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摘要 综述了生物有机肥施用对土壤理化性质、烤烟生长发育、抗病性、品质及烟叶重金属的影响，并对当前制约生物有机肥推广应用的原因进行了分析，为生物有机肥在烟叶生产中的施用提供了理论依据。
关键词 生物有机肥;植烟土壤;烤烟
中图分类号 S572 文献标识码 A
文章编号 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粪便、动植物残体及生活垃圾等有机物料为原料，配施一定的氮、磷、钾及一定比例的微量元素肥料，并加入改善土壤理化性质、作物吸收及元素释放等特定功能微生物。生物有机肥是一种兼具微生物肥力和有机肥效应的肥料[1]。由于生物有机肥含有大量功能菌，可以改良土壤，提高肥料利用率，减少病虫害的发生等[2]，因此，生物有机肥施用对土壤及烤烟生产具有重要意义。笔者根据现有研究结果，综述了生物有机肥施用对植烟土壤、烤烟生长发育及烟叶品质的影响，剖析了当前制约生物有机肥发展的因素，以期为生物有机肥的推广应用提供理论基础。
1 生物有机肥对植烟土壤的影响
长期以来，人们为了追求烟叶产量最大化，大量施用农药、化肥，不仅导致土壤板结、酸化及性质恶化等现象，而且严重影响了烟叶生长及烟叶品质。大量施用化肥导致烟株抗病性降低，增加农药施用量，破坏了生态环境。土壤健康是指土壤保持及提高作物品质及产量的能力。参照康奈尔土壤健康评价体系[3] 及我国植烟土壤状况，土壤健康评价体系主要包括土壤物理性状，如土壤容重、土壤孔隙度、土壤团聚体、土壤质地、田间持水量及土壤表层硬度;土壤化学性质，如土壤有机质、pH、速效氮、有效磷、速效钾、氯离子、矿质离子;土壤生物指标，如微生物数量、微生物多样性、土壤酶活等[4]。
1.1 对植烟土壤物理性状的影响
研究表明，生物有机肥中的微生物能够改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成，减少土壤容重，增大土壤总孔隙度，增加土壤的保水性[5]。曲成闯等[6]研究表明，生物有机肥能够使土壤容重降低10.37%～19.26%，使田间持水量和导水率提高13.12%～32.25%、37.28%～67.11%。何虓等[7]研究表明，生物有机肥施用能够降低土壤容重，增加土壤孔隙度，且与常规施肥处理间差异显著，土壤的通气性也增加，为植物根系生长发育提供了良好的生态环境。生物有机肥施用能够改善植烟土壤的物理状况，为烟株生长提供良好的土壤环境[8]。
1.2 对植烟土壤化学性质的影响
与传统施肥相比，生物有机肥可减少氮磷流失，提高土壤的保肥性能[9]。施用生物有机肥能够提高植烟土壤中的有机质，降低土壤酸性状况，提高土壤中速效氮、磷、钾的含量[10]。徐洪宇等[11]的研究表明，施用枯草芽孢杆菌有机肥能够满足烤烟旺长期土壤养分含量的需求。
刘国顺等[12]的研究表明，生物质有机肥提高了烤烟土壤有机质，增加了土壤pH，使土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量与烟株的生长发育趋于协调。Singh等[13]的研究表明，生物有机肥配施化肥，烤烟根系土壤氮、磷、钾含量分别增加34.8%、88.3%及16.6%。介晓磊等[14]的研究表明，生物有机肥对提高烟草生长前期土壤速效钾的含量影响不大，而生长后期土壤速效钾的含量升高2.96%～41.14%，烟叶的品质提高。生物有机肥能够增加植烟土壤中的养分含量，为烟株生长发育提供营养保证。
1.3 对植烟土壤生物学性状的影响
土壤微生物通过分泌产生的生物酶调节土壤中营养元素的转化过程，是评估土壤生物指标功能的重要指标[15]。土壤微生物数量是衡量土壤质量及土壤肥力的指标，生物有机肥本身含有丰富的微生物种群及数量[16]，生物有机肥能改善根际土壤微生物群落的数量和结构，提高土壤多样性及土壤酶活性[17]。施用生物有机肥可明显提高根际土壤细菌、真菌的数量，增加土壤酶活性[18]。孙薇等[19]的研究表明，施用生物有机肥较常规施肥可显著提高土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶及脱氢酶的活性，因为有机肥施用后受到刺激，生物量增加，释放的细胞外酶增加[20]。土壤微生物群落结构与有机肥的施用种类密切相关，生物有机肥能够显著提高土壤细菌丰富度及优势菌群的数量，随着生物有机肥施用量的增加，烤烟根际土壤细菌及放线菌数量、微生物碳源利用强度、丰富度均有上升的趋势[21]。
2 生物有机肥对烤烟生长发育及品质的影响
2.1 对烟株生长发育的影响
施用生物有机肥能够显著促进烟株生长，改善烟株长势长相[22]。苗床期施用生物有机肥能够提高烟株地上部干重，促进烟苗的早发快长，培育壮苗。移栽期穴施一定量的生物有机肥能够促进烟株根系发育，提高烟株成苗率[23]。旺长期施用生物有机肥能够增加土壤中的有机质，调节土壤养分含量，改善烟株根际营养，与常规施肥相比，施用生物有机肥烟株的株高增加10.3%[24]。有机肥可促进成熟期烤烟植株的生长发育，显著增加了烤烟株高、茎围，促进了烤烟叶片开片[25]。易克等[26]研究表明，通过施用烟秆-菜籽饼生物有机肥能够促进烤烟株高、叶长和叶宽。李艳平等[27]的研究表明，无机肥与有机肥混用可增强烟株根系活力，有机质增加了土壤中有效能源物质，促进了土壤微生物繁殖加快，而微生物代谢产物能刺激烤烟根系，促进根系活力增强。合理的施用生物有机肥能够促进烟株生长发育。 2.2 对烤烟内在品质的影响
李迪秦等[28]的研究表明，复合微生物有机肥可以提高烟叶内在化学成分的协调性，可用性指数较单施化肥处理提高了3.45%～6.06%。生物有机肥配施能够使烟叶的糖碱比、糖氮比及氮碱比更适宜，内在的化学成分更加协调，改善烤烟的品质[29]。介晓磊等[14]研究指出，生物有机肥能够降低烟叶中氯的含量，增强烟叶的燃烧性。刘学琴[30]研究表明，生物有机肥施用能够降低烤烟上中部烟叶蛋白质的含量，增加总糖含量，使烤烟内在化学成分趋于协调，烟叶质量得到提高。周文亮等[31]的研究表明，生物有机肥处理的烟叶化学成分更接近优质烟叶，生物有机肥可以提高烟叶香气量及香气质，减少烟叶刺激性，使烟叶吃味变好。齐永杰等[32]的研究同样表明，根区施用生物有机肥能够提高烤烟的感官评吸质量。
2.3 对烟株抗病性的影响
烟草病虫害的发生是影响我国优质烟叶生产的重要因素。据不完全统计，因病害造成的烟叶经济损失高达7亿元以上。因此烟叶中存在大量的农药残留，严重影响了烤烟生产的安全，这些农药残留主要来自杀虫剂、除草剂等[33]。生物有机肥含有的功能性微生物的优势种群在土壤中大量定殖，占据根系生态区，能拮抗或抑制病原微生物侵染根系，提高作物抗病性[34]，生物有機肥能够促进养分吸收并产生多种活性物质和抗、抑病物质促进调控作物生长，进而减少并降低病虫害的发生[35]。刘艳霞等[36]的研究表明，施用生物有机肥可以提高拮抗菌数量，抑制根际土壤病原菌的数量，显著降低烟田青枯病的发病率。蔡秋华等[37]的研究认为，有机肥配施化肥能够增加土壤微生物生态系统的稳定性和抑病性，从而降低土壤土传病害的发生，使烟株青枯病的发病率降低了69.66%。生物有机肥中含有大量抗生素能够提高作物抗病性，生物有机肥能改变根系中分泌物种类和含量，改善根际环境，提高作物的抗病性[38]。张云伟等[39]的研究发现，生物有机肥能显著降低烤烟黑胫病的病情指数，降低烤烟黑胫病的危害程度。有机物料的加入能够增加微生物群落结构的丰度及多样性，从而增加微生物的抵御能力，减少土传病害的发生。与此同时，土壤中的放线菌能将有机态养分转化为有效态，并且产生抗生素抑制土传病害的发生[40]。
2.4 生物有机肥对烟叶重金属含量的影响
近年来，吸烟与健康受到广泛的关注，提高烟叶安全性已经成为烟草行业生存及发展的共同目标，当前烟叶安全性主要以烟叶农药残留、重金属等物质对吸烟者的健康造成威胁[41]。烟叶安全性是指烟叶在燃吸过程中对人体健康的危害。烟草农业是烟叶生产的源头，是保障优质烟叶生产的基础，对烟叶安全性有至关重要作用[33]。降低烟叶中的有害成分，提高烟叶安全性在烟草行业中有非常重要的作用。重金属以有效的形式存在于烟叶结构组织中，加工卷烟后再以烟气的形式进入人体，对人体健康造成严重的影响[42]。重金属一旦进入人体内，往往积蓄在体内，对人体造成潜在的危害，所以加强降低烟叶中重金属残留方面的技术研究对推动我国烟草产业可持续发展具有重要意义[43]。重金属沸点低，容易在燃烧抽吸时进入烟气，从而进入人体肺部，长期积累会影响人体健康，过量的重金属积累还会抑制烟株的生长发育[44]。 生物有机肥含有较多有机质及微生物，这些有机质及微生物对重金属离子具有较强的吸附能力，能够减少作物对重金属的吸收[45]。张亚丽等[46]研究表明，商品有机肥与无机肥配施使烟叶铅含量较对照降低43.83%，镉含量降低33.29%。有机肥施入土壤后与土壤中的镉、铅等重金属络合或鳌合形成有机化合物，减少了其有效性，进而减少了烟株的吸收。但也有研究表明，施入土壤中的有机肥在矿化过程中能够分解有机酸及腐殖酸，活化土壤中的重金属，促进作物的吸收[47]。
3 总结与展望
通过有益微生物将动植物残体等有机废弃物经过加工变为生物有机肥，不但变废为宝，而且还可以改善土壤理化性质，提高烟叶品质及烟叶产量。在美国等发达国家，生物有机肥用量已占化肥总量的40%以上，而我国有机肥用量不足10%[48]。笔者认为，制约生物有机肥在烟草农业生产中应用的因素主要有以下几点：①生物有机肥在农业生产中的作用逐渐被人们认识，但较其他普通有机肥料生产成本高，且运输成本没有相关的优惠政策及措施支持[49]，增加了其在烟草农业生产中的推广成本，综合经济投入较常规化肥大。②生物有机肥产品种类繁多，针对当地植烟土壤及烟草专用生物有机肥少，这对特定的产区及作物效果作用差。③生物有机肥的形态（粉状、颗粒）不一，粉状生物有机肥效果好，但大型机器施用时易造成施肥机械堵塞，颗粒状生物有机肥虽便于机械操作，但效果较粉状生物有机肥差。
针对以上制约生物有机肥施用的现状，国家应出台相应的补贴政策，促进生物有机肥的推广。如，可以根据当地产区大小，就地取材建厂，这不仅可以综合利用当地废弃物，还能减少运输等成本的增加。与此同时，还应结合当地种植土壤状况、烤烟品种及施肥方式，研发适合当地农业实施的肥料及农事操作方式。
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关键词 生物有机肥;植烟土壤;烤烟
中图分类号 S572 文献标识码 A
文章编号 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粪便、动植物残体及生活垃圾等有机物料为原料，配施一定的氮、磷、钾及一定比例的微量元素肥料，并加入改善土壤理化性质、作物吸收及元素释放等特定功能微生物。生物有机肥是一种兼具微生物肥力和有机肥效应的肥料[1]。由于生物有机肥含有大量功能菌，可以改良土壤，提高肥料利用率，减少病虫害的发生等[2]，因此，生物有机肥施用对土壤及烤烟生产具有重要意义。笔者根据现有研究结果，综述了生物有机肥施用对植烟土壤、烤烟生长发育及烟叶品质的影响，剖析了当前制约生物有机肥发展的因素，以期为生物有机肥的推广应用提供理论基础。
1 生物有机肥对植烟土壤的影响
长期以来，人们为了追求烟叶产量最大化，大量施用农药、化肥，不仅导致土壤板结、酸化及性质恶化等现象，而且严重影响了烟叶生长及烟叶品质。大量施用化肥导致烟株抗病性降低，增加农药施用量，破坏了生态环境。土壤健康是指土壤保持及提高作物品质及产量的能力。参照康奈尔土壤健康评价体系[3] 及我国植烟土壤状况，土壤健康评价体系主要包括土壤物理性状，如土壤容重、土壤孔隙度、土壤团聚体、土壤质地、田间持水量及土壤表层硬度;土壤化学性质，如土壤有机质、pH、速效氮、有效磷、速效钾、氯离子、矿质离子;土壤生物指标，如微生物数量、微生物多样性、土壤酶活等[4]。
1.1 对植烟土壤物理性状的影响
研究表明，生物有机肥中的微生物能够改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成，减少土壤容重，增大土壤总孔隙度，增加土壤的保水性[5]。曲成闯等[6]研究表明，生物有机肥能够使土壤容重降低10.37%～19.26%，使田间持水量和导水率提高13.12%～32.25%、37.28%～67.11%。何虓等[7]研究表明，生物有机肥施用能够降低土壤容重，增加土壤孔隙度，且与常规施肥处理间差异显著，土壤的通气性也增加，为植物根系生长发育提供了良好的生态环境。生物有机肥施用能够改善植烟土壤的物理状况，为烟株生长提供良好的土壤环境[8]。
1.2 对植烟土壤化学性质的影响
与传统施肥相比，生物有机肥可减少氮磷流失，提高土壤的保肥性能[9]。施用生物有机肥能够提高植烟土壤中的有机质，降低土壤酸性状况，提高土壤中速效氮、磷、钾的含量[10]。徐洪宇等[11]的研究表明，施用枯草芽孢杆菌有机肥能够满足烤烟旺长期土壤养分含量的需求。
刘国顺等[12]的研究表明，生物质有机肥提高了烤烟土壤有机质，增加了土壤pH，使土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量与烟株的生长发育趋于协调。Singh等[13]的研究表明，生物有机肥配施化肥，烤烟根系土壤氮、磷、钾含量分别增加34.8%、88.3%及16.6%。介晓磊等[14]的研究表明，生物有机肥对提高烟草生长前期土壤速效钾的含量影响不大，而生长后期土壤速效钾的含量升高2.96%～41.14%，烟叶的品质提高。生物有机肥能够增加植烟土壤中的养分含量，为烟株生长发育提供营养保证。
1.3 对植烟土壤生物学性状的影响
土壤微生物通过分泌产生的生物酶调节土壤中营养元素的转化过程，是评估土壤生物指标功能的重要指标[15]。土壤微生物数量是衡量土壤质量及土壤肥力的指标，生物有机肥本身含有丰富的微生物种群及数量[16]，生物有机肥能改善根际土壤微生物群落的数量和结构，提高土壤多样性及土壤酶活性[17]。施用生物有机肥可明显提高根际土壤细菌、真菌的数量，增加土壤酶活性[18]。孙薇等[19]的研究表明，施用生物有机肥较常规施肥可显著提高土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶及脱氢酶的活性，因为有机肥施用后受到刺激，生物量增加，释放的细胞外酶增加[20]。土壤微生物群落结构与有机肥的施用种类密切相关，生物有机肥能够显著提高土壤细菌丰富度及优势菌群的数量，随着生物有机肥施用量的增加，烤烟根际土壤细菌及放线菌数量、微生物碳源利用强度、丰富度均有上升的趋势[21]。
2 生物有机肥对烤烟生长发育及品质的影响
2.1 对烟株生长发育的影响
施用生物有机肥能够显著促进烟株生长，改善烟株长势长相[22]。苗床期施用生物有机肥能够提高烟株地上部干重，促进烟苗的早发快长，培育壮苗。移栽期穴施一定量的生物有机肥能够促进烟株根系发育，提高烟株成苗率[23]。旺长期施用生物有机肥能够增加土壤中的有机质，调节土壤养分含量，改善烟株根际营养，与常规施肥相比，施用生物有机肥烟株的株高增加10.3%[24]。有机肥可促进成熟期烤烟植株的生长发育，显著增加了烤烟株高、茎围，促进了烤烟叶片开片[25]。易克等[26]研究表明，通过施用烟秆-菜籽饼生物有机肥能够促进烤烟株高、叶长和叶宽。李艳平等[27]的研究表明，无机肥与有机肥混用可增强烟株根系活力，有机质增加了土壤中有效能源物质，促进了土壤微生物繁殖加快，而微生物代谢产物能刺激烤烟根系，促进根系活力增强。合理的施用生物有机肥能够促进烟株生长发育。 2.2 对烤烟内在品质的影响
李迪秦等[28]的研究表明，复合微生物有机肥可以提高烟叶内在化学成分的协调性，可用性指数较单施化肥处理提高了3.45%～6.06%。生物有机肥配施能够使烟叶的糖碱比、糖氮比及氮碱比更适宜，内在的化学成分更加协调，改善烤烟的品质[29]。介晓磊等[14]研究指出，生物有机肥能够降低烟叶中氯的含量，增强烟叶的燃烧性。刘学琴[30]研究表明，生物有机肥施用能够降低烤烟上中部烟叶蛋白质的含量，增加总糖含量，使烤烟内在化学成分趋于协调，烟叶质量得到提高。周文亮等[31]的研究表明，生物有机肥处理的烟叶化学成分更接近优质烟叶，生物有机肥可以提高烟叶香气量及香气质，减少烟叶刺激性，使烟叶吃味变好。齐永杰等[32]的研究同样表明，根区施用生物有机肥能够提高烤烟的感官评吸质量。
2.3 对烟株抗病性的影响
烟草病虫害的发生是影响我国优质烟叶生产的重要因素。据不完全统计，因病害造成的烟叶经济损失高达7亿元以上。因此烟叶中存在大量的农药残留，严重影响了烤烟生产的安全，这些农药残留主要来自杀虫剂、除草剂等[33]。生物有机肥含有的功能性微生物的优势种群在土壤中大量定殖，占据根系生态区，能拮抗或抑制病原微生物侵染根系，提高作物抗病性[34]，生物有機肥能够促进养分吸收并产生多种活性物质和抗、抑病物质促进调控作物生长，进而减少并降低病虫害的发生[35]。刘艳霞等[36]的研究表明，施用生物有机肥可以提高拮抗菌数量，抑制根际土壤病原菌的数量，显著降低烟田青枯病的发病率。蔡秋华等[37]的研究认为，有机肥配施化肥能够增加土壤微生物生态系统的稳定性和抑病性，从而降低土壤土传病害的发生，使烟株青枯病的发病率降低了69.66%。生物有机肥中含有大量抗生素能够提高作物抗病性，生物有机肥能改变根系中分泌物种类和含量，改善根际环境，提高作物的抗病性[38]。张云伟等[39]的研究发现，生物有机肥能显著降低烤烟黑胫病的病情指数，降低烤烟黑胫病的危害程度。有机物料的加入能够增加微生物群落结构的丰度及多样性，从而增加微生物的抵御能力，减少土传病害的发生。与此同时，土壤中的放线菌能将有机态养分转化为有效态，并且产生抗生素抑制土传病害的发生[40]。
2.4 生物有机肥对烟叶重金属含量的影响
近年来，吸烟与健康受到广泛的关注，提高烟叶安全性已经成为烟草行业生存及发展的共同目标，当前烟叶安全性主要以烟叶农药残留、重金属等物质对吸烟者的健康造成威胁[41]。烟叶安全性是指烟叶在燃吸过程中对人体健康的危害。烟草农业是烟叶生产的源头，是保障优质烟叶生产的基础，对烟叶安全性有至关重要作用[33]。降低烟叶中的有害成分，提高烟叶安全性在烟草行业中有非常重要的作用。重金属以有效的形式存在于烟叶结构组织中，加工卷烟后再以烟气的形式进入人体，对人体健康造成严重的影响[42]。重金属一旦进入人体内，往往积蓄在体内，对人体造成潜在的危害，所以加强降低烟叶中重金属残留方面的技术研究对推动我国烟草产业可持续发展具有重要意义[43]。重金属沸点低，容易在燃烧抽吸时进入烟气，从而进入人体肺部，长期积累会影响人体健康，过量的重金属积累还会抑制烟株的生长发育[44]。 生物有机肥含有较多有机质及微生物，这些有机质及微生物对重金属离子具有较强的吸附能力，能够减少作物对重金属的吸收[45]。张亚丽等[46]研究表明，商品有机肥与无机肥配施使烟叶铅含量较对照降低43.83%，镉含量降低33.29%。有机肥施入土壤后与土壤中的镉、铅等重金属络合或鳌合形成有机化合物，减少了其有效性，进而减少了烟株的吸收。但也有研究表明，施入土壤中的有机肥在矿化过程中能够分解有机酸及腐殖酸，活化土壤中的重金属，促进作物的吸收[47]。
3 总结与展望
通过有益微生物将动植物残体等有机废弃物经过加工变为生物有机肥，不但变废为宝，而且还可以改善土壤理化性质，提高烟叶品质及烟叶产量。在美国等发达国家，生物有机肥用量已占化肥总量的40%以上，而我国有机肥用量不足10%[48]。笔者认为，制约生物有机肥在烟草农业生产中应用的因素主要有以下几点：①生物有机肥在农业生产中的作用逐渐被人们认识，但较其他普通有机肥料生产成本高，且运输成本没有相关的优惠政策及措施支持[49]，增加了其在烟草农业生产中的推广成本，综合经济投入较常规化肥大。②生物有机肥产品种类繁多，针对当地植烟土壤及烟草专用生物有机肥少，这对特定的产区及作物效果作用差。③生物有机肥的形态（粉状、颗粒）不一，粉状生物有机肥效果好，但大型机器施用时易造成施肥机械堵塞，颗粒状生物有机肥虽便于机械操作，但效果较粉状生物有机肥差。
针对以上制约生物有机肥施用的现状，国家应出台相应的补贴政策，促进生物有机肥的推广。如，可以根据当地产区大小，就地取材建厂，这不仅可以综合利用当地废弃物，还能减少运输等成本的增加。与此同时，还应结合当地种植土壤状况、烤烟品种及施肥方式，研发适合当地农业实施的肥料及农事操作方式。
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