作物杂志,2025, 第2期: 162–171 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.02.023

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

微生物菌剂配施时期对根际土壤细菌多样性、酶活性及烤烟产量和品质的影响

张纪利1(), 何敬浩2, 韦建玉1, 黄崇峻1, 王维2, 蔡一霞3()   

  1. 1广西中烟工业有限责任公司,530001,广西南宁
    2华南农业大学农学院,510642,广东广州
    3华南农业大学资源环境学院,510642,广东广州
  • 收稿日期:2023-10-23 修回日期:2024-02-23 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-16
  • 通讯作者: 蔡一霞,主要从事作物生理与生态研究,E-mail:caiyixia@scau.edu.cn
  • 作者简介:张纪利,主要从事烟叶生产技术与品质研究,E-mail:zhangjili2009@163.com
  • 基金资助:
    广西中烟工业有限责任公司科技项目(2021450000340018)

Effects of Application Period of Microbial Inoculants on Rhizosphere Soil Bacterial Diversity, Enzyme Activity and Yield and Quality of Flue-Cured Tobacco

Zhang Jili1(), He Jinghao2, Wei Jianyu1, Huang Chongjun1, Wang Wei2, Cai Yixia3()   

  1. 1China Tobacco Guangxi Industrial Co., Ltd., Nanning 530001, Guangxi, China
    2College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China
    3College of Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China
  • Received:2023-10-23 Revised:2024-02-23 Online:2025-04-15 Published:2025-04-16

摘要: 为确认微生物菌剂施用时期,探究不同时期施加微生物菌剂对植烟土壤微生物多样性、酶活性以及烤烟产量和品质的影响。设置起垄时施用(A1)、移栽时施用(A2)、团棵期施用(A3)、不施用(CK)4个处理,应用16S rDNA测序研究不同处理细菌群落结构分布情况,同时测定土壤酶活性、烤烟产量和质量相关指标并调查田间病情,以明确土壤、细菌和烤烟三者的关系。结果表明,与CK相比,微生物菌剂的施用均显著提高根际土壤细菌群落观测物种数(Observed species)、香农指数(Shannon index)和辛普森指数(Simpson index)。相较于A1和A3处理,A2处理的根际土壤中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度最高,酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度降低,根际土壤中的多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性最高,并显著降低烟草青枯病发病率和病情指数,还能提高烤烟产量、产值、均价以及上等烟比例。移栽期施加微生物菌剂对烟草青枯病有较好的防治效果,还能有效提高根际土壤有益细菌群落的丰富度,显著提升植烟土壤酶活性,使烟叶化学成分更协调,增加烤烟的经济效益。

关键词: 烤烟, 根际土壤, 微生物菌剂, 细菌多样性, 产量, 品质

Abstract:

To confirm the period of microbial agent application, this study explored the impact of applying microbial agents at different stages on the soil microbial diversity, enzyme activity, and the yield and quality of flue-cured tobacco. Four treatments were set: application at ridging period (A1), application at transplanting (A2), application at bulk curing stage (A3), and no application (CK). The bacterial community structure under different treatments was sequenced using 16S rDNA. Meanwhile, soil enzyme activity, relevant indicators of flue-cured tobacco production and quality were determined, and field disease conditions were investigated to clarify the relationship among soil, bacteria, and flue-cured tobacco. The results showed that, compared with CK, the application of microbial agents significantly increased the number of Observed species, Shannon index, and Simpson index of observed bacterial communities in the rhizosphere soil. Compared with A1 and A3 treatments, the relative abundance of Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, and Gemmatimonadetes were highest in the rhizosphere soil under A2 treatment. At the same time, the relative abundance of Acidobacteria decreased. The activities of polyphenol oxidase, sucrase, urease, and catalase were highest in the rhizosphere soil, and the incidence rate and disease index of tobacco bacterial wilt were significantly decreased. It could also increase the yield, output value, average price, and the proportion of surperior tobacco. The application of microbial inoculants during transplanting had a notable preventive effect against tobacco bacterial wilt. It also effectively enriched the beneficial bacterial community in the rhizospheric soil, enhanced soil enzyme activity, improved the chemical composition of tobacco leaves, and ultimately increased the economic benefits of tobacco cultivation.

Key words: Flue-cured tobacco, Rhizosphere soil, Microbial inoculants, Bacterial diversity, Yield, Quality

表1

微生物菌剂施用时期对土壤酶活性的影响

处理Treatment 多酚氧化酶Polyphenol oxidase 蔗糖酶Sucrase 脲酶Urease 过氧化氢酶Catalase
CK 17.79±0.12c 58.22±1.02c 283.25±2.04d 15.72±0.30c
A1 20.00±0.21b 62.20±0.13b 320.11±1.19c 21.63±1.16b
A2 20.92±0.12a 67.82±0.10a 408.80±0.97a 26.46±1.12a
A3 19.63±0.18b 62.54±0.17b 337.27±1.45b 23.41±1.15ab

表2

微生物菌剂施用时期对细菌群落Alpha多样性指数的分析

处理
Treatment
观测到的物种
Observed species
Chao1指数
Chao1 index
物种覆盖度
Species coverage
香农指数
Shannon index
辛普森指数
Simpson index
CK 3401.50±1.73c 3602.02±170.87c 0.93±0.00 8.36±0.04c 0.86±0.01c
A1 3405.27±3.77c 4105.77±3.75b 0.98±0.00 9.07±0.01b 0.94±0.01b
A2 3881.33±10.23a 4625.90±7.41a 0.98±0.00 9.63±0.13a 0.99±0.01a
A3 3601.73±45.34b 4414.59±39.11a 0.98±0.00 9.30±0.11b 0.92±0.02b

图1

烤烟根际土壤细菌群落进化树

图2

微生物菌剂施用时期对根际土壤细菌群落结构分布的影响

图3

烤烟根际土壤中门水平排名前10的细菌群落聚类图

图2

烤烟根际土壤中属水平关键细菌共生网络图 节点间连线代表其互相的关系:红色线段代表正相关,绿色线段代表负相关。节点颜色代表其隶属的门。

图5

烤烟根际土壤细菌群落共生网络拓扑结构相关指标

表3

微生物菌剂施用时期对青枯病发病情况的影响

处理
Treatment
青枯病Bacterial wilt
发病率
Incidence rate
病情指数
Disease index
相对防治效果
Relative control effect
CK 66.91±1.00a 38.27±1.03a
A1 37.96±0.46b 20.19±1.03b 47.25±2.69b
A2 19.02±1.24d 11.16±0.37c 70.82±0.96a
A3 31.64±0.83c 19.10±1.67b 50.08±4.37b

表4

微生物菌剂施用时期对C3F烟叶常规化学成分的影响

处理
Treatment
总氮
Total nitrogen
(%)
钾含量
K content
(%)
烟碱
Nicotine
(%)
还原糖
Reducing
sugar (%)
总糖
Total
sugar (%)
两糖差
Disaccharide
difference (%)
氮碱比
Nitrogen-
alkali ratio
糖碱比
Sugar-
alkali ratio
CK 1.53±0.05c 2.18±0.02b 1.82±0.11b 14.83±0.78b 21.60±0.84b 6.77±0.22b 0.84±0.39a 11.90±0.62a
A1 1.86±0.06b 2.89±0.17a 2.20±0.10ab 18.54±0.48a 24.34±0.54a 5.80±0.26a 0.85±0.06a 11.11±0.41a
A2 2.13±0.05a 2.88±0.21a 2.48±0.16a 19.61±0.33a 25.56±0.12a 5.96±0.24a 0.86±0.04a 10.37±0.59a
A3 2.02±0.01a 2.90±0.17a 2.46±0.21a 20.09±0.09a 26.18±0.42a 6.09±0.37a 0.83±0.07a 10.81±1.03a

表5

微生物菌剂施用时期对烤烟经济性状的影响

处理
Treatment
产量
Yield (kg/hm2)
产值(元/hm2
Output value (yuan/hm2)
均价(元/kg)
Average price (yuan/kg)
上等烟比例
Superior tobacco percentage (%)
中等烟比例
Medium tobacco percentage (%)
CK 1929.51±32.89d 51 031.92±1944.98d 26.44±0.70d 35.87±0.50d 41.12±1.46ab
A1 2213.35±25.37c 65 105.02±1858.17c 29.41±0.61c 43.03±1.18c 44.00±1.08a
A2 2491.82±18.68a 84 118.96±1106.29a 33.76±0.56a 56.82±0.46a 39.95±0.12b
A3 2361.84±22.18b 74 962.31±1025.37b 31.74±0.37b 46.89±0.80b 44.03±1.01a

图6

根际土壤细菌群落构成与根际土壤酶活、烤烟青枯病发病情况和烤烟产质量的相关性热图 矩形为土壤酶活性、青枯病发病情况、烤烟品质和产质量之间的相关性热图。橘黄色连线表示极显著相关(P < 0.01),绿色连线表示显著相关(P < 0.05),灰色连线表示无显著相关性。

[1] 施河丽, 向必坤, 彭五星, 等. 有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响. 中国土壤与肥料, 2019(4):58-66.
[2] 马宜林, 吴广海, 申洪涛, 等. 羊粪有机肥与化肥配施对烤烟生长及土壤肥力特性的影响. 核农学报, 2021, 35(10):2423-2430.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2021.10.2423
[3] 谢丹凤, 袁文彬, 谢晋, 等. 不同比例有机肥与氮肥施用量对烤烟产质量及主要化学成分的影响. 江苏农业科学, 2023, 51 (19):87-97.
[4] 刘光辉, 李迪秦, 陈一凡, 等. 烤烟生长发育特性及产质量对施肥技术的响应. 核农学报, 2017, 31(10):2032-2038.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.10.2032
[5] 梁兵, 黄坤, 付亚丽, 等. 不同比例有机肥与化肥配施对烤烟生长及产质量的影响. 西南农业学报, 2017, 30(8):1822-1825.
[6] 付利波, 苏帆, 陈华, 等. 菜籽饼肥不同用量对烤烟产量及质量的影响. 中国生态农业学报, 2007, 15(6):77-80.
[7] 易建华, 张新要, 李天福, 等. 不同有机质土壤饼肥用量对烤烟产量和质量的影响. 中国农学通报, 2006, 22(10):216-220.
[8] 李硕, 秦闯, 魏欢, 等. 设施茄子各生育期施用微生物菌剂对产量及土壤性状的影响. 河北农业大学学报, 2019, 42(6):65-70.
doi: 10.13320/j.cnki.jauh.2019.0123
[9] 韩忠明, 杨颂, 韩梅, 等. 不同菌剂对人参连作土壤酶活性的影响. 东北农业科学, 2016, 41(1):50-53.
[10] 王凌云, 高亮, 李晓, 等. 微生物套餐肥对设施番茄产量和品质的影响. 中国果菜, 2017, 37(6):35-38.
[11] 黄光祥, 董丽红, 马斌, 等. 3种微生物菌剂在云烟99上的应用效果. 湖南农业科学, 2023(4):45-49.
[12] 孙真, 郑亮, 邱浩斌. 植物根际促生细菌定殖研究进展. 生物技术通报, 2017, 33(2):8-15.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017.02.002
[13] 李乾云, 张剑飞, 李莞晴, 等. 牡丹江烟区植烟土壤养分时空变化特征. 贵州农业科学, 2022, 50(9):54-61.
[14] 阎海涛, 常栋, 许跃奇, 等. 生物炭和微生物菌剂对烤烟产质量的影响. 贵州农业科学, 2021, 49(10):21-27.
[15] 国家质量监督检验检疫总局.烟草病虫害分级及调查方法:GB/T 23222-2008. 北京: 中国标准出版社, 2009.
[16] 国家质量监督检验检疫总局. 烤烟:GB 2635-1992. 北京: 中国标准出版社, 1992.
[17] 国家烟草专卖局. 烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法:YC/T 159-2019. 北京: 中国标准出版社, 2019.
[18] 国家烟草专卖局. 烟草及烟草制品淀粉的测定连续流动法:YC/T 216-2013. 北京: 中国标准出版社, 2014.
[19] 国家烟草专卖局.烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法:YC/T 160-2002. 北京: 中国标准出版社, 2004.
[20] 国家烟草专卖局.烟草及烟草制品总植物总氮的测定连续流动法:YC/T 161-2002. 北京: 中国标准出版社, 2004.
[21] 国家烟草专卖局. 卷烟纸中钾、钠、钙、镁的测定火焰原子吸收光谱法:YC/T 274-2008. 北京: 中国标准出版社, 2009.
[22] 国家烟草专卖局.烟草及烟草制品石油醚提取物的测定:YC/T 176-2003. 北京: 中国标准出版社, 2004.
[23] Ma T F, He X H, Chen S G, et al. Long-term organic-inorganic fertilization regimes alter bacterial and fungal communities and rice yields in paddy soil. Frontiers in Microbiology, 2022,13:890712.
[24] Wang J F, Zheng J Y, Shi W Y, et al. Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus. Gut, 2018, 67(9):1614-1625.
doi: 10.1136/gutjnl-2018-315988 pmid: 29760169
[25] 吴昌昊, 刘敬泽. 根际微生物影响因素及其与植物互作研究进展. 河北师范大学学报(自然科学版), 2022, 46(6):603-613.
[26] 唐杰, 陈知青, 郭安南, 等. 不同作物根际土壤微生物的群落结构特征分析. 核农学报, 2021, 35(12):2830-2840.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2830
[27] 祝蕾, 严辉, 刘培, 等. 药用植物根际微生物对其品质形成的影响及其作用机制的研究进展. 中草药, 2021, 52(13):4064-4073.
[28] 吕柏辰, 孙海, 钱佳奇. 等. 药用植物根系分泌物与根际微生物相互作用及其在中药材生态种植中的应用. 中国中药杂志, 2024, 49(8):2128-2137.
[29] 夏晶晶. 锡林河流域厚壁菌群和拟杆菌群的生物地理学研究. 呼和浩特:内蒙古大学, 2021.
[30] 周界, 李明, 徐友阳, 等. 基于高通量测序的穿心莲连作根际土壤细菌群落多样性分析. 华南农业大学学报, 2021, 42(3):55-63.
[31] 张重义, 陈慧, 杨艳会, 等. 连作对地黄根际土壤细菌群落多样性的影响. 应用生态学报, 2010, 21(11):2843-2848.
[32] 周慕邱, 戴彬, 何轶, 等. 烤烟间作对烟株根际土壤酶活性和细菌群落的影响. 分子植物育种. (2023-08-28)[2023-10-23]. https://link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20230825.1436.004.
[33] 田程, 邱婷, 朱菲莹, 等. 氧化钙对西瓜枯萎病及根际细菌群落的调控. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2018, 44(6):620-624.
[34] 向立刚, 周浩, 汪汉成, 等. 健康与感染青枯病烟株根际土壤与茎秆细菌群落结构与多样性. 微生物学报, 2019, 59(10):1984-1999.
[35] 郭子雯, 陈婧, 焦莉苹, 等. 大豆胞囊线虫胁迫下不同抗性红小豆根际土壤细菌群落多样性分析. 西南农业学报, 2023, 36(8):1711-1717.
[36] Wang X B, Song D L, Liang G Q, et al. Maize biochar addition rate influences soil enzyme activity and microbial community composition in a fluvo-aquic soil. Applied Soil Ecology, 2015,96:265-272.
[37] Diamantidis G, Effosse A, Potier P, et al. Purification and characterization of the first bacterial laccase in the rhizospheric bacterium Azospirillum lipoferum. Soil Biology and Biochemistry, 2000, 32(7):919-927.
[1] 贺云霞, 马建辉, 张黛静, 刘东华, 晁晓燕, 陈慧平, 李春喜. 不同氮肥增效剂对减少豫北麦田气态氮损失及其增产效果研究[J]. 作物杂志, 2025, (3): 108–115
[2] 王佳童, 马映辰, 冯燕飞, 路佳慧, 郭振清, 李学利, 李云, 韩玉翠, 林小虎. 减量追氮对冀东地区春小麦磷、钾肥利用及品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 141–148
[3] 王祎, 任永福, 张正鹏, 丁德芳, 张靖, 刘祎鸿, 孙多鑫, 陈光荣. 不同覆盖材料对河西灌区土壤环境及玉米产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 149–155
[4] 杨天旭, 李谨成, 黄瑞寅, 邓文君, 王军, 王维, 蔡一霞. 施氮量与基追比对烤烟烟碱合成及关键酶活性的调控效应[J]. 作物杂志, 2025, (3): 156–164
[5] 曹正男, 赵振东, 胡博, 于涵, 宁晓海, 赵泽强, 曹立勇. 氮肥与促腐菌肥配施对寒地水稻秸秆还田腐解效果及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 172–177
[6] 侯楠, 吴凤婕, 齐翔鲲, 王玉凤, 杨克军, 付健. 不同施氮水平对黑土区糯玉米灌浆期碳代谢的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 178–184
[7] 朱金籴, 朱学刚, 杜文青, 邱拓宇, 赵新彬. 化肥减量配施有机肥对设施番茄光合特性、品质和产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 185–189
[8] 李虎, 黄秋要, 吴子帅, 刘广林, 陈传华, 罗群昌, 朱其南. 种植密度和施氮量对优质常规稻桂育12产量和米质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 195–201
[9] 兰秀, 李恒锐, 何洪良, 马仙花, 黄小娟, 李天元, 韦海球, 江清梅, 阮丽霞, 杨海霞, 刘炳继, 汤丹峰. 甘蔗/凉粉草间作对作物产量、品质及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 202–209
[10] 韦梦洋, 罗贞宝, 贺帅, 马黔, 马关凯, 席飞虎, 罗东升, 景延秋, 喻奇伟, 王茂贤. 光合细菌与留叶数互作对烤烟生理代谢、化学品质及产量和质量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 210–217
[11] 杨泽鹏, 万柯均, 郑盛华, 敖玉琴, 马明坤, 万学, 李珊珊, 宋昕, 王昌桃, 陈尚洪, 刘定辉, 陈红琳. 氮肥和播种量配置对无人机飞播油菜产量形成的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 225–232
[12] 梁辉, 章建新, 薛丽华, 贾珂珂. 水氮后移条件下滴灌量对新农豆2号根系生长及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 233–240
[13] 王贺亚, 罗静静, 孟玲, 艾海峰, 王斌, 李怀胜, 徐靖鹏, 徐向阳. 塔额盆地食用向日葵品种产量敏感性分析[J]. 作物杂志, 2025, (3): 30–37
[14] 毛顺鑫, 肖无为, 张作林, 黄家达, 王飞, 黄见良, 彭少兵, 崔克辉. 不同灌溉模式和肥料处理对再生稻再生芽生长和再生季产量形成的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 92–101
[15] 任永福, 李嘉怡, 陈国鹏, 蒲甜, 陈虹, 王小春. 不同栽培管理模式对带状套作玉米产量与效率的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 101–108
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .