根际营养调控对苗床期烟苗生长、代谢和微生物数量的影响

根际营养调控对苗床期烟苗生长、代谢和微生物数量的影响

甘肃庆阳市正宁县烟区位于芦东干旱高原。它是黄淮海的一个大烟区。渭北高干线陕北高沟第二烟花社区。属于优质适合种植香烟的地区。烟草爆炸历史悠久，烟草生产已成为当地繁荣动态县的主要支柱。然而,近年来由于长期连作和施肥不合理引起产量持续下降、品质降低以及病虫害严重等问题[2~4],尤其是病毒病的发病率逐年提高,严重影响烟叶的品质和商品性,导致种植效益下降,极大地挫伤了烟农的种植积极性。生物有机肥的问世为解决上述问题提供了思路,这类肥料集有机肥、菌肥、化肥与微肥的优点于一体,不仅含有大量有机质和促生物质,同时含有较多的功能微生物,能显著促进植物苗期根系生长和吸收,活化土壤养分[6~8],改善微生物区系,协调作物营养的均衡供应,并能增强植株的抗病能力,尤其是由南京农业大学研制的拮抗菌微生物有机肥,对枯(黄)萎病等连作土传病害的生防率达到60%以上。同时,这类肥料最适合根际施肥,通过在根际引入拮抗微生物和有益微生物,使之抢先占据根际和根表生态位,是解决经济作物集约化生产中重建土壤微生物区系的突破口。近几年正宁烤烟的主要病害是病毒病,通常是烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒等多种病毒联合感染,植株一旦发病很难控制。为此,我们以“养根壮苗”和“壮苗防病”为出发点,采取根际施肥技术,一方面以培育壮苗为目标,在苗床土中施入大量生物有机肥,另一方面移栽时再次于根际穴施生物有机肥,筑成有益微生物的“微生物墙”,通过生物有机肥对苗床期和大田期烤烟根际营养的双重调控作用,考察生物有机肥对烟苗的生长、代谢和对苗床土微生物数量以及对烟叶产量的影响,以期揭示生物有机肥对陇东烤烟生长的根际营养调控作用,从而为当地的合理育苗提供理论支撑,为当地农民合理施肥提供技术指导。1材料和方法1.1不同处理的生物有机肥对土壤肥力的影响田间试验于2008年在甘肃省庆阳市正宁县进行,供试土壤为黑垆土,基本理化性状为:有机质12.5gkg-1,全氮0.8gkg-1,碱解氮64.6mgkg-1,速效磷11.6mgkg-1,速效钾162.5mgkg-1,pH(水土比5∶1)值为8.3。田间试验设两个处理:对照(T1),不施生物有机肥;处理(T2),施生物有机肥,每处理3次重复,随机区组排列,小区面积59.4m2(9m×6.6m),行距1.1m,株距0.6m,种植密度为15150株hm-2。生物有机肥由南京农业大学提供,含氮磷钾≥6%,有机质≥25%,其中氨基酸态氮占总氮的60%以上,含抗土传枯萎病的微生物数量108g-1以上。苗床期用量为苗床土的1.2%(ww-1),大田期用量4g株-1,移栽时穴施。所有处理化肥用量一致,氮肥用量为N60kghm-2,N:P2O5:K2O比例1:1.5:3,氮肥用硝铵磷(N含量32%,P2O5含量4.4%),磷肥用过磷酸钙(P2O5含量16%),钾肥用硫酸钾(K2O含量50%)。采用双层施肥技术,下层肥料于起垄时施入,开沟20cm深,条施80%的氮肥、磷肥和钾肥,上层肥料于移栽时施入,穴施全部微生物有机肥和剩余20%的氮肥、磷肥,20%的钾肥于现蕾期喷施。烤烟供试品种:当地主栽品种CV70,由正宁县烟叶生产管理局提供。1.2测定指标及方法苗期样品采集与分析测定:于成苗期(移栽前一周锻苗时)在苗床中采用五点法对称取样,每个处理选取10株,利用切块法将带土烟苗取出,轻轻抖动,使植株与土壤分离,土样混匀一半风干,测定其理化性状,另一半于4℃保存,测定土壤微生物区系。植株样5株用来测定地上部及根系形态指标,5株用来测定烟叶(自上而下第3、4两片叶)酶活性及根系(整个根)活力指标。烟叶酶活性及根系活力测定:硝酸还原酶活性采用活体法;蔗糖转化酶活性采用3,5—二硝基水杨酸比色法;根系吸收面积采用吸附甲烯蓝法;根系脱氢酶活性采用还原TTC法。根系形态指标:用WinRHIZOTM根系扫描系统测定。土壤微生物区系:平板计数法。大田期样品采集与计产:按照“下部叶适时早采、中部叶成熟采收、上部叶充分成熟采收”的原则,成熟一片采收一片,分小区单独采烤、记产。1.3试验处理试验数据采用EXCEL2003和DPS7.05软件进行统计分析。2结果与分析2.1生物有机肥对于壮苗的生物效应测定于成苗期对烟苗地上部生物学性状、生理生化指标、根系形态和活力以及土壤微生物区系进行了测定,以了解生物有机肥对苗床期烤烟的生物效应,尤其是对培育壮苗的效果。2.1.1对壮苗的影响苗床期烟苗地上部的生物学性状指标主要包括叶片数、叶面积、单叶重等,各指标测定结果见表1。烤烟以叶片为收获器官,其产量构成因素主要是叶面积和单叶重。从表1结果可以看出,施用生物有机肥的(T2)处理明显促进了烟苗地上部和叶片的生长,尤其是对叶重的效果更为显著。与对照(T1)相比,T2处理的最大叶叶面积和叶干重分别增加了28.9%和68.0%,地上部干重增加了191.9%,处理间差异达显著和极显著水平。移栽时的真叶数是壮苗的首要指标,各地对壮苗的叶片数要求因气候等生态环境条件而异,根据正宁当地的情况,真叶数应该为8~10片[15~17]。从表1结果可以看出,T2处理的叶片数比T1多一片,达到了壮苗指标,说明T2处理成苗速度快,这对当地的烤烟生产极为有利。烤烟大田生长期日平均气温≥20℃的持续天数是划分烤烟最佳适宜区的重要生态指标,持续天数越长,对烤烟的成熟和品质越有利,最佳适宜区的这一天数为≥70d,正宁烟区常因早春低温推迟育苗期,致使移栽延后,使烤烟大田生长期≥20℃的有效积温天数明显减少,仅为50d左右,这对产量和品质造成严重影响。T2处理由于成苗速度快,叶片数提前达到移栽标准,可提前移栽,对形成优质烟叶十分有利。2.1.2生物有机肥对于烟蒸体根的影响用WinRHIZO根系分析系统测定成苗期根系形态参数,并称得干重,结果见表2。烤烟壮苗的根参数指标为根系发达,侧根数目多,根干重在0.1克以上。表2结果显示,T2处理不仅根系干重比对照增加了一倍,而且比T1具有更理想的根形态参数,处理间所有形态指标间的差异均达到显著或极显著水平,尤其是总根长和根尖数分别比对照增加了161.5%和290.2%,说明生物有机肥不仅有利于烤烟形成更多的吸收根,也有利于侧根的形成和发育,而侧根的数量和位置决定着根系的空间框架和植物在特殊气候或环境中的命运,其大量形成是根系克服本身不能向养分移动或离开贫瘠土壤的一种途径,因此具有十分重要的农学意义。比根长是单位根重所具有的根长,T2处理的比根长比对照增加了30.84%,说明二者在以消耗等量碳水化合物构筑等重量根系时,T2处理的根系所接触的土壤面积更大,更有利于对土壤养分的吸收。2.1.3生物有机肥对植物碳代谢的影响于成苗期测定叶片中与碳、氮代谢相关酶的活性及根系活力,结果见表3。叶片中的硝酸还原酶是植株体内硝酸盐同化过程中的限速酶,其活性与植株叶片光合作用、氨基氮含量紧密相关,反映了植株氮代谢的强弱。从表3结果可以看出,生物有机肥可提高叶片中硝酸还原酶的活性,有利于增强植株氮代谢。蔗糖转化酶是植物碳代谢的重要酶类,主要作用是将蔗糖转化为单糖。从表3结果可以看出,微生物有机肥极显著地促进了烟苗的碳代谢,T2处理叶片的蔗糖转化酶活性比对照增加65.6%。碳代谢的大幅度增强为细胞和植株的生长提供更多的碳骨架和能量。根系总吸收面积、活跃吸收面积以及脱氢酶活性是根系活力的重要指标。表3结果显示,T2处理的根系总吸收面积、活跃吸收面积以及脱氢酶活性分别比对照增加了69.1%、70.2%和70.0%,说明生物有机肥通过提高根系活力,促进了根系的生长和代谢。2.1.4对土壤微生物的影响于成苗期测定苗床土中可培养微生物活菌总数,结果见表4。土壤微生物对土壤肥力的形成和土壤养分的转化起着积极的作用,烤烟土壤中的微生物在烟草养分利用率和抗病性的提高、优质烟叶生产等方面具有重要作用。表4结果显示,生物有机肥明显增加了苗床土的微生物数量。T2处理的微生物活菌总数以及细菌、真菌和放线菌数量分别比对照增加了36.7%、36.3%、14.3%和45.8%,尤其以放线菌的增加幅度最大,处理间差异达显著水平。放线菌在土壤中不仅可以分泌放线菌素抑制病原菌的生长,对抑制土传病原真菌有一定的作用,而且可以转化土壤养分,有利于促进植株的生长发育。T2处理的放线菌数量显著大于对照,这可能是生物有机肥有利于培育壮苗的原因之一。从表4结果还可以看出,生物有机肥处理使土壤的细菌/真菌数比例也发生了变化,T1和T2处理的细菌数/真菌数分别为1.54×104:1和1.84×104:1,这对于长期连作的正宁烟田具有重要意义。因为连作改变了土壤的微生物群落结构,使土壤细菌数量减少,真菌数量增加,导致土壤由高肥力的“细菌型”向低肥力的“真菌型”转化。生物有机肥施入烟田土壤后,不但大幅度增加了苗床土的微生物数量,特别是有益微生物数量,更重要的是改变了土壤的微生物群落结构,有利于重建健康的土壤微生物区系,为提高烟株抗病性奠定基础。2.2t1处理的产量和产出烟叶采收后的产量和产值等经济效益指标结果见表5。表5结果显示,生物有机肥显著提高了烤烟的产量及其经济效益,两处理间产量、产值和中上等烟比例的差异均达极显著水平,T2处理的产量和产值分别比对照增加了23.2%和46.5%,中上等烟比例增加了16个百分点,减去肥料成本,T2处理的纯收入比对照增加12363元hm-2。产量及经济效益结果表明,通过生物有机肥对苗床期和大田期烤烟根际营养的双重调控作用,烤烟根际微环境得到明显改善,为根系的生长、吸收提供良好的土壤环境,有利于壮苗,移栽后缓苗快,植株健壮,抵抗力增强,最终提高了烤烟的产量和经济效益。3生物有机肥对于烟苗生产的调控(1)在苗床土中施入生物有机肥,有助于培育“壮苗”,生物有机肥处理成苗速度快,叶片数提前达到移栽标准,可提前移栽,对形成优质烟叶十分有利。生物有机肥处理可明显促进烟苗地上部和叶片的生长,加大叶面积,增加叶干重,尤其是对叶重的效果更为显著。(2)烤烟根系不仅是重要的吸收器官,也是氨基酸、烟碱等化合物的合成部位,培养强大的根系,形成更多的侧根是提高叶片氨基酸和烟碱等化合物含量的重要而有效的措施。生物有机肥处理可明显促进烟苗根系的生长,并使其具有更理想的形态参数,增加了根系的总根长、根尖数和比根长,说明生物有机肥不仅有利于烤烟形成更多的吸收根,促进侧根的形成和发育,而且比对照在以消耗等量碳水化合物构筑等重量根系时,根系所接触的土壤面积更大,更有利于对土壤养分的吸收。(3)苗床土中大量的生物有机肥可提高叶片中与碳、氮代谢相关酶的活性,为植株的生长和代谢提供更多的碳骨架和能量;同时生物有机肥通过提高根系活力,促进了根系的生长、吸收和代谢,可保证为烟株地上部的生长及代谢吸收更多养分,使植株健壮,抗病性增强。(4)生物有机肥可增加苗床土中可培