不同外源有机物料组合对植烟土壤理化性状和酶活性的影响
摘 要：为了探明不同外源有机物料组合对植烟土壤理化性状和酶活性的影响，为烟区精准合理施用有机物料和建立外源有机物料施用技术规程提供依据，在湖南省邵阳县烟草种植基地进行小区试验，采用“3414”试验法，以绿肥、火土灰和菜籽饼肥作为3个研究因子，设置4水平，共計14个处理。结果表明，（1）组合施用有机肥均能提高土壤氮磷钾供应效果。（2）不同有机物料组合对土壤的有效态氮磷钾、有机质含量的影响有所差异。烟田翻压中水平的绿肥和配施中水平的火土灰在提高土壤碱解氮和速效钾含量方面具有重要作用，而翻压高水平的绿肥配施中水平火土灰和中水平饼肥在提高土壤有效磷含量方面效果较好，翻压中水平绿肥配施低水平饼肥和中水平火土灰在提高土壤肥力方面具有更好的效果。（3）不同有机物料组合的根际土壤酶活指标变化规律也不尽相同。翻压中水平绿肥配施低水平饼肥和中水平火土灰提高脲酶活性效果较好，中水平饼肥和中水平火土灰配施能长久维持磷酸酶活性，翻压高水平绿肥配施中水平饼肥和中水平火土灰提高蔗糖酶活性明显。
关键词：有机物料 ；土壤理化性状；土壤酶活性
中图分类号：S141 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.10.020
Effects of Different Exogenous Organic Materials on Tobacco Soil Properties and Soil Enzyme Activities
LIU Ying1，LIU Qiang2，LIU Jianfeng2
（1. Agricultural Economics and Agricultural Division of Hunan Province， Changsha，Hunan 410125，China； 2.Shaoyang Tobacco Company of Hunan，Shaoyang，Hunan 422000，China）
Abstract： In order to study the effect of different exogenous organic materials on properties and enzyme activities of tobacco soil and to provide the foundation for putting the exogenous organic materials to precise rational use and establishing exogenous organic materials application technology procedures for the tobacco-growing area， fourteen treatments were set in experimental plot of tobacco soils in Shaoyang County of Hunan Province by taking green manure， ash soil ，cake fertilizer as three factors. Each factors set four levels. The results showed that： （1） Combined application of organic materials could improve effects of supplying soil N＼P＼K.（2） The effects of different organic materials on soil physicochemical properties were different. Compared with other organic materials， T8 played an important role in improving soil available N， available K； the effect of T11 in improving soil available P level was better； and the effect of T9 in improving the soil organic matter content was better than other treatments.（3） The effects of different organic materials on rhizosphere soil enzyme activities were different.T9 obviously increased the urease activity；T2 could last phosphatase activity longer than other treatments； T11 obviously increased invertase activity.
Key words： exogenous organic materials； tobacco soil properties； soil enzyme activities
烤烟是一种重要的经济作物，适宜的植烟土壤是生产优质烟叶的基础。有机物料是农业生产中重要的物质基础和肥源[1]。因此，研究有机物料对植烟土壤理化性状和土壤酶活性的影响，对提升烟叶品质具有积极意义。
随着我国烟草“绿色化”进程的推进，有机物料领域的相关研究得到学者们的广泛关注，并取得了良好的效果[2-5]。近年来，该研究领域呈现出由单一有机物料或同类有机物料不同品种的研究向多种有机物料组合的研究转变的趋势[6-7]。因此，聚焦多种外源有机物料组合的协同作用研究将为提升烟叶品质开拓新思路。绿肥、火土灰和饼肥作为3种特征各异的有机物料，其功能各有千秋。本研究通过田间小区试验，比较了绿肥、火土灰、饼肥等外源有机物料的配合施用对植烟土壤有效态氮磷钾及有机质含量和根际土壤酶活性影响的差异性，旨在为烟叶生产中有机物料的精准合理施用和高效有机培肥措施的制定提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 试验田基本情况
试验在湖南省邵阳市邵阳县白仓镇河伏村烟草种植基地进行。供试烤烟品种为湘烟3号，采用漂浮育苗，3月16日移栽。供试绿肥品种为紫花苕子，黑麦草。供试土壤为水稻土，质地为壤土。
1.2 試验处理设计
分别以绿肥、火土灰和菜籽饼肥作为3个研究因子，采用“3414”试验法，设计4水平，共计14个处理的小区试验，综合考察绿肥、火土灰和菜籽饼肥3种外源有机物料的综合作用效果，每个试验组合种植面积为0.5×667 m2，统一管理（表1）。
1.3 样品采集
普通土壤样品：采用五点取样法。每个处理分别于团棵期（移栽后30 d）、现蕾期（60 d）、成熟期（90 d）随机选取烟垄上两株烟正中位置（距烟株27.5 cm处）0～20 cm土层采集5个土样。用于测定土壤速效养分和有机质指标。
根际土壤样品：采用剥落分离法。将带土烟株取出，除去根围附近较大土壤团块，轻轻抖动，将粘附在根系上的土壤作为根际土壤样品，每次每个处理取 2株烟的土壤样品，用于测定根际土壤酶活力指标。
1.4 测定项目与方法
碱解氮含量采用碱解扩散法测定（LY/T 1229—1999）；有效磷含量采用紫外可见分光光度计测定（NY/T 1121.7—2006）；速效钾含量采用原子吸收分光光度计测定（GB/T 7856—1989）；土壤有机质含量采用重铬酸容量法测定（NY/T 1121.6—2006）；土壤酸性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，脲酶采用比色法，蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法。
1.5 统计分析方法
采用Microsoft Excel 2007、DPS9.5和SPSS 22.0进行数据处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 土壤速效养分
2.1.1 碱解氮 由表2可看出，在成熟期，与对照T1相比，植烟土壤的碱解氮含量与处理T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T12之间存在显著差异，其中T8效果最好，其碱解氮含量达到72.8 mg·kg-1，与团棵期相比，T8处理的碱解氮含量增幅为14 mg·kg-1。这可能是绿肥改善了氮元素的有效性。
2.1.2 有效磷 磷素在构成植株体调节代谢、增强作物抗逆能力中起重要作用。如表2所示，与对照T1相比，成熟期，T11处理与其存在显著差异。这可能是由于火土灰富含五氧化二磷，一般在0.2%～0.3%之间，而饼肥也含有相当数量的磷元素（全磷0.799%），在高水平的绿肥共同作用下，有助于土壤有效磷的释放。
2.1.3 速效钾 钾素是烟草吸收的营养元素中最多的一种元素，钾素的充足供应对其生长发育、产量和品质以及卷烟制品的安全性均具有重要作用。由表2可知，与对照T1相比，植烟土壤速效钾含量没有显著差异。但T8的速效钾含量显著高于T2、T4、T7和T12，且处理T8的土壤速效钾含量较施肥初期增加37.4%（表2），这可能是由于火土灰富含钾与同水平的绿肥组合共同作用下，在烤烟生长过程中会释放出大量的速效钾，使得土壤速效钾含量提高。
2.2 土壤有机质
土壤有机质是植物矿质营养和有机营养的源泉，也是土壤中异养型微生物的能源物质，同时还是形成土壤结构和土壤肥力的重要因素。在一定的范围内，土壤有机质含量多，土壤肥力就高；反之，土壤肥力就低。如表3所示，在团棵期，14个处理中T10处理的土壤有机质含量最高，为3.13%，是对照T1的1.93倍，说明高水平饼肥—中水平绿肥—中水平火土灰配施有利于初期有机质增加（表3）。这可能因为饼肥本身富含有机质和其他养分，成为新增有机质的主要来源，从而提高了土壤有机质含量。在成熟期，T9处理效果最好，有机质含量达到2.63%，T9与对照T1之间存在显著差异（表3）。且T9处理较初期有机质含量增加8.56%，说明低水平饼肥—中水平绿肥—中水平火土灰配施可以长时期保障土壤肥力。这可能因为绿肥和火土灰可以改良土壤的物理性状，有利于形成有机无机复合体和微团聚体，从而提升了有机质含量。
2.3 根际土壤酶
2.3.1 脲酶活性 脲酶活性可用于表征土壤中的氮素状况。表4显示，随着烤烟生育期的推进，14个处理的根际土壤脲酶活性大致呈“高—低”的变化规律。这说明在烤烟生育的旺长期前后，需要较多的营养物质供给，此时脲酶活性显著增强，可以促进尿素的分解，满足烤烟生长的需要。在现蕾期，T9处理与对照T1之间存在显著性差异，各处理之间，土壤脲酶活性以T9的最大，处理4和处理8次之，处理7土壤脲酶活性较小。在成熟期中，T12处理与对照T1之间存在显著性差异。这说明在旺长期前后，绿肥和火土灰中水平与饼肥低水平配施，能提高脲酶活性。在进入成熟期后，可能是饼肥提供了持久的肥效和养分，促使脲酶继续保持活性。但在生育后期，脲酶活性维持较高水平，继续提供给烟株氮素养分，容易导致烟叶贪青晚熟，不利于烟叶适时的落黄成熟[8]。
2.3.2 磷酸酶活性 总体而言，根际土壤磷酸酶活性呈上升的变化趋势（表5）。分析其原因，可能是由于外源有机物料分解较慢，需要较长时间的熟化，使得磷酸酶活性在生育后期提高。在现蕾期，与对照T1相比，磷酸酶活性没有显著差异。但T2处理的土壤磷酸酶的活性最强，这表明中水平火土灰和中水平饼肥配施在一定程度上增强了磷酸酶活性，促进了无机磷酸的释放，满足了烤烟生长的需要。
2.3.3 蔗糖酶活性 蔗糖酶也叫转化酶，其活性与土壤中微生物活动和数量，以及土壤中的腐殖质和水溶性有机质等呈正相关，常用来表征土壤的熟化程度和肥力水平[9]。从总体看，从现蕾期进入成熟期，根际土壤蔗糖酶活性总体呈下降趋势，这与烤烟的生长规律一致，前期蔗糖酶活性高，满足其生长需求，后期活性降低，有利于烟叶适时成熟[8]。
如表6所示，两时期对比而言，T11处理的下降最为明显，移栽后90 d时仅为移栽后60 d时的8.94%。在现蕾期，T11处理与对照T1之间存在显著性差异，而在成熟期，T4处理与对照T1之间存在显著性差异。
3 结论与讨论
本研究比较了绿肥、火土灰、饼肥等外源有机物料的组合施用对植烟有效态氮磷钾及有机质含量、根际土壤酶活性的影响，综合分析试验结果可以得出以下结论：
（1）总体而言，组合施用有机肥均能提高土壤氮磷钾供应效果，这与傅淋等[10]研究结果相符。
（2）不同有机物料组合对土壤的有效态氮磷钾、有机质含量的影响有所差异。烟田翻压中水平的绿肥和配施中水平的火土灰在提高土壤碱解氮和速效钾含量方面具有重要作用，而翻压高水平的绿肥配施中水平火土灰和中水平饼肥在提高土壤有效磷含量方面的效果较好，翻压中水平绿肥配施低水平饼肥和中水平火土灰在提高土壤营养水平、土壤保肥方面具有更好的效果。
（3）不同有机物料组合的根际土壤酶活指标变化规律也不尽相同。由于烤烟各时期对养分需求不同，不同土壤酶表现出来的活性强弱各有差异。脲酶、磷酸酶与土壤氮、磷代谢相关，能促进烟草对磷素、氮素的吸收和利用。为使供应养分与烤烟的需肥规律（“少时富，老来贫”）相吻合，需控制好有机物料的分解和养分释放的速率。土壤酶活性结果表明，翻压中水平绿肥配施低水平饼肥和中水平火土灰提高脲酶活性效果较好，且在成熟期脲酶活性大幅度降低，这有利于烟草正常落黄。相对于氮素而言，烤烟对磷素的敏感度亚于氮素，磷素在全生育中吸收速率比较均衡，中水平饼肥和中水平火土灰配施能长久维持磷酸酶活性，保证了无机磷酸的释放，满足了烤烟生长需求。翻压高水平绿肥配施中水平饼肥和中水平火土灰提高蔗糖酶活性明显，有利于土壤熟化和腐殖质的形成。
综上所述，烟区施肥中，需要在掌握烟区植烟土壤性质、养分丰缺状况的基础上，遵循烤烟生长需肥特性和规律，科学筛选适宜的有机物料配施组合，充分发挥有机物料组合的正交互作用效应[4]。这样既能减少有机物料投入的经济成本，也能保障有机物料组合最优效应的发挥。
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