有机肥长期定位施用对烟田土壤养分和烟株根际土壤细菌群落的影响

  目的  解析长期施肥对烟田土壤细菌群落结构和丰度的影响。  方法  通过田间定位试验,研究了长期单一施用化肥（T1）、化肥+稻草回田（T2）和化肥+稻草回田+饼肥（T3）等3个处理对烟田土壤化学性质及烟株根际土壤细菌多样性的影响。  结果  ① 长期采用稻草回田并施用饼肥有利于提高植烟土壤有机质、碱解氮和速效钾含量,降低土壤pH值;②稻草回田或再增加饼肥处理的烟田独有OTU个数均高于单施化肥处理;③在细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria）和该菌门下物种的相对丰度最高,且稻草还田并添加饼肥处理最高;④植烟土壤微生物LEf Se进化分支图表明稻草还田或增施饼肥的烟田在细菌门水平无组间显著差异,而单施化肥的烟田存在组间显著差异的疣微菌门（Elusimicrobia）和迷踪菌门（Verrucomicrobia）。  结论  长期定位施肥条件下,稻草回田并增加饼肥能够改善烟田化学性质综合指标,提高细菌群落结构和相对丰度。      

长期不同施肥处理对贵州植烟土壤酶活及微生物群落的影响

  目的  探究土壤微生物群落在长期不同施肥处理下的变化。  方法  采用长期定位施肥（无机肥、化肥配施有机肥和有机肥处理）、16S V4区高通量测序等方法对贵州省不同施肥处理的植烟土壤进行分析研究。  结果  ① 化肥配施有机肥明显提高脲酶、酸性磷酸酶以及蔗糖酶活性,其中脲酶活性提高23.46%;②根际土壤微生物的OTUs数量差异明显,有机肥处理明显高于无机肥处理,有机肥施肥处理土壤微生物特有OTUs比化肥配施有机肥处理增加43.55%;③土壤微生物属水平的聚类分析发现有机肥处理与化肥配施有机肥处理关系最近,无机肥处理与其他两种处理关系比较远;④无机肥处理的硝化螺旋菌门（nitrospirae）相对丰度高于其他施肥处理,有机肥处理的变形杆菌门（proteobacteria）、酸杆菌门（acidobacteria）相对丰度高于其他处理。  结论  长期施用有机肥可以提高贵州植烟土壤有机质含量,改善植烟土壤的微生物群落的平衡性和丰富度。      

大豆与海藻有机肥对烤烟生长和土壤细菌群落的影响

  目的  探究不同有机肥施用对烤烟生长和土壤细菌群落的影响。  方法  用烤烟品种中烟100进行田间试验, 比较分析了大豆和海藻有机肥不同施用量对烤烟生长发育以及烟叶中氮、磷、钾含量的影响, 并且从土壤理化性质以及土壤微生物群落结构的角度, 分析了施用两种有机肥对烟叶生长、土壤理化性质和土壤微生物群落结构的影响。  结果  (1) 与对照相比, 大豆和海藻有机肥的施用, 促进了团棵期和旺长期烟株的生长发育(450 kg/hm2处理最佳), 提高了土壤有机质和氮磷钾含量。(2)由16 S V3-V4区域扩增子测序可知, 有机肥的施入改变了土壤细菌群落的丰富度和多样性, Sphingomonas、Actinospica、Pseudonocardia等有益细菌丰度增加。(3)土壤细菌群落与土壤理化性质存在一定相关性, 其中土壤pH值、速效钾(AK)、硝态氮(NO₃--N)和铵态氮(NH₄+-N)是主要环境影响因子。  结论  大豆和海藻有机肥的施用改善了土壤理化性质, 并影响了土壤细菌群落丰富度和多样性, 促进了烟株生长发育。      

长期定位施肥对土壤有效氮含量及烤烟生长和产质量的影响

以福建三明长期定位施肥植烟土壤为材料, 研究了施用饼肥并结合稻草回田等处理对土壤有效氮变化和烟株生长、烟叶产、质量的影响。结果表明, 烟田中施用饼肥可以促进烟株吸收累积养分, 提高烟叶质量。施用饼肥结合稻草回田可以改善土壤微环境, 提高养分有效转化速度和效率, 土壤有机氮分解变化更符合烟株生长需求。本试验还表明, 土壤中氮含量变化以硝态氮含量变化为主, 铵态氮的含量较低, 且变化幅度较硝态氮小。     

基于宏基因组的烟田土壤细菌群落结构和功能分析

为探讨健康和易感病烟田土壤微生物群落结构及其功能,以凉山彝族自治州连作10年的1块健康和2块易感病（黑胫病、青枯病和根腐病）烟田为研究对象,利用宏基因组技术分析土壤细菌群落结构。结果表明：健康和易感病烟田的土壤细菌群落结构具有明显差异。烟田土壤中相对丰度大于4%的优势菌门有放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）。健康烟田土壤中优势有益菌属链霉菌属（Streptomyces）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和分枝杆菌属（Mycobacterium）的相对丰度极显著高于易感病烟田。易感病烟田土壤中潜在病原菌罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）的相对丰度极显著高于健康烟田。健康烟田土壤中蛋白酶活性显著高于易感病烟田。健康烟田土壤中碳代谢途径的关键酶基因丰度均高于易感病烟田;氮代谢途径中,健康烟田反硝化过程的酶基因丰度低于易感病烟田。因此,健康和易感病烟田土壤中细菌群落组成、酶活性及碳氮代谢过程中的关键酶基因丰度均存在不同程度的差异。     

健康与感染黑胫病烟株根际土壤与茎秆细菌群落结构与多样性

  背景和目的  黑胫病为烟草常见土传病害,当环境条件适宜时,土壤中的病原菌便会侵染烟株导致发病。  目的  研究感染黑胫病前后烟株根际土壤、发病茎秆以及病健交界茎秆细菌群落结构与多样性。  方法  以健康与感染黑胫病烟株根际土壤和茎秆为研究对象,通过PCR技术扩增样本中细菌16S rRNA基因的V3-V4可变区域,采用Illumina Miseq高通量测序技术对扩增片段进行测序,分析健康与感染黑胫病烟株不同部位细菌群落结构与多样性。  结果  感染黑胫病烟株根际土壤细菌群落较健康烟株丰富度增加,但多样性略有降低;发病烟株茎秆发病部位和病健交界部位的细菌群落丰富度和多样性较健康烟株均有增加,发病茎秆病健交界部位增幅显著。门水平上,变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）以及放线菌门（Actinobacteria）等为根际土壤优势菌门,且在健康与感染黑胫病烟株中各优势菌门相对丰度无显著性差异。茎秆样品中变形菌门与蓝细菌门为优势菌门,病健交界茎秆中2者的相对丰度与健康茎秆和发病茎秆存在显著性差异。属水平上,健康与感染黑胫病烟株根际土壤中主要菌属为Candidatus_solibacter、芽单胞菌属（Gemmatimonas）和鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）等。所有茎秆样品中优势菌属为蓝细菌（norank_c_Cyanobacteria）和劳尔氏菌属（Ralstonia）,病健交界茎秆中蓝细菌相对丰度与健康茎秆和发病茎秆差异显著。  结论  感染黑胫病后烟株各部位细菌群落结构发生改变,细菌群落多样性增加;所有样品中均检测到青枯病病原菌茄科劳尔氏菌,表明烟草黑胫病与青枯病存在混合发生的情况。因此在对烟草黑胫病防治的同时也需加强青枯病的防治。      

不同硫酸钾用量对植烟土壤细菌群落的影响

为研究不同硫酸钾用量对植烟土壤微生物的影响,采用连续8年田间定位试验分析了土壤细菌群落多样性。对各处理植烟土壤16S rRNA V3~V4区进行高通量测序,得到各处理植烟土壤细菌群落的α多样性指数、群落种类组成及丰度信息,并对群落组成及丰度进行了PCA聚类分析及UPGMA聚类分析,将排名前十优势细菌门与土壤pH、土壤酶活性、钾和硫含量进行相关性分析。结果表明：（1）与空闲地相比,不施肥连年栽烟土壤细菌数量降低;而施肥处理中,K₂O的投入量为247.57 kg/hm²,S的投入量为125.46 kg/hm²时,细菌群落丰度、多样性和均匀度明显增加。（2）不同处理的土壤中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门均为优势菌群,随着硫酸钾施用量的增多,酸杆菌门相对含量明显减少,而变形菌门与放线菌门均呈不同程度增加趋势。（3）细菌群落相似性分析结果表明,长期施用硫酸钾能显著改变土壤群落组成。（4）相关性分析表明,土壤pH、土壤蔗糖酶、脲酶活性、钾和硫含量对于该地区土壤细菌群落的丰度、多样性及优势种群相对丰度起着重要作用。     

耕作方式对山地烟田烤烟根际土壤真菌群落结构的影响

  目的  探究深耕、深松措施对山地烟田土壤真菌群落结构的影响。  方法  采用大田试验, 设置常规旋耕20 cm（RT20, 对照）、深耕30 cm（DT30）、深松30 cm（ST30）和深松40 cm（ST40）4个处理, 利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了不同耕作处理下旺长期烤烟根际土壤真菌群落结构的变化情况。  结果  （1）与RT20相比, DT30、ST30和ST40处理中根际土壤真菌OTU丰度分别提升了9.19%、13.11%和6.32%, 其中DT30、ST30处理所特有的OTUs数分别是RT20的1.30倍和1.18倍; （2）不同深耕和深松处理后根际土壤真菌群落丰富度和多样性均有所增加, 其中DT30、ST30和ST40处理的Shannon指数与对照相比分别提升了8.23%、7.46%和4.63%, Chao1指数分别提升了8.27%、13.39%和4.26%;（3）在门、属和种水平上不同耕作处理优势菌群及相对丰度均有显著差异, 与RT20相比, DT30、ST30和ST40处理中镰刀菌属（Fusarium）真菌相对丰度分别降低了25.34%、14.53%和18.41%, 茎点霉属（Phoma）相对丰度分别降低34.96%、31.17%和33.33%;另外, 青霉属（Penicillium）和紫霉属（Purpureocillium）等有益真菌相对丰度较RT20均表现出增加趋势。  结论  深耕和深松措施促进了微生物群落结构的重建, 有利于提升烤烟根际土壤真菌群落多样性, 并在一定程度降低潜在土传病原真菌的相对丰度, 促进有益土壤微生物生长, 从而对山地烟田烤烟根际土壤微环境有一定改善作用。      

烟草青枯病发病烟株根际土壤细菌群落分析

  目的  研究青枯病发生对根际土壤细菌群落组成的影响, 探明影响根际土壤细菌群落的环境因子。  方法  采用宏基因组学高通量测序技术, 比较发病烟株和健康烟株根际土壤细菌群落差异。  结果  (1) 健康烟株根际土壤细菌Ace指数、Chao指数和Shannon指数有高于发病烟株的趋势, 而Simpson指数有低于发病烟株的趋势; (2)发病烟株根际土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和链霉菌属(Streptomyces)等益生菌减少, 而劳尔氏菌属(Ralstonia)和Rudaea等病原菌增加; (3)土壤pH、有效磷(AP)、交换性钙(Ca)和有效铜(Cu)含量在发病烟株根际土壤中显著减少, 而速效钾(AK)含量显著增加。  结论  与健康烟株根际土壤相比, 发病烟株根际土壤细菌多样性、有益菌丰度、土壤pH和养分含量都较低; pH、P、K、Ca、Cu是对根际土壤细菌群落影响较大的土壤环境因子。      

不同施肥措施对烟株生长发育及土壤盐分的影响

  目的  为研究不同施肥措施对烟株生长发育及土壤盐分的影响。  方法  以中烟100为供试品种,采用盆栽试验,设置6种施肥处理:不施肥、单施氮肥、氮磷钾肥配施、氮磷钾肥分别增施腐熟秸秆、芝麻饼肥和生物炭,研究不同施肥措施对烟株生长发育和土壤盐分的影响。  结果  （1）与氮磷钾肥配施相比,在移栽后90 d,增施腐熟秸秆处理烟株株高、最大叶面积分别显著增加13%和34%,增施有机物料在增加烤烟产量、产值的同时,还提高了烟叶总糖和还原糖含量,增加烟碱含量,提升两糖比。增施生物炭显著提高烟叶含钾量。（2）各处理土壤可溶性盐组成均以SO₄2-、HCO₃-、Na+和Ca2+为主,水溶性总盐、Cl-和Ca2+在移栽后45~60 d达到最大值。（3）施肥整体增加了总盐含量,氮磷钾肥配施主要增加了土壤含量。（4）增施有机物料降低了总盐含量增和Ca2+含量,对Na+含量的影响随时间而异,增施腐熟秸秆处理增加了Cl-含量,增施生物炭处理增加了K+含量。  结论  施肥措施会促进烟株生长发育,增加土壤总盐含量,氮磷钾肥配施腐熟秸秆或芝麻饼肥有利于脱盐。      

饼肥等氮替代化肥对植烟土壤养分、酶活性和氮素利用的影响

为探明四川凉山植烟区适宜的施肥方式,改善烟区土壤肥力和烤烟氮素利用状况,通过田间试验,研究等氮条件下菜籽饼肥替代化肥对土壤养分、酶活性及氮素利用的影响。结果表明,菜籽饼肥氮替代30%化肥氮处理显著提高植烟土壤总有机碳、可溶性有机碳、有效磷、速效钾含量和土壤脲酶活性,显著降低了土壤pH和烤烟成熟期土壤过氧化物酶和多酚氧化酶活性。Pearson相关分析表明,土壤过氧化物酶和多酚氧化酶活性与可溶性有机碳负相关性较强,土壤多酚氧化酶活性与NO₃^--N含量极显著正相关,土壤过氧化物酶活性与NH₄⁺-N含量极显著正相关。土壤脲酶活性与土壤有机碳极显著正相关,与有效磷、速效钾以及碳氮比显著正相关,而与pH极显著负相关。菜籽饼肥氮替代30%化肥氮处理显著提高了烤烟成熟期干物质积累量、氮含量、氮积累量和氮素利用率。菜籽饼肥氮替代30%化肥氮是改善土壤肥力,提高烤烟生长和氮素利用的适宜施肥方式。     

不同稻草还田方式对烟叶产质量的影响

通过田间试验研究了4种稻草还田方式对烟叶产质量的影响。结果表明,稻草还田配施白云石粉溶田方式对提高烟叶质量效果明显,还可以减轻病虫害的发生;稻草不经堆沤直接作为基肥施用不利于烟株生长发育及烟叶品质提高;稻草直接还田与稻草堆沤后作为基肥施用无明显差异。     

烟区土壤改良技术措施研究

本试验对三明烟区土壤改良技术进行了研究。三年定点试验结果表明:种植大麦和稻草还田改良土壤的效果优于其它处理和对照,有助于协调土壤养分的平衡供给和改善土壤结构,其中稻草还田对土壤结构的改善效果最为显著;通过两年施肥量的调整,消除了不同处理对施肥水平的影响,在保证各处理烟株长势均衡,烟碱含量较为理想的前提下进行比较,种植大麦和稻草还田的处理,烟株采烤结束后根量大于其它处理及对照,烤后烟叶均价、上等烟比例和产值明显高于其它处理及对照;稻草还田处理烟株青枯病发病率低于对照。种植大麦能显著减轻烟草青枯病的危害,且在种植当年就表现出了一定的效果,烟株生长后期的耐熟性明显提高。     

PGPR菌剂配合化肥减施对植烟土壤nosZ型细菌群落的影响

研究化肥减施情况下PGPR（plant growth promoting rhizobacteria）菌剂对植烟土壤反硝化作用的微生物调控机制，为植烟土壤科学施肥、培肥地力提供理论依据。本试验在四川攀枝花米易县的传统烤烟种植区通过化学分析和末端限制性长度多态性分析手段（T-RFLP）分别对PGPR菌剂配合化肥减肥处理下的植烟土壤理化性质及土壤nosZ型细菌群落组成和多样性进行研究。结果表明，与常规施肥相比，PGPR菌剂配合化肥减施的处理土壤pH和碱解氮含量显著提高，有机质、全氮含量提高但未达显著水平，部分处理速效磷、速效钾含量显著提高。PGPR菌剂配合化肥减施改变了nosZ型细菌的物种组成，Rhodobacter（红杆菌属）和Bacterium（杆菌属）为5个施肥处理共有的优势菌属，而Bradyrhizobium（慢生根瘤菌属）和Azospirillum（固氮螺菌属）仅为施用PGPR菌剂处理的优势菌。全量化肥配施PGPR菌剂处理下的Shannon多样性指数和均匀度显著低于其他处理，其他各处理细菌群落多样性之间无显著差异。冗余分析表明，土壤pH、有机质和速效钾是影响植烟土壤nosZ型细菌群落结构变化的主要因子。综上所述，PGPR菌剂配合化肥减施影响了土壤理化性质进而导致土壤nosZ型细菌群落结构组成发生改变。     

增碳减氮对植烟土壤微生物的影响

为探究不同增碳减氮措施对植烟土壤养分及微生物群落结构的影响,以云烟116为研究对象,设置常规施肥（CF）和3个增碳减氮处理[常规施肥减氮10%,分别加施菇渣有机肥750 kg/hm²（MO）、高碳基肥600 kg/hm²（HB）、生物有机肥750 kg/hm²（BO）],测定其土壤碳氮养分及微生物群落结构。结果表明,MO处理土壤全碳和有机质含量较常规施肥CF分别显著增加了23.62%和25.05%;与CF相比,MO处理酸杆菌门、绿弯菌门两个优势菌门相对丰度更高,慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）相对丰度也明显高于其他处理;HB处理上述菌群相对丰度仅次于MO处理,BO处理上述菌群相对丰度最低,而镰刀菌属、腐质霉属等致病菌属在HB处理中相对丰度最低。研究表明,菇渣有机肥配合减氮措施在促进土壤碳、氮养分释放,改善土壤微生物群落结构,提升养分利用率方面效果最佳。     

菜籽饼与化肥配施对烤烟根际微生物的影响

为初步了解菜籽饼能够提高烤烟品质的效用机理,通过田间试验,研究了不同施肥尤其是菜籽饼对烤烟根际微生物的影响。结果表明,施用菜籽饼对烤烟根际微生物促进最显著;但烟叶成熟期,较高的氨化及硝化细菌数量不利烟叶的成熟落黄。因此,在烤烟生产实践中,适时适量施用饼肥十分重要。     

不同施肥措施下烟田生态系统碳收支研究

针对烤烟不同施肥措施,研究烤烟生态系统的碳收支,为提升烟田碳管理及农田碳汇测算提供依据。以贵州省龙岗长期定位试验为平台,选择不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、化肥配施厩肥（NPK+M）、化肥配施生物有机肥（NPK+BM）4个处理,于2015—2017年对烤烟碳固定及生长季CO₂排放进行监测。研究结果显示,长期施化肥可以大幅度提高烤烟碳同化量,NPK处理烤烟碳累积量是CK的3.09倍。NPK+M、NPK+BM碳累积量较NPK处理分别提高了2.70%和12.43%。施肥提高了茎碳的分配比例,降低了叶碳分配比例,对根碳比例影响不显著。不施肥处理CO₂累积排放量为7 194.58 kg/hm²,施化肥处理CO₂累积排放量较不施肥处理增加了22.99%,NPK+M处理CO₂累积排放量较NPK显著提高了23.65%。施肥处理碳生态效率显著高于不施肥处理。在不施肥条件下烤烟生态系统为大气CO₂的碳源,单施化肥下烤烟生态系统碳汇量为132.65 kg/hm²,有机肥和生物有机肥处理碳汇量分别达到了869.41和740.99 kg/hm²。由此可见,施肥可促进烤烟碳累积,提高了碳生态效率,使烟田生态系统对大气而言为“碳库”。