复合微生物肥对植烟根际土壤团聚体稳定性和酶活性的影响_周郑雄.pdf

53卷南 方 农 业 学 报 3088收稿日期：2022-07-24基金项目：安徽省自然科学基金项目（1908085QD153）；贵州省烟草公司遵义市公司科技项目（201901）；安徽农业大学大学生创新创业训练计划项目（XJDC2021396，XJDC2020480）通讯作者：齐永波（1990-），https:/orcid.org/0000-0002-7556-4332，博士，主要从事土壤培肥与改良研究工作，E-mail：第一作者：周郑雄（1974-），https:/orcid.org/0000-0003-1104-1935，主要从事烟草新技术推广工作，E-mail：复合微生物肥对植烟根际土壤团聚体稳定性和酶活性的影响周郑雄1，冯豪1，丁继林1，王源哲2，李章海3，齐永波2*（1贵州省烟草公司遵义市公司，贵州遵义563000；2安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥230036；3中国科学技术大学烟草与健康研究中心，安徽合肥230052）摘要：【目的】探讨施用复合微生物肥对植烟土壤的改良效果，为优质烤烟复合微生物肥的研制与应用提供科学依据。【方法】通过连续2年4季白菜烟草轮作微区定位施肥试验，以不施肥为对照（CK），研究施用无机复合肥（CF）、生物有机肥（OF）和复合微生物肥（MF）对植烟根际土壤团聚体稳定性和关键酶活性的影响。【结果】连续种植4季后，各施肥处理0.25 mm粒级水稳性团聚体累积含量、平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）较初始土壤均明显增加，表现为OFCFMF，与CF和MF处理相比，OF处理0.25 mm粒级水稳性团聚体累积含量分别显著增加6.8%和14.5%（P5 mm粒级团聚体含量是影响团聚体MWD和GMD最主要的因子。连续种植4季，各施肥处理土壤脲酶和蔗糖酶活性呈上升趋势，而土壤过氧化氢酶活性呈先升后降趋势，与CF处理相比，OF和MF处理均可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，第4季增幅分别为11.9%18.4%、62.7%129.1%和6.7%6.8%。Pearson相关分析表明，3种土壤酶活性与25 mm和12 mm粒级团聚体含量、MWD及GMD呈正相关，与0.250.5 mm和0.25 mm，mean weight diameter（MWD），and geometric mean diameter（GMD）of each fertilizer treat-ment increased significantly compared to those of initial soil（PCFMF；inOF treatment，the cumulative content of water-stable aggregates0.25 mm increased significantly by 6.8%and 14.5%，the南方农业学报Journal of Southern Agriculture2022，53（11）：3088-3097ISSN 2095-1191；CODEN NNXAABhttp:/DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2022.11.00911期30890引言【研究意义】烟草作为一种重要的经济作物，在农业生产中占有重要地位，烟草种植已成为增加烟区农民收入和财政税收的重要来源。近年来，由于长期不合理施用化肥及不当耕作等原因，造成植烟土壤结构变差，肥力下降，土传病虫害问题日趋严重，选择适宜的优质高效肥料是保育和修复植烟土壤和实现优质烤烟生产的重要举措之一（牛桂言等，2017；穆青等，2018）。根际是植物土壤微生物相互作用的关键微域，其物理、化学和生物学特性对施肥的响应最直接、最强烈，因而普遍受到重视（张福锁和曹一平，1992）。根际土壤团聚体稳定性和酶活性常被用来评价施肥对土壤质量的影响（武雪萍等，2005；Caravaca et al.，2006；史普酉等，2020）。因此，研究植烟根际土壤团聚体稳定性和酶活性对施肥的响应特征，对新型烟草专用肥的研发与应用具有重要的指导意义。【前人研究进展】当前新型烟草专用肥料的发展重点主要包括两个方向：一是通过改变肥料配方和肥料生产工艺，使其更加符合烟草生长的养分需求，进而提高肥料利用率；二是通过肥料复配外源功能物质（如有益微生物），以兼顾养分供应、培肥改土及病虫害防控（赵秉强等，2004；王成己等，2021）。大量研究表明，施用有机肥及有机无机肥配施较单施化肥对植烟土壤有明显改良作用，主要表现在调控土壤物理结构、养分状况及微生物特性，改善土壤根际微生态，通过促进烟草根系生长、养分吸收和增强抗病性，进而提高烤烟产量和品质（Chen et al.，2020；余小芬等，2020；马宜林等，2021）。Zou等（2018）和Chen等（2020）研究指出，对比烟草单作和仅施化肥，轮作和施用有机肥处理明显增加植烟土壤中0.25 mm粒级水稳性团聚体的比例和几何平均直径，并可促进土壤有机碳和全氮的累积，具有协同改善土壤结构和增加土壤肥力的作用。余小芬等（2020）研究发现，菜籽油枯有机无机复混肥可促进烟株根系和地上部生长发育，有利于烟株对氮磷钾养分的吸收利用，可提高烟叶产量和产值，改善烟叶化学成分协调性。马宜林等（2021）研究发现，羊粪有机肥与化肥配施能显著提高土壤蔗糖酶、蛋白酶和脲酶活性，增加土壤速效养分供应，有利于烟株根系发育和地上部分的生长。此外，生防菌与有机肥配合施用比单施生防菌能更有效防治烟草土传病害（Liu et al.，2013；Yuan etal.，2016）。由此可见，复合微生物肥集无机肥的高效性、有机肥的长效性和微生物独特的生理调节功能于一体，将无机肥、有机肥和微生物菌剂三者的优缺点进行互补，可用作烟草绿色种植的多功能肥料（李鸣雷等，2008；邵丽等，2012）。与常规肥料相比，复合微生物肥更宜于近根施用，从而进一步发挥功能微生物的增效作用和稳定性，有利于提高根际效应对根际微生态环境和植物生长发育的作用强度。根际土壤结构作为根际微生态环境的重要组成部分，对施肥引起的根际效应有明显响应，土壤结构是土壤功能的基础，良好的土壤结构能有效协调水肥气热；土壤团聚体是土壤结构的基本单元，其组成和稳定性对土壤肥力和植物生长有重要影响（张福锁和曹一平，1992；周虎等，2009；Li et al.，2020）。此外，根际土壤酶活性对施肥引起的根际效应具有敏感响应，其活性强弱是表征土壤熟化和肥力水平高低的重要指标（邵丽等，2012）。【本研究切入点】前人针对烟草功能肥料或功能微生物的研究多集中于单施和当季施用效果，而针对二者复配后连续施用效应关注相对较少。本项目组前期研发了有机无机复混肥生产工艺（佘文凯等，2019），并筛选出烟草促生MWD increased by 7.9%and 36.1%，and the GMD increased by 10.5%and 32.2%，respectively，compared to CF andMF treatments.According to random forest analysis，content aggregates of 2-5 mm and 5 mm were the most importantfactors affecting MWD and GMD.Soil urease and sucrase activity increased while soil peroxidase activity increased andthen decreased in each fertilizer treatment during 4 consecutive cropping seasons；compared to CF treatment，activity ofsoil urease，sucrase and catalase in OF and MF treatments increased significantly in the 4thseason，with increases of 11.9%-18.4%，62.7%-129.1%and 6.7%-6.8%，respectively.Pearson correlation analysis showed that activity of 3 soil enzymescorrelated positively with the content of water-stable aggregates of 2-5 mm and 1-2 mm，MWD，and GMD，while corre-lated negatively with the content of water-stable aggregates of 0.25-0.5 mm and 0.25 mm.【Conclusion】Compare withapplying bio-organic fertilizer，applying inorganic compound fertilizer for 4 consecutive cropping seasons in 2 years couldsynergistically enhance the aggregate stability and enzyme activity.In addition，the application of compound biofertilizerin rhizosphere tobacco-planting soil does not obviously improve aggregate stability enzyme activity，yet significantlyenhance enzyme activity.Key words：compound biofertilizer；tobacco-planting soil；aggregate stability；enzyme activityFoundation items：Natural Science Foundation of Anhui Province（1908085QD153）；Science and Technology Pro-ject of Zunyi Branch of Guizhou Tobacco Company（201901）；College StudentsInnovation and Entrepreneurship Trai-ning Program ofAnhuiAgricultural University（XJDC2021396，XJDC2020480）周郑雄等：复合微生物肥对植烟根际土壤团聚体稳定性和酶活性的影响53卷南 方 农 业 学 报 3090菌和烟草青枯病、黑胫病拮抗菌的混合菌剂（唐兴贵等，2020；张欣悦等，2020），有必要进一步在连作条件下，将有机肥或有机无机复合肥与外源功能微生物配伍，研制针对特定作物的专用复合微生物肥，并围绕根际土壤性质变化进行适宜性评价。【拟解决的关键问题】利用本项目组研发的有机无机复混肥生产工艺（佘文凯等，2019），将前期针对烟草促生及土传病害防控研究筛选的微生物菌剂作为外源功能物质（唐兴贵等，2020；张欣悦等，2020），与无机复合肥、有机肥复配成复合微生物肥，通过微区试验研究复合微生物肥施用对植烟根际土壤团聚体稳定性及关键土壤酶活性的影响，以期为优质烤烟复合微生物肥的研制与农田应用提供科学依据。1材料与方法1.1试验材料供试无机复合肥（N P2O5K2O=10 10 25）、有机肥（N P2O5 K2O=4.1 6.8 3.0）由贵州省遵义市烟草公司提供；微生物菌剂为本项目组筛选的烟草促生菌和烟草青枯病、黑胫病拮抗菌的混合菌剂（唐兴贵等，2020；张欣悦等，2020）；复合微生物肥由无机复合肥、有机肥和微生物菌剂复配而成。