不同施肥處理對植煙土壤關鍵酶活性及根系活力的影響

陳沖+郭傳濱+昝京宜

摘要 采用盆栽的方式，以豫煙10號為試驗材料，研究了不同施肥處理對植煙土壤酶活性及根系活力的影響。結果表明，常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭（處理T1）、常規施肥+秸稈覆蓋還田（處理T2）、常規施肥+芝麻餅肥（處理T3）、常規施肥+生物質炭（處理T4）均較常規施肥處理在不同程度上提高了土壤過氧化氫酶、土壤蔗糖酶和土壤脲酶的活性，其中以常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭（處理T1）、常規施肥+生物質炭（處理T4）效果較好。不同施肥處理土壤蛋白酶活性的變化趨勢較為復雜，無明顯規律性。烤煙根系活力在旺長期會迅速增加，常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭（處理T1）對提高烤煙根系活力的效果最為顯著。

關鍵詞 烤煙；施肥處理；土壤酶活性；根系活力；影響

中圖分類號 S572；S147.5 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）23-0018-03

Abstract Taking Yuyan 10 as experimental material，the effects of different fertilization treatments on the soil enzyme activities and root activity were studied by pot experiment.The results showed that compared with conventional fertilization，T1，T2，T3 and T4 treatments all improved the activity of soil catalase，soil invertase and soil urease in different degrees，and the treatment effect of T1 and T4 was better. The change trend of soil protease activity in different fertilization treatments was complicated，and there was no obvious regularity. The root activity of flue-cured tobacco in fast-growing period increased rapidly，and the effect of T1 treatment on root activity of flue-cured tobacco was the most significant.

Key words tobacco；fertilization treatments；soil enzyme activities；root activity；effect

近年來，我國的烤煙種植制度、施肥方式等已經發生了重大變化，尤其是化肥的不合理使用和有機肥料使用量減少，不僅造成了煙葉的產量和質量下降，同時也造成了土壤條件惡化、有機質含量下降、甚至環境污染，不利于我國煙區生產和煙區的可持續發展。土壤是農業生態系統的重要組成部分，具有貯存、釋放、轉化和調節營養物質在農業生態系統中運行的功能[1]。不同種植方式、秸稈還田、施用土壤改良劑、覆蓋和施肥措施等均對植煙土壤關鍵酶活性和根系活力產生不同程度的影響[2-5]，而對芝麻餅肥、生物質炭與復合無機肥料配施對土壤酶活性的影響研究較少。本研究采用盆栽方式，研究不同施肥處理對植煙土壤關鍵酶活性及根系活力的影響，通過分析比較[6-9]，確定最佳的施肥組合，指導合理施肥，以提高烤煙生育期的土壤酶活性和根系活力，為烤煙生長、產量及品質形成以及煙區可持續發展提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2014年在河南科技大學開元校區農場進行，供試土壤為當地的黃潮土，質地中壤，耕層（0～20 cm）土壤有機質含量為10.80 g/kg、堿解氮含量為75.0 mg/kg、速效磷含量為9.21 mg/kg、速效鉀含量為120.0 mg/kg。

1.2 供試材料

供試烤煙品種為豫煙10號。

供試肥料：商品化煙草專用無機復合肥（10-18-20，河南宜陽化肥廠生產）；商品化生物質炭（河南商丘三利新能源有限公司生產）；芝麻餅肥；小麥秸稈。

1.3 試驗設計

采用盆栽試驗，設置5個處理，分別為CK：常規施肥作對照，不施芝麻餅肥和生物質炭；處理T1：常規施肥+芝麻餅肥20.0 g/盆+生物質炭160.0 g/盆；處理T2：常規施肥+移栽后35 d秸稈覆蓋還田（小麥秸稈，300.0 g/盆）；處理T3：常規施肥+芝麻餅肥20.0 g/盆；處理T4：常規施肥+生物質炭160.0 g/盆。煙苗于2014年5月16日移栽，每盆栽植1株，每個處理重復15盆。常規施肥：每盆施純N量為3.5 g/盆，N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.5∶3.0，磷、鉀不足部分用單一磷肥和鉀肥補充至所要求的氮、磷、鉀施肥配比。

1.4 樣品采集與指標測定

分別在煙苗移栽后30、45、60、75 d采集土壤0～20 cm耕層土樣，每個處理取3個具有代表性的土壤樣品，剔除樣品中的石礫和植物殘體等雜物，自然風干后研磨保存。在煙苗移栽后45 d和75 d拔取整個煙株，把根系沖洗干凈后立即測定其根系活力[10-12]。

土壤關鍵酶測定主要包括過氧化氫酶、蔗糖酶、蛋白酶和脲酶[13-14]，其中用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性，過氧化氫酶活性以每1 g干土1 h內消耗的0.1 mol/L KMnO4體積數（mL）表示；土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，蔗糖酶活性以24 h后1 g土壤中葡萄糖的毫克數（mg）表示；土壤蛋白酶采用茚三酮比色法測定，蛋白酶活性以24 h后1 g土壤中氨基酸的毫克數（mg）表示；土壤脲酶采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，土壤脲酶活性以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數（mg）表示土壤脲酶活性。

根系活力測定采用TTC法，用TTC還原量表示脫氫酶活性并作為根系活力的指標[15-16]。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對植煙土壤過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫廣泛存在于生物體和土壤中，對生物和土壤具有毒害作用，與此同時，在生物體和土壤中存在過氧化氫酶，能將過氧化氫分解為水和氧氣，從而消除過氧化氫對植物的毒害作用。過氧化氫酶活性可以反應土壤腐殖質化的強度大小以及有機質轉化的速度[17]。不同施肥處理條件下植煙土壤過氧化氫酶活性表現見圖1。由圖1可知，在生育期內植煙土壤過氧化氫酶活性的變化趨勢較為平緩，并且各處理間的差異較小。煙苗移栽后30 d，各處理的過氧化氫酶活性均低于CK，且各處理間無顯著差異；煙苗移栽后45 d，處理T3的酶活性最大，除處理T1外，其他處理的酶活性均高于CK，且各處理間沒有顯著性差異。煙苗移栽后60 d，處理T1、T2的活性低于CK，處理T3處理的酶活性高于CK，處理T4的酶活性顯著高于CK，除處理T4外，各處理間無顯著差異。煙苗移栽后75 d，除處理T2外，各處理的酶活性均高于CK，其中處理T4的酶活性最大。從土壤過氧化氫酶酶活性的動態變化來看，處理T3、T4的酶活性在生育期內一直增加，且處理T4增加的幅度最大，因此處理T4對提高過氧化氫酶活性的效果最佳，其次是處理T3。因此，處理T4對降低土壤中危害植物根系的過氧化氫的含量的效果最佳。

2.2 不同施肥處理對植煙土壤蔗糖酶活性的影響

土壤蔗糖酶與土壤中有機質、氮、磷含量，微生物數量及土壤呼吸強度有關，其酶促作用產物直接關系到作物的生長，一般情況下，土壤肥力越高，蔗糖酶活性越大[18]。不同施肥處理條件下植煙土壤蔗糖酶活性表現見圖2。由圖2可知，除了CK外，隨著移栽天數的增加，不同施肥處理下的土壤蔗糖酶活性基本上呈現出先增大后減小再增大的趨勢。除了CK外，各處理的土壤酶活性均在移栽后45 d時出現了高峰，并且不管在任何生育期，處理T4的酶活性均高于CK，同時，除了在移栽后75 d時處理T4下的酶活性低于處理T3外，任何生育期處理T4的酶活性均高于其他幾個處理。因此，處理T4施肥處理對植煙土壤蔗糖酶活性的提高效果最好。從標準誤的角度分析，在移栽后30 d時，處理T2的酶活性最小，顯著低于CK的酶活性；處理T1、T3的蔗糖酶活性大于CK，三者之間沒有顯著性差異；處理T4的酶活性最高，酶活性顯著高于其他處理。煙苗移栽后45 d，各處理的酶活性均大于CK，其中處理T4的酶活性最大，且不同處理間差異性顯著。煙苗移栽后60 d，處理T4的酶活性大于CK，而處理T1、T2和處理T3的酶活性均小于CK，酶活性呈現下降的趨勢，各處理間蔗糖酶活性差異性不顯著。煙苗移栽后75 d，各處理的酶活性均又升高，均顯著大于CK的酶活性，處理T1、T2、T4之間的差異未達到顯著水平。綜合以上分析，處理T4（復合無機肥料和生物質炭配施）對提高植煙土壤蔗糖酶活性的效果最佳，能夠改善植煙根際土壤肥力狀況，為植煙生長創造最佳的生長環境。

2.3 不同施肥處理對植煙土壤蛋白酶活性的影響

土壤蛋白酶參與土壤中存在的氨基酸、蛋白質以及其他含蛋白質氨的有機化合物的轉化，它們的水解產物是高等植物的氮源之一，因此蛋白酶活性的高低，會直接影響土壤對植物氮素的供應。不同施肥處理條件下植煙土壤蛋白酶活性表現見圖3。由圖3可知，不同施肥處理下的土壤蛋白酶活性變化趨勢比較復雜，不同處理表現出不同的變化趨勢。其中，CK和處理T3的酶活性表現為先減小后增大的趨勢，處理T1的酶活性表現為先增大后減小的趨勢，處理T2和T4的酶活性變化趨勢最為復雜，都呈現先減小后增加再減小的趨勢。從標準誤的角度分析，煙苗移栽后30 d，除處理T3外，其他處理的酶活性均顯著低于CK，處理T3和CK的酶活性無顯著差異。煙苗移栽后45 d，除處理T4外，其他處理的土壤蛋白酶活性均高于CK，并且處理T3的酶活性最大，不同處理間的酶活性無顯著差異。煙苗移栽后60 d，處理T1的酶活性最大，顯著高于其他幾個處理，而處理T2、T3、T4的酶活性均顯著小于CK，處理T3的酶活性最小。煙苗移栽后75 d，不同處理下的酶活性均小于CK，且各處理間均無顯著差異。

2.4 不同施肥處理對植煙土壤脲酶活性的影響

脲酶的催化作用極為專性，它僅能水解尿素，水解的最終產物是氨和二氧化碳、水。土壤酶的活性，與微生物數量、有機物質含量、全氮和速效磷含量呈正相關，常用土壤脲酶活性表征土壤的氮素情況。不同施肥處理條件下植煙土壤脲酶活性表現見圖4。由圖4可知，隨著移栽天數的增加，不同處理下的土壤脲酶活性的變化趨勢較為復雜，其中，CK、處理T1、T4表現為先增大后減小的趨勢，處理T2、T3表現為先減小后增加的趨勢。從標準誤的角度分析，在煙苗移栽后30 d，不同處理的脲酶活性均大于CK，并且處理T4的酶活性最高，處理T4的酶活性顯著大于其他幾個處理；處理T1和CK之間的酶活性大小無顯著性差異，處理T4的酶活性均顯著大于CK。煙苗移栽后45 d，不同處理的酶活性均大于CK，處理T1下的酶活性最大，其中處理T3和CK的酶活性無顯著差異，處理T1、T4的酶活性大小均顯著大于CK（P<0.05）。煙苗移栽后60 d，各處理的酶活性均小于CK，其中處理T1和CK之間無顯著差異，處理T2、T3、T4的酶活性顯著小于CK（P<0.05）。煙苗移栽后75 d，CK的酶活性顯著下降，不同處理下的酶活性均顯著大于CK（P<0.05），其中處理T4的酶活性最大，顯著大于其他幾個處理。綜合以上分析，不同施肥處理均能不同程度地提高土壤脲酶的活性，其中，以處理T4效果最好。

2.5 不同施肥處理對烤煙根系活力的影響

根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的生長情況和活力水平直接影響地上部的生長和營養狀況及產量水平。不同施肥處理條件下烤煙根系活力表現見圖5。由圖5可知，在煙苗移栽后45～75 d，不同處理的根系活力均迅速增大，這是因為移栽后45～75 d是地上部分生長最快的時期，根系從土壤中吸取充足的水分和養分，才能保證烤煙的正常生長，從而協調烤煙植株地上部和地下部的生長。從標準誤的角度分析，煙苗移栽后第45 d，各處理的根系活力均大于CK，且各處理間的根系活力大小無顯著差異。煙苗移栽后第75天，除處理T1外，其他處理的根系活力均小于CK，各處理間根系活力無顯著差異。總體來看，處理T1對增大植煙根系活力的效果最佳。

3 結論與討論

不同施肥處理對植煙土壤關鍵酶活性和根系活力有重要影響。本研究結果表明，與不施芝麻餅肥和生物質炭的常規施肥對照相比，常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭、常規施肥+秸稈覆蓋還田、常規施肥+芝麻餅肥、常規施肥+生物質炭處理均不同程度地提高了生育期內植煙土壤蔗糖酶和土壤脲酶的活性，這與前人的研究相一致，其中以常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭、常規施肥+生物質炭處理對提高土壤蔗糖酶和土壤脲酶活性的效果較好。

與常規施肥對照相比，4個處理對土壤過氧化氫酶活性影響不大，在煙苗移栽后30、45 d，4個處理的過氧化氫酶活性和對照相比均無顯著差異；在煙苗移栽后60 d，常規施肥+生物質炭處理的土壤過氧化氫酶活性最大，而常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭、常規施肥+秸稈覆蓋還田和常規施肥+芝麻餅肥處理下的土壤過氧化氫酶活性均與常規施肥對照無顯著差異；煙苗移栽后75 d，除了常規施肥+芝麻餅肥處理的酶活性顯著小于常規施肥處理外，其他幾個處理的酶活性均顯著大于常規施肥對照（P<0.05），其中常規施肥+生物質炭處理的酶活性最高；綜合比較烤煙生育期內土壤過氧化氫酶活性的差異，以常規施肥+生物質炭處理的作用最好，這說明常規施肥+生物質炭處理對提高土壤過氧化氫酶活性的效果最好，這與土壤蔗糖酶和土壤脲酶的規律相一致。

烤煙植株的地上部和地下部生長具有相關性，地上部正常生長發育和形成高品質的煙葉需要有強大的地下根系供給水分和礦質營養，而地下部根系的不斷伸長和增粗也需要地上部葉片經過光合作用制造的有機物運輸到根系。本試驗結果表明，在烤煙處移栽后45～75 d時，此階段是決定煙葉產量和質量的關鍵時期，因此在這一階段中，根系活力迅速增加，以保證為地上部的生長提供充足的水分和礦質營養。分析可得，常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭、常規施肥+秸稈覆蓋還田、常規施肥+芝麻餅肥和常規施肥+生物質炭等4個處理的根系活力均與常規施肥對照無顯著差異，但以常規施肥+芝麻餅肥+生物質炭處理對根系活力的提高效果最佳。

因此，在以后的烤煙生產中要注意合理擴充土壤碳庫，以提高土壤酶活性和根系活力，為烤煙生長和特色優質煙葉形成奠定基礎，促進煙區烤煙生產的可持續發展。

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