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烤烟是一种对肥料十分敏感的作物。长期单一或过量施用化肥会导致植烟土壤酸化、板结及微量元素缺乏，进而引起烟叶化学成分不协调、尼古丁质量偏高、油分及香气不足，最终导致烟叶内在品质下降。大量研究表明，我国化肥施用量已超过经济学意义上的最优水平，并造成了经济效益损失[1]。自2010年起，关于烟田施用有机肥、有机无机肥配施以及多种有机肥混施的研究逐年增多[2]。张喜峰等[3]研究发现，氮肥与腐殖酸配施可提高土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，改善烟叶品质并增加耕层土壤有益微生物种群数量。叶协峰等[4]发现，施用腐殖酸有机肥不仅能提高土壤速效氮、速效磷、速效钾和有机质质量分数，还能增强土壤保水能力并提高土壤孔隙度。李倩等[5]研究表明，复合微生物菌剂配施牡蛎类土壤调理剂能有效改良土壤，降低镰刀菌根腐病发生率，从而增加烤烟种植收益。
随着对绿色生态农业重视程度的加深，人们逐渐认识到烟草病虫害绿色防控的重要性，通过推广应用生态调控、生物防治、物理防治及科学用药等技术，有效降低了病虫害造成的损失[6]。微生物菌肥是经特殊工艺制成、含有活菌的生物肥料，具有提升土壤肥力、促进植物养分吸收及提高作物抗病能力等功能[7]。研究表明，微生物菌肥可通过有益微生物在烟株根系的生命活动，抑制烟草病原微生物，降低病菌侵染概率，改善植烟土壤环境，增强烟株抗病性，进而提高烟叶产量和品质[8-11]。然而，其单一施用的效果往往不及化肥和化学农药。在非烟草作物上的研究表明，微生物菌肥与有机肥配施可显著提高水稻、花生、油菜、生菜、胡萝卜、葡萄及西瓜等的产量、品质或抗病性[12-18]。然而，关于微生物菌肥与有机肥在烟草上配施的研究尚不多见。沃益多(HYT)生物菌肥是通过美国有机产品认证机构(Organic Materials Review Institute，OMRI)认证的高新技术产品，内含多种高效活性有益微生物，具有促进营养转换吸收、抑菌防病和改良土壤等功能。河南省农业科学院烟草研究所植物保护研究室团队的研究已证实，该菌肥能缩短烟苗生育期，促进烟苗生长及根系发育[19]，并提高烟叶产量及抗病性[20]。基于此，为优化沃益多生物菌肥的施用技术，进一步探究其对烟田土壤改良及烟叶品质的影响，本试验将沃益多生物菌肥与有机肥进行配施，旨在明确两者配施对烟田土壤酶活性及烟叶香气成分的影响。
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试验于河南省农业科学院烟草研究所(许昌)试验田进行。供试烟草品种为中烟100，由河南省烟草专卖局许昌市公司提供。沃益多菌肥(HYT1号和HYT2号)由阿坤纳斯生物技术(北京)有限公司生产；腐熟纯芝麻饼肥由洛阳天露肥业有限公司生产；发酵豆浆粉、硫酸钾复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)、12%过磷酸钙和50%硫酸钾(K2O≥50%)均购自当地正规厂家。
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试验共设5个处理(表 1)，每处理3个重复，共15个小区，采用随机区组排列。小区烟垄行距1.10 m，株距0.55 m。有机肥、硫酸钾复合肥及12%过磷酸钙全部作基肥施用，50%硫酸钾按基肥70%、追肥30%比例施用。
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处理1、处理2、处理3均按3 L/hm2 HYT1号+ 6 L/hm2 HYT2号+250 L/hm2水的比例混合，处理4按1.5 L/hm2 HYT1号+3 L/hm2 HYT2号+125 L/hm2水的比例混合。混合液置于塑料桶内，室温避光静置3 d，期间均匀搅拌2次，使其发酵为生物活化液。使用时将活化液兑水稀释20倍(可视土壤墒情适当调整用水量)，于移栽后40 d进行灌根，每株灌注300 mL。
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于烟苗团棵期，将豆浆粉加适量水搅拌成浆，再进行二次稀释，灌根时兑水稀释至1 500 L/hm2用量进行灌根。
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烟叶采收结束后，每小区采集3株烟根周围土壤混合均匀，自然风干后过80目筛。土壤pH值、速效氮、速效磷、速效钾及有机质质量分数均采用常规方法测定[21]。土壤酶活性参照关松荫[22]的方法测定：过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法，脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法，蔗糖酶和纤维素酶活性均采用3，5-二硝基水杨酸比色法。
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各处理取C3F等级烟样1.5 kg，用牛皮纸包裹并外加塑料袋密封，送至河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地实验室测定香气成分质量分数。
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试验数据采用Excel和DPS V9.01软件进行统计分析。利用Excel软件整理数据，采用DPS数据处理系统的Duncan新复极差法进行处理间差异显著性分析，显著性水平设为p < 0.05。
1.1. 试验条件与供试材料
1.2. 试验设计
1.2.1. HYT活化液配制方法
1.2.2. 豆浆制作及灌根方法
1.3. 测定指标及方法
1.3.1. 土壤理化性质及酶活性检测
1.3.2. 烟叶香气成分质量分数
1.4. 数据处理与统计学分析
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由表 2可知，不同肥料配比处理的土壤速效氮质量分数从高到低依次为处理1、处理2、处理3、处理4、CK；其中，处理1、处理2、处理3与CK比较差异具有统计学意义，较CK分别增加了25.43%、21.43%、12.87%。土壤速效钾质量分数从高到低依次为处理1、处理2、处理4、处理3、CK；其中，处理1和处理2质量分数明显高于其他处理，且与CK比较差异具有统计学意义，较CK分别增加了23.60%、22.25%。土壤速效磷的质量分数从高到低为处理1、处理3、处理2、处理4、CK；其中，处理1与CK比较差异具有统计学意义，较CK增加了28.92%。土壤有机质质量分数从高到低为处理1、处理2、处理3、处理4、CK；各处理与CK比较差异均存在统计学意义，较CK分别增加了34.07%、25.27%、20.88%、18.68%。不同处理间土壤pH值比较，差异无统计学意义。
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由表 3可知，不同处理的土壤过氧化氢酶活性表现为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞CK；其中，处理1与CK之间比较差异具有统计学意义，与CK相比，处理1、处理2、处理3、处理4分别增加了37.38%、24.30%、23.36%、17.76%。脲酶活性表现为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞CK；其中，处理1与处理3、处理4、CK比较，差异均具有统计学意义；处理1、处理2、处理3、处理4较CK分别增加了14.98%、7.79%、5.08%、4.63%。蔗糖酶活性表现为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞CK；其中，处理1、处理2与CK比较差异具有统计学意义，分别比CK增加了44.12%、34.71%。磷酸酶活性表现为处理1＞处理2＞处理4＞处理3＞CK；处理1与CK比较差异具有统计学意义，较CK增加了8.48%；处理2、处理3、处理4与CK之间差异不具有统计学意义。纤维素酶活性表现为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞CK。处理1、处理2和处理3与CK比较差异具有统计学意义，分别比CK增加了25.58%、18.60%、16.28%。
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由表 4可知，除新植二烯外质量分数总和及所有香气成分质量分数总和均表现为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞CK；其中，除新植二烯外的致香物质总质量分数，处理1、处理2、处理3、处理4分别比CK增加了27.23%、16.84%、11.87%、6.88%；所有香气成分质量分数总和，处理1、处理2、处理3、处理4分别比CK增加19.06%、16.46%、6.76%、0.48%。各处理美拉德反应产物质量分数总和表现为处理4＞处理1＞CK＞处理3＞处理2，处理1、处理4分别比CK增加了3.23%、4.43%。类胡萝卜素降解产物质量分数总和表现为处理1＞处理2＞处理4＞CK＞处理3，处理1、处理2、处理4分别比CK增加了22.94%、12.28%、2.47%。西柏烷类物质的质量分数表现为处理3＞处理1＞处理2＞处理4＞CK，处理1、处理2、处理3、处理4分别比CK增加了52.77%、42.01%、59.45%、22.06%。新植二烯质量分数表现为处理1＞处理2＞处理3＞CK＞处理4，处理1、处理2、处理3分别比CK增加17.98%、16.41%、6.09%。
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由表 5可知，处理1、处理3、处理4的烟叶产量均高于CK，但差异无统计学意义；处理2的产量则低于CK。与CK相比，所有处理的产值均有所提高，且与CK之间比较差异具有统计学意义；处理1、处理2、处理3、处理4较CK的产值分别增加了6.26%、8.50%、6.81%、9.20%。所有处理的烟叶均价较CK也均有所提高，且差异具有统计学意义；处理1、处理2、处理3、处理4的烟叶均价较CK分别增加了1.29%、8.68%、2.57%、6.27%。与CK相比，所有处理均能不同程度提高上等烟和中等烟比例。上等烟比例以处理4提高最明显，较CK增加了6.82%，其次为处理2、处理3、处理1，较CK分别增加了6.03%、4.80%、4.60%，且均具有统计学意义差异。中等烟比例以处理3、处理2提高最明显，较CK增加了2.08%、1.94%，其次为处理4、处理1，较CK分别增加了1.58%、0.45%；其中处理3、处理2、处理4与CK比较差异具有统计学意义。
2.1. 不同处理对烟田土壤理化性质的影响
2.2. 不同处理对烟田土壤酶活性的影响
2.3. 不同处理对烤烟香气成分质量分数的影响
2.4. 不同处理对烤烟产量和质量的影响
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在常规施肥的基础上，试验结果表明，处理1(增施450 kg/hm2腐熟芝麻饼肥+3 L/hm2 HYT1号+ 6 L/hm2 HYT2号+75 kg/hm2豆浆粉)对提升烟田土壤速效氮、速效钾、速效磷及有机质质量分数的效果最为显著，且4个试验处理的结果均优于空白对照。同时，该处理对提高烟田土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶以及纤维素酶活性的作用也最为显著，各处理效果均优于CK。此外，处理1对增加烟叶致香物质总量的效果最显著，各处理结果亦均优于CK。在不同处理对烟叶产质量的影响方面，处理1的产量最高，处理4的产值最高且上等烟比例提升幅度最大，处理2的烟叶均价最高，处理3的中等烟比例提升幅度最大；产值、均价及中上等烟比例的试验结果显示，各处理组均优于空白对照。
综上所述，各试验处理组的总体表现均优于空白对照。这4个处理均在常规施肥的基础上增施了腐熟芝麻饼肥和沃益多菌肥。既往研究表明，施用混合有机肥能明显提高烤烟根系土壤养分质量分数、酶活性及烟叶各类致香物质总质量分数[23-26]。本试验将有机肥与微生物菌肥结合施用，丰富了作物根际生物的多样性，促进了土壤微生物的大量繁殖，从而调节土壤养分的积累与循环，改善土壤微生态环境，其中处理1的综合表现最佳。相较于其他3个试验处理，处理1额外添加了豆浆粉。近年来，烤烟豆浆灌根技术已成为三门峡烟区的一项常规农艺措施[27]。有研究表明，豆浆灌根不仅能提高烟叶香气物质的总量和质量[28]，且常规施肥配合生物炭及豆浆灌根还可以提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾质量分数[29]。豆浆富含植物蛋白等多种营养元素，可增强微生物活性，提高土壤肥力。处理1在常规施肥的基础上增施腐熟芝麻饼肥、沃益多菌肥和豆浆，将有机肥、微生物菌肥与无机肥结合施用，充分发挥了各类肥料的优点，实现了养分供应与土壤改良的有机结合。这有利于提高肥料利用率，改善土壤环境，进而提升产量和品质，这可能是其相较于另外3个试验处理表现更好的原因。
试验结果表明，有机肥与微生物菌肥HYT配施不仅可以显著增加土壤速效氮、速效磷、速效钾和有机质的质量分数，显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶以及纤维素酶的活性，增加烟叶香气物质总质量分数，还能有效提高产值、烟叶均价及中上等烟比例，且上等烟比例最高增幅可达6.82%。其中，增施450 kg/hm2腐熟芝麻饼肥+沃益多菌肥(3 L/hm2 HYT1号+ 6 L/hm2 HYT2号)+75 kg/hm2豆浆的试验处理总体表现最好。本研究揭示了有机肥与微生物菌肥配施对土壤环境和烟叶品质的显著提升作用，为开发相关有机肥与微生物菌肥配施配方、制定配套施肥技术规程、减少化肥农药依赖及改善土壤健康提供了新思路，也为提升烟叶品质、实现更高的经济效益提供了理论依据与实践参考。