不同功能微生物菌剂对马龙烟区植烟土壤化学性质及烟叶品质的影响

杨丽平，徐 赛，张锦韬，李建云，肖毅恒，刘慧英，郭山虎，林先亮，赵畅荣，李思颖

（1.曲靖市烟草公司 马龙分公司，云南 马龙 655100；2.湖南中烟工业有限责任公司，湖南 长沙 410014；3.云南省微生物发酵工程研究中心有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

我国烟草的栽种规模位于世界前列，烟草在促进国民经济发展、满足人民生活需要等方面发挥着不可替代的作用［1-2］，故又被称作“现金作物”或“货币作物”。云南省曲靖市马龙县马龙区烤烟种植具有得天独厚的自然区域优势，是典型清香型风格的代表，深受各大卷烟工业的青睐。多年来，烟草作为马龙县的支柱产业，是农民增收致富的重要渠道，也是马龙县经济收入的重要“压舱石”。由于常年种植烤烟，该地区的烟叶生产存在植烟土壤酸化、病虫害发生严重、烟叶品质难以持续提升等问题。

肥料的施用对植烟土壤、烟叶品质具有重要影响，同时对烟草产量的贡献率可达到39.2%［3-4］。近年来，由于烟农专业基础知识薄弱，持续的农药、化肥等的滥用，再加上长期连作，引发了一系列耕地质量问题［5-7］，对烟株的生长产生了不利影响。王开宇等［8］研究表明，烟草的健康生长离不开土壤，土壤的健康离不开根际微生物。功能微生物菌剂的施用不仅能调节土壤的生态平衡，构建生物屏障，同时也是实现烟草高产、优质，增强抗性的重要途径［9-11］。本试验在常规施肥的基础上，通过选取3种不同功能微生物菌剂（功能微生物菌剂A、功能微生物菌剂B、功能微生物菌剂C），以植烟土壤养分变化、烟株生长发育、病害发生情况、烤烟经济性状以及烟叶品质等为评价指标，旨在筛选出适宜马龙烟区的功能微生物菌剂，为马龙烟区植烟土壤保育和烟叶品质持续提高提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验安排在马龙县大庄乡湾子村进行，试验地为常年连作的地块，海拔为1894.5 m，坐标为（103.477205°E，25.224440°N），土壤肥力中等，肥力分布均匀，光照及排灌条件良好。

1.2 试验材料

供试烟草品种为云烟87，供试肥料包括：烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶8∶25）、硝酸钾（N∶ P2O5∶K2O=13.5∶0∶44.5）、硫酸钾（K2O≥50%）、功能微生物菌剂A(由解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌复配而成，有效活菌数≥10亿/g，由北京恩格兰环境技术有限公司提供），功能微生物菌剂B（由枯草芽孢杆菌和哈茨木霉菌复配而成，有效活菌数≥50亿/g，由湖北中向生物工程有限公司提供），功能微生物菌剂C(由枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌复配而成，有效活菌数≥20亿/mL，由云南云之叶生物科技有限公司提供）。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，共设4个处理，3次重复，共计12个小区。处理A：在常规施肥的基础上增施功能微生物菌剂A 30 kg/hm2；处理B：在常规施肥的基础上增施功能微生物菌剂B 7.5 kg/hm2；处理C：在常规施肥的基础上增施功能微生物菌剂C 15 L/ hm2；处理D：常规施肥。各处理除施肥模式外其他生产措施均按当地优质烟生产技术进行管理。各处理施肥模式如表1所示。

表1 不同处理的施肥模式

功能微生物菌剂的施用方式：功能微生物菌剂A和功能微生物菌剂B与复合肥充分混匀后作底肥施用；功能微生物菌剂C在移栽时稀释200~300倍后灌根施用。

1.4 调查项目及方法

1.4.1 土壤养分调查 烟叶采烤后每个处理各取1个土样，合计4个土样（每个土样2 kg），对土壤pH值、有机质含量、水解性氮含量、有效磷含量、速效钾含量以及中微量元素含量进行检测分析。

1.4.2 主要生育期记载 记录各处理的移栽期、团棵期、旺长期、现蕾期、封顶期、脚叶成熟期、顶叶成熟期以及全生育期的时间。

1.4.3 农艺性状调查 分别在旺长期和封顶后，每个小区随机选5株有代表性的烟株，观察测定株高、茎围、叶片数、节距以及各部位烟叶的叶长和叶宽。

1.4.4 病害发生情况调查 按照《烟草病虫害分级及调查方法》（GB/T 23222—2008）进行常见病害系统调查。

1.4.5 经济性状调查 各处理烟叶在正常成熟时分别采烤，按照同一标准进行分级、交售。统计各处理烤烟经济性状，包括产量、产值、均价、上等烟比例、中上等烟比例。

1.4.6 烟叶品质分析 各处理选取有代表性的烟株定位挂牌标记留取中部叶和上部叶，采烤后收集整理，按照部位各留5 kg的烟叶，进行外观质量检测、常规化学成分分析和感官质量评价。

1.5 数据整理与分析

采用 Microsoft Excel 2003软件和 SPSS 22.0软件进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同功能微生物菌剂对土壤养分的影响

土壤是制约植物生长发育的关键因素之一，通过调节养分的高低来影响植物的生长发育，从而提高作物的产量和质量。研究表明，菌肥、菌剂的施用可以优化土壤微生物群落结构、酶活性，提高土壤养分利用率，促进植物生长发育等［12］。

从表2可以看出，处理A和处理C的pH值和有机质含量均高于处理D的，说明施用功能微生物菌剂A和功能微生物菌剂C有利于改良酸性土壤，提高土壤的有机质含量。各处理水解性氮、有效磷和速效钾含量从高到低的顺序依次为：处理A＞处理D＞处理B＞处理C、处理A＞处理D＞处理C＞处理B、处理A＞处理B＞处理D＞处理C，说明施用功能微生物菌剂B、C有利于促进烟株对氮、磷素养分的吸收，其中功能微生物菌剂C还有利于促进烟株对钾元素的吸收。各处理交换性镁、有效锌、有效硼和氯离子含量从高到低的顺序依次为:处理A＞处理D＞处理C＞处理B、处理A＞处理C＞处理D＞处理B、处理C＞处理A=处理D＞处理B、处理A=处理B＞处理D＞处理C，说明施用功能微生物菌剂B、C有利于促进烟株对镁元素的吸收，其中功能微生物菌剂B还有利于促进烟株对锌、硼元素的吸收，功能微生物菌剂C有利于降低土壤中氯离子的含量。

表2 施用不同功能微生物菌剂后土壤养分情况

2.2 不同功能微生物菌剂对烤烟生育期的影响

由表3可知，依据烤烟生育期进展情况，4个处理的生育期基本一致，说明施用功能微生物菌剂对烤烟生育期影响不大。

表3 施用不同功能微生物菌剂烤烟的生育期进展

2.3 不同功能微生物菌剂对烤烟农艺性状的影响

2.3.1 旺长期烤烟农艺性状的变化 由表4可知，株高和茎围以处理B最高，其次为处理D和处理A，处理C的最小，从大到小顺序排列为：处理B＞处理D＞处理A＞处理C；节距最大的是处理A，其次为处理D、处理C，处理B的节距最小，按节距大小依次排列为：处理A＞处理D＞处理C＞处理B。叶片是烟草进行光合作用，维持生命活动的关键部位，有效叶片数最多的是处理B，其次是处理D和处理C，处理A的有效叶片数最少，按有效叶片数多少的顺序排列为：处理B＞处理D＞处理C＞处理A；处理B有最大叶长和最大叶宽，其次是处理C和处理A，处理D的最小，其排列顺序依次为：处理B＞处理C＞处理A＞处理D。整体来看，旺长期烤烟农艺性状以处理B最优，其次为处理C和处理A，最差为处理D。

表4 施用不同功能微生物菌剂下旺长期烤烟的农艺性状

2.3.2 封顶后烤烟农艺性状的变化 由表5可知，株高和茎围以处理B最高，其次为处理D和处理C，处理A的最小，从大到小顺序排列为：处理B＞处理D＞处理C＞处理A；节距最大的是处理D，其次为处理C、处理B，处理A的节距最小，按节距大小依次排列为：处理D＞处理C＞处理B＞处理A；有效叶片数最多的是处理B，其次是处理D和处理C，处理A的有效叶片数最少，按有效叶片数多少的顺序排列为：处理B＞处理D＞处理C＞处理A；最大叶长最长的是处理B，其次是处理C和处理A，处理D的最大叶长最短，按最大叶长的长短排列为：处理B＞处理C＞处理A＞处理D；最大叶宽以处理B最宽，其次为处理C和处理D，处理A的最大叶宽最窄，按最大叶宽的宽度依次排序为：处理B＞处理C＞处理D＞处理A。整体来看，封顶后的烤烟农艺性状以处理B最优，其次为处理C和处理A，最差为处理D。

表5 施用不同功能微生物菌剂下封顶后烤烟的农艺性状

表6 施用不同功能微生物菌剂烤烟主要病害发病率 %

2.4 不同功能微生物菌剂对烟草病虫害的影响

病虫害的发生会严重影响烟草的生长，导致烟草产量、质量降低，减少烟草的经济价值。从表6可以看出，试验地发生的主要病害有普通花叶病、番茄斑萎病、赤星病、气候性斑点病、炭疽病和白粉病，其中花叶病、番茄斑萎病和气候性斑点病发病情况较为严重。花叶病和番茄斑萎病的发病率以处理B和处理D的较高，而处理A和处理C的较低，均未超过8%；赤星病的发病率处理B和处理D的相当，其余2个处理未发病；气候性斑点病和白粉病的发病率均以处理A的最高，且明显高于其他处理，处理C的发病率最低；炭疽病的发病率以处理D的最高，其余处理差别不大。整体来看，各处理病害的发生情况以处理C的最轻，处理A的次之，处理B和处理D的较重，说明在常规施肥的基础上增施功能微生物菌剂能提高烟株的抗病性，对病虫害防控具有一定意义，以功能微生物菌剂C的施用效果最好。

2.5 不同功能微生物菌剂对烤烟经济性状的影响

烟叶的产值、产量、均价和上等烟比例等通过影响烟草的经济性状直接决定了烟农的经济收入。从表7中可以看出，烤烟产量按从高到低依次排序为：处理C＞处理B＞处理A＞处理D；烤烟产值、均价和中上等烟比例从高到低依次排序为：处理B＞处理C＞处理A＞处理D；上等烟比例从高到低依次排序为：处理C＞处理B＞处理D＞处理A。整体来看，经济性状以处理B的最好，处理C次之，处理A的稍差，处理D的最差。

表7 施用不同功能微生物菌剂烤烟产量和产值情况

2.6 不同功能微生物菌剂对烟叶品质的影响

2.6.1 烟叶外观质量 烟叶外观质量是指人们感官直接感触和判断识别的烟叶外观特性。由表8可以看出，处理A、处理B和处理C中部烟叶外观质量均好于处理D，其中处理C的油份、叶片结构、色度和身份均最优，外观质量最好；处理B的叶片结构、成熟度均最优，外观质量次之。

表8 施用不同功能微生物菌剂后中部烟叶外观质量

2.6.2 烟叶化学成分 总糖、总氮、烟碱和还原糖是决定烟叶品质的主要成分；云南烟叶属于清香型，总糖和还原糖含量较高，而烟碱、总氮含量与之呈负相关，故烟碱、总氮含量相对较低［13-14］。由表9可以看出，各处理中部烟叶的总氮和烟碱含量偏低，化学成分协调性均较差，处理C的总氮、烟碱含量最高，化学成分协调性略好于其余处理。处理A和处理B上部烟叶的总氮和烟碱含量偏低，化学成分协调性稍差；处理C和处理D的总糖和烟碱含量适中，化学成分协调性较好，其中处理C的还原糖含量更高，化学成分协调性最好。

表9 施用不同功能微生物菌剂烤烟化学成分分析

2.6.3 烟叶感官评吸状况 通过烟叶感官评吸的方法，可以将烟叶划分成不同等级，成为烟叶质量好坏的评定标准之一。由表10可以看出，处理A、处理B、处理C和处理D无论是在香型、劲头、浓度还是刺激性、燃烧性、灰色处理结果上均呈现一致性；而各项处理在此基础上，其香气质和香气量、余味从高到低的顺序依次为：处理C=处理D＞处理B=处理A，处理C＞处理B=处理C=处理D，处理C=处理B=处理D＞处理A，且处理C在最终得分和质量档次上均达到最优，处理D次之，其排列顺序从高到低依次为：处理C＞处理D＞处理B＞处理A。整体来看，处理C烟叶感官评吸状况表现最佳。

表10 施用不同功能微生物菌剂中部烟叶感官评吸状况 分

3 讨论

2021年在马龙县常年连作地块的试验结果表明，施用功能微生物菌剂能够改良土壤，促进烟株对养分的吸收，不同的功能微生物施用效果不一。施用功能微生物菌剂A和功能微生物菌剂C有利于改良酸性土壤，功能微生物菌剂A、C有利于提高土壤的有机质含量；施用功能微生物菌剂B、C能促进烟株对氮、磷、镁元素的吸收，功能微生物菌剂B有利于促进烟株对锌、硼元素的吸收，功能微生物菌剂C有利于促进烟株对钾元素的吸收。齐永杰等［15］研究表明：烟叶中钾含量的提高对焦油和一氧化碳含量的降低，烟叶燃吸安全性的提高具有重要意义。

在常年连作的地块上，功能微生物菌剂对烤烟生育期影响不大，但能促进烟株的生长，改善烤烟的农艺性状，其中以功能微生物菌剂B的效果最好，功能微生物菌剂A和功能微生物菌剂C的效果次之；功能微生物菌剂能够提高烟株的抗病性，减少病害的发生，以功能微生物菌剂C的施用效果最好，其试验地中的各种主要病害的发病率在该处理中均处于最低，施用了功能微生物菌剂A的处理发病率次之，而施用了功能微生物菌剂A和处理D的植株发病率较高，不利于烟株的健康生长。

功能微生物菌剂能够提高烤烟的产量、产值、均价和中上等烟比例，改善烤烟的经济性状，从而决定烟农的经济收入，实现烟农的增产、增收致富，以功能微生物菌剂B的施用效果最好，功能微生物菌剂C的次之，且两者间的差异相对较小，功能微生物菌剂A对烤烟经济性状的改善不明显。

施用功能微生物菌剂均能提高烟叶的外观质量，其中施用功能微生物菌剂C的烟叶油分、叶片结构、色度和身份均最优，外观质量最好；施用功能微生物菌剂B的烟叶叶片结构、成熟度均最优，外观质量次之。各处理中、上部烟叶化学成分的协调性距离优质烟叶均有一定的差距，但施用功能微生物菌剂C能够提高中部烟叶的总氮和烟碱含量、提高上部烟叶还原糖的含量，在一定程度上能够改善烟叶化学成分的协调性，使植株生长良好，有利于品质的提高。

施用功能微生物菌剂还会影响烟叶的感官评吸状况，烟叶品质是消费者对烟叶燃烧过程中所产生的香味、吃味、余味、刺激性等要素的综合感受和评价［16-18］。本试验中，各处理在香型、劲头、浓度、刺激性、燃烧性、灰色处理等结果上呈现一致性，除此之外，施加功能微生物菌剂C还对烟叶香气质、香气量、余味的提高具有有利影响，在各项处理中均处于最优水平，而且从一定程度上可以提高烟叶的质量档次，对烟叶品质的提高具有重要影响。

烟农要实现增收致富，首先考虑的是烟叶的经济性状，而烟草企业则更侧重于对烟叶化学成分的协调性和感官评吸状况的研究［19-20］，因此，两者在评判标准上存在一定矛盾性，其判定标准还有待完善；烟叶品质的提高是一个循序渐进的过程，其产量和品质之间的矛盾也是客观存在的，在一定产量范围内，品质随产量的增加而增加，超过一定幅度，品质则随产量的提高而降低；因此，必须从品种、栽培技术、调制等方面入手，以区域的气象条件、人文状况、地理环境等为依据，制定合理的施肥方案，协调烟草和植烟土壤环境之间的关系，重视植烟土壤的保育，因地制宜发展，在保证一定产量的基础上提高品质，从而有效促进烟叶生产和烟草企业的持续健康发展。

4 结论

通过本试验可知，在烟草的不同生长阶段，施用了功能微生物菌剂的各处理，其烟草的各项指标综合比较下均优于未施用功能微生物菌剂的处理D，且在施用了功能微生物菌剂的各处理中，施用了功能微生物菌剂C的处理优势最突出，综合性更强，说明在常规施肥的基础上增施不同功能的微生物菌剂可为烟草提供所需的营养元素，促进烟草生长发育，提高产量，改善烟叶品质，同时还可以改善土壤环境，有利于植烟土壤的保育［21-22］，而施用功能微生物菌剂C将最有利于烟叶品质的提高，实现烟草的高产、优质、集约化生产。

通过对功能微生物菌剂C的产品特性查阅，发现该产品由枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌复配而成，两者亲缘性很高，在生长过程中可以产生一系列抑制真菌和细菌活性的代谢物，降低烟株病虫害发生率，其中解淀粉芽孢杆菌可产生大量蛋白酶、氨基酸，从而提高产量，提升化肥利用率，改善烟叶品质，该结论在本试验中也得到了验证和体现。

综上所述，功能微生物菌剂C最能促进植烟土壤的保育，提高烟叶品质，推荐作为马龙烟区的最佳功能微生物菌剂。