基于地统计学的植烟土壤碳氮含量空间变异性研究

有机碳和全氮含量是影响土壤肥力与作物产量的重要土壤因子,区域内土壤碳氮含量的分布情况直接影响作物生产。通过解析云南省保山市烟区土壤碳氮含量空间分布情况,为区域植烟土壤肥力改良和优质烤烟生产提供科学依据和数据支撑。对保山市5县(区)72个植烟土壤点进行采样,测定土壤容重、田间持水量、土壤含水量、土壤酸碱度、有效土层厚度、土壤全氮含量和土壤有机碳含量等7项指标,采用径向基函数神经网络模型和克里格法建立土壤碳氮含量与土壤理化因子间的相关关系,预测土壤有机碳含量和全氮含量的空间分布特征。土壤碳氮含量与理化指标间的相关性分析表明,土壤全氮含量与土壤容重、土壤pH值呈显著负相关关系(P<0.05),相关系数分别为-0.235、-0.170;土壤有机碳含量与田间持水量、土壤含水量呈极显著正相关关系(P<0.01),相关系数分别为0.555和0.452;土壤有机碳含量与土壤pH值呈显著正相关关系,相关系数为0.190;土壤有机碳含量与土壤容重呈极显著负相关关系,相关系数为-0.636;土壤碳氮关系可用线性回归方程y=10.69+4.37x(r^(2)=0.137,n=72)表示;土壤平均全氮含量2.01 g/kg,土壤平均有机碳含量为33.60 g/kg,土壤平均碳氮比为16.71。径向基函数神经网络模型较多元回归模型对验证样点土壤全氮含量和有机碳含量的预测值与实际观测值的相关系数分别提高0.037和0.031,表明土壤理化因子与土壤碳氮含量之间的复杂关系能够通过径向基函数神经网络模型更准确地描述出来;47个验证点预测结果误差分析表明,与普通克里格法和回归克里格法相比,径向基函数神经网络模型和普通克里格法相结合的方法明显减低了土壤有机碳和全氮含量预测结果的平均绝对误差、均方根误差和平均相对误差。保山市5县(区)土壤碳氮含量由北向南存在明显差异,相关性分析结果表明,植烟区内的土壤理化因子对土壤有机碳含量和全氮含量的影响较大。因此,在烤烟生产上,应根据预测结果因地制宜,针对不同区域制定施肥方案,合理调控有机肥和氮肥的施用,保障烤烟高质量生产。

基于最小数据集的保山市植烟土壤质量评价与障碍诊断

【目的】通过分析保山市5个县(市、区)植烟土壤质量特征,明确制约土壤质量的主要障碍因子,为区域性植烟土壤障碍治理技术研发、养分管理和优质烤烟生产提供科学依据。【方法】采集保山市5县(市、区)24个乡(镇)72个村的植烟土壤样品,选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤容重、田间持水量、蔗糖酶和脲酶等12项指标作为总数据集(TDS),通过构建评价指标最小数据集(MDS),计算土壤质量指数;采用障碍因子诊断模型,分析主要障碍因子。【结果】12项指标经K-S检验,均服从正态分布,进入总数据集(TDS)。经主成分分析筛选,有机质、全磷、碱解氮、有效磷、土壤容重和蔗糖酶等6项指标进入最小数据集(MDS)。土壤质量指数(SQI)的MDS-SQI与TDS-SQI呈极显著正相关关系,最小数据集可代替总数据集对保山市植烟区土壤质量进行评价。施甸县、昌宁县、隆阳区、龙陵县和腾冲市的MDS-SQI土壤质量指数分别为0.681、0.668、0.665、0.626和0.579。障碍度分析表明,保山市各县(市、区)植烟土壤主要障碍因子为田间持水量(平均障碍度0.251)、碱解氮(平均障碍度0.196)、pH(平均障碍度0.142)和有机质(平均障碍度0.110)。【结论】建立的土壤质量评价最小数据集具有一定的代表性和准确性,可以对土壤质量和障碍因子进行评价和诊断。

碱性植烟土壤微生物群落对深耕培肥的响应特征研究

为构建山地植烟土壤良好耕层,在保山市碱性植烟土壤区域设置随机区组大田试验,以深耕(30 cm)为主处理,不同培肥模式为副处理,于耕作前和烤烟收获后测定主要土壤理化性质,采用Illumina MiSeq测序技术分析微生物多样性、种群丰度、群落结构和功能类群特征,探讨深耕培肥对碱性植烟土壤质量改善效果。多样性分析结果显示,深耕配施生物有机肥和化肥处理的微生物种群的Chao指数和Shannon指数差异性不显著,但促进了微生物尤其是真菌群落组成结构差异性增强。微生物群落组成分析结果表明,与耕作前相比,化肥处理的Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Mortierellomycota(被孢霉门)和Basidiomycota(担子菌门)的丰度显著增加,Actinobacteria(放线菌门)和Ascomycota(子囊菌门)种群丰度显著降低;增施生物有机肥处理的Proteobacteria和Mortierellomycota的丰度显著增加,Chloroflexi、Acidobacteria和Basidiomycota的丰度显著下降;与化肥处理相比,增施生物有机肥处理的Actinobacteria、Proteobacteri和Ascomycot种群丰度显著增加,Chloroflexi、Acidobacteria和Basidiomycot丰度显著降低。BugBase表型预测和FUNGuild功能预测结果表明,深耕配施生物有机肥和化肥处理的致病性细菌和真菌丰度显著下降,显著提高土壤微生物功能类群丰度。相关性结果表明,土壤容重和有机质是影响土壤微生物群落结构的主要理化因子,深耕配施生物有机肥和化肥通过改善土壤理化性质而调节土壤细菌和真菌群落结构组成,提升有益微生物种群丰度、降低病原菌丰度。

减氮配施生物有机肥对植烟土壤特性及烟草青枯病的防效研究

为解析植烟土壤质量与烟草青枯病发生发展的关系以及减氮配施生物有机肥对烟草青枯病的防控效果,以常规施氮为对照,设置4个减氮水平(5%、10%、15%和20%)+生物有机肥处理的田间小区试验,研究了减氮配施生物有机肥模式对土壤主要理化性质、烟叶产量和质量的影响,并进一步考察了对烟草青枯病的田间防效,基于相关性分析解析土壤理化因子与病情指数间的关系。结果表明,减氮配施生物有机肥各处理的土壤容重、pH下降,土壤碳氮比、有机碳含量、碳储量、氮储量、土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、微生物量碳、微生物量氮均不同程度增加,烟叶产量、上等烟比例、中上等烟比例均显著提升。烟草青枯病病情指数显著降低70.32%~75.31%,平均防治效果为69.64%~75.97%。其中,减氮15%配施生物有机肥处理为最佳模式。相关性分析结果表明,病情指数与土壤碳氮比、有机碳、碳储量、氮储量、蔗糖酶活性、脲酶活性、微生物量碳和生物量碳氮比呈极显著负相关(P<0.01),与pH呈极显著正相关(P<0.01),与微生物量氮呈负相关(P<0.05),与土壤容重、碱解氮、有效磷和速效钾呈正相关(P<0.05)。在试验条件下,适当减氮并配施生物有机肥能有效改善土壤质量,提高烟叶产量和质量,降低烟草青枯病的发生。

深耕配合培肥对植烟根际土壤性质及烟叶产量的影响

【目的】植烟土壤耕层结构不合理、养分流失、微生物结构失衡是制约烟叶可持续生产的重要条件,探讨不同耕作和施肥模式对烤烟根际土壤理化性质、微生物及烤烟产量的影响,为优化保山地区烟叶生产管理技术提供理论依据。【方法】设置传统旋耕、深耕分别配施化肥和生物有机肥,并采用Illumina MiSeq测序技术分析不同处理烤烟根际微生物的响应特征,进行土壤理化性质、生物活性和烤烟产量分析。【结果】与传统旋耕相比,深耕土壤有机质下降17.00%~25.10%,蔗糖酶活性降低22.45%~23.47%,脲酶活性降低2.20%~7.49%,微生物量碳降低11.38%~65.73%,微生物量氮提升10.56%~222.86%。深耕配施生物有机肥没有明显改变烤烟根际土壤微生物丰富度和多样性,但改变了土壤细菌门、真菌门的群落组成,并富集了放线菌门、绿弯菌门等优势细菌门,降低被孢霉门相对丰度,显著提高了烤烟产量,增产率达56.66%。冗余分析结果表明,土壤放线菌门、粘菌门与pH显著相关,担子菌门与碱解氮显著相关。【结论】深耕配施生物有机肥有助于改善烟田土壤性质和微生物群落组成,提高烟叶的经济效益。研究结果可为深耕、生物有机肥在改良植烟土壤环境和烟叶增产等方面提供参考依据。

生物有机肥调控的碱性植烟土壤微生物群落多样性特征

【目的】解析保山山地碱性植烟土壤微生物群落多样性特征,考察深耕配施生物有机肥对土壤质量退化的阻遏效果,为区域植烟土壤的优化管理提供理论依据。【方法】以深耕(30 cm)为主处理,生物有机肥培肥为副处理,设置随机区组试验,分析测试土壤主要理化性质、酶活性和微生物群落结构组成;解析土壤主要理化性质和酶活性与微生物种群丰度间的关系。【结果】深耕+化肥+生物有机肥处理(处理CS)显著降低土壤容重和pH,分别降低28.64%和9.21%;显著提高土壤有机质、全磷、速效磷和速效钾含量及蔗糖酶和脲酶活性,分别提高31.54%、21.63%、165.31%、77.34%、21.68、27.95%和238.55%。Alpha和Beta多样性分析结果表明,各处理细菌Chao1指数和Shannon指数差异不显著;处理CS显著提高真菌Chao1指数和Shannon指数(P<0.05),促进细菌和真菌群落差异性增强,对真菌群落结构组成的影响更为显著。群落结构组成结果表明,处理CS显著提高了变形菌门(Proteobacteria)和被孢霉门(Mortierellomycota)的种群丰度,分别提高74.32%和280.70%;降低了放线菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Actinobacteria)和担子菌门(Basidiomycota)的种群丰度,分别降低12.83%、21.88%、36.57%和70.04%。LEfSe分析表明,处理CS导致属水平的细菌和真菌显著差异性物种增加。BugBase表型预测和FUNGuild功能预测结果表明,处理CS显著影响土壤微生物功能类群,其中,致病性细菌和植物病原真菌丰度显著下降。相关性结果表明,土壤容重和pH是影响土壤细菌和真菌群落结构的主要理化因子。【结论】深耕配施生物有机肥降低土壤容重和pH,增加有机质和养分含量,促进土壤微生物功能多样性形成,提高土壤酶活性,是碱性植烟土壤质量提升的有效措施。

保山市植烟土壤养分时空变异特征及土壤肥力适宜性评价

【目的】明确保山市植烟区土壤肥力水平,以提高施肥针对性,为保山市植烟区土壤培肥和烟草种植提供理论依据。【方法】采用模糊数学模型隶属函数法对1465份植烟区土壤样本进行研究,探索土壤养分的时空变异特征,并应用肥力适宜性指数对土壤肥力适宜性进行综合评价。【结果】2015-2019年,保山市5县(市、区)植烟区土壤pH降低,有效硼含量无明显变化,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效镁、有效锌、水解性氯含量增加;土壤pH、有效硼含量和水溶性氯含量较适宜,有机质、碱解氮和速效钾含量丰富,有效磷、有效镁和有效锌含量较高;植烟区土壤肥力适宜性指数平均值为0.589,土壤肥力状况良好,各县(市、区)土壤肥力适宜性指数表现为昌宁县>施甸县>龙陵县>隆阳区>腾冲市。【结论】保山市烟区土壤较适宜烟草生长。针对5县(市、区)植烟土壤养分状况与土壤肥力特征,建议合理控制磷肥、镁肥和锌肥的施用量,提高肥料的利用率。

烟草青枯病和黑胫病拮抗细菌的筛选、鉴定及防效研究

筛选对烟草青枯病和黑胫病具有良好防效的生防菌株,为烟草根茎类病害的有效防控提供生防资源。从发病烟株根际土壤中分离细菌,采用平板对峙法和滤纸片法测定分离菌株对烟草青枯病菌和黑胫病菌的抑制活性,基于盆栽验证法检测高活性菌株对烟草青枯病和黑胫病的防治效果,通过16S rDNA通用引物对高活性拮抗菌株进行分子生物学鉴定,同时选用9对特异性引物对高活性菌株的促生长和抑菌活性进行PCR检测。共筛选出2株对烟草青枯病和黑胫病均有防治效果的拮抗菌株LF-1和LF-2,经分子生物学鉴定LF-1为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis,LF-2为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens。室内活性试验结果表明,菌株LF-1、LF-2对烟草青枯病菌抑制率分别为31.16%、56.98%,对烟草黑胫病菌抑制率分别为64.44%、72.44%;盆栽试验结果表明,菌株LF-1对烟草青枯病和黑胫病的防效分别为69.54%和65.49%,菌株LF-2对烟草青枯病和黑胫病的防效分别为72.49%和68.32%。菌株LF-1和LF-2对烟草根茎类病害具有较好的生防效果,在烟草根茎类病害防控中应用前景广阔。

保山市植烟土壤的主要养分状况

为保山市烟区烟田的平衡施肥提供参考,采集保山市腾冲县、昌宁县、隆阳区、施甸县和龙陵县5个县区植烟土壤样品,检测pH、有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量。结果表明:保山市5个县区植烟土壤的pH适宜,平均为6.64;70%以上植烟土壤有机质、速效氮、速效磷含量处于中等至很丰富水平,速效钾含量略偏低。腾冲县土壤有机质、速效氮、速效磷等含量中等至丰富的土壤比例较其他县高,70%左右土壤的速效钾含量处于缺乏状态;昌宁县土壤速效磷含量最高,26%土壤的有机质处于缺乏状况,且有机质、速效氮、速效钾含量均低于全市水平;施甸县、隆阳区、龙陵县植烟土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾等含量处于中等及以上水平,隆阳区植烟土壤的速效氮、磷含量低于全市水平。各县区间和乡镇间养分状况差异很大,在烤烟施肥及土壤改良方面应因地制宜、分类指导,以有效提高植烟土壤的养分均衡供应能力。

保山市植烟土壤交换性镁含量及空间分布

为查明保山市植烟土壤交换性镁含量基本状况,提高烤烟测土配方施肥的科学性,2017年采集了保山市腾冲、昌宁、隆阳、施甸、龙陵5个县(市、区)587个土壤样品,检测与分析其土壤pH、有机质、速效氮和交换性镁含量。结果表明:保山5个县(市、区)植烟土壤镁含量平均值为224.50mg/kg,95%置信区间在209.26～239.47mg/kg,处于中高含量;不同县(市、区)之间的土壤交换性镁含量分布规律明显,呈块状分布,其中腾冲市板块处于低含量水平,龙陵县和昌宁县板块处于中低水平,隆阳区和施甸县板块处于中高水平。土壤pH与交换性镁含量呈极显著正相关,交换性镁含量随pH升高而升高。土壤有机质含量与交换性镁含量呈极显著负相关,随着植烟土壤有机质含量的升高交换性镁含量呈先升后降的趋势,拐点为有机质含量40mg/kg。

基于PDA的烟叶预检管理网络系统在烟叶预检收购管理中的可行性研究与应用

针对烟叶生产收购过程中烟叶预检环节粗放管理的现状,及烟叶预检工作需入户预检的作业要求,综合利用GPRS、WebService等信息技术手段,引入基于C/S和B/S架构的3层3-tier结构,通过C#语言开发了烟叶预检PDA作业系统和烟叶预检管理网络系统,实现了烟叶预检工作精细化、信息化、网络化、便携移动式的管理要求。通过在隆阳区推广应用的可行性研究和应用实例,探讨预检信息化管理系统应用的有效途径及合适方法,对当地烟叶预检、收购管理提出合理化建议,制定科学的考核实施方案,也为其他管理信息系统的推广应用提供有益参考。

烟草青枯病病株根际土壤可培养细菌多样性特征分析

【目的】解析保山植烟土壤罹患烟草青枯病病株根际土壤可培养细菌种群多样性特征,揭示烟草青枯病害发生与根际可培养微生物种群间的关系,为利用微生物功能多样性防控烟草青枯病提供理论支撑。【方法】采集隆阳区和施甸县10个乡(镇)、30个村的30份患病烟株根际土壤样品和30份健康烟株根际土壤样品,利用稀释涂布平板法获得可培养细菌种群,基于Illumina MiSeq高通量测序结果,分析健康烟株和患病烟株根际土壤可培养细菌种群结构组成和多样性的差异。【结果】健康烟株和患病烟株根际土壤可培养细菌的OTU数量和α多样性指数间差异不显著。与健康烟株相比,在门分类水平上,患病烟株根际Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度提高,Firmicutes和Actinobacteria的相对丰度降低;在纲分类水平上,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和拟杆菌纲(Bacteroidia)的相对丰度提高;杆菌纲(Bacilli)和放线菌纲(Actinobacteria)的相对丰度降低;在属分类水平上,假单胞菌属(Pseudomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和剑菌属(Ensifer)的相对丰度提高;假节杆菌属(Pseudarthrobacter)、赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)和土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)的相对丰度降低。鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)、鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)、假诺卡氏菌目(Pseudonocardiales)和假诺卡氏菌科(Pseudonocardiaceae)是健康烟株根际土壤中富集的细菌种群,而Chitinophaga_sp__MHS12、Azospirillaceae、Azospirillum和Flavitalea则是患病烟株根际土壤中富集的细菌种群。【结论】保山健康烟株与患病烟株土壤根际可培养细菌群落呈分化趋势,烟草青枯病的发生发展可能与烟株根际细菌种群丰度变化有关,利用有差异的可培养细菌种群可进行烟草青枯病的生物防控。

一株分泌型铁载体真菌分离鉴定及生物活性研究

从云南省国家自然保护区哀牢山原始森林土壤环境中分离1株分泌型铁载体真菌,并探讨了其对罹烟草青枯病土壤微生物生理生化功能的影响,为菌株的开发利用提供理论依据。稀释涂布法从土壤样品中分离纯化分泌型铁载体真菌菌株,形态学结合rDNA-ITS基因序列鉴定菌株分类学地位。铬天青S(chromeazurol S,CAS)液检测法结合全波段紫外光吸收法,判定铁载体化学结构类型,检测其活性。DNS比色法和Biolog-ECO分析法,分析菌株次生代谢产物对罹烟草青枯病土壤酶活性和微生物代谢的影响。结合形态学观察结果和序列对比分析鉴定该分泌型铁载体真菌为百岁兰曲霉(Aspergillus welwitschiae);菌株分泌型铁载体的化学结构类型为羧酸盐型(carboxylates),铁载体活性为78.79%。菌株次生代谢产物可显著提高土壤蔗糖酶和脲酶活性(P<0.05),分别提高13.7%和14.46%;菌株次生代谢产物亦可显著提高碳源利用能力:平均颜色变化率(average well color development,AWCD)和多样性指数(Shannon指数和Richness指数),分别提高86.15%、50.43%和66.67%。原始森林土壤环境贮藏铁载体微生物资源,利用菌株分泌型铁载体介导改善土壤微生物群落生理生化功能是实施土壤生态系统的优化管理的重要技术手段。