生物有機肥對植煙土壤及烤煙生長發育影響研究進展

薄國棟 楊斌 黃廣華

摘要 綜述了生物有機肥施用對土壤理化性質、烤煙生長發育、抗病性、品質及煙葉重金屬的影響，并對當前制約生物有機肥推廣應用的原因進行了分析，為生物有機肥在煙葉生產中的施用提供了理論依據。

關鍵詞 生物有機肥;植煙土壤;烤煙

中圖分類號 S572 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）18-0023-03

Abstract The effects of bioorganic fertilizer application on soil physical and chemical properties， growth and development of fluecured tobacco， disease resistance， quality， and heavy metals in tobacco leaves were reviewed. The reasons of restricting the application of bioorganic fertilizer were analyzed， which provided theoretical basis for the application of bioorganic fertilizer in fluecured tobacco production.

Key words Bioorganic fertilizer;Tobaccoplanting soil;Fluecured tobacco

生物有機肥是以畜禽糞便、動植物殘體及生活垃圾等有機物料為原料，配施一定的氮、磷、鉀及一定比例的微量元素肥料，并加入改善土壤理化性質、作物吸收及元素釋放等特定功能微生物。生物有機肥是一種兼具微生物肥力和有機肥效應的肥料[1]。由于生物有機肥含有大量功能菌，可以改良土壤，提高肥料利用率，減少病蟲害的發生等[2]，因此，生物有機肥施用對土壤及烤煙生產具有重要意義。筆者根據現有研究結果，綜述了生物有機肥施用對植煙土壤、烤煙生長發育及煙葉品質的影響，剖析了當前制約生物有機肥發展的因素，以期為生物有機肥的推廣應用提供理論基礎。

1 生物有機肥對植煙土壤的影響

長期以來，人們為了追求煙葉產量最大化，大量施用農藥、化肥，不僅導致土壤板結、酸化及性質惡化等現象，而且嚴重影響了煙葉生長及煙葉品質。大量施用化肥導致煙株抗病性降低，增加農藥施用量，破壞了生態環境。土壤健康是指土壤保持及提高作物品質及產量的能力。參照康奈爾土壤健康評價體系[3] 及我國植煙土壤狀況，土壤健康評價體系主要包括土壤物理性狀，如土壤容重、土壤孔隙度、土壤團聚體、土壤質地、田間持水量及土壤表層硬度;土壤化學性質，如土壤有機質、pH、速效氮、有效磷、速效鉀、氯離子、礦質離子;土壤生物指標，如微生物數量、微生物多樣性、土壤酶活等[4]。

1.1 對植煙土壤物理性狀的影響

研究表明，生物有機肥中的微生物能夠改善土壤結構，促進土壤團粒結構的形成，減少土壤容重，增大土壤總孔隙度，增加土壤的保水性[5]。曲成闖等[6]研究表明，生物有機肥能夠使土壤容重降低10.37%～19.26%，使田間持水量和導水率提高13.12%～32.25%、37.28%～67.11%。何虓等[7]研究表明，生物有機肥施用能夠降低土壤容重，增加土壤孔隙度，且與常規施肥處理間差異顯著，土壤的通氣性也增加，為植物根系生長發育提供了良好的生態環境。生物有機肥施用能夠改善植煙土壤的物理狀況，為煙株生長提供良好的土壤環境[8]。

1.2 對植煙土壤化學性質的影響

與傳統施肥相比，生物有機肥可減少氮磷流失，提高土壤的保肥性能[9]。施用生物有機肥能夠提高植煙土壤中的有機質，降低土壤酸性狀況，提高土壤中速效氮、磷、鉀的含量[10]。徐洪宇等[11]的研究表明，施用枯草芽孢桿菌有機肥能夠滿足烤煙旺長期土壤養分含量的需求。

劉國順等[12]的研究表明，生物質有機肥提高了烤煙土壤有機質，增加了土壤pH，使土壤堿解氮、速效磷及速效鉀含量與煙株的生長發育趨于協調。Singh等[13]的研究表明，生物有機肥配施化肥，烤煙根系土壤氮、磷、鉀含量分別增加34.8%、88.3%及16.6%。介曉磊等[14]的研究表明，生物有機肥對提高煙草生長前期土壤速效鉀的含量影響不大，而生長后期土壤速效鉀的含量升高2.96%～41.14%，煙葉的品質提高。生物有機肥能夠增加植煙土壤中的養分含量，為煙株生長發育提供營養保證。

1.3 對植煙土壤生物學性狀的影響

土壤微生物通過分泌產生的生物酶調節土壤中營養元素的轉化過程，是評估土壤生物指標功能的重要指標[15]。土壤微生物數量是衡量土壤質量及土壤肥力的指標，生物有機肥本身含有豐富的微生物種群及數量[16]，生物有機肥能改善根際土壤微生物群落的數量和結構，提高土壤多樣性及土壤酶活性[17]。施用生物有機肥可明顯提高根際土壤細菌、真菌的數量，增加土壤酶活性[18]。孫薇等[19]的研究表明，施用生物有機肥較常規施肥可顯著提高土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶及脫氫酶的活性，因為有機肥施用后受到刺激，生物量增加，釋放的細胞外酶增加[20]。土壤微生物群落結構與有機肥的施用種類密切相關，生物有機肥能夠顯著提高土壤細菌豐富度及優勢菌群的數量，隨著生物有機肥施用量的增加，烤煙根際土壤細菌及放線菌數量、微生物碳源利用強度、豐富度均有上升的趨勢[21]。

2 生物有機肥對烤煙生長發育及品質的影響

2.1 對煙株生長發育的影響

施用生物有機肥能夠顯著促進煙株生長，改善煙株長勢長相[22]。苗床期施用生物有機肥能夠提高煙株地上部干重，促進煙苗的早發快長，培育壯苗。移栽期穴施一定量的生物有機肥能夠促進煙株根系發育，提高煙株成苗率[23]。旺長期施用生物有機肥能夠增加土壤中的有機質，調節土壤養分含量，改善煙株根際營養，與常規施肥相比，施用生物有機肥煙株的株高增加10.3%[24]。有機肥可促進成熟期烤煙植株的生長發育，顯著增加了烤煙株高、莖圍，促進了烤煙葉片開片[25]。易克等[26]研究表明，通過施用煙稈-菜籽餅生物有機肥能夠促進烤煙株高、葉長和葉寬。李艷平等[27]的研究表明，無機肥與有機肥混用可增強煙株根系活力，有機質增加了土壤中有效能源物質，促進了土壤微生物繁殖加快，而微生物代謝產物能刺激烤煙根系，促進根系活力增強。合理的施用生物有機肥能夠促進煙株生長發育。

2.2 對烤煙內在品質的影響

李迪秦等[28]的研究表明，復合微生物有機肥可以提高煙葉內在化學成分的協調性，可用性指數較單施化肥處理提高了3.45%～6.06%。生物有機肥配施能夠使煙葉的糖堿比、糖氮比及氮堿比更適宜，內在的化學成分更加協調，改善烤煙的品質[29]。介曉磊等[14]研究指出，生物有機肥能夠降低煙葉中氯的含量，增強煙葉的燃燒性。劉學琴[30]研究表明，生物有機肥施用能夠降低烤煙上中部煙葉蛋白質的含量，增加總糖含量，使烤煙內在化學成分趨于協調，煙葉質量得到提高。周文亮等[31]的研究表明，生物有機肥處理的煙葉化學成分更接近優質煙葉，生物有機肥可以提高煙葉香氣量及香氣質，減少煙葉刺激性，使煙葉吃味變好。齊永杰等[32]的研究同樣表明，根區施用生物有機肥能夠提高烤煙的感官評吸質量。

2.3 對煙株抗病性的影響

煙草病蟲害的發生是影響我國優質煙葉生產的重要因素。據不完全統計，因病害造成的煙葉經濟損失高達7億元以上。因此煙葉中存在大量的農藥殘留，嚴重影響了烤煙生產的安全，這些農藥殘留主要來自殺蟲劑、除草劑等[33]。生物有機肥含有的功能性微生物的優勢種群在土壤中大量定殖，占據根系生態區，能拮抗或抑制病原微生物侵染根系，提高作物抗病性[34]，生物有機肥能夠促進養分吸收并產生多種活性物質和抗、抑病物質促進調控作物生長，進而減少并降低病蟲害的發生[35]。劉艷霞等[36]的研究表明，施用生物有機肥可以提高拮抗菌數量，抑制根際土壤病原菌的數量，顯著降低煙田青枯病的發病率。蔡秋華等[37]的研究認為，有機肥配施化肥能夠增加土壤微生物生態系統的穩定性和抑病性，從而降低土壤土傳病害的發生，使煙株青枯病的發病率降低了69.66%。生物有機肥中含有大量抗生素能夠提高作物抗病性，生物有機肥能改變根系中分泌物種類和含量，改善根際環境，提高作物的抗病性[38]。張云偉等[39]的研究發現，生物有機肥能顯著降低烤煙黑脛病的病情指數，降低烤煙黑脛病的危害程度。有機物料的加入能夠增加微生物群落結構的豐度及多樣性，從而增加微生物的抵御能力，減少土傳病害的發生。與此同時，土壤中的放線菌能將有機態養分轉化為有效態，并且產生抗生素抑制土傳病害的發生[40]。

2.4 生物有機肥對煙葉重金屬含量的影響

近年來，吸煙與健康受到廣泛的關注，提高煙葉安全性已經成為煙草行業生存及發展的共同目標，當前煙葉安全性主要以煙葉農藥殘留、重金屬等物質對吸煙者的健康造成威脅[41]。煙葉安全性是指煙葉在燃吸過程中對人體健康的危害。煙草農業是煙葉生產的源頭，是保障優質煙葉生產的基礎，對煙葉安全性有至關重要作用[33]。降低煙葉中的有害成分，提高煙葉安全性在煙草行業中有非常重要的作用。重金屬以有效的形式存在于煙葉結構組織中，加工卷煙后再以煙氣的形式進入人體，對人體健康造成嚴重的影響[42]。重金屬一旦進入人體內，往往積蓄在體內，對人體造成潛在的危害，所以加強降低煙葉中重金屬殘留方面的技術研究對推動我國煙草產業可持續發展具有重要意義[43]。重金屬沸點低，容易在燃燒抽吸時進入煙氣，從而進入人體肺部，長期積累會影響人體健康，過量的重金屬積累還會抑制煙株的生長發育[44]。 生物有機肥含有較多有機質及微生物，這些有機質及微生物對重金屬離子具有較強的吸附能力，能夠減少作物對重金屬的吸收[45]。張亞麗等[46]研究表明，商品有機肥與無機肥配施使煙葉鉛含量較對照降低43.83%，鎘含量降低33.29%。有機肥施入土壤后與土壤中的鎘、鉛等重金屬絡合或鰲合形成有機化合物，減少了其有效性，進而減少了煙株的吸收。但也有研究表明，施入土壤中的有機肥在礦化過程中能夠分解有機酸及腐殖酸，活化土壤中的重金屬，促進作物的吸收[47]。

3 總結與展望

通過有益微生物將動植物殘體等有機廢棄物經過加工變為生物有機肥，不但變廢為寶，而且還可以改善土壤理化性質，提高煙葉品質及煙葉產量。在美國等發達國家，生物有機肥用量已占化肥總量的40%以上，而我國有機肥用量不足10%[48]。筆者認為，制約生物有機肥在煙草農業生產中應用的因素主要有以下幾點：①生物有機肥在農業生產中的作用逐漸被人們認識，但較其他普通有機肥料生產成本高，且運輸成本沒有相關的優惠政策及措施支持[49]，增加了其在煙草農業生產中的推廣成本，綜合經濟投入較常規化肥大。②生物有機肥產品種類繁多，針對當地植煙土壤及煙草專用生物有機肥少，這對特定的產區及作物效果作用差。③生物有機肥的形態（粉狀、顆粒）不一，粉狀生物有機肥效果好，但大型機器施用時易造成施肥機械堵塞，顆粒狀生物有機肥雖便于機械操作，但效果較粉狀生物有機肥差。

針對以上制約生物有機肥施用的現狀，國家應出臺相應的補貼政策，促進生物有機肥的推廣。如，可以根據當地產區大小，就地取材建廠，這不僅可以綜合利用當地廢棄物，還能減少運輸等成本的增加。與此同時，還應結合當地種植土壤狀況、烤煙品種及施肥方式，研發適合當地農業實施的肥料及農事操作方式。

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