生物有机肥对烟田土壤的影响.doc
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1、 3 生物有机肥对烟田土壤的影响由于田间环境的复杂性,单独施入微生物菌剂受到外界温度,湿度,pH及优势土著微生物等条件的影响,拮抗菌定殖能力不强,不能大量繁殖形成优势群体,出现微生物菌剂在大田试验中效果不稳定的现象,本身具有的防治作用在很大程度上受到限制,不能够充分发挥。同时,由于生存在自然环境中的病原菌极易产生抗性,因此在制作生防菌剂时应该混合多种菌株,有效防止病原菌对某一种产生抗性。所以试验采用有机肥和拮抗菌剂混合二次发酵,以拮抗菌株为主,有机肥料为辅,综合使用进行防治烟草黑胫病的发生。拮抗菌在有机肥中大量繁殖后再施入田间,就可以避免单独施用肥料和拮抗菌剂所存在的问题。有机肥可以为拮抗菌提
2、供大量的营养物料,有利于拮抗菌的定殖与繁殖,使得田间土壤中有益微生物大量增加,改善土壤的生态环境,产生多种活性物质和抗病物质,促进植物根系的发育,减少或降低作物病虫害的发生,从而能有效的防治土传病害的发生。3.1 材料和方法3.1.1 试验时间和地点田间试验于2013年在四川省凉山州烟草分公司试验基地进行。凉山烟区属于亚热带高原季风气候区,旱、雨季分明,冬半年日照充足,少雨干暖,夏半年雨量充沛,白天太阳辐射强,日照充足,光热资源丰富,均温在为16.925.6。大田生育期59月气温均在20以上,=10积温5329.9,且无霜期达到230306天。年平均降水量在50.3 mm286.5 mm,5月
3、团棵期降水量较少,有利于促进根系发育;旺长期6、7月份,降水量在200 mm以上,利于烟株和叶片的生长,提高产量;成熟采收期8、9月降水量减少,利于烟叶正常落黄和香气物质的形成和积累71。试验基地海拔1500 m,试验地地势平坦,肥力中等,该地区多年连作,土壤轮作困难,往年黑胫病发病相对严重。3.1.2 试验材料供试烟叶品种为红花大金元(简称“红大”),该品种不耐涝但抗旱,在移栽到现蕾期黑胫病极易发生,属于高感烟草黑胫病的品种。采用漂浮育苗法进行育苗。试验所用烟草专用基肥N:P2O5:K2O比例为1:1:3,为烟草公司提供的烤烟专用复合肥。固体拮抗菌剂的制备:分别将C13和Ty-3的拮抗菌菌悬
4、液,与麦麸以500:1(mL/kg)的比例混合,搅拌均匀,30下培养3天。培养过程中定期搅拌,保证散热和有氧环境以供拮抗菌生长。待培养结束后,风干装袋备用。生物有机肥制备:首先将油枯进行高温发酵腐熟后,再将已固体培养的拮抗菌剂按1:30的比例加入到腐熟油枯有机肥中进行二次发酵,水分含量50%左右,在自然温度下(25左右)静止2天后,即制成了具有生物防治功能的功能性生物有机肥,经检测表明制成的生物有机肥中拮抗菌的数量均达到106 CFU/g。试验中选用的土壤调理剂为钙镁磷肥,钙镁磷肥除含有一定量的磷元素外,还含有大量钙、镁等中量元素,并且呈碱性,施入土壤后可以调节供试土壤的酸碱度,改善土壤的物理
5、、化学和生物性质,使其更宜作物的生长。3.1.3 试验方法3.1.3.1 试验设计大田试验选取肥力相对均匀、地势平坦、以往高发黑胫病的地块为试验田,4月20日移栽。试验设置四个处理:处理施肥方式T1对照(按当地常规施肥方式和数量进行,有机肥施用腐熟油枯,30 kg/666.67 m2) T2施用土壤调理剂(在对照基础上施用土壤调理剂,100 kg/666.67 m2) T3施用生物有机肥(在对照基础上施用生物有机肥,折合油枯施用量仍为30 kg/666.67 m2) T4施用土壤调理剂和生物有机肥(在对照的基础上,施用土壤调理剂100 kg/666.67 m2和生物有机肥,折合油枯30 kg/
6、666.67 m2) 以上肥料均为移栽时穴施。 试验依照随机区组设计,大田共计为12个小区,每处理重复3次,每小区种植170株,植株密度1100株/666.67 m2,株距行距为0.5 m1.1 m,大田面积为1236.34 m2。日常田间管理按照优质烟栽培技术进行。3.1.3.2 根际土壤样品的采集烟叶大田生长期间,按照烟草的生育时期采集根际土壤,即移栽期,团棵期,旺长期和成熟期,依照S形5点取样法取样,将烟株与根部土壤一同取出,去除一些大块土后,将粘连于细根上 的土抖落,即为烟株根际土壤;每个小区采集五个取样点土样混匀,并将其低温保存带回实验室待测。烟草生育时期分类参考中华人民共和国烟草行
7、业标准YC/T142-2010 烟草农艺性状调查方法进行。移栽期:烟苗达到壮苗标准,移栽大田的日期。团棵期:植株达到团棵标准,此时叶片1213片,叶片横向生长的宽度与纵向生长的高度比例约为2:1,形似半球状时为团棵期。旺长期:植株从团棵到现蕾期。成熟期:烟叶充分进行内在生理生化转化,达到了卷烟原料所要求的可加工型和可用性,烟叶质量达最佳状态的时期。3.1.3.3 土壤酸碱度的测定土壤酸碱度的测定采用电位测定法:称取过80目筛风干土样10.0 g置入小烧杯内,加入25 mL蒸馏水振荡1 min2 min,充分混匀土样,放置半小时后,用酸度计测定。3.1.3.4 土壤中微生物数量的测定土样中细菌、
8、放线菌和真菌数量测定:称取10 g土样于装有 90 mL无菌水的三角瓶中,振荡30 min,130 r/min,然后静置15 min进行稀释,选取细菌稀释度10-410-6、放线菌稀释度10-310-5、真菌稀释度10-210-4。具体操作方法参照第二章中混合平板培养法。待长出菌落后,分别对平板中的菌落进行计数。 3.1.3.5 土壤氮磷钾含量的测定土壤氮磷钾含量的测定需将土壤风干,然后过筛(孔径为1 mm)。化学指标测定方法72如下: 土壤碱解氮的测定方法依照碱解扩散法:称取风干土样2.00 g和1 g FeSO4粉剂,均匀铺在扩散皿外室内,来回旋转扩散皿直至样品混合均匀;吸取2 mL 2%
9、的硼酸溶液,加入扩散皿内室,滴加1滴定氮混合指示剂,在扩散皿外室边缘涂抹阿拉伯胶,盖上皿盖旋转数次,使整个扩散皿完全封闭,再缓慢旋转开皿盖露出细小缝隙,迅速加入10 mL,1.8 mol/L的NaOH溶液,再次完全封闭扩散皿。将扩散皿置于恒温箱中,保持40,24 h后取出,用0.01 mol/L的HCl标准溶液滴定内室直至溶液由蓝色至微红色。同时做空白试验,记录滴定所耗盐酸量。相关计算公式如下: (3.1) 式中 V-滴定所用去的HCl体积;V0-空白试验用去的标准HCl体积;N-标准HCl的摩尔浓度;14-一个氮原子的摩尔质量mg/mol;1000-每千克样品N的毫克数。土壤速效磷测定依照碳
10、酸氢钠提取-钼锑抗比色法:称取5.0 g土样于锥形瓶中,分别依次加入100 mL,0.5 mol/L的NaHCO3溶液和无磷活性炭,封闭瓶口振荡半小时,过滤收集滤液;吸取10 mL上述滤液于50 mL容量瓶中,加入5 mL硫酸钼锑抗混合显色剂,摇匀,排出二氧化碳后定容;静置30 min后, 比色测取吸光度(波长为660 nm)。其中磷标线的绘制:依次吸取0、1、2、3、4、5 mL浓度为5 mg/L的磷标液于50 mL容量瓶中,再依次加入10 mL,0.5 mol/L的NaHCO3和5 mL硫酸-钼锑抗混合显色剂,比色后绘制标准曲线。相关计算公式如下: (3.2) 式中 比色液浓度-从标线上得
11、到的磷的浓度(mg/L);W-土样质量(g)。土壤速效钾测定依照醋酸铵-火焰光度计法:取5.00 g土样于锥形瓶中,加入1 mol/L NH4OAc溶液50.0 mL,塞紧瓶塞,25振荡30 min,用滤纸过滤,收滤液;吸取滤液0.5 mL于50 mL量瓶中,加水定容至刻度。此滤液和钾标准溶液一起在火焰光度计上进行测定。其中,钾标准曲线的绘制:分别吸取100 mg/L的K标准液0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4 mL放入100 mL容量瓶中,用1 mol/L的NH4OAc溶液定容,即得0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4 mg/L的K标准溶液。相关计算公式如下:
12、(3.3) 式中 待测液浓度(mg/L)-从工作曲线上查得的钾溶液的浓度; 加入浸提剂毫升数-加入的醋酸铵溶液体积。 3.2 结果与分析多数情况下,土壤微生物均处于营养缺乏的状态,田间施用生物有机肥后,有机肥料不仅能为微生物提供大量的有机能源,为其繁殖活动带来所需能量,同时也为土壤提供丰富的微生物种群与数量,某种程度起到“接种”的作用,致使土壤微生物结构上发生较大转变,而土壤中微生物数量的增加,又促进对有机肥的分解,使土壤中碱解氮、速效磷、速效钾含量增加,改善土壤肥力,影响烟草生长发育、烟叶的产量和品质73。3.2.1 根际土壤pH的变化土壤pH能改变土壤养分的存在状态、转化和有效性。对土壤中
13、有机质的矿化作用和氮素的硝化作用都有显著影响,且作物的生长发育也有其有直接的联系。土壤pH值与有机质、碱解氮、速效磷、速效钾呈显著相关,烟草生长的pH范围是5.68.0,以67最适宜74。适当提高酸性土壤的酸碱度,有利于土壤微生物的生长和有机物的矿化。本试验土壤呈弱酸性,从图3.1中可以看出,移栽期各处理之间pH无显著差异,在同一水平;在烟株的整个生育期中,T2、T3、T4处理的pH值均有不同程度的提高,与对照间的差异达到显著水平(p0.05),说明施用生物有机肥和土壤调理剂均可以改善土壤酸碱度。T2,T4处理与T3处理间也表现出明显差异,说明生物有机肥和土壤调理剂配施提高烟叶土壤pH效果最好
14、,其次是单施土壤调理剂。土壤调理剂含有活化因子可以有效改善土壤pH,因此在酸性土壤上配施生物有机肥和土壤调理剂,可以显著提高土壤的pH 值,有利于烤烟在适宜 pH值的土壤上对土壤中营养成分的吸收,从而使烤烟优质适产75。 图3.1 不同施肥处理对烟株根际土壤pH的影响Fig.3.1 Effect of different fertilization treatments on pH in rhizosphere soil3.2.2 根际土壤细菌数量的变化图3.2是烟株各生育期根际土壤细菌数量的变化。从图中可以看出,不同处理间烟株生育期内细菌数量都表现为先增加后减少的趋势,其中旺长期数量最多,成
15、熟期细菌数量又有所下降。此种变化趋势与罗明76研究棉花生育期内土壤微生物数量的变化相一致。烟株移栽期,根际土细菌数量均较低,到了团棵期,烟株根际土壤细菌数量都有所升高。T4处理在烟株整个生育时期内细菌数量都较高,这说明施用生物有机肥既可以直接增加土壤中细菌的含量,还可以提供有机营养物质供微生物生长繁殖,从而增加土壤中微生物的含量。T2,T4处理的细菌数量在旺长期、成熟期均比T1与T3不施加土壤调理剂的处理高,其中T2,T4处理在旺长期分别比对照高出246.9%,349.0%,成熟期分别比对照高出71.4%,168.6%,差异显著;这可能因为添加土壤调理剂调节了土壤pH, 而相对较高的土壤酸碱度
16、在一定程度上利于增加土壤中细菌的数量。 图3.2 不同施肥处理对烟株根际土壤细菌的影响Fig.3.2 Effect of different fertilization treatments on bacteria number in rhizosphere soil3.2.3 根际土壤放线菌数量的变化在烟株生育期内,不同处理间根际土壤放线菌数量变化如图3.3所示。由图中可知,团棵期至旺长期T2,T4处理中放线菌数量逐渐增加。一方面可能是施加土壤调理剂,调节了土壤pH,相对较高的pH可以促进放线菌生长;另一方面可能是随着生育期的推进,作物根系功能逐渐完善, 使得土壤的物质转化和能量循环更为顺畅
17、,放线菌因此得到更为丰富的营养而大量繁殖。比较而言,土壤调理剂和生物有机肥配合施用的T4处理,在烟株团棵期、旺长期放线菌数量均高于T1、T2和T3处理,其中与对照相比放线菌数量分别高出了187.5%和232.0%,这主要由于生物有机肥不仅可以提供微生物生长繁殖所需的营养物质,而且还提供了大量的有益拮抗菌群,在土壤中定殖。大多数放线菌能产生丰富的抗生素,抑制土壤病原菌的繁殖,有利于烟株健康生长。因此,放线菌数量的增加对于防治烟株病害发生十分重要。生物有机肥的施用明显可以提高土壤中放线菌的数量,调节根际微生态环境,提高烤烟对病害的抵抗能力。烟草进入成熟期后,T2、T3和T4处理中根际土壤放线菌数量
18、都有所下降,这可能是因为烟株处于生育后期以及温度、湿度等因素影响了土壤中放线菌的生长基质。 图3.3 不同施肥处理对烟草根际土壤放线菌的影响 Fig.3.3 Effect of different fertilization treatments on actinomyces number in rhizosphere soil3.2.4 根际土壤真菌数量的变化在烟株各个生育期内,不同处理间根际土壤的真菌数量也存在动态变化,如图3.4所示。由图3.4可以看出,除T1外,其余各处理真菌数量均随着烟株生育期推进,呈现先增加后减少的趋势。在旺长期内各个处理的土壤真菌数量明显增加,其中以T4处理增加尤
19、为显著且真菌含量最高,比对照组真菌数量高出191.7%,差异显著。烟株进入成熟期,T2、T3和T4处理根际土壤中真菌数量显著下降,但仍高于移栽期真菌数量。 图3.4 不同施肥处理对烟株根际土壤真菌的影响 Fig.3.4 Effect of different fertilization treatments on fungi number in rhizosphere soil3.2.5 根际土壤碱解氮含量的变化土壤碱解氮是反映土壤氮素供应状况的重要指标。氮素可以决定烟草生长快慢,叶片大小以及产量的多少,与烟叶成分,吸味及刺激性均有密切关系。不同施肥处理土壤中碱解氮含量在烟株生长发育期间呈现先
20、增加后降低的趋势(图3.5)。从图中可以看出,移栽后T1,T2处理碱解氮含量稍高于其他处理,这可能是由于大田生育前期施用氮肥的配比不同。团棵期T2添加土壤调理剂的处理,碱解氮含量略高于其他处理且差异显著,比对照高出21.1%。烟草旺长期T3,T4施用生物有机肥的处理碱解氮增加迅速,分别比对照高出12.5%,7.3%,与T1,T2处理差异显著,此时烟株生长代谢旺盛,土壤供氮达到高峰,生物有机肥中的有机质矿化,释放肥力,增加了碱解氮含量。烟草旺长期到成熟期,T3,T4处理碱解氮的含量略高于T1,T2处理,达到显著性差异水平,土壤碱解氮含量分别比对照处理高出19.7%、32.2%;一方面由于生物有机
21、肥的缓冲作用,减少了外界环境条件造成的肥料损失,同时这个时期烟株对氮素的吸收量高,微生物分解代谢,促使生物有机肥中的有机质矿化,土壤释放出更多的养分,高含量的氮素有利于烟株后期氮素的积累,可以促进烟株品质、产量的提升,说明施加生物有机肥能够在烟株生长的关键时期提供充足的氮素,对烤烟土壤碱解氮有显著调节作用。成熟期 T2处理碱解氮含量明显高于对照,说明土壤调理剂可以减少氮素损失,提高了土壤氮素的保蓄能力。土壤调理剂含有活化因子,能调节微生物生长环境,使菌群数量增加,从而促进含氮有机质的分解转化,丰富可利用氮素含量,增强土壤氮素的存蓄能力,从而减少氮素损失。 图3.5 不同施肥处理对烟草根际土壤碱
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