全 文 ：不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响*
张云伟摇 徐摇 智摇 汤摇 利**摇 李艳红摇 宋建群摇 徐健钦
(云南农业大学资源与环境学院, 昆明 650201)
摘摇 要摇 通过田间小区试验,研究了不同有机肥(精制有机肥、生物有机肥)与减量 20%化肥
配施对烤烟根际微生物、青枯病防效及产量和品质的影响.结果表明: 与常规化肥(CF)相比,
化肥减量 20%配施有机肥(OF)或生物有机肥(BIO)均显著提高了烤烟根际的细菌数量和微
生物总量,配施生物有机肥还显著提高了烤烟根际放线菌的数量,比 OF 增加 44. 3% ,且真菌
数量呈下降趋势.与 CF处理相比,OF或 BIO处理均显著提高了烤烟根际微生物利用碳底物
的能力,BIO还显著提高了根际微生物利用酚类碳源的能力. OF和 BIO处理均显著降低了烤
烟青枯病的发生及危害程度,与 CF相比,OF 处理的烤烟青枯病发病率和病情指数分别下降
了 4%和 8% ,BIO 处理的烤烟青枯病发病率和病情指数分别下降了 23%和 15. 9% . OF 和
BIO处理均显著提高了烤烟的上等烟比例,比 CF分别增加了 10. 5%和 9. 7% . BIO 处理的产
量和产值比 OF分别提高 17. 1%和 18. 9% .
关键词摇 有机肥摇 生物有机肥摇 烤烟摇 土壤微生物摇 青枯病
文章编号摇 1001-9332(2013)09-2551-06摇 中图分类号摇 S144. 1摇 文献标识码摇 A
Effects of different organic fertilizers on the microbes in rhizospheric soil of flue鄄cured tobac鄄
co. ZHANG Yun鄄wei, XU Zhi, TANG Li, LI Yan鄄hong, SONG Jian鄄qun, XU Jian鄄qin (College
of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China) . 鄄Chin.
J. Appl. Ecol. ,2013,24(9): 2551-2556.
Abstract: A field experiment was conducted to study the effects of applying different organic fertil鄄
izers (refined organic fertilizer and bio鄄organic fertilizer) and their combination with 20% reduced
chemical fertilizers on the microbes in rhizospheric soil of flue鄄cured tobacco, the resistance of the
tobacco against bacterial wilt, and the tobacco yield and quality. As compared with conventional
chemical fertilization ( CK), applying refined organic fertilizer ( ROF) or bio鄄organic fertilizer
(BIO) in combining with 20% reduced chemical fertilization increased the bacterial number and
the total microbial number in the rhizospheric soil significantly. Applying BIO in combining with
20% reduced chemical fertilization also increased the actinomyces number in the rhizospheric soil
significantly, with an increment of 44. 3% as compared with that under the application of ROF in
combining with 20% reduced chemical fertilization, but decreased the fungal number. As compared
with CK, the ROF and BIO increased the carbon use capacity of rhizospheric microbes significant鄄
ly, and the BIO also increased the capacity of rhizospheric microbes in using phenols significantly.
Under the application of ROF and BIO, the disease incidence and the disease index of bacterial wilt
were decreased by 4% and 8% , and 23% and 15. 9% , and the proportions of high grade tobacco
leaves increased significantly by 10. 5% and 9. 7% , respectively, as compared with those in CK.
BIO increased the tobacco yield and its output value by 17. 1% and 18. 9% , respectively, as com鄄
pared with ROF.
Key words: organic fertilizer; bio鄄organic fertilizer; flue鄄cured tobacco; soil microbe; bacterial
wilt.
*公益性行业(农业)科研专项(201103004,201103003)、国家科技支撑计划项目(2012BAD14B01)、云南省高校科技创新团队支持计划项目和
云南农业大学学生科技创新创业行动基金项目(2013ZK055)资助.
**通讯作者. E鄄mail: ltang@ ynau. edu. cn
2013鄄01鄄08 收稿,2013鄄07鄄02 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 9 月摇 第 24 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2013,24(9): 2551-2556
摇 摇 土壤是可持续农业的首要因素. 发掘土壤本身
的潜力以降低农用化学品的投入,节约资源,减少对
环境的污染,同时实现作物可持续高产优质是可持
续农业发展的目标[1] . 长期以来,土传病害一直是
农产品生产最主要的限制因子之一,然而,使用化学
药剂防治植物土传病害给土壤增加了巨大的负担,
导致土壤微生态系统失衡[2-3],同时,过量使用农药
和化肥又增加了农田的环境风险[4] . 土壤微生物是
参与碳、氮、磷、硫等元素转化的主要驱动力,对土
壤鄄植物生态系统中的物质循环和能量流通起着决
定作用[5],是土壤肥力的重要指标. 提高土壤微生
物活性,能够促进植物生长,防治或减轻病虫危害,
提高作物产量和品质[6-7] .近年来,国内外有关利用
有机肥和生物有机肥调控土壤微生物区系,减轻植
物土传病害、提高农产品品质的研究已有较多报
道[8-13] .不同类型的有机肥和生物有机肥对番茄土
传病害[8,11-12]、烤烟连作障碍[9]、香蕉枯萎病[10]及
其土壤微生物的影响等研究均有报道. 研究结果一
致认为,有机肥和生物有机肥的施用能在一定程度
上改善土壤微生物区系及其代谢活性,防治土传病
害,提高农产品产量和品质,实现农业的可持续发
展[8-14] .
烤烟是云南省主要经济作物.长期大量施用化
肥,忽视有机肥料的施用,造成土壤有机质含量下
降,烟田土壤酸化、板结,烟叶营养比例失调,已成为
烟叶产量和品质提高的瓶颈[15-16] .目前关于不同有
机肥对烤烟产量和品质的影响研究已有较多报
道[16-20] .任小利等[17]采用大田试验研究了菜粕堆
肥对烤烟产量、品质及土壤微生物的影响. 彭智良
等[18]采用田间试验的方法研究了饼肥、氨基酸肥对
烤烟产量、品质的影响. 陈巧玲等[19]通过盆栽试验
的方法研究了生物有机肥对烤烟青枯病及病原菌的
影响.徐健钦等[20]在田间条件下研究了不同有机肥
对烤烟产量和品质的影响,结果表明,在化肥减量的
条件下配施生物有机肥能提高烤烟烟叶的产量和上
中等烟比例.然而,有关有机肥和生物有机肥对云南
烤烟土壤微生物区系的影响尚缺乏系统研究,通过
田间小区试验利用有机肥在化肥减量的条件下调控
土壤微生物区系,以减轻烤烟土传病害的研究还未
见报道.因此,本试验以云南烤烟为对象,通过田间
小区试验,研究在化肥减量的条件下配施有机肥和
生物有机肥对烤烟青枯病及土壤微生物区系的影
响,探讨土壤微生物区系变化与烤烟病害的关系,以
期为有机肥和生物有机肥在烤烟上的控病应用及减
肥增效提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
试验于 2011 年 5—9 月在云南省昆明市寻甸县
云南农业大学大河桥农场(25毅56忆 N 103毅25忆 E)进
行.供试烤烟品种为红花大金元,供试土壤基本理化
性状见表 1. 供试化肥为烟草专用肥(8鄄16鄄24),精
制有机肥和生物有机肥由江苏新天地生物肥料工程
中心有限公司提供. 精制有机肥含有机质逸35% ,
氮、磷、钾逸5%;生物有机肥含有机质逸25% ,氮、
磷、钾逸6%,抗病菌种多粘类芽孢杆菌(Paenibacil鄄
lus polymyxa)有效活菌数逸0. 5伊108·g-1 .
1郾 2摇 试验设计
试验共设置 3 个处理: CF:当地常规施肥
(100% NPK 化肥 ); OF: 80% NPK 化肥 + 0郾 30
kg·m-2精制有机肥; BIO: 80% NPK 化肥 + 0郾 30
kg·m-2生物有机肥.每处理 4 次重复,共计 12 个小
区.每小区 5 墒,每墒植烟 9 株,每个小区共植烟 45
株,株行距为 55 cm伊120 cm,小区面积 29. 7 m2,完
全随机区组排列.
CF处理氮肥用量按 60 kg N·hm-2施入,其中,
基肥 45 kg N·hm-2,追肥 15 kg N·hm-2,总养分比
例为 N 颐 P2O5 颐 K2O=1 颐 2 颐 3;OF和 BIO处理的化
肥在 CF处理的基础上减量 20% ,在移栽前施入.精
制有机肥和生物有机肥在移栽前一次性施入,环施
覆土.试验中不使用防治烤烟土传病害的农药,其他
技术措施按优质烟生产技术要求操作和管理.
1郾 3摇 取样与分析方法
1郾 3郾 1 土壤取样摇 于 2011 年 9 月 1 日烤烟最后一次
采烤结束后,采用五点取样法选取采样点,利用抖土
法采集根际土样,混匀,放入无菌自封袋中,立即带
回实验室,放入 4 益冰箱保存,用于微生物数量的平
板培养和微生物功能多样性分析.
1郾 3郾 2 烤烟分级摇 分别将各小区烟叶于适烤期挂牌
采烤,计算各处理小区的产量,并按当地收购价格计
算各处理产值.依据国家烟叶标准[21]分级后计算上
表 1摇 供试土壤基本理化性质
Table 1摇 Basic physical and chemical properties of test soil
pH 有机质
Organic matter
(g·kg-1)
速效氮
Available N
(mg·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
7. 99 20. 35 103. 02 27. 31 174. 76
2552 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
等烟和上中等烟比例.
1郾 3郾 3 病害调查摇 根据文献[22]在脚叶成熟期对烤
烟青枯病和黑胫病进行病害调查并分级,计算发病
率和病情指数.
发病率=发病株数 /调查总株数伊100%
病情指数=移(各级病株数伊该病级值) / (调查
总株数伊最高级值)伊100
1郾 3郾 4 微生物数量和功能多样性分析摇 微生物数量
分析采用稀释平板计数法进行,细菌采用牛肉膏蛋
白胨培养基、真菌采用马丁式培养基、放线菌采用改
良高氏一号培养基进行培养[23] . 采用 Biolog鄄Eco 微
平板法研究不同处理对烤烟根际土壤微生物功能多
样性的影响,具体方法参照文献[24].
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2007 软件处理数据,用
SPSS 11. 5 软件进行方差分析(Duncan 法),差异显
著性水平设为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同有机肥对烤烟根际土壤微生物数量的
影响
从图 1 可以看出,与常规化肥处理(CF)相比,
在化肥减量 20%的条件下配施有机肥和生物有机
肥显著增加了烤烟根际土壤细菌数量,其中配施有
机肥(OF)和生物有机肥(BIO)分别比 CF 增加了
33. 2% (P = 0. 016)和 57. 6% (P = 0. 001),OF 与
BIO间差异不显著. 配施有机肥和生物有机肥均能
增加根际土壤放线菌数量. 与 CF 相比,OF 处理根
际放线菌数量有一定增加,但差异不显著;而 BIO
处理显著增加了根际放线菌数量,较 CF 增加
103郾 1% ( P = 0. 001 ),较 OF 增加 44. 3% ( P =
0郾 011).与 CF 相比,OF 的烤烟根际土壤真菌数量
有增加趋势,而 BIO 的根际土壤真菌数量呈下降
趋势.
施用有机肥和生物有机肥均能显著增加烤烟根
际土壤微生物总量,与 CF 相比,OF 处理的根际土
壤微生物总量显著增加了 33. 7% (P = 0. 01),而
BIO处理的根际土壤微生物总量较 CF 处理显著增
加了 60. 0% (P = 0. 001),较 OF 处理显著增加了
19. 7% (P<0. 05).
2郾 2摇 不同有机肥对烤烟根际土壤微生物功能多样
性的影响
2郾 2郾 1 微生物代谢活性 摇 AWCD(average well color
development)值可反映土壤微生物对 Biolog鄄Eco 微
平板中单一碳源总体利用能力,是表征土壤微生物
代谢活性的主要指标[20] .图2比较了不同施肥处理
图 1摇 不同处理对烤烟根际土壤细菌、放线菌、真菌及微生物总量的影响
Fig. 1摇 Effects of different treatments on rhizosphere soil bacteria, actinomyces, fungi and total microorganisms population of flue鄄
cured tobacco.
CF:100%NPK化肥 100%NPK chemical fertilizer; OF:80%NPK化肥+0. 30 kg·m-2精制有机肥 80%NPK chemical fertilizer+0. 30 kg·m-2 refined
organic fertilizer; BIO:80%NPK化肥+0. 30 kg·m-2生物有机肥 80%NPK chemical fertilizer +0. 30 kg·m-2 bio鄄organic fertilizer. 不同小写字母表
示各处理之间差异显著(P<0. 05) Different small letters indicated significant difference among treatments at 0. 05 level.下同 The same below.
35529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张云伟等: 不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响摇 摇 摇 摇
图 2摇 不同施肥处理在 Biolog鄄Eco 板上 AWCD 值随培养时
间的变化
Fig. 2摇 Changes of AWCD in Biolog鄄Eco plate with incubation
time under different fertilizer treatments.
在不同反应时间的 AWCD值,在化肥减量 20%的条
件下配施有机肥和生物有机肥的 AWCD 值始终高
于常规化肥处理,从 48 h 开始差异达到显著水平
(P<0. 05). BIO处理的 AWCD值有高于 OF 处理的
趋势,但差异未达显著水平.这说明生物有机肥和精
制有机肥均能显著地提高烤烟根际微生物的代谢活
性,提高其利用碳源的能力.
2郾 2郾 2 微生物不同类型碳源利用能力摇 用不同类型
碳源平均颜色变化率评价了不同施肥处理烤烟根际
微生物对糖类、羧酸类、氨基酸类、胺类、聚合物类和
酚类 6 类碳源利用能力的差异(图 3).在化肥减量
20%的条件下,配施有机肥和生物有机肥均能显著
提高烤烟根际微生物对糖类、羧酸类和聚合物类碳
源的利用率;对氨基酸类碳源利用率有明显提高的
图 3摇 不同施肥处理下烤烟根际微生物对不同类型碳源利
用率
Fig. 3 摇 Utility for different types of carbon sources by rhizos鄄
pheric microbes of flue鄄cured tobacco under different fertilizer
treatments.
A:糖类 Sugars; B:羧酸类 Carboxylic acids; C:氨基酸类 Amino acids;
D:胺类 Amines; E:聚合物类 Polymers; F:酚类 Phenols.
趋势,但差异未达显著水平;而对胺类碳源的利用率
无显著影响.值得注意的是,BIO 显著提高了微生物
利用酚类碳源的能力,较 CF 处理提高了 110. 2%
(P=0. 001),较 OF处理提高了 54郾 7% (P<0. 05).
2郾 2郾 3 微生物碳源利用主成分分析摇 对不同施肥处
理下烤烟根际微生物利用单一碳源特性进行主成分
分析,结果如图 4 所示.与烤烟根际微生物碳源利用
功能多样性相关的主成分 1(PC1)、主成分 2(PC2)
可分别解释变量方差的 82. 2%和 10. 2% . 因此,根
据主成分 1 可比较各处理的微生物群落功能,对每
一主成分得分系数与 31 种碳源吸光度值的相关分
析结果表明,对 PC1 贡献较大的碳源主要是糖类和
羧酸类,而对 PC2 贡献较大的碳源主要为胺类和氨
基酸类.不同施肥处理对烤烟根际微生物群落功能
的影响差异极显著. CF 处理位于 PC1 和 PC2 的负
端,说明常规化肥处理对土壤微生物的碳源利用能
力无显著影响. OF 和 BIO 处理均位于 PC1 和 PC2
的正端,二者之间无显著差异. 与 CF 处理相比,两
者均显著提高了烤烟根际微生物对 PC1 和 PC2 上
的主要碳源的利用能力,明显提高了烤烟根际微生
物的群落功能.
2郾 3摇 不同有机肥对烤烟青枯病的影响
从烤烟青枯病发生情况(图 5)可知,在田间条
件下,减量 20%化肥配施有机肥和生物有机肥处理
的青枯病发生及危害程度均显著低于常规化肥处
理.与 CF 相比,OF 的青枯病发病率及病情指数分
别降低了 4% (P<0. 05)和 8% (P = 0. 011),BIO 的
青枯病发病率及病情指数分别降低了 23% (P =
0郾 001)和 15. 9% (P=0. 001).与 OF相比,BIO的青
枯病发病率及病情指数分别降低了 19%和 7. 9%
( P<0. 01) .可见,生物有机肥的施用能显著降低烤
图 4摇 不同施肥处理下烤烟根际微生物群落功能主成分分析
Fig. 4 摇 Principal component analysis of rhizosphere microbial
community function of flue鄄cured tobacco under different fertiliz鄄
er treatments.
4552 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 5摇 不同有机肥对烤烟青枯病的影响
Fig. 5摇 Effects of different organic fertilizers on bacterial wilt of
flue鄄cured tobacco.
烟青枯病的发生及危害程度,其表现明显好于精制
有机肥.
2郾 4摇 不同有机肥对烤烟产量和质量的影响
从表 2 可以看出,与常规化肥处理相比,减量
20%化肥配施有机肥和生物有机肥处理均能显著提
高烤烟的上等烟比例,增幅分别为 10. 5%和 9. 7% .
OF处理虽然显著提高了烤烟的上等烟比例,但是产
量较 CF显著下降了 6. 3% (P<0郾 05),产值也呈现
出下降的趋势.与 CF 相比,BIO 的烤烟产量和产值
显著提高,增幅分别为 9. 8%和 8郾 6% ,表现出较好
的减肥增效作用.可见生物有机肥中的功能微生物
对烤烟品质和产量的提高起到了重要的作用.
表 2摇 不同有机肥对烤烟经济指标的影响
Table 2摇 Effects of different organic fertilizers on economic
indicators of flue鄄cured tobacco
处理
Treat鄄
ment
产量
Yield
(kg·hm-2)
产值
Output value
(yuan·hm-2)
上等烟比例
Proportion of
high grade
tobacco leaves
(% )
上中等烟比例
Proportion
of mid鄄high
grade tobacco
leaves (% )
CF 2370. 3依30. 7b 37286. 9依533. 9b 27. 4依1. 0b 82. 1依1. 0a
OF 2221. 1依18. 3c 34022. 1依313. 5b 37. 9依0. 9a 81. 6依1. 2a
BIO 2602. 0依50. 1a 40472. 1依343. 2a 37. 1依0. 4a 84. 1依0. 9a
同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Data with different small
letters in the same column indicated significant difference at 0. 05 level.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响
土壤抑病能力最重要的因素是土壤中的微生
物[1] .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.
本试验采用稀释平板计数法和 Biolog鄄Eco 微平板相
结合的方法研究了不同施肥处理烤烟根际微生物的
变化.结果表明,在化肥减量 20%的条件下,配施精
制有机肥和生物有机肥都能增加烤烟根际细菌、放
线菌的数量,提高烤烟根际微生物的多样性.这与前
人的研究结果一致[3,11] . 土壤中细菌数量的增加有
利于土壤养分的转化,能为植物的生长提供良好的
环境,而土壤中放线菌数量的增加不仅能促进土壤
有机质转化,还能产生抗生素,对植物的土传病原菌
起到一定的拮抗作用[11] . 与精制有机肥相比,生物
有机肥更能促使细菌、放线菌成为烤烟根际的优势
菌群,降低根际真菌的数量,提高土壤微生物的多样
性,使根际微生物区系向健康的方向发展,有助于形
成抑病型土壤[1] . Biolog鄄Eco 微平板测定结果表明,
两种商品有机肥可提高土壤微生物利用碳底物的能
力,对 6 类碳源的利用和主成分分析进一步说明了
这一结果.这与前人的研究结果一致[3,8-11] . 值得注
意的是,生物有机肥显著提高了根际微生物利用酚
类碳源的能力,而酚类的增加降低了土壤中氨化细
菌的繁殖,是造成连作障碍的原因之一[9,25] .施用生
物有机肥能促进根际微生物利用酚酸类碳源的能
力,从而降低土壤中酚酸的积累,可在一定程度上减
轻作物的连作障碍[9] .这可能是生物有机肥降低烤
烟土传病害和连作障碍的机制之一.
3郾 2摇 不同有机肥对烤烟土传病害控病效果及产量
和质量的影响
本研究结果表明,在田间条件下,化肥减量
20%配施两种商品有机肥都能使烤烟青枯病的发生
情况和危害程度有所下降,以化肥减量配施生物有
机肥对烤烟青枯病防治效果最为明显. 化肥减量
20%配施有机肥和生物有机肥均提高了烤烟的上等
烟比例,减量化肥配施精制有机肥虽然提高了烤烟
的品质,但产量较常规化肥有所下降. 在化肥减量
20%的条件下,配施生物有机肥处理获得了比常规
化肥处理更高的产量和产值,说明生物有机肥有更
好的促生和抑病作用,其原因可能是生物有机肥的
施用改善了烤烟根际土壤的微生物区系,提高了根
际微生物的代谢活性,促进了土壤中养分的活化和
抑病型土壤的形成. 生产中若能降低化肥施用量配
施生物有机肥,可减少因生产化肥而消耗的大量能
源,减轻环境污染,实现农业废弃物的循环利用和农
55529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张云伟等: 不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响摇 摇 摇 摇
业的可持续发展[4,11] .本研究结果表明,精制有机肥
和生物有机肥的效用有一定的相似性,但各有优势,
是否可将这两种有机类肥料以不同比例与减量化肥
配施,达到更高的产量和更好的控病效果,使减肥增
效达到最大化,是下一步研究的重点.
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作者简介摇 张云伟,男,1989 年生,硕士研究生.主要从事植
物营养与土壤微生物研究. E鄄mail: zyw525448326@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
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