土壤厌氧消毒对土壤质量和烤烟产质量的调控效应

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烟草是一种重要的经济作物,但因利益驱动、耕地有限等条件的制约,烟草连作已经成为生产上常见的种植现象。然而,连作会造成了烟草土传病虫害加重,并使植烟土壤板结、通透性差、养分失调,最终影响烟草生长发育,降低烟叶产量与质量。土壤厌氧消毒法(Anaerobic soil disinfestation,ASD)是一种新兴的、无污染、效果好的土壤消毒方法。为了探索一种经济环保、高效率的烟草连作障碍治理方法,本研究设置了烟梗(YG)、水稻秸秆(JG)、菜粕(CP)、米糠(MK)、甘蔗渣(GZ)五种有机物料和无物料(CK1)的ASD处理,以原生土壤(CK)为对照,分析了不同有机物料ASD处理对土壤质量和微生物群落结构的影响,并在大田开展了米糠(MK)、木屑(WC)两种有机物料四种添加量(12、15、18、21 t·hm﹣2)ASD处理,以不添加物料(CK1)的ASD处理为对照,分析了两种有机物料不同施用量水平下的ASD对土壤改良、烤烟土传病害防控以及烤烟产质量的调控效应。研究结果可为土壤厌氧消毒法在烟草生产推广提供理论基础和实践参考。主要研究结果如下:(1)ASD显著影响土壤理化性质以及土壤酶活性。添加不同有机物料的ASD处理均可显著提高土壤p H,降低土壤EC和Eh,改善土壤养分,其中烟梗(YG)显著提高了速效钾、有机质的含量,菜粕(CP)显著提高了全氮、有机质、速效氮含量及过氧化氢酶以及脲酶的活性。大田试验表明,添加WC的ASD处理显著提高了德保地区土壤p H、EC、有机质、过氧化氢酶与蔗糖酶活性,高施用量的效果优于低施用量。而在靖西地区表现出了不同的规律,添加MK的处理提高了土壤EC、土壤养分、土壤过氧化酶以及蔗糖酶,施用量之间差异不显著。(2)添加不同有机物料的ASD处理可以显著降低土壤微生物多样性。ASD显著改变了细菌门类水平上及真菌纲类水平上各种群的比例,其中添加CP和YG的ASD处理微生物构成与CK、CK1差异较大,厚壁菌门(Firmicutes)及其门下厌氧型细菌梭菌科(Clostridiaceae)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)和耐受性细菌芽孢杆菌科(Bacillaceae)的相对丰度显著增加、病原菌类细菌黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)相对丰度显著降低;腐生型真菌腐质霉属(Humicola)真菌以及青霉菌属(Penicillium)真菌相对丰度显著增加,病原菌类真菌镰刀菌属(Fusarium)真菌显著降低。添加CP和YG的ASD处理后土壤青枯菌的数量显著降低,分别降低了82%和81%。(3)大田试验条件下,添加MK的ASD处理对烟草土传病害有显著地控制效果。其中德保、靖西地区MK-15和MK-18处理后烟草青枯病、根腐病以及黑胫病的发病率大幅度下降,病情指数显著降低。(4)ASD处理显著影响靖西、德保两地烟草的农艺与经济性状。添加两种有机物料的ASD处理后,烟草的株高、茎围,叶片数以及叶面积有了显著增加,其中MK处理优于WC处理,其中MK-15最佳。添加MK的处理显著提高了烤烟的产量、产值、均价等经济性状指标,MK-15和MK-18分别在德保、靖西地区表现出了优异的效果。(5)不同有机物料添加的ASD对了烤烟化学成分与质量影响不同。添加MK的ASD处理显著增加了烟叶总氮、烟碱常规化学成分含量,增加的幅度显著大于WC,其中MK-21在改善烟叶化学成分方面效果优异。然而,WC会显著降低烤烟的感官质量的相关指标,而添加MK的ASD处理提高了香气量、香气质、劲头等烤烟感官质量;WC处理对C3F等级烟叶的外观质量影响较小,MK处理却显著提高了B2F等级烟叶的外观质量。综合考虑ASD对土壤质量、烤烟质量、产量、发病率等影响,建议施用MK-15和MK-18作为添加物料。此外,室内研究表明烟梗与菜粕两种物料在改良土壤、抑制青枯菌方面效果显著,可以为后续大田实施提供理论基础。
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