zhì)，是保證作物得到特定肥料效應(yīng)的一種微生物活體制品［3-5］。研究中發(fā)現(xiàn)，在植煙土壤中施用微生物肥可增加土壤微生物活性與數(shù)量，豐富土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放，提高土壤養(yǎng)分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和利用率［6-12］。高碳基肥是利用生物質(zhì)炭與多種有機(jī)物料復(fù)配并添加多種礦物質(zhì)原料復(fù)合而成的一種新型碳基有機(jī)肥料。張珂等［13］研究表明，高碳基肥可增加植煙土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量，并為煙株生長發(fā)育提供足夠的氮素和磷素。常棟等［14］試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用高碳基肥可提高植煙土壤中堿解氮、速效磷含量，并促進(jìn)土壤微生物對(duì)碳的利用。張志浩等［15］研究認(rèn)為，高碳基肥能顯著降低土壤微生物量氮，并提高微生物量碳氮比，從而調(diào)節(jié)微生物的群落結(jié)構(gòu)。土壤微生物生長受環(huán)境因素的影響較大，而高碳基肥中有機(jī)物料和生物炭的空隙結(jié)構(gòu)能夠?yàn)橥寥牢⑸锷L提供養(yǎng)分和棲息環(huán)境［14，16-17］。因此，微生物肥與高碳基肥配施的研究在土壤保育方面具有重要意義。目前，微生物肥和高碳基肥在植煙土壤保育領(lǐng)域的研究廣泛［18-21］，但有關(guān)兩者配施的研究報(bào)道較少。為此，通過田間試驗(yàn)研究了微生物肥與高碳基肥配施對(duì)植煙土壤微生物數(shù)量和土壤肥力的影響，旨在為微生物肥配施高碳基肥在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016年在河南省漯河市舞陽縣文峰鄉(xiāng)桐陳村煙田進(jìn)行。供試煙草品種為中煙100，試驗(yàn)地地勢(shì)平整，土壤類型為黃褐土，土壤肥力中等。其中，速效磷28.43 mg/kg，速效鉀68.12 mg/kg，有機(jī)質(zhì)5.87 g/kg，堿解氮89.10 mg/kg，pH 4.87。地理位置為東經(jīng)113.60°，北緯33.43°。氣候類型為溫?zé)釒Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，光照充足，降雨量充沛，氣候溫暖，年平均氣溫為14.6℃，最冷的1月份平均氣溫0.7℃，最熱的7月份平均氣溫27.4℃。年平均降水量836.6 mm，年平均日照2 198 h，無霜期220 d左右。

微生物肥購自南陽市雙微生物生態(tài)肥業(yè)有限公司；高碳基肥由河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理。CK（對(duì)照）：常規(guī)施肥，純氮52.5 kg/hm2；T1：高碳基肥1 500 kg/hm2；T2：高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥75 kg/hm2+純氮45 kg/hm2；T3：高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥150 kg/hm2+純氮37.5 kg/hm2；T4：高碳基肥1 500 kg/hm2+225 kg/hm2微生物肥+純氮30 kg/hm2。其中，微生物肥總氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%，鉀（K2O）質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，枯草芽胞桿菌、地衣芽胞桿菌、側(cè)孢芽胞桿菌、解磷菌、解鉀菌、膠凍樣芽胞桿菌含量為2×109cfu/g；高碳基肥總氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.74%，磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.28%，鉀（K2O）質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.86%，含水率26.36%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），pH 8.19。上述數(shù)據(jù)由河南百恩信檢測(cè)技術(shù)有限公司檢測(cè)得到。

每個(gè)處理3次重復(fù)，設(shè)置保護(hù)行2行；行距1.20 m，株距0.55 m，小區(qū)面積334 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，微生物肥、高碳基肥、75%的化肥為條施，25%的化肥追施，其他按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培管理規(guī)范進(jìn)行田間管理。

1.3 測(cè)定方法

根際土壤取樣及樣品處理參照Zhang等［22］的方法進(jìn)行。采用稀釋平板測(cè)試法測(cè)定微生物數(shù)量［23］，計(jì)數(shù)方法以每克干土所含微生物數(shù)量表示。采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定土壤脲酶活性［24］；采用KMnO4滴定法測(cè)定過氧化氫酶活性［24］；采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）［25］；采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮含量［25］；采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷含量［25］；采用火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀含量［24］；采用電位法測(cè)定土壤pH［25］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2010軟件，方差分析使用IBM SPSS Statistics 21.0軟件，用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行數(shù)據(jù)間差異的顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物肥與高碳基肥配施對(duì)土壤微生物的影響

2.1.1 微生物肥與高碳基肥配施對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

不同處理土壤細(xì)菌數(shù)量如圖1所示，在移栽后30 d和60 d，細(xì)菌數(shù)量無明顯變化。移栽后60 d至90 d，細(xì)菌數(shù)量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在移栽后75 d各處理細(xì)菌數(shù)量最多，表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞T4＞CK。移栽后90 d，T4處理細(xì)菌數(shù)量顯著高于其他處理。表明微生物肥與高碳基肥的配施可提高土壤中細(xì)菌數(shù)量，以T2處理的土壤細(xì)菌數(shù)量最多。

圖1 不同處理土壤細(xì)菌數(shù)量的比較Fig.1 Soil bacterial population under different treatments

2.1.2 微生物肥與高碳基肥配施對(duì)土壤真菌數(shù)量的影響

不同處理土壤真菌數(shù)量如圖2所示，移栽后30 d至75 d各處理真菌數(shù)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。在移栽后60 d時(shí)真菌數(shù)量達(dá)到最大值，T4和T3處理的真菌數(shù)量顯著高于其他處理，表現(xiàn)為T4＞T3＞T1＞T2＞CK。移栽后75 d至90 d，T1、T2、T3和T4處理的真菌數(shù)量呈上升趨勢(shì)，CK真菌數(shù)量呈下降趨勢(shì)。表明微生物肥與高碳基肥的配施可提高土壤中真菌數(shù)量，以T4處理土壤真菌數(shù)量最多。

圖2 不同處理土壤真菌數(shù)量的比較Fig.2 Soil fungal population under different treatments

2.1.3 微生物肥與高碳基肥配施對(duì)土壤放線菌數(shù)量的影響

不同處理土壤放線菌數(shù)量如圖3所示，移栽后30 d至75 d，T1、T2、T3和T4處理放線菌數(shù)量整體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，CK呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。移栽后75 d至90 d，各處理放線菌數(shù)量逐漸增加至最大值，表現(xiàn)為T4＞T3＞CK＞T2＞T1。表明微生物肥與高碳基肥配施可提高土壤中的土壤放線菌數(shù)量，以T4和T3處理數(shù)量較多。

圖3 不同處理土壤放線菌數(shù)量的比較Fig.3 Soil actinomycetic population under different treatments

2.2 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)土壤肥力的影響

2.2.1 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤堿解氮含量的影響

不同處理土壤堿解氮含量整體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)（圖4）。其中，T4處理除移栽后75 d之外其他時(shí)期土壤堿解氮含量均顯著高于CK與T1處理。移栽后30 d時(shí)T2、T3和T4處理堿解氮含量顯著高于CK和T1處理。移栽后45 d時(shí)堿解氮含量達(dá)到最大值，且T4處理顯著高于CK和T1處理，表現(xiàn)為T4＞T1＞CK＞T3＞T2。移栽后60 d時(shí)T1和T3處理堿解氮含量顯著高于CK，而T4處理與CK間差異不顯著。移栽后75 d，T1和T4處理堿解氮含量顯著高于CK。移栽后90 d T4處理堿解氮含量顯著高于CK，表現(xiàn)為T4＞CK＞T2＞T1＞T3。表明微生物肥與高碳基肥的配施能夠顯著提高土壤中堿解氮含量，以T4處理含量最高。

在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中通過靈活的陳設(shè)藝術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)其分隔空間，增強(qiáng)空間層次感的目的。在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以通過選擇不同功能、色彩、材質(zhì)的藝術(shù)陳設(shè)品，從而給人帶來不一樣的視覺、心理感受。例如比較典型的案例就是部分設(shè)計(jì)時(shí)通過在茶幾、餐桌上方設(shè)計(jì)吊燈，從而提升空間的層次感。通過靈活的陳設(shè)藝術(shù)也可以使人們?cè)诤椭C、協(xié)調(diào)的空間環(huán)境中生活、工作，獲得較好的體驗(yàn)。

圖4 不同處理土壤堿解氮含量的比較Fig.4 Soil alkali-nitrogen content under different treatments

2.2.2 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤速效磷含量的影響

不同處理土壤速效磷含量整體呈先下降再升高的趨勢(shì)（圖5）。其中，T4處理移栽后各時(shí)期土壤速效磷含量均顯著高于CK與T1處理（移栽后60 d除外）。移栽后30 d時(shí)土壤速效磷含量最高，表現(xiàn)為T4＞T3＞CK＞T2＞T1。移栽后45 d時(shí)T4處理土壤速效磷含量極顯著高于CK。移栽后60 d各處理土壤速效磷含量均顯著低于CK。移栽后75 d時(shí)T4處理土壤速效磷含量極顯著高于CK，T2和T3處理與CK間差異不顯著，T1處理顯著低于CK。移栽后90 d時(shí)T2、T3和T4處理土壤速效磷含量顯著高于CK和T1處理，表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞CK＞T1。表明微生物肥與高碳基肥的配施能夠提高土壤中速效磷含量，以T4處理最高。

圖5 不同處理土壤速效磷含量的比較Fig.5 Soil available phosphorus content under different treatments

2.2.3 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤速效鉀含量的影響

不同處理土壤速效鉀含量整體呈現(xiàn)先下降再升高的趨勢(shì)（圖6）。移栽后30 d時(shí)微生物肥和高碳基肥配施處理的土壤速效鉀含量顯著高于CK和T1處理，表現(xiàn)為T3＞T2＞T4＞CK＞T1。移栽后45 d時(shí)T4處理的土壤速效鉀含量顯著高于CK和T1處理。移栽后60 d時(shí)T1、T3和T4處理土壤速效鉀含量顯著低于CK。移栽后75 d時(shí)各處理土壤速效鉀含量均極顯著低于CK。移栽后90 d時(shí)T4處理土壤速效鉀含量極顯著高于其他處理。表明微生物肥與高碳基肥的配施能夠提高土壤中速效鉀含量，以T4處理最高。

圖6 不同處理土壤速效鉀含量的比較Fig.6 Soil available potassium content under different treatments

2.2.4 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

不同處理土壤有機(jī)質(zhì)含量整體呈現(xiàn)升高-降低-升高的趨勢(shì)（圖7）。除移栽后60 d外，微生物肥和高碳基肥配施處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK和T1處理。移栽后30 d時(shí)各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK。移栽后45 d時(shí)各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK，T2和T4處理又顯著高于T1和T3處理。移栽后60 d時(shí)T4處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK和T1處理。移栽后75 d時(shí)各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK，其中T3、T4處理又顯著高于T1和T2處理。移栽后90 d時(shí)所有配施處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK和T1處理，其中T1處理顯著高于CK，表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。表明微生物肥與高碳基肥的配施能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量，以T4處理最高。

圖7 不同處理土壤有機(jī)質(zhì)含量的比較Fig.7 Soil organic matter content under different treatments

2.2.5 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤pH的影響

不同處理土壤pH整體呈增加的趨勢(shì)（圖8）。移栽后30 d時(shí)T1和T2處理土壤pH顯著低于CK。移栽后45 d時(shí)T4處理土壤pH顯著高于CK。移栽后60 d時(shí)T4處理土壤pH顯著高于CK和T1。移栽后75 d時(shí)T1和T4處理土壤pH極顯著高于CK。移栽后90 d時(shí)T4處理土壤pH顯著高于CK和T1，表現(xiàn)為T4＞T3＞T1＞CK＞T2。表明微生物肥與高碳基肥的配施能夠提高土壤pH，以T4處理的土壤pH最高。

2.3 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)土壤酶活性的影響

2.3.1 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤脲酶活性的影響

不同處理土壤脲酶活性整體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)（圖9）。移栽后30 d各處理脲酶活性均顯著高于CK，表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞CK。移栽后45 d土壤脲酶活性最高，T3和T4脲酶活性顯著高于CK與T1處理，其中T1處理顯著高于CK，表現(xiàn)為T4＞T3＞T1＞T2＞CK。移栽后60 d時(shí)T4處理脲酶活性顯著高于CK，而其他處理與CK間差異不顯著。移栽后75 d和移栽后90 d時(shí)T4處理脲酶活性均顯著高于CK。表明微生物肥和高碳基肥的配施可提高土壤中的脲酶活性，各時(shí)期均以T4處理的脲酶活性最高。

圖8 不同處理土壤pH的比較Fig.8 Soil pH under different treatments

圖9 不同處理土壤脲酶活性的比較Fig.9 Soil urease activity under different treatments

2.3.2 微生物肥和高碳基肥配施對(duì)植煙土壤過氧化氫酶活性的影響

不同處理土壤過氧化氫酶活性整體呈現(xiàn)升高-降低-升高的趨勢(shì)（圖10）。移栽后30 d時(shí)T1、T3和T4處理的過氧化氫酶活性顯著高于CK，其中T4處理的過氧化氫酶活性顯著高于T1處理。移栽后45 d時(shí)各處理過氧化氫酶活性顯著高于CK。移栽后60 d時(shí)T1、T3和T4處理過氧化氫酶活性顯著高于CK。移栽后75 d時(shí)各處理的過氧化氫酶活性顯著高于CK。移栽后90 d時(shí)各處理過氧化氫酶活性顯著高于CK，表現(xiàn)為T4＞T1＞T2＞T3＞CK。表明微生物肥和高碳基肥的配施能夠提高土壤中過氧化氫酶活性，以T4處理最高。

3 討論

土壤微生物可促進(jìn)肥料的吸收與轉(zhuǎn)換，為作物根系的生長提供養(yǎng)分［26］。本研究中發(fā)現(xiàn)，施用高碳基肥以及微生物肥與高碳基配施的土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于常規(guī)施肥，這與李全勝等［27］和張珂等［13］對(duì)微生物肥、高碳基肥提高土壤微生物數(shù)量的研究結(jié)果一致。其中，細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量峰值分別出現(xiàn)在煙苗移栽后75 d、60 d和90 d，這與Zhang等［22］的研究結(jié)果一致。雖然兩個(gè)試驗(yàn)處理不同，但試驗(yàn)地點(diǎn)和氣候環(huán)境條件基本一致，推測(cè)可能是氣候變化引起了細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量峰值的時(shí)間點(diǎn)變化，但具體原因有待進(jìn)一步研究。土壤有機(jī)質(zhì)含有植物生長所需的各種營養(yǎng)元素，是提高土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變具有重要影響［28］。此外，土壤有機(jī)質(zhì)含量與微生物數(shù)量呈極顯著相關(guān)［29-30］。本研究結(jié)果表明，微生物肥與高碳基肥配施可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。其中，高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥150 kg/hm2+純氮37.5 kg/hm2和高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥225 kg/hm2+純氮30 kg/hm2兩個(gè)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于常規(guī)施肥，且隨著微生物肥用量增加，土壤微生物數(shù)量顯著增加，這與Schmidt等［31］的研究結(jié)果一致?？赡苁且?yàn)楦咛蓟手泻械纳锾烤哂锌障督Y(jié)構(gòu)，能為土壤微生物生長提供養(yǎng)分和良好的棲息環(huán)境，進(jìn)而可提高土壤微生物數(shù)量，為土壤有機(jī)質(zhì)含量增加奠定基礎(chǔ)［32］。

圖10 不同處理土壤過氧化氫酶活性的比較Fig.10 Soil catalase activity under different treatments

土壤酶主要來自于土壤微生物代謝，此外也來自于土壤動(dòng)物或植物殘?bào)w的分解。土壤酶可參與土壤中的生化反應(yīng)，其活性強(qiáng)弱可反映土壤生物和生化反應(yīng)的活躍程度［33］。其中，脲酶能夠直接參與氮素的形態(tài)轉(zhuǎn)化，其活性可表征土壤中氮素狀況，而過氧化氫酶活性在土壤中較穩(wěn)定，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一［34-35］。本研究中，高碳基肥1 500 kg/hm2處理土壤脲酶和過氧化氫酶活性顯著提高，驗(yàn)證了施用高碳基肥可提高土壤脲酶和過氧化氫酶活性［36］。而配施處理高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥150 kg/hm2+純氮37.5 kg/hm2和高碳基肥1 500 kg/hm2+微生物肥225 kg/hm2+純氮30 kg/hm2對(duì)土壤酶活性的提高效果更好，可能是微生物肥與高碳基肥配施可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤微生物數(shù)量，進(jìn)而提高了土壤酶活性［37］。

本研究中高碳基肥料1 500 kg/hm2+微生物肥225 kg/hm2+純氮30 kg/hm2處理土壤的堿解氮、速效磷（移栽后60 d除外）和速效鉀含量（移栽后60 d和75 d除外）均顯著提高，這與趙政等［38］、劉國順等［39］的研究結(jié)果一致。在烤煙生長前期，土壤中堿解氮含量呈增加趨勢(shì)，這可能是因?yàn)楦咛蓟手械纳锾磕軠p少土壤氮素淋失［40］，但隨著煙株的生長，土壤堿解氮含量降低，這是因?yàn)闊熤晟L消耗了堿解氮，以及微生物肥用量增加后固氮菌作用引起的土壤氮固定，進(jìn)而造成了煙草生長后期土壤缺氮［41］。此外，微生物肥中的木霉可活化土壤中的養(yǎng)分，加速土壤養(yǎng)分釋放，從而直接或間接地調(diào)節(jié)根際土壤養(yǎng)分的有效性和供應(yīng)能力，改善土壤肥力狀況［38］。土壤中速效磷、速效鉀含量峰值均出現(xiàn)在煙苗移栽后30 d，之后呈下降趨勢(shì)，可能與微生物肥中的解磷菌和解鉀菌可促進(jìn)土壤中磷和鉀的分解，提高了土壤的肥力有關(guān)［42］。其次，植煙土壤改良劑一般為酸性土壤的改良劑，可提高土壤pH。本研究結(jié)果表明，微生物肥與高碳基肥配施可提高土壤pH，高碳基肥中含有的生物質(zhì)炭是良好的酸性土壤改良劑［43］，富含Na、K和Ca等礦質(zhì)元素，溶于水后呈堿性。因此，施入土壤后可提高土壤pH，這與宋小寧［44］、Zhang等［22］和van Zwieten等［45］的研究結(jié)果一致。

高碳基肥配施微生物菌劑后，土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌、真菌和放線菌相對(duì)豐度與土壤全氮、速效磷和速效鉀含量存在顯著相關(guān)性［46］，如何利用土壤優(yōu)勢(shì)菌的相對(duì)豐度確定微生物肥用量和提高土壤肥力還有待進(jìn)一步研究。同時(shí)微生物肥受環(huán)境因素影響較大，還需要進(jìn)行長期定點(diǎn)試驗(yàn)以篩選出在不同土壤類型及氣候條件下微生物肥和高碳基肥料的最佳配施比例及施肥方式。

4 結(jié)論

微生物肥和高碳基肥的配施可以增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量及土壤pH，提高土壤脲酶和過氧化氫酶活性。其中，每公頃配施高碳基肥1 500 kg+微生物肥225 kg+純氮30 kg的處理對(duì)土壤微生物數(shù)量以及土壤肥力的提升效果最優(yōu)。