趙婭紅　胡騫予　夏融　王志江　謝永輝　葉賢文　余磊　齊穎　羊紹武　薛至勤　吳治興　黃飛燕　韓天華

摘要：為明確生物炭肥對煙草根結線蟲病及根際土壤的影響，通過田間試驗研究拌塘施用不同量生物炭肥對煙草根結線蟲病株根際土壤的影響。結果表明，常規(guī)施肥減量10%拌塘施用酵素生物炭肥能夠顯著降低煙草根結線蟲病的病情指數(shù)，其中酵素生物炭肥施用量為350 g·株?1時，根結線蟲病防治效果較好，防治效果達23.98%，且煙株農藝性狀表現(xiàn)較好；根際土壤中過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性較高，酚酸物質含量降低，化感自毒作用減弱。各處理土壤真菌數(shù)量均隨生育期的推進呈先增高后降低趨勢，其中酵素生物炭肥施用量為350 g·株?1時，根際土壤中的細菌量隨生育期推進逐步降低。各生育期土壤中均表現(xiàn)為真菌數(shù)量較高，細菌數(shù)量較低，真菌/細菌值較高，說明在煙草種植中，減量施肥10%同時拌塘施用酵素生物炭肥350 g·株?1能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤酶活性，為生物炭肥對易感根結線蟲病根際微生態(tài)調控提供了科學依據(jù)。

關鍵詞：生物炭肥；煙草；根結線蟲?。桓H土壤

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0848

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2024）04020609

煙草根結線蟲病是全球煙草生產上主要線蟲病害之一[1-3]。煙田因長期連作造成了較高的線蟲基數(shù)，使得根結線蟲病成為目前我國煙草產區(qū)普遍發(fā)生的病害[4-6]。由于根結線蟲寄生在煙草根系，會引起根結或形成結癭，導致根組織的生理活動受到抑制，進而使植株生長緩慢，葉尖和葉緣出現(xiàn)內卷現(xiàn)象；由于根結線蟲在煙草根部寄生時間長，可引起多種真菌及細菌性病害發(fā)生，嚴重影響煙葉品質。根結線蟲還可以在寄主體內積累大量毒素，從而引起植物細胞病變，甚至使其死亡，降低煙葉產量。因此，開展煙草根結線蟲綜合防治具有重大意義。當前，農業(yè)生產中防治煙草根結線蟲病所用的化學殺蟲劑不僅危害人畜健康，還污染生態(tài)環(huán)境[7]。隨著煙葉安全性越來越受到重視，綠色安全地控制煙草根結線蟲已變得越來越重要[89]。

生物炭是指生物材料經(jīng)高溫裂解后，在無氧和缺氧條件下生成的物質[10]。研究證明，生物炭能夠增加煙田土壤有機質，減少土壤養(yǎng)分損失，有效改善煙葉生長發(fā)育，提高煙葉產量和品質[11]。此外，生物炭肥能夠顯著增加土壤有機碳含量，提高土壤酶活性及土壤微生物數(shù)量，從而有效地維持土壤微生態(tài)平衡，恢復土壤生態(tài)功能，對煙草根結線蟲、黑脛病、小麥根腐病及其他典型土傳病害均有一定的防治效果[1213]。生物炭對土壤中氮、磷、鉀等元素的影響較小，但可以顯著增加土壤有機碳含量，促進土壤向好的方向轉化，從而提高土壤有機質和腐殖質含量[1415]，且在一定程度上提高土壤對氮、磷、鉀及鈣、鎂等元素的吸持量[1617]。Chan等[18]發(fā)現(xiàn)，生物炭可以顯著增加氮肥利用效率，將生物炭和其他有機或無機肥料混合施用可以增加作物產量。

當前，生物炭在大豆、水稻、小麥等作物上的增產作用已有研究報道[19-24]，但在煙草上的研究較少。近年來，生物質炭在根結線蟲危害方面的作用引起了人們的廣泛重視。Huang等[25]發(fā)現(xiàn)，以麻梨木為原料在土壤中加入適量生物質炭，能夠降低水稻根結線蟲病害的發(fā)生。陳威等[26]研究顯示，加入適量生物炭肥對番茄生物量的累積具有促進作用，且對番茄感染根結線蟲病有一定抑制作用。生物炭肥對防治煙草根結線蟲病的研究尚未見報道。因此，為了探討施用生物炭對植煙土壤防治根結線蟲的效果，本研究通過田間小區(qū)試驗，設置不同的生物炭肥施用量，研究其對煙草根結線蟲病的防控效果及對烤煙生長發(fā)育、土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和酚酸類物質等的影響，以期為昆明煙區(qū)煙草安全生產工作提供理論依據(jù)和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試煙草品種為‘紅花大金元。于2019年4—10月，在安寧市八街鎮(zhèn)（24°91′ N，102°47′ E）開展田間試驗。該地為具有嚴重根結線蟲病發(fā)病史的植煙區(qū)（最近3年或3年以上均有根結線蟲病發(fā)生，且發(fā)病率大于25%）。以常規(guī)施肥為對照（CK），在常規(guī)施肥減量10% 情況下分別拌塘施用酵素生物炭肥250（T250）、300（T300）和350 g·株?1（T350），共計4個處理。處理間采用隨機區(qū)組排列，每處理100株，重復3次。供試酵素生物炭肥的基本理化性狀為：全碳70%～80%，水分10%，pH 8.7，總氮0.9%，總磷2.7%，總鉀1.2%。所有試驗小區(qū)煙草均按當?shù)爻Ｒ?guī)操作進行管理。

1.2 土壤樣品采集

采用“S”形五點取樣法采集土壤樣品，分別在團棵期（移栽后30 d）、旺長期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后90 d）采集各處理近煙株根部10 cm處，直徑3 cm、深度15 cm 的根際土壤樣品約1 000 g，4 個處理3 個時期共計12 個樣品，重復200 g裝入無菌袋中迅速放入干冰盒中，帶回實驗室置于?80 ℃冰箱保存，用于高通量測序；剩余800 g用于測定土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性，并記錄土壤樣本基本信息。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同施用量煙株根結線蟲病病害調查

取5 點取樣方法，每點不少于50 株，按照GB/T23222—2008[27]的方法于烤煙采烤末期調查各處理煙株根結線蟲病的發(fā)病情況，計算發(fā)病率、病情指數(shù)和相對防治效果，公式如下。

發(fā)病率=（發(fā)病株數(shù)/調查總株數(shù)）×100% （1）

相對防治效果=（對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù)）/對照病情指數(shù)×100% （3）

1.3.2 煙株農藝性狀測定

分別于移栽后30、60、90 d，每個小區(qū)隨機選取10株煙株，采用鋼卷尺和游標卡尺調查株高、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)及最大葉片的長和寬。

1.3.3 土壤養(yǎng)分測定

參考鮑士旦[28]的方法測定土壤pH、有機質（organic matter，OM）、水解氮（available nitrogen，AN） 、速效鉀（availablepotassium，AK）和有效磷（available phosphorus，AP）含量。

1.3.4 土壤酶活性測定

參照關松蔭[29]的方法測定土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性。

1.3.5 土壤酚酸測定

參照榮思川等[30]的方法測定土壤對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、4-香豆酸、阿魏酸、肉桂酸含量。

1.3.6 土壤微生物數(shù)量

采用實時熒光定量PCR（qRT-PCR）檢測土壤中真菌和細菌的數(shù)量。提取土壤樣品宏基因組DNA，采用真菌特異性引物ITS1F（5-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3）和ITS2R（5-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3）及細菌特異性引物338F（5-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3）和806R（5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3）進行PCR，根據(jù)標準曲線定量檢測不同處理樣品中的細菌和真菌數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，利用SPSS 26.0進行顯著性分析，使用Origin 2021繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙株根結線蟲病的防治效果

不同處理煙田中煙株的根結線蟲病發(fā)病率均為100%，但病情指數(shù)存在明顯差異（表1）。T250和對照（CK）處理田間煙株的病情指數(shù)較高，分別為83.65和87.12；T300和T350處理田間煙株的病情指數(shù)分別為69.43 和66.23，顯著低于T250 和CK處理。與CK相比，拌塘施用酵素生物炭肥對煙株根結線蟲病具有一定防治效果，其中T300和T350 處理的防治效果較好，分別為20.31% 和23.98%；T250的防治效果較差，僅4.08%。

2.2 煙株農藝性狀分析

不同處理煙株的農藝性狀如表2所示。移栽后30 d，各處理煙株的株高、節(jié)距、最大葉長和最大葉寬均顯著高于CK。移栽后60 d，T350處理的株高較T250、T300 處理分別顯著增加34.53% 和39.08%；T350、T300和T250處理的有效葉片數(shù)和節(jié)距差異不顯著，但均顯著高于CK；T350處理的莖圍是T300處理的1.26倍；T250、T300、T350處理的最大葉長和最大葉寬差異不顯著。移栽后90 d，T350、T300和T250處理的株高、節(jié)距、莖圍和最大葉寬差異不顯著，但均顯著高于CK；4個處理的有效葉片數(shù)均差異不顯著?？傮w來看，T350處理的煙株在不同生育期的農藝性狀均表現(xiàn)較好。

2.3 土壤養(yǎng)分特征分析

不同處理下土壤養(yǎng)分含量如圖1所示。隨著生育進程的推進，CK處理土壤的pH呈顯著下降趨勢，酵素生物炭肥處理土壤的pH呈輕微下降趨勢，其中T350處理土壤的pH變化最?。煌寥烙行Я缀砍氏壬仙笙陆第厔?；除T300處理外，土壤有機質含量呈先升高后下降趨勢，即移栽后60 d土壤有機質含量最高，顯著高于移栽后30和90 d；T300和T350處理土壤的水解氮和速效鉀含量呈持續(xù)下降趨勢，而T250處理土壤的水解氮和速效鉀含量呈先上升后下降趨勢。移栽后30 d，T300處理的有效磷和速效鉀含量顯著低于其他處理；T350處理土壤的有機質和水解氮含量顯著低于其他處理。移栽后60 d，T300處理土壤的有機質和有效磷含量顯著低于其他處理；T350處理的水解氮含量顯著低于其他處理；T250處理的速效鉀含量顯著低于其他處理。移栽后90 d，T250和T300 處理的有機質含量顯著低于T350 和CK處理；T350 處理的水解氮含量顯著低于其他處理；T300處理的有效磷和速效鉀含量顯著低于其他處理。由此說明，添加酵素生物炭肥能有效促進煙株對土壤養(yǎng)分的吸收。

2.4 土壤酶活性分析

不同處理下土壤酶的活性如圖2所示。移栽后30 d，T350處理根際土壤的過氧化氫酶和脲酶活性顯著高于其他處理，分別較CK提高92.06%和28.09%；T300、T350和CK處理間的磷酸酶活性無顯著差異，但均顯著高于T250處理；T350和CK處理的蛋白酶活性無顯著差異，但顯著高于T250和T300處理。移栽后60 d，T300和T350處理根際土壤的過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性差異不顯著，但均顯著高于T250和CK處理，其中過氧化氫酶活性較CK 分別提高96.52% 和113.24%，脲酶活性較CK分別提高40.32%和37.90%，磷酸酶活性較CK 分別提高37.50% 和50%；T350 和CK處理的蛋白酶活性顯著高于T250和T300處理。移栽后90 d，T300和T350處理根際土壤的過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性均顯著高于T250和CK處理，其中過氧化氫酶活性較CK 分別提高109.44% 和119.74%，脲酶活性較CK 分別提高13.48% 和10.44%，磷酸酶活性較CK 分別提高60.00%和60.00%；T350和CK處理的蛋白酶活性顯著高于T250和T300處理。

總的來看，除移栽后30 d，T300處理根際土壤的脲酶活性與T250、CK 處理差異不顯著外，其他時期T300和T350處理的過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性均顯著高于T250 和CK 處理，且T350 處理的蛋白酶活性顯著高于T250 和T300處理。

2.5 土壤酚酸類物質含量分析

不同處理根際土壤中共檢測出6種酚酸類物質，含量如表3所示。移栽后30 d，T350處理根際土壤的丁香酸含量顯著低于T250和CK處理，與T300處理無顯著差異，且肉桂酸含量顯著低于其他處理；T250處理的4-香豆酸含量顯著高于其他處理。移栽后60 d，T350處理的香草酸、丁香酸、阿魏酸和肉桂酸含量顯著低于T250和CK處理，較CK 分別降低90.24%、57.44%、61.36% 和80.72%；T300 和T350 處理的丁香酸和4-香豆酸含量顯著低于T250 和CK 處理。移栽后90 d，T350處理的對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、4-香豆酸、阿魏酸含量顯著低于T250 和CK 處理，較CK 分別降低35.79%、82.52%、46.18%、60.77% 和57.12%，總的來看，所有處理根際土壤酚酸類物質含量隨生育期推進逐步增加，表現(xiàn)出富集效應，CK處理最顯著；而T350處理能降低烤煙根際土壤的酚酸類物質含量，減弱化感自毒作用。

2.6 土壤微生物數(shù)量分析

不同處理根際土壤微生物數(shù)量如表4所示。移栽后30 d，T300 和T350 處理根際土壤的真菌數(shù)量顯著高于T250和CK處理；T250和T300處理的細菌數(shù)量顯著高于T350和CK；T250和T350處理根際土壤的真菌/細菌值高于T300和CK處理。移栽后60 d，T300 和T350 處理根際土壤的真菌數(shù)量顯著高于T250 和CK 處理；T350 和CK 處理的細菌數(shù)量顯著低于T250和T300處理；T350處理的真菌/細菌值高于其他處理。移栽后90 d，T350處理根際土壤的真菌數(shù)量顯著高于其他處理；T250和T350處理的細菌數(shù)量顯著高于T300處理；T300和T350處理的真菌/細菌值高于T250和CK處理。

總的來看，根際土壤真菌的數(shù)量隨生育期推進呈先增加后降低趨勢；細菌數(shù)量隨生育期推進在不同處理下的變化趨勢存在差異，其中T250和T300處理的細菌數(shù)量隨生育期推進呈先增高后降低趨勢，而T350和CK處理的細菌數(shù)量隨生育期的推進逐步減少。T350處理根際土壤的真菌數(shù)量在各生育期均較高，而細菌數(shù)較低，真菌/細菌值較高，說明常規(guī)施肥減量10%情況同時拌塘施用酵素生物炭肥350 g·株?1能夠提高根際土壤的真菌數(shù)量，降低細菌數(shù)量，有利于提高土壤肥力及土壤酶活性。

3 討論

本研究表明，常規(guī)施肥減量10% 情況下，拌塘施用酵素生物碳肥350 g·株?1對煙株根結線蟲病具有較好的防治效果。土壤酶活性反映了土壤內各生物化學過程的強弱與走向[31]，其在土壤肥力、自凈能力等方面都是一項重要的指標[29]。在農業(yè)生產活動中，人們可通過測定土壤酶活性來了解作物生長發(fā)育情況及其對養(yǎng)分的吸收利用狀況，從而指導合理施肥。土壤中的各種酶類在調控土壤養(yǎng)分平衡方面起著至關重要的作用。過氧化氫酶是土壤氧化過程強度的標志，其活性高低與土壤有機質的轉化速度密切相關；脲酶能促使土壤中的有機化合物——尿素水解成氨態(tài)氮，提高氮素利用率，促進土壤氮素循環(huán)[32]。本研究表明，T300和T350處理煙株根際土壤中的過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性顯著高于T250和CK處理，且T350處理的蛋白酶活性顯著高于T250和T300處理。土壤酚酸類化合物可直接影響作物根系的細胞膜特性，進而對作物生長產生抑制作用，是產生連作障礙的主要因素之一[33]。本研究表明，CK處理根際土壤中的酚酸物質含量較高；T350處理能顯著降低烤煙根際土壤中的酚酸類物質含量，減弱化感自毒作用。

綜上所述，T350處理不僅對根結線蟲病具有較好的防治效果，其煙株還表現(xiàn)較好的農藝性狀，根際土壤中的過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性較高，且能降低根際土壤中酚酸類物質含量，減弱化感自毒作用；在各生育期土壤中的真菌數(shù)量均較高，而細菌數(shù)量較低，真菌/細菌值較高，由此表明，常規(guī)施肥減量10%情況下，拌塘施用酵素生物碳肥350 g·株-1能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤活性，有利于煙株的生長發(fā)育，同時對根結線蟲病具有較好的防控效果。

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（責任編輯：張冬玲）

基金項目：云南省教育廳科學研究基金項目（2022Y708，2022Y711，2022Y692）；上海煙草集團有限責任公司科技計劃項目（2022310000140544）。