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高碳基肥对烤烟生长及土壤微生物碳代谢多样性特征的影响

时间：2021-01-18 来源：作者：河南省生物炭工程技术研究中心

摘要：为探究施用高碳基肥对植烟土壤微生物群落功能多样性的影响，采用田间试验研究了不同高碳基肥施用量（0、0.9、1.5 和 1.8 t/hm² ）处理对烟株生长发育、土壤理化性质和烤后烟叶品质的影响，并利用 Biolog-ECO 方法分析了土壤微生物碳代谢多样性特征。结果表明：（1）0.9 ～ 1.5 t/hm² 高碳基肥显著促进了烤烟株高、茎围、最大叶面积和根系干重等指标，1.8 t/hm² 施用量促进效果明显降低；（2）与对照相比，施用高碳基肥能够降低土壤含水率、提高土壤pH值和微生物量碳氮比；（3）Biologe-ECO分析表明，土壤微生物平均颜色变化率和多样性指数均以施用高碳基肥 1.5 t/hm2 处理最高，同时土壤微生物对氨基酸类、聚合物类、碳水化合物类和羧酸类碳源利用率亦有显著提高。主成分分析表明，施用高碳基肥显著改变了土壤微生物功能群落结构，且以 1.5 t/hm² 高碳基肥处理下微生物碳代谢多样性得分最高；（4）施用高碳基肥能够改善烤后烟叶化学品质，以1.5 t/hm² 处理效果最佳，总糖、还原糖和钾含量分别较对照显著提高22.81%、35.72%、25.61%。综合来看，许昌烟区高碳基肥的最适宜施用量为 1.5 t/hm²。
烤烟是我国重要的经济作物之一，但长期以来烤烟种植大量不合理施用化肥，加之烤烟规模化和集约化生产，烟田连作现象愈加突出。长期大量施用化肥和连作造成植烟土壤板结酸化、肥力下降、微生物区系改变和病虫害加剧等诸多问题，最终导致烤烟生长发育受阻、产质量降低等问题持续加重。微生物是土壤生态系统中最活跃的组成部分，对影响作物生长的物质循环、氧化分解和生理生化代谢等过程有重要作用，微生物碳源代谢多样性也是衡量土壤质量、能量流动和生态系统稳定性的重要生态学指标。大量研究表明，土壤微生物群落调控失衡、数量减少和多样性降低是影响土壤连作障碍的重要因子之一，因此就如何改善植烟土壤微生态环境以调控微生物群落构成和多样性对植烟土壤改良具有重要意义。
试验于2017年在河南农业大学许昌试验农场进行，当地海拔79m，地理坐标为34°7′56.38″N，113°48′19.95″E。试验地地势平坦，土壤肥力均匀，前茬作物为烟草。供试土壤类型为褐土，质地为砂壤土，其基础理化性质为pH值6.28，有机质20.79g/kg，碱解氮69.04mg/kg，有效磷 10.59 mg/kg，速效钾138.89mg/kg。供试烤烟为烟草品种“中烟100”，由许昌烟叶工作站提供。供试用高碳基肥为实验室自主研制，主要成分为生物炭≥ 200.00 g/kg，有机质≥ 45.00%（主要为油料饼肥），N∶P₂O₅∶K₂O=2∶1∶2。

综上所述，施用高碳基肥对烤烟生长、土壤微生物多样性及烟叶品质有显著影响，但高碳基肥对烤烟生长和品质的影响存在“抑制浓度”，许昌烟区最适宜施用量为1.5t/hm2。高碳基肥的施用可能主要是通过改变植烟土壤理化性质，间接作用于土壤微生物群落组成，进一步影响烟株生长和产质量形成，但“土壤-生物炭-微生物”这一系统容易受到土壤自然条件、高碳基类型及试验条件的影响，高碳基肥对土壤微生物、烟株生长的相互联系和影响机制仍需要进一步探讨。

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