不同作物茬口微生物数量的变化对烟草品质的影响

摘要：对不同作物茬口烟草的不同生长期根际土壤微生物数量进行分析，研究其对烟草品质的影响。结果表明，不同作物茬口处理的烟草根际土壤中细菌、放线菌、真菌的数量均在烟叶旺长期和成熟期有大幅度升高，而后下降。白菜茬、红薯茬和芝麻茬为细菌性土壤，而玉米茬偏向于真菌性土壤。真菌性土壤的玉米茬处理的烟叶品质相对较差，细菌性土壤的红薯茬和芝麻茬处理的烟叶品质相对较好，细菌性土壤有利于栽培出良好品质的烟草。

关键词：烟草；作物茬口；微生物；品质

中图分类号：S572 文献标志码：A 文章编号：0439-8114（2013）18-4419-04

烟草是我国一种重要的经济作物[1]。前茬作物对烟草的产量和品质有显著影响，如果前茬作物为红薯和芝麻则烟草的产量和品质较好[2]，若为玉米则烟草的产量和品质相对较差[3]。河南玉米种植面积很大，占作物播种总面积的29%，这就大大限制了烟草的种植面积，影响了烟草的产量和品质。

Hesterman等[4]对不同前茬处理对后茬作物大豆产量的影响进行了研究，结果表明与玉米重茬相比，紫花苜蓿更有利于后茬大豆产量的增加。薛庆喜等[5，6]研究了不同茬口对连作大豆产量及其农艺性状的影响，结果表明不同作物茬口对连作大豆的产量、农艺性状和病虫害发生程度等有显著或极显著影响，苜蓿茬的大豆产量要显著高于玉米茬。许艳丽等[7]研究表明，甜菜、大豆、玉米、小麦和亚麻的根渗出物都对孢囊线虫卵孵化率具有促进作用。张新慧等[8]研究了不同茬口对当归根际微生物数量的影响，结果表明当归重茬根际土壤放线菌和细菌数量下降，而真菌数量却显著增加，这说明当归连作使根际土壤从细菌型向真菌型转化，从而降低了土壤肥力。

本试验通过大田试验，研究玉米、红薯、芝麻和白菜4种前茬作物土壤微生物区系的变化对烟草品质的影响，以期为烟草生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点

田间试验于2011年在河南省邓州市（32°41′N，112°05′E）进行。

1.2 试验材料

土壤类型为黄壤，土层深厚，土质为保水保肥性能强的潮土。土壤物理性质较为理想，土壤pH 7.24，土壤有机质含量11.6 g/kg，全氮含量平均为0.82 g/kg，有效氮含量57.9 mg/kg，全磷含量0.45 g/kg，有效磷13.12 mg/kg，全钾含量16.2 g/kg，有效钾157.12 mg/kg。

试验地前茬作物分别为玉米、红薯、芝麻和白菜。供试烟草栽培品种为NC89。

1.3 大田试验设计

试验设4个茬口，分别为红薯茬、芝麻茬、玉米茬和白菜茬，其中白菜茬为空白对照，每个茬口面积67 m2，每个处理地两边设置7 m的缓冲带。

烟草幼苗移栽后每隔15 d取样进行测定，采用五点取样法[9]采集土样。将根系区土样用铁铲挖出，抖掉根系土，取紧贴在根表附近的土样作为根际土，根系土作为根外土。将土样装入取样袋，研碎，过1 mm筛后于4 ℃冰箱保存。

1.4 测定内容

土壤细菌、放线菌、真菌数量分析采用稀释平板计数法[10]，土壤微生物主要生理菌群数量分析采用最大或然法计数[11]。烟草植株水溶性糖、还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定[12]；蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法测氮然后换算[13]。烟叶氯离子测定采用硝酸银滴淀法[14]。烟叶钾的测定采用火焰光度计法[15]。烟碱的测定采用紫外分光光度法[16]。

1.5 数据分析

试验数据采用DPS软件进行统计分析，并进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同茬口土壤微生物组成情况分析

对4个茬口土壤中的微生物进行分析，结果见表1。由表1可知，4个茬口土壤真菌数量相差不大，细菌和放线菌数量有较大的差异。白菜茬细菌数量最高，达到23.5×106 CFU/g。红薯茬放线菌数量和真菌数量在4个茬口中均最高。从微生物总数上来看，白菜茬最高，芝麻茬和红薯茬次之，玉米茬最少。

2.2 土壤微生物区系分析

2.2.1 土壤细菌数量变化规律 不同生长时期，随着烟草的生长发育，烟草根际细菌数量增加（图1）。红薯茬、芝麻茬和白菜茬3种前茬作物处理后，烟草根际细菌数量变化表现出相似规律，都是在移栽后30 d（团棵期）和移栽后60 d（旺长期后期）时细菌数量出现高峰，可能是因为这两个时期烟草生长旺盛，根系分泌物多，引起细菌繁殖加快。

2.2.2 土壤放线菌数量变化规律 随着烟草的生长，除玉米茬外，总体上来讲其他3个茬口烟草根际土壤中放线菌的数量先逐渐增加，在移栽后45 d（旺长期前期）时达到最大值，随后在成熟中后期时又开始下降；而玉米茬处理后，烟草根际土壤中放线菌数量先升高后降低，旺长期前期达到最大值，随后有所下降。推测可能是因为烟草旺长期（45～60 d）和成熟期（70～90 d）根际土壤中病原菌数量有所增加，从而造成了这两个时期放线菌数量的上升（图2）。

2.2.3 土壤真菌数量变化规律 如图3所示，在烟草不同生长时期，红薯茬前茬作物处理后烟草根际土壤中真菌数量先逐渐增加，移栽后第60天（旺长期后期）时数量达到最大，随后开始下降。其他3个茬口均出现两个峰值。

2.3 土壤微生物生理菌群数量变化规律

在烟草生长期，其根际土壤中硝化细菌数量均随着烟草的生长逐渐减少，但除红薯茬外在移栽后45～75 d数量略有回升。根际土壤中固氮菌的变化规律与硝化细菌相仿。根际土壤中氨化细菌的数量基本没变化，只在成熟期末期（移栽后90 d）玉米茬处理的氨化细菌数量有所下降。红薯茬处理的根际纤维素分解菌数量逐渐减少，但其后数量变化不大；芝麻茬处理的纤维素分解菌在旺长期前期达到最大值，随后开始下降；白菜茬和玉米茬处理的纤维素分解菌有两个峰值（图4）。

2.4 不同茬口对烟草品质指标的影响

烟叶中水溶性糖与蛋白质含量的比值称为施木克值，因为卷烟产品中水溶性糖量随等级提高而增加，而蛋白质量则随等级提高而减少，因此施木克值较大，烟叶品质较好[17]。从表1可以看出，红薯茬和芝麻茬处理的烟草施木克值要远高于对照（白菜茬），而玉米茬的最低，烟草品质相对较差。

氯离子多影响燃烧性，而钾含量高可以改善燃烧性，在一定范围内钾氯比值越高，烟叶品质越好。如表1所示，芝麻茬处理的钾氯比值最高，烟叶相对品质最好，其次为红薯茬。

氮碱比是烟叶总氮和烟碱含量的比值，总氮含量高的烟叶会产生一种强烈辛辣烟气，而总氮含量低则烟气较平淡无味，其比值一般≤1为宜[17]。4种茬口比较来看，红薯茬和芝麻茬的比值较适中。综上所述，红薯茬和芝麻茬后种植的烟叶品质相对较好，白菜茬次之，玉米茬后种植的烟叶相对品质较差。

3 小结与讨论

土壤微生物的组成和数量与土壤的类型、土壤pH、土壤肥力等有关。由4种茬口的烟草根际细菌总数占微生物总数的比例可知，白菜茬、芝麻茬和红薯茬处理的土壤均属于细菌性土壤，而玉米茬则偏向于真菌性土壤。一般认为，如果土壤中真菌数量增加，细菌数量减少，细菌数量占微生物总数的比例降低，土壤将会由细菌性土壤转变为真菌性土壤，土壤肥力将会下降，生产能力也会随之降低[18]。从这方面来看，红薯茬、芝麻茬和白菜茬更适宜种植烟草。

本试验结果表明，红薯茬和芝麻茬处理的烟草施木克值高于对照白菜茬，且二者的氮碱比值适中；芝麻茬处理的钾氯比最高，红薯茬次之，说明这两种茬口栽培的烟叶品质相对较好。

土壤微生物对于养分元素的转化、贮藏和释放具有特殊的功能作用。土壤微生物的种类和数量的变化在一定程度上反映了土壤有机质矿化的速度及各种养分存在的状态。从根际细菌变化规律来看，红薯茬、芝麻茬和白菜茬的根际细菌数量表现出相似的变化规律，在烟叶旺长阶段出现大量增殖的现象，这说明烟草在旺长期时微生物活动剧烈。其中细菌数量占土壤微生物总量90%以上，因此，细菌的活动在一定程度上能反映出土壤微生物对植物根系的作用。尤以根际细菌数量变化明显，充分表明了植物根系与根际微生物的互作关系。

在烟叶的旺长期，植株根际能分泌包括无机盐离子、氢离子、氨基酸、碳水化合物、有机酸、生长素类和酶类等物质，所以根际中的微生物能够获得充分的营养，通过营养选择和富集作用，在这些微生物大量繁殖的同时，使得土壤的矿质元素得到大量分解，以满足植物根际营养元素的大量吸收。另一方面根际周围形成的微环境也为微生物的生长繁殖提供了良好的缓冲作用。随着烟草根际代谢作用的减弱和大量不利于微生物繁殖的次级代谢产物的产生，微生物数量也随之下降。

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