EM技术在优质无公害烤烟生产中的应用展望

中国环境学会  2011年 03月30日

  邵孝侯12刘珏12 于静12刘旭12袁有波3 李继新 3
  (1. 河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室,江苏南京,210098;2河海大学水利水电学院,江苏南京,210098;3. 贵州省烟草科学研究所,贵阳550003)


   摘要:烤烟是我国的主要经济作物之一,种植面积和总产量均居世界首位。多年来,我国在烤烟种植中大量施用农药、化肥,不但造成了烟田有机质含量的下降、土壤板结和地力衰竭,也导致了烟叶和土壤中重金属、农药残留等有害物质含量的升高,从而影响到烟叶的品质和烟田生态环境。本文综述了有效微生物EM(Effective Microorganisms)组成及其相关功效,在此基础上,展望了EM技术在优质无公害烤烟生产中应用的广阔前景。
  关键词:烤烟  EM技术  应用研究  展望  
 

  1  EM的技术特点及其在种植业中的应用


  1.1  EM及其技术特点
  EM(Effective Microorganisms)是日本琉球大学比嘉照夫教授等人研制出的一种由乳酸菌、酵母菌放线菌及光和细菌等10个属的80余种微生物复合培养而成的新型有益微生物制剂,具有组成复杂,结构稳定,功能广泛、不含任何化学有害物质、无毒害作用、不污染环境等特点,目前已被广泛用于种植、养殖、水环境保护等领域并取得了显著的经济、生态和社会效益。EM是从自然界分离出的有益微生物菌群,一方面,其内部各种微生物能协同作用、互为营养,将较大的动植物残体逐级分解为植物、有益微生物能利用的养分,形成稳定的共生增殖关系,另一方面,EM有益微生物菌群与有害微生物争夺营养和空间,通过生成抗氧化物,抑制了与病虫害相联系的有害微生物的繁殖[1]。

  1.2  EM在种植业中的应用
  自上世纪80年代发现EM以来,科研人员已在辣椒、白菜[2]等数十种作物上进行了EM应用技术研究,结果一致证明EM能促进农作物增产、优质。目前该领域的研究更加广泛、深入,根据作物的不同,科研人员已在前期试验的基础上进一步通过实验筛选出适合于不同作物需要的EM料液,如EM肥料、EM活性液等。通过对植物进行EM施肥、EM喷肥、EM根施及EM浸种等多种环节,使EM进入土壤植物生态系统中,从而获得植物增产、提高品质和抗病抗逆能力。研究表明EM通过以下几方面影响土壤进而影响农业生产:(1)加速土壤有机物分解转化,使土壤中养分含量增加;(2)增加土壤微生物含量,尤其是植物根部微生物系统组成丰富,提高了土壤生物活性和缓冲能力;(3)有效微生物大量繁殖,有效抑制了病原微生物侵袭和发展,大大减少病虫害发生;(4)大量微生物分泌物质中含有维生素、植物生长激素等,大大促进了植物生长及光合作用。此外,EM的一些其它功能也逐渐为人们所认识,如EM浸可促进种子发芽,EM喷洒作物叶面可促进作物的光和作用。


  2  EM技术在优质无公害烤烟生产中的应用及其展望
 

  2.1  我国烤烟生产面临的问题
  烤烟是我国的主要经济作物之一,种植面积和总产量均居世界首位。多年来,我国在烤烟种植中大量施用农药、化肥,不但造成了烟田有机质含量的下降、土壤板结和地力衰竭,也导致了烟叶和土壤中重金属、农药残留等有害物质含量的升高,从而影响到烟叶的品质和烟田生态环境。我国的烤烟生产亟需开辟一条高产值、低污染的科技创新之路以增加行业在国际市场的竞争力。

  2.2  EM在优质无公害烤烟生产中的应用展望
  EM的多功能性和稳定性使其为新产品开发搭建了平台。随着微生物技术的研究日益深入,多种与烤烟生产有关的有益微生物被发现、分离,并被试验性的用于育种、病虫害防治、储藏等各个领域。借鉴EM在其他作物上的使用开发经验,可以期待通过加强EM在烤烟方面的应用研究,在以下几方面取得成果。
  2.2.1  改良烟田土壤 
  我国传统依靠化肥、农药的烟草种植模式使土壤中的有益微生物受到抑制,土壤有机质长期得不到补充,而有机质和微生物含量的下降又使土壤对农药、化肥中有害物质的缓冲、分解能力下降,造成地力下降、土壤板结、水土流失加剧、有毒物质积累等烟田土壤环境恶化现象。EM可以改良烟田土壤。向土壤中施用EM以后,动植物残体可在光和菌、酵母菌、放线菌、真菌等细菌的联合作用下加快分解为作物需要的有机质,土壤孔隙度、土壤肥力、有益细菌的数量得到提高,而有机质和有益微生物对重金属和农药残留也有一定的钝化、分解作用。目前国内外有关EM改良土壤的研究成果已经很多。

  2.2.2  提高烟草产量和品质 
  EM除了能分解动植物残体、促进释放土壤营养元素增加土壤中的养分以外,其中的一些微生物的生物活性还可促进烤烟生长,如光合细菌菌体富含蛋白质、维生素及多种生理活性物质,能促进作物生长。EM还可能提高烤烟品质。烤烟是同时注重产量与品质的经济作物,氮元素是影响烤烟品质的主要因素,其供应量在一定范围内与烟草的产量、品质分别呈正相关、负相关的关系。EM的生物活性与烤烟生长期代谢强度有很高的一致性,可以期待通过EM影响烤烟代谢进而影响烟草品质。目前国内已有用微生物提高烤烟品质并取得成功的先例。阎启富[3]针对山地烤烟缺氮的现状提出把共生性固氮菌应用于山地烤烟,处理的株高和茎围都高于对照,小区产量比对照高13%,烟叶质量和经济效益也明显高于对照。何金旺等[4]发现施用钾细菌肥料能使烟叶落黄速度加快,比对照成熟度提高一个等级,烤后烟叶金黄至橘黄,烟叶还原糖、总氮和氯离子含量略有减少,品质优良。

  2.2.3 烤烟微生物农药开发 
  EM对有害微细菌的拮抗和促进植物生长的特性使其本身就具有某些农药的功能。EM中的乳酸菌具有很强的杀菌能力 ;放线菌可分泌抗生物质,抑制病原菌的生长,增强植物对病虫害的抵抗性和免疫力。目前已有研究证明,EM对防治小麦全蚀病、草霉根腐病 、茎腐病和水稻立枯病都有良好的防治效果,EM对蚜虫等有良好的预防效果 ,防治率与喷施农药基本一样[5-7]。微生物农药的最大特点是来源于自然界,对害虫选择性高,昆虫不易产生抗性,对非靶标昆虫、益虫和人类没有或少有影响。除了目前应用最广的微生物农药苏云金芽孢杆菌[Bacillus thuringieusis(Bt)]以外,与烤烟青枯病、烤烟黑茎病、烤烟白绢病等疾病相克的有益菌中种纷纷被发现[8],这无疑为EM烤烟微生物农药的开发提供了菌种储备。

  2.2.4  培育烤烟优良品种 
  由于种种原因,我国在烤烟育种方面尚存在发芽率不足的问题,可以加强EM在烤烟育种方面的研究。目前EM在水稻育种方面的研究已取得进展,研究证明EM稀释液能明显提高水稻种子中的a-淀粉酶、CAT的活性,促进水稻种子萌发 ,并提高苗期抗逆性[9]。

  2.2.5降低烟碱 
  烟碱是烤烟生物碱的主要成分,约占烤烟生物碱总量的95%以上,烟碱含量过高不但会增加烟气的刺激性,影响卷烟吸味,而且也是不利于吸食安全性的一个重要因素,因此控制卷烟中的烟碱在一个合适的水平就显得尤为重要。研究表明[10],烟叶表面的细菌种类和数量能影响烟碱的含量,因此可以分离对烟碱有影响的特异细菌并尝试与EM融合以培育出具有降烟碱功能的专用EM产品。
 

  3 EM技术应用于烤烟生产中需要进一步研究的问题


  EM自问世以来,功能一直在拓展,各种专用EM产品相继被开发出来,加上近年来烟草行业内有关“烟草无害化”“烟草无公害”的提出,该方向的投资必将增加,研究开发EM烤烟专用肥料和生物农药极具前景。尽管如此,还应看到EM技术在烤烟生产中涉足尚浅,大规模推广应用之前还有大量的基础工作要做,具体如下:
  (1)通过试验示范获得EM增加烤烟产量、提高烤烟品质的数据,如EM的喷施浓度,EM使用技术和方法等参数;
  (2)加强对EM产品活性的研究,解决EM操作技术难度大、存储条件要求高的问题;
  (3)在烤烟生产中对EM专用产品开发中要十分重视土著有益微生物的作用,解决好特异微生物与EM的相容问题。
  (4)需重点在不同生态烟区开展EM-1、EM植物保健剂和EM土壤改良剂对烟草病虫害防治、土壤改良及土壤水分和养分有效性的影响的示范研究。通过EM技术在烤烟生产中的应用研究,开发适用于不同生态烟区无公害烟叶生产的专用生物有机肥和生物农药,建立适合不同生态烟区的EM烤烟无公害栽培技术体系。
     总之要通过EM的使用,减少因化肥使用对土壤、水体的污染,保护生态环境,减少农药的使用,同时保护有害生物的天敌,形成田间生态链的良性循环。EM烤烟有机栽培技术将通过发挥EM菌群的强大功能使无公害烟叶栽培技术上一个新台阶,烟叶品质得到进一步提高,从而做大做强不同生态烟区特色烟叶的品牌。
   
  参考文献
  [1] 比嘉照夫著,冯玉润译,《拯救地球大变革》[M].中国农业大学出版社,1997,10~30。
  [2]  廖林仙,邵孝侯,李洪良. EM用于污水灌溉对小白菜产量和土壤肥力的影响[J].农业环境科学学报. 2007,26(2):704- 707.
  [3]   阎启富.共生性固氮菌在山地烤烟上的应用.烟草科技,1997(4):39
  [4]   何金旺.生物钾肥对烤烟产量和品质的影响.广西农业科学,1994(2):77
  [5]   周福红 ,欧红梅.EM原露防治小麦全蚀病效果[J].安徽农业科学 ,2000,28(2):2l2-2l4.
  [6]   李维炯 ,倪永珍.EM 的研究与应用[J].天津 畜牧兽 医1995,(16):1-5.
  [7]   冀素梅,安永勤.EM在果树生产上的效应[J].山西果树2000,(1):23-24
  [8]   王津军,李永忠,文国松等.微生物技术在烟草生产上应用研究进展[J]. 耕作与栽培
  2004,(6):4-10.
  [9]   任大明,王术.水稻应用有效微生物群(EM)试验[J].垦殖稻作,1999,(2):22-23 .
  [10]  邵惠芳,焦桂珍,刘金霞,于建军.烟碱含量的影响因素及其调控技术[J].中国农学通报,2007,(23):84-87
   
  
  [*] 作者简介:邵孝侯,男,汉族,博士,博士生导师,主要从事节水灌溉和水肥耦合理论与技术研究,电话:13951005013,E-mail:shaoxiaohou@163.com。
  基金项目:贵州省烟草专卖局重大技术开发与推广应用项目(2007-07)和江苏省自然科学基金(BK2009342)及土壤可持续发展国家重点实验室基金(081000033)的部分研究内容。
   
   

 
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