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【土壤碳调节专栏】刘福童,任天宝,方明,等:高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响

时间:2023-02-08  来源:  作者:
《河南农业大学学报》2022年第56卷第5期刊载了河南农业大学/河南省生物炭研究工程技术中心/生物炭技术河南省工程实验室刘福童、李茂森、赵培炎、宋安东、任天宝、刘国顺,湖南省烟草郴州市公司陈敏、张赛、王生才、方明,安徽中烟工业有限责任公司张福建的论文——“高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响。该研究由国家重点研发计划(2021YFD1700900)、陕西省烟草公司汉中市公司科技攻关项目(2021HZ05)、安徽中烟工业有限责任公司科技攻关项目(20210331)资助。责任编辑周奕臻。

湖南烟区是中国主要的烤烟产区之一,而郴州市是湖南省重要的烟叶生产区。微生物是土壤的组成部分之一,而细菌是土壤微生物中数量最多的类群,其群落结构和功能具有重要的作用,代谢产物和残留物可以影响土壤中物质循环、能量循环和土壤结构变化。土壤酶是细菌代谢产物中重要的组成部分,其作用主要体现在土壤生物化学反应和细菌群落结构。

高碳基土壤修复肥主要成分为生物炭、发酵饼肥和矿物质复配制成的一种新型生物炭基肥料。近年来,高碳基土壤修复肥在农业生产中得到较大范围的推广,高碳基土壤修复肥对土壤微生物多样性和群落结构的影响有着重要的作用,研究高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及酶活的影响,对高碳基土壤修复肥在烟草种植过程中的应用具有重要的意义。

目前,有关高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响尚不明确,本文以湖南郴州地区植烟土壤为研究对象,采用高通量测序技术研究高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响,为烤烟根际土壤细菌调控、烟草栽培、提高烟叶品质方面和提高烟农经济效益,促进当地烟草可持续高质量发展等方面提供理论参考。

本试验于2021年1月—7月在湖南省郴州市桂阳烟区进行,土壤类型为水稻土。烟草品种为湘烟7号。高碳基土壤修复肥由河南省生物炭工程技术中心研制,河南惠农土质保育研发有限公司加工,主要成分包含生物炭和植物油粕等。采用随机区组试验设计,共设置两个处理,CK(常规施肥)T(常规施肥+高碳基土壤修复肥600 kg·hm-2,每个处理设置3个小区。

栽培管理:按照当地常规生产栽培管理办法进行大田管理,2021年4月施入基肥和移栽烟草幼苗,烟株4月中下旬进入旺长期,5月15日现蕾,5月16日—5月20日进行打顶抹腋芽,6月20日开始采收下部叶,分3次采收,7月15日采收结束,试验地与当地栽培管理一致。

土壤样品采集于2021年烟叶成熟期,按照五点取样法取烟株根系周围的土壤,进行微生物群落、酶活性的检测和理化性质的测定,包括蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、土壤含水率等。土壤细菌测定:采用试剂盒进行土壤DNA提取和PCR扩增,用341F和806R引物对V3~V4可变区进行PCR扩增,回收PCR产物,混合后送IlluminaMiSeq平台进行基因序列测定。

结果表明,烟株移栽90天后,T处理显著提高了土壤有机质含量(23.59%)、碱解氮含量(17.41%)、pH(20.42%)和含水率(24.17%);显著提高了土壤蔗糖酶活性(97.65%)、中性磷酸酶活性(363.64%)、脲酶活性(356.60%)和过氧化氢酶活性(19.02%);显著增加了细菌Chao指数、Observed_OTUS和Shannon指数,降低了Simpson指数。其中GAL15菌门、芽单胞菌门和硝化螺旋菌门相对丰度显著减少;奇古菌门相对丰度显著增加;显著提升了烟叶经济性状,上等烟比例和产值分别提高12.74%和12.15%。

施加高碳基土壤修复肥效果明显,改变了土壤细菌群落结构,增加了土壤养分含量及酶活性,改善土壤pH值,提高了烤后烟叶品质,为烤烟根际土壤细菌调控、烟草栽培、提高烟叶品质、提高烟农经济效益和促进当地烟草可持续高质量发展等方面提供理论参考。