混合有機(jī)肥用量對(duì)烤煙根系活力及根際土壤生物特性的影響

李艷平，劉國順，丁松爽，李靜靜，閻海濤，閻 申

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002）

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混合有機(jī)肥用量對(duì)烤煙根系活力及根際土壤生物特性的影響

李艷平，劉國順*，丁松爽，李靜靜，閻海濤，閻 申

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002）

摘 要：有機(jī)肥施用對(duì)土壤根際生態(tài)區(qū)域的影響關(guān)系密切，為探討混合有機(jī)肥（草炭、芝麻餅肥、腐植酸、礦質(zhì)肥）作用下烤煙根際的動(dòng)態(tài)變化，采用盆栽試驗(yàn)，研究了混合有機(jī)肥用量對(duì)烤煙根系活力、土壤酶活性及微生物量碳（SMBC）的影響。結(jié)果表明：（1）增施混合有機(jī)肥500 g/株對(duì)烤煙根系活力提高效應(yīng)最大，于移栽后60 d較對(duì)照提高了200.06%。（2）增施混合有機(jī)肥 500 g/株對(duì)土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶的提高作用最顯著，于移栽后 60 d土壤酶活性較對(duì)照依次提高了53.45%、33.98%、61.90%，而增施混合有機(jī)肥750 g/株對(duì)土壤微生物量碳的提高作用最明顯，其次為500 g/株的處理，在移栽后60 d分別較對(duì)照提高了97.51%和82.04%。（3）混合有機(jī)肥作用下，各處理的烤煙根系活力、土壤脲酶、蔗糖酶及微生物量碳均有顯著提高，均在移栽后60 d出現(xiàn)峰值。總之，施用適量混合有機(jī)肥能提高烤煙根系活力，改善根際土壤環(huán)境，以500 g/株的處理最佳。

關(guān)鍵詞：混合有機(jī)肥；根系活力；根際土；酶活性；微生物量碳；烤煙

煙田施用有機(jī)肥是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉［1］，維持和改善植煙土壤性狀的有效措施［2］。前人關(guān)于增施草炭［3-4］、餅肥［5］、腐殖酸［6-7］、礦質(zhì)肥［8］等有機(jī)肥料提高土壤生物活性、改善根際營養(yǎng)、培肥地力已有比較一致的看法，且相關(guān)研究較多，已有的研究主要集中在有機(jī)無機(jī)混合，單一有機(jī)肥或兩種有機(jī)肥配合施用對(duì)土壤特性的改良方面，關(guān)于多種有機(jī)肥料混合施用，特別是混合有機(jī)肥施用后烤煙根系及根際土壤動(dòng)態(tài)變化的研究相對(duì)較少。盆栽試驗(yàn)由于具有土壤、肥料、水分等條件容易控制，試驗(yàn)結(jié)果精確度高等特點(diǎn)，廣泛用于植物營養(yǎng)、土壤養(yǎng)分等機(jī)理性研究及探索性研究。因此，本研究采用盆栽試驗(yàn)，探討混合有機(jī)肥作用下，烤煙根系活力、根際土壤酶活性和土壤微生物量碳（SMBC）的動(dòng)態(tài)變化，為烤煙合理施用有機(jī)肥，改善煙株根際土壤環(huán)境和提高煙葉品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年5—10月在河南省南陽市方城縣金葉園科技園區(qū)進(jìn)行，采用盆栽試驗(yàn)，供試品種為云煙87，供試土壤為壤質(zhì)潮土，其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)10.04 g/kg，堿解氮40.62 mg/kg，速效磷16.42 mg/kg，速效鉀116.37 mg/kg，試驗(yàn)用土過2 mm網(wǎng)篩后，每盆裝土25 kg。有機(jī)肥料經(jīng)風(fēng)干粉碎后，過1 mm篩，用于養(yǎng)分的測定。礦物肥不含氮、磷、鉀，以中微量元素為主，主要為Ca 0.80 g/kg，Mg 0.97 g/kg，S 0.05 g/kg，Na 0.80 g/kg，Al 21.48 g/kg，F(xiàn)e 6.13 g/kg，B 48.31 mg/kg，Cu 4.55 mg/kg，Zn 26.82 mg/kg，Mn 353.82 mg/kg，其他有機(jī)肥成分見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理（表2）。肥料用量為氮素5.4 g/盆，以餅肥和硝酸銨控制氮素用量，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.5∶3，N、P、K肥分別為分析純硝酸銨、磷酸二氫鉀、硫酸鉀。混合有機(jī)肥成分為草炭45%、芝麻餅肥30%、腐植酸11%、礦質(zhì)肥14%。取上述肥料與土壤混勻后裝盆，每個(gè)處理20盆，重復(fù)3次，完全隨機(jī)排列，行株距120 cm× 55 cm，煙苗于2014年5月1日移栽，定量澆水，其他管理按照優(yōu)質(zhì)烤煙的栽培方式進(jìn)行。

每個(gè)處理取具有代表性烤煙3株，同時(shí)用抖落法［9］獲取根際土壤樣品，混勻，帶回試驗(yàn)室。取部分根際鮮土，立即測定土壤微生物量碳，余下根際土經(jīng)風(fēng)干過2 mm篩后，用于測定土壤酶活性；同時(shí)取煙株根系末端白嫩根，立即測根系活力。

表1　供試有機(jī)肥的主要養(yǎng)分含量 %Table 1 Nutrients content of organic fertilizers

表2　混合有機(jī)肥用量試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 The experiment design of mixed organic fertilizer amount

土壤基本性質(zhì)采用南京土壤研究所［10］方法測定；活性有機(jī)質(zhì)采用高錳酸鉀氧化法［11］測定；根系活力采用TTC法［12］測定；過氧化氫酶活性測定采用高錳酸鉀滴定法，蔗糖酶活性測定采用 3，5-二硝基水楊酸比色法，脲酶活性采用比色法［13］；土壤微生物量碳測定采用氯仿熏蒸浸提法［14］。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel表進(jìn)行初步運(yùn)算，用SPSS 19.0進(jìn)行方差及相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果

2.1 烤煙根系活力

從表3可以看出，根系活力在大田生育期內(nèi)呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，移栽后60 d，各處理達(dá)最大值，且差異顯著，以T2處理最高，其次是T3處理，分別比對(duì)照高200.06%和187.09%。移栽后75～90 d，根系活力大幅度下降，混合有機(jī)肥處理的根系活力下降較慢，且顯著高于對(duì)照。在整個(gè)生育期內(nèi)，T2處理根系活力最高，T1、T3 和T4處理適中，T5處理較低，說明適宜用量的混合有機(jī)肥能提高烤煙根系活力，對(duì)延緩根系衰老具有積極作用。

2.2 根際土壤酶活性

2.2.1 脲酶活性 從圖1可知，脲酶活性表現(xiàn)出先增加后降低又緩慢增加的變化趨勢(shì)。移栽后60 d，各處理脲酶活性達(dá)到峰值，T1、T2、T3處理均明顯高于對(duì)照，以T2處理最高，比CK提高了53.45%。移栽后75～90 d，各處理脲酶活性有所降低，對(duì)照處理的脲酶活性偏高，此時(shí)期，煙葉對(duì)氮素的需求減少，土壤中氮素適當(dāng)降低有利于煙葉成熟落黃。在烤煙生長前期，各處理的脲酶活性總體變化規(guī)律為：T2＞T1＞T3＞T4＞CK＞T5，表明混合有機(jī)肥有助于烤煙對(duì)氮素的吸收。

表3　混合有機(jī)肥對(duì)烤煙根系活力動(dòng)態(tài)變化的影響 μg/（g·h）Table 3 Effects of mixed organic fertilizer on dynamic changes of flue-cured tobacco root activity

圖1　混合有機(jī)肥對(duì)土壤脲酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響Fig. 1 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil urease

2.2.2 蔗糖酶活性 由圖2可知，各處理的蔗糖酶活性均呈現(xiàn)出升高-降低-升高的變化趨勢(shì)。移栽后60 d，蔗糖酶活性出現(xiàn)峰值，T2處理最高，其次是T1處理，分別比對(duì)照高33.98%和14.56%。移栽后90 d，蔗糖酶活性達(dá)到最高值，T2處理最高，其次是T4、T3、T1處理，CK和T5處理較低。在整個(gè)生育期內(nèi)，T2處理的蔗糖酶活性最高，較CK提高幅度為33.23%～41.34%，隨著混合有機(jī)肥用量的進(jìn)一步增加，蔗糖酶活性下降。

圖2　混合有機(jī)肥對(duì)土壤蔗糖酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響Fig. 2 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil sucrose

2.2.3 過氧化氫酶活性 從圖3可以看出，過氧化氫酶活性表現(xiàn)出升高-降低-緩慢升高-降低的變化趨勢(shì)（T5處理除外），分別在移栽后45 d和75 d出現(xiàn)峰值。移栽后45 d，過氧化氫酶活性達(dá)到第1個(gè)峰值，T2處理最高，其次是T1處理，分別比對(duì)照高80.64%和69.35%。移栽后75 d，過氧化氫酶活性達(dá)到第2個(gè)峰值，此時(shí)，各處理過氧化氫酶活性關(guān)系為 T2＞T1＞T3＞T4＞CK＞T5。整個(gè)生育期內(nèi)，T2處理過氧化氫酶活性最高，T5處理一直處于較低水平。

圖3　混合有機(jī)肥對(duì)土壤過氧化氫酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響Fig. 3 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil catalase

2.3 土壤微生物量碳含量

由表4可知，移栽后30～60 d，各處理土壤微生物量碳（SMBC）含量迅速增加，T3處理增加幅度最大，增幅為203.10%。移栽后60 d，SMBC達(dá)到最高值，T3處理最高，其次是T2和T4處理，依次比對(duì)照高達(dá)97.51%、82.04%和74.47%，此后，各處理SMBC有所下降，混合有機(jī)肥處理的SMBC仍顯著高于對(duì)照（T5處理除外）。在整個(gè)生育期內(nèi)，T3處理的SMBC含量最高，其次為T2處理，較對(duì)照的增幅分別為43.60%～102.37% 和36.17%～82.04%。

表4　混合有機(jī)肥對(duì)SMBC含量動(dòng)態(tài)變化的影響 g/kgTable 4 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil microbial biomass carbon

3　討論

3.1 混合有機(jī)肥對(duì)烤煙根系活力的影響

煙草根系是煙株水分和養(yǎng)分供應(yīng)的重要器官，也是煙堿合成的主要部位［15］。肥料對(duì)根系的作用一方面表現(xiàn)在種子萌發(fā)后根系生長初期的促進(jìn)作用［16］，另一方面表現(xiàn)在肥料通過根際土壤的作用調(diào)控根系發(fā)育。本試驗(yàn)中所用肥料由不同種類的有機(jī)肥混合而成，它們產(chǎn)生互作效應(yīng)，增強(qiáng)各自的優(yōu)勢(shì)，使供試肥料的養(yǎng)分更加完全。例如草炭、餅肥及腐植酸有機(jī)質(zhì)含量較高，這些有機(jī)質(zhì)增加了土壤中的有效能源物質(zhì)，使微生物繁殖加快［17］，微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對(duì)烤煙根系有刺激作用，根系活力增強(qiáng)；礦物質(zhì)肥由于含有烤煙生長所需的中微量元素，能加速根系細(xì)胞的合成，間接地促進(jìn)根系的生長。由試驗(yàn)結(jié)果可知，混合有機(jī)肥作用下，煙株生長后期根系活力下降緩慢，促進(jìn)對(duì)鉀的吸收，煙葉內(nèi)含物增加，有利于上部葉開片，這與高家合等［18］和施河麗等［19］的研究結(jié)果一致。

3.2 混合有機(jī)肥對(duì)根際土壤酶活性的影響

土壤酶活性和土壤活性有機(jī)質(zhì)是反應(yīng)土壤肥力的重要指標(biāo)［20］，與土壤養(yǎng)分（尤其是N、P）轉(zhuǎn)化關(guān)系密切。從混合有機(jī)肥的主要成分上來看，不同種類的有機(jī)肥料，其營養(yǎng)成分含量有較大的差別，有機(jī)質(zhì)含量高的肥料，其活性有機(jī)質(zhì)含量不一定高，這與申進(jìn)文等［21］的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中，腐植酸類肥料含有大量腐殖酸，餅肥含有較高的活性有機(jī)質(zhì)，活性有機(jī)質(zhì)易被土壤微生物分解礦化［22］，不僅為酶提供了載體，而且加速了微生物的繁殖，從而提高了土壤酶活性，這與前人的研究結(jié)果一致［23-24］。不同處理的土壤酶活性不同，與加入的有機(jī)碳源中活性有機(jī)質(zhì)的含量及有機(jī)肥料的碳氮比關(guān)系密切［25］，本試驗(yàn)中T2處理的土壤酶活性最高，T5處理最低，說明混合有機(jī)肥用量并不是越多越好，有機(jī)物質(zhì)的腐解過程需要吸收土壤中的氮素來降低自身的碳氮比，有機(jī)肥用量越多，分解過程所消耗的氮素越多，不利于土壤微生物的繁殖。

3.3 有機(jī)肥對(duì)根際土壤微生物量碳的影響

土壤微生物量碳是土壤活性有機(jī)質(zhì)的組成部分。本試驗(yàn)中，混合有機(jī)肥的施用為土壤輸入了活性有機(jī)質(zhì)，各有機(jī)肥處理SMBC有所提高，由于加入有機(jī)碳源的活性有機(jī)質(zhì)不同，有機(jī)肥料與土壤的接觸程度不同，造成各處理間SMBC含量差異較大，以750 g/株混合有機(jī)肥表現(xiàn)最好，其次為500 g/株的處理。生育期內(nèi)，各處理烤煙根系活力、土壤脲酶、蔗糖酶活性及SMBC的峰值均出在移栽后60 d，說明混合有機(jī)肥使根際土壤的養(yǎng)分釋放規(guī)律與煙株需肥規(guī)律相吻合，這與王洪云等［26］的研究一致。

4　結(jié)論

混合有機(jī)肥的施用為土壤輸入了活性有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)了烤煙根系發(fā)育，改善煙株根際土壤環(huán)境，協(xié)調(diào)了根際土壤特性和煙株生長發(fā)育。煙葉生產(chǎn)中，施用有機(jī)肥不僅要考慮有機(jī)肥的種類和用量，還要考慮有機(jī)肥的有效營養(yǎng)成分。本試驗(yàn)的結(jié)果認(rèn)為，添加混合有機(jī)肥500 g/株效果最好。

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Effects of Mixed Organic Fertilizer Amount on Root Vigor and Rhizosphere Soil Biological Characteristics of Flue-cured Tobacco

LI Yanping，LIU Guoshun*，DING Songshuang，LI Jingjing，YAN Haitao，YAN Shen
（National Tobacco Cultivation，Physiology and Biochemistry Research Center，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Abstract:The application of organic fertilizer has a great impact on the soil rhizosphere ecological area. In order to study the effects of a mixed organic fertilizer （peat，sesame cake，humic acid and mineral fertilizer） on the flue-cured tobacco rhizosphere，a potted plant experiment was conduced to investigate the effects of application rates of the mixed organic fertilizer on root vigor of flue-cured tobacco，soil enzyme activities and soil microbial biomass. The results showed that∶ （1） Application of the mixed organic fertilizer at the rate of 500 g per plant showed the greatest improvement of flue-cured tobacco root vigor，and it enhanced the root vigor of fluecured tobacco by up to 200.06% 60 days after transplanting. （2） The activities of soil urease，invertase and catalase were increased most significantly at the application rate of 500 g per plant，and 60 days after transplanting the enzyme activities were increased by 53.45%，33.98% and 61.90%，respectively. Application of the mixed organic fertilizer at 750 g per plant had the most obvious effect on soil microbial biomass carbon，followed by the application rate of 500 g per plant. At the time of 60 days after transplanting these two application rates improved the contents of soil microbial biomass carbon by 97.51% and 82.04% respectively. （3） The flue-cured tobacco root vigor，soil enzyme activities and soil microbial biomass carbon all showed a peak 60 d after transplanting for all the treatments，suggesting that application of the mixed organic fertilizer can significantly enhance root vigor，soil enzyme activities and soil microbial biomass carbon，and that the appropriate application rate is 500 g/plant for the purpose of improving rhizosphere soils of flue-cured tobacco.

Keywords:mixed organic fertilizer；root vigor；rhizosphere soil；enzyme activity；microbial biomass C；flue-cured tobacco

中圖分類號(hào)：S572.062

文章編號(hào)：1007-5119（2016）01-0032-05

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.006

基金項(xiàng)目：國家煙草專賣局特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項(xiàng)［110201101001（TS-01）］

作者簡介：李艷平（1989-）女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵菰耘唷-mail：374729690@qq.com。*通信作者，E-mail：liugsh @371.net

收稿日期：2015-09-09 修回日期：2015-10-08