混播绿肥压青下植烟土壤微生物量及酶活性特征

陈伟 陈懿 姜超英 杨全柳 卢贤仁 蒋卫

陳 伟，陈 懿，姜超英，等. 混播绿肥压青下植烟土壤微生物量及酶活性特征［J］. 湖北农业科学，2024，63（2）：88-93．

摘要：为探讨混播绿肥压青对植烟土壤微生物量及土壤酶活性的影响，采用小区定位试验设计，设置不种植绿肥（对照）、单播黑麦草（Lolium perenne）、单播光叶紫花苕（Vicia villosa var. glabrescens）、混播黑麦草和光叶紫花苕（混播绿肥压青）4个处理，连续定位2年后分析土壤微生物数量和酶活性。结果表明，混播绿肥压青土壤的细菌总数和硝化细菌数量分别是对照的2.25～3.62倍和1.60～3.11倍，是单播黑麦草的1.31～1.76倍和1.43～2.92倍，是单播光叶紫花苕的1.25～1.88倍和1.08～1.27倍；混播绿肥压青土壤的放线菌和真菌数量大田前期分别为单播绿肥的1.13～2.00倍和1.02～1.93倍，大田中后期均低于单播绿肥；大田后期土壤氨化细菌数量各处理间差异均不显著。烟株不同生育时期混播绿肥压青土壤的过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和纤维素酶的活性均显著高于对照（P<0.05），也均不同程度地高于单播黑麦草和单播光叶紫花苕。由此可知，混播绿肥压青有利于改善植烟土壤的微生态环境，可作为植烟土壤保育技术模式。

关键词：植烟土壤；混播绿肥；土壤微生物；土壤酶活性

中图分类号：S154； S142+.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）02-0088-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.016 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Characteristics of microbial quantity and enzyme activity in tobacco planting soil under application of mixed seeding green manure

CHEN Wei1， CHEN Yi1， JIANG Chao-ying1， YANG Quan-liu1， LU Xian-ren1， JIANG Wei 2

（1.Guizhou Academy of Tobacco Science， Guiyang  550081， China； 2.Bozhou Branch of Zunyi Tobacco Company， Zunyi  563100， Guizhou， China）

Abstract： In order to study effects of the mixed seeding green manure application on the microbial count and enzyme activity of tobacco planting soil， a site-specific field experiment was conducted by performing no green manure（control）， Lolium perenne monocropping， Vicia villosa var. glabrescens monocropping， and Lolium perenne and Vicia villosa var. glabrescens mixture （application of mixed seeding green manure）. The microbial quantity and enzyme activities of soil were analyzed after the consecutive 2-year test. The results indicated that the total number of bacteria and nitrifying bacteria in soil under application of mixed green manure were 2.25～3.62 times and 1.60～3.11 times as the control， 1.31～1.76 times and 1.43～2.92 times as Lolium perenne monocropping， 1.25～1.88 times and 1.08～1.27 times as Vicia villosa var. glabrescens monocropping. The numbers of actinomyces and fungi in soil under application of mixed green manure were 1.13～2.00 times and 1.02～1.93 times as green manure monocropping at the early stage of the tobacco planting field， respectively， and lower than those of the green manure monocropping at the later stage of the tobacco planting field. There was no significant difference in the number of ammonifying bacteria in the soil among the treatments at the middle and later stage of the tobacco planting field. The activities of soil catalase， sucrase， urease， acid phosphatase and cellulase in the soil under application of the mixed green manure at different growth stages were significantly higher than those of the control， and also higher than those of Lolium perenne monocropping and Vicia villosa var. glabrescens monocropping. It could be seen that mixed seeding green manure application was beneficial to improve the micro-ecological environment of tobacco planting soil and could be used as a technical model for tobacco planting soil conservation.

Key words：tobacco-planting soil； mixed seeding green manure； soil microorganism； soil enzyme activity

中国部分烟区长期重视化肥，忽视有机肥，造成土壤碳氮比下降，理化性质变差。绿肥作为一种养分较为全面的优质有机肥源，是农作制度中重要的轮作作物，也是养分较为全面的优质生物肥源^［1］，施用绿肥能够改变土壤化学及生物学性状，并对作物生长产生影响^［2］。种植翻压绿肥已被全国烟区作为改善植烟土壤理化性状、提高土壤供肥能力的有效措施。微生物和酶是土壤生态系统的重要组成成分，可以调节和控制土壤代谢过程，常作为评价土壤质量的重要指标^［3，4］。土壤微生物活性反映了土壤质量状况，保证了土壤正常代谢活动^［3，5］，土壤微生物量与土壤养分循环过程相关，可作为土壤理化性状变化的早期指示指标^［6，7］。土壤酶活性高低能够影响生物化学过程的强度和方向^［8］，并能够在一定程度上反映土壤养分转化动态^［9］，常作为衡量土壤肥力水平的指标^［10］。一些学者在利用种植绿肥还田改良土壤理化性质方面做了研究，集中在绿肥翻压量、绿肥种类、翻压年限、绿肥轮作等对植烟土壤微生物量、酶活性及养分状况影响等方面^［11-15］。但这些研究均仅涉及单播绿肥，不同绿肥品种混播压青对植烟土壤生物性状的影响鲜见报道。实践证明，黑麦草与豆科绿肥混播是合理利用土壤养分、提高绿肥产量、改良土壤和改善土壤供肥状况的有效措施^［16］。本试验探讨不同种类绿肥及其混播压青对植烟土壤微生物量及土壤酶活性的影响，以期为植烟土壤保育提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烤烟品种为GZ40，供试绿肥品种为黑麦草（Lolium perenne）和光叶紫花苕（Vicia villosa var. glabrescens）。试验于2018年11月至2020年9月在贵州省遵义烟草公司乐山科技园进行，海拔980 m。土壤类型为黄壤（黏化湿润富铁土），有机质含量为40.07 g/kg，全氮含量为1.70 g/kg，有效氮（硝态氮+铵态氮）含量为27.05 mg/kg，全磷含量为0.89 g/kg，有效磷含量为17.96 mg/kg，全钾含量为11.52 g/kg，有效钾含量为197.12 mg/kg，pH为 6.87。

1.2 试验设计

采用小区定位试验设计，设置4个处理：处理1（CK），不种植绿肥；处理2（T1），单播黑麦草，播种量为60 kg/hm²；处理3（T2），单播光叶紫花苕，播种量为60 kg/hm²；处理4（T3），混播黑麦草和光叶紫花苕，播种量各30 kg/hm²。小区面积60 m²，3次重复。分别于2018年和2019年的11月上旬固定小区播种对应绿肥，次年的4月上旬绿肥刈割后均匀还田压青，整地起垄。2年绿肥鲜草平均翻压量：单播黑麦草为19 590 kg/hm²，单播光叶紫花苕为 22 335 kg/hm²、混播黑麦草和光叶紫花苕为20 625 kg/hm²。5月上旬移栽烤烟，烤烟密度为16 500株/hm²，行距1.0 m，株距0.6 m。不种植绿肥对照的纯氮施用量为90 kg/hm²，氮、磷、钾按 N∶P₂O₅∶K₂O=1.0∶1.5∶3.0 的比例施用。单播光叶紫花苕处理每翻压1 500 kg鲜草纯氮施用量減少22.50 kg/hm²，混播黑麦草和光叶紫花苕处理每翻压1 500 kg鲜草纯氮施用量减少11.25 kg/hm²，氮、磷、钾的比例不变。氮肥采用烟草专用复合肥（N、P₂O₅、K₂O含量分别为10%、10%、25%），磷肥采用过磷酸钙，钾肥采用硫酸钾。基肥与追肥比例为7∶3，栽烟后25 d一次性施完所有追肥。其他栽培管理措施按当地常规进行。

1.3 测定项目与方法

2020年烤烟移栽后30、60、90、120 d，采用五点取样法，每点选取烟垄上相邻2株烟正中位置采集0～20 cm土样。鲜样混匀后，一半过2 mm筛后于4 ℃下保存，用于土壤微生物测定；一半自然风干过1 mm筛后保存，用于测定土壤酶活性。

土壤微生物区系分析采用稀释平板法^［17］，土壤细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌培养采用马丁氏培养基，放线菌培养采用改良的高氏1号培养基。硝化细菌和氨化细菌计数采用最大或然数法，具体方法参照文献^［18］。

土壤酶活性测定参照文献^［19］。土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，以 每克干土1 h内消耗的0.1 mol/L的KMnO₄的体积（mL）表示；土壤脲酶活性采用苯酚钠比色法测定，以每克干土1 h内产生的NH₃-N质量（mg）表示；土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，以每克干土1 h内释放出酚的质量（mg）表示；土壤蔗糖酶和纤维素酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法，以每克干土1 h内产生的葡萄糖质量（mg）表示。

1.4 数据处理与分析

测定结果采用DPS 9.50软件和Excel 2016软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种类绿肥压青对植烟土壤微生物数量的影响

2.1.1 不同种类绿肥压青对植烟土壤细菌总数的影响 由表1可知，不种植绿肥对照的土壤细菌总数在移栽后30～90 d相对稳定，移栽后120 d急剧减少；绿肥压青各处理土壤细菌总数在烟株大田生育期内均表现为倒“V”形变化，即先升高后持续降低，最大值出现在移栽后60 d。移栽后不同时间，T3土壤细菌总数均显著高于其他处理，分别是CK、T1和T2的2.25～3.62倍、1.31～1.76倍和1.25～1.88倍。移栽后30 d，T1、T2与CK间细菌数量无显著差异，但均显著低于T3（P<0.05）；移栽后60～120 d，T1和T2间细菌数量差异不明显，但均显著高于对照（P<0.05）。

2.1.2 不同种类绿肥压青对植烟土壤真菌数量的影响 由表1可知，T3土壤真菌数量呈先增后减的变化趋势，最大值出现在移栽后60 d；其他处理土壤真菌数量表现为倒“N”形波动性变化，CK和T1最大值出现在移栽后30 d，T2最大值出现在移栽后90 d。移栽后30 d，绿肥压青各处理的土壤真菌数量无明显差异，均显著低于CK（P<0.05）。移栽后60 d，T3与CK的真菌数量基本相当，均显著高于T1和T2（P<0.05），T3分别是T1和T2的1.93倍和1.49倍。移栽后90 d和120 d，绿肥压青各处理的土壤真菌数量均显著低于CK；T1和T2间无统计学差异，但均显著高于T3（P<0.05）。

2.1.3 不同种类绿肥压青对植烟土壤放线菌数量的影响 由表1可知，T3土壤放线菌数量呈“N”形变化趋势，其他处理移栽后90 d内缓慢增加，移栽后120 d时急剧增多。移栽后不同时间，绿肥压青處理的放线菌数量均高于对照。移栽后30 d和60 d，T3 土壤放线菌数量均显著高于其他处理（P<0.05）。移栽后90 d和120 d，T3土壤放线菌数量高于CK，但无显著差异；T1和T2间差异不明显，二者均显著高于T3和CK（P<0.05）。

2.1.4 不同种类绿肥压青对植烟土壤硝化细菌数量的影响 由表1可知，各处理土壤硝化细菌数量整体呈减少趋势，移栽后30～60 d较多，移栽后120 d大幅减少。整个生育期内，T3硝化细菌数量均最多。移栽后30 d，T3土壤硝化细菌数量显著高于其他处理（P<0.05），分别是CK、T1和T2的3.11倍、2.92倍和1.27倍；T1与CK间差异不明显，二者显著低于T2（P<0.05）。移栽后60 d和120 d，绿肥压青各处理的土壤硝化细菌数量均显著高于CK（P<0.05），T3分别是CK的2.70倍和3.00倍，是T1的1.70倍和1.50倍，与T2处理无显著差异。移栽后90 d，T3与T2间、T1与CK间硝化细菌数量均无统计学差异，T3和T2的硝化细菌数量显著高于T1与CK（P<0.05）。

2.1.5 不同种类绿肥压青对植烟土壤氨化细菌数量的影响 由表1可知，各处理的土壤氨化细菌数量先增加后减少，最大值出现在移栽后90 d。移栽后30 d，绿肥压青各处理的土壤氨化细菌数量均高于CK，T2显著高于其他处理（P<0.05），分别是CK、T1和T3的1.79、1.25、1.67倍。移栽后60～120 d，各处理的氨化细菌数量均无统计学差异。

2.2 不同种类绿肥压青对植烟土壤酶活性的影响

2.2.1 不同种类绿肥压青对植烟土壤过氧化氢酶活性的影响 各处理土壤过氧化氢酶活性的变化规律相似，移栽后30 d出现最大值，之后无明显波动（图1）。大田前期的土壤过氧化氢酶活性出现高峰，可以缓解绿肥腐解产生的过氧化氢毒害。大田生长期内，绿肥压青处理的土壤过氧化氢酶活性均显著高于CK（P<0.05），T3最高。T3土壤过氧化氢酶活性在移栽后不同时间比CK增加19.84%～24.24%，比T1、T2分别增加5.10%～7.96%和4.73%～11.35%；与CK相比，T1、T2土壤过氧化氢酶活性在移栽后不同时间的增幅分别为12.03%～15.28%和11.57%～14.43%。翻压绿肥各处理间的差异未达显著水平，说明过氧化氢酶活性受压青绿肥种类影响不大。

2.2.2 不同种类绿肥压青对植烟土壤蔗糖酶活性的影响 由图2可知，各处理土壤蔗糖酶活性均表现为先下降再上升的变化，说明随绿肥腐解和养分积累，土壤肥力水平逐渐提高。移栽后30、60、90 d，T3土壤蔗糖酶活性均显著高于其他处理（P<0.05），T3比对照、T1和T2分别增加102.33%～107.71%、59.33%～70.35%和30.64%～48.88%；T2土壤蔗糖酶活性显著高于对照（P<0.05），增幅为39.52%～55.08%；T1与对照无显著差异。移栽后120 d，T3和T2的土壤蔗糖酶活性无统计学差异，均显著高于CK和T1（P<0.05）；T3土壤蔗糖酶活性比CK和T1分别增加48.88%和67.32%，T1与对照差异不显著。

2.2.3 不同种类绿肥压青对植烟土壤脲酶活性的影响 从图3可以看出，各处理土壤脲酶活性均呈“N”形波动变化，最大值出现在移栽后60 d。大田后期土壤脲酶活性减弱，抑制了土壤中氮向烟株可以直接利用的氮素形态转化，有利于烟叶成熟。整个生育期内，绿肥压青各处理的土壤脲酶活性均高于对照；T3的土壤脲酶活性最高。在不同移栽后时间，与CK相比，T3、T1和T2土壤脲酶活性的增幅分别为33.68%～63.64%、4.82%～35.71%和18.07%～44.64%；T3土壤脲酶活性比T1、T2分别增加15.79%～52.11%和8.64%～31.71%。T2土壤脲酶活性在不同移栽后时间均高于T1，但差异均未达显著水平。

2.2.4 不同绿肥压青对植烟土壤酸性磷酸酶活性的影响 由图4可知，各处理土壤酸性磷酸酶活性总体上呈降低趋势。移栽后30 d，土壤酸性磷酸酶活性最强，促进了土壤中有机磷化合物水解，满足烟株进入旺长期后茎杆生长需要大量的磷素营养。移栽后30 d，绿肥压青各处理的土壤酸性磷酸酶活性无统计学差异，但均显著高于CK（P<0.05），与CK相比，T3、T1和T2的土壤酸性磷酸酶活性增幅分别为40.17%、26.17%和24.58%。移栽后60、90、120 d，T3的土壤酸性磷酸酶活性均显著高于其他处理（P<0.05），T3比CK、T1和T2分别增加52.63%～98.48%、23.81%～40.28%和33.95%～51.16%；T1与T2间土壤酸性磷酸酶活性差异不明显，均在一定程度上高于对照。

2.2.5 不同种类绿肥压青对植烟土壤纤维素酶活性的影响 各处理土壤纤维素酶活性均呈先上升再下降的趋势（图5）。移栽后30 d和60 d，绿肥压青各处理的土壤纤维素酶活性均显著高于CK（P<0.05），T3最高，分别比CK、T1和T2增加83.81%～123.23%、12.60%～22.05%和26.32%～40.37%；T1与T2差异不显著。移栽后90 d，T3土壤纤维素酶活性显著高于CK（P<0.05），增幅为29.15%；T1、T2与CK间土壤纤维素酶活性无统计学差异，T1、T2和T3间的差异也不明显。移栽后120 d，T3和T1的土壤纤维素酶活性均显著高于CK和T2（P<0.05），T3比CK和T2分别增加88.64%和61.64%，T2与CK差异不显著。

3 讨论

土壤微生物数量及其活性是土壤肥力的重要指标^［20］，土壤微生物数量多、多样性复杂，表明其微生态系统平衡，有利于作物健康生长。本研究表明，混播绿肥压青对土壤细菌总数和硝化细菌数量的增加效果明显，说明混播绿肥压青有利于土壤养分的转化，提高土壤硝态氮含量，为烤烟生长提供良好的营养环境。放线菌可产生多种抗生素，抑制土壤中病原菌的生长^［21］，混播绿肥压青对大田前期土壤放线菌数量增加效果明显，有利于提高烤烟根系土壤对病原菌的拮抗能力，保证大田前期烤烟健康生长。同时，放线菌类群对有机质具有较强的分解能力^［22］，混播绿肥压青大田后期土壤的放线菌数量不如单播绿肥压青，抑制了烤烟大田后期对有机养分的吸收，有利于烟叶正常成熟。混播绿肥压青土壤的真菌数量低于不种植绿肥，这与刘国顺等^［23］、李正等^［11］、佀国涵等^［12］的研究结果不一致，这可能与土壤类型、气候环境和绿肥种类、烤烟品种等不同有关。有研究表明，土壤真菌的增加使得土壤潜在病害增加^［24］，混播綠肥压青后的土壤真菌数量下降使得土传病害有潜在降低的可能。由于土壤真菌的主要作用是分解有机残体，并能形成一定量的腐殖质，可改善土壤的物理状况。因此，混播绿肥压青后真菌数量的降低是利是弊仍有待进一步研究。混播绿肥压青对大田中后期土壤氨化细菌数量无显著影响，表明混播绿肥压青对土壤的氨态氮供应能力无明显提升作用，应注重配施相应化肥。

土壤酶活性在一定程度可反映土壤养分转化的动态，在土壤养分循环以及植物生长所需养分的供给过程中起到重要作用^［25］，因此土壤酶活性的高低可以评价土壤肥力、指示土壤生物学活性^［26］。本研究中，翻压绿肥能够提高植烟土壤酶活性，与前人^{［11，13，23，27］}的研究结论一致。绿肥翻压还土后，绿肥腐解能够在土壤中释放各种酶类，同时提供了大量的有机碳源和氮源，根系分泌物增多，微生物活性增强，从而促进了土壤酶活性的提高。混播绿肥压青土壤的酶活性均不同程度地高于单播绿肥，可能是由于黑麦草碳氮比较高，光叶紫花苕碳氮比较低，使得混播绿肥压青还田的碳氮比更接近微生物活动最适宜的碳氮比，为微生物生长活动提供了良好的环境，同时也增加了土壤酶的保护性位点。本研究发现，混播绿肥压青对不同种类土壤酶活性的影响程度不同，与不种植绿肥相比，混播绿肥压青对土壤蔗糖酶活性的影响最大，对土壤过氧化氢酶活性的影响相对最小，这可能是蔗糖酶活性与土壤中有机碳含量显著正相关^［28］，混播绿肥压青增加了土壤微生物的有机碳源，从而刺激了土壤蔗糖酶活性明显升高。土壤过氧化氢酶可以用来表征土壤有机质的积累程度^［29］，本研究土壤过氧化氢酶变化不明显，暗示混播绿肥压青在短时间内对有机质含量的增加效果有限，通过绿肥压青来提高土壤有机质含量将是一个较长期的过程。与单播黑麦草压青相比，混播绿肥压青对土壤蔗糖酶活性的提高效果最大，对过氧化氢酶活性的提高效果最小，说明混播绿肥压青在提高肥力水平方面效果明显。与单播光叶紫花苕相比，混播绿肥压青对土壤纤维素酶活性的提高效果最好，对过氧化氢酶活性的提高效果最差，可见混播绿肥压青更有利于翻压绿肥腐解，促进土壤中纤维素转化为碳供烟株吸收。

4 小结

连续2年的混播绿肥压青对土壤细菌总数和硝化细菌数量的增加效果最为显著；大田前期土壤的放线菌数量提高效果明显，后期不如单播绿肥。混播绿肥压青土壤的真菌数量低于不种植绿肥，大田前期高于单播绿肥，后期显著低于单播绿肥（P<0.05）；绿肥压青处理对大田中后期土壤氨化细菌数量无明显影响。混播绿肥压青土壤的过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和纤维素酶活性显著高于不种植绿肥对照（P<0.05），较单播绿肥压青均有不同程度提高。因此，利用烟地冬闲期混播黑麦草和光叶紫花苕压青，有利于增加植烟土壤微生物数量并增强土壤酶活，可作为烟区土壤保育技术模式。

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收稿日期：2023-01-10

基金项目：中国烟草总公司贵州省公司重点项目（2021XM06；2020XM06；201805）

作者简介：陈 伟（1973-），男，四川武胜人，研究员，主要从事烤烟栽培与生理生化研究，（电话）15885085398（电子信箱）chenwei7309@163.com；通信作者，蒋 卫，主要从事烟叶生产管理与技术推广工作，（电子信箱）2352544493@qq.com。