不同施肥处理对植烟土壤关键酶活性及根系活力的影响

陈冲+郭传滨+昝京宜

摘要 采用盆栽的方式，以豫烟10号为试验材料，研究了不同施肥处理对植烟土壤酶活性及根系活力的影响。结果表明，常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭（处理T1）、常规施肥+秸秆覆盖还田（处理T2）、常规施肥+芝麻饼肥（处理T3）、常规施肥+生物质炭（处理T4）均较常规施肥处理在不同程度上提高了土壤过氧化氢酶、土壤蔗糖酶和土壤脲酶的活性，其中以常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭（处理T1）、常规施肥+生物质炭（处理T4）效果较好。不同施肥处理土壤蛋白酶活性的变化趋势较为复杂，无明显规律性。烤烟根系活力在旺长期会迅速增加，常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭（处理T1）对提高烤烟根系活力的效果最为显著。

关键词 烤烟；施肥处理；土壤酶活性；根系活力；影响

中图分类号 S572；S147.5 文献标识码 A 文章编号 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，我国的烤烟种植制度、施肥方式等已经发生了重大变化，尤其是化肥的不合理使用和有机肥料使用量减少，不仅造成了烟叶的产量和质量下降，同时也造成了土壤条件恶化、有机质含量下降、甚至环境污染，不利于我国烟区生产和烟区的可持续发展。土壤是农业生态系统的重要组成部分，具有贮存、释放、转化和调节营养物质在农业生态系统中运行的功能[1]。不同种植方式、秸秆还田、施用土壤改良剂、覆盖和施肥措施等均对植烟土壤关键酶活性和根系活力产生不同程度的影响[2-5]，而对芝麻饼肥、生物质炭与复合无机肥料配施对土壤酶活性的影响研究较少。本研究采用盆栽方式，研究不同施肥处理对植烟土壤关键酶活性及根系活力的影响，通过分析比较[6-9]，确定最佳的施肥组合，指导合理施肥，以提高烤烟生育期的土壤酶活性和根系活力，为烤烟生长、产量及品质形成以及烟区可持续发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2014年在河南科技大学开元校区农场进行，供试土壤为当地的黄潮土，质地中壤，耕层（0～20 cm）土壤有机质含量为10.80 g/kg、碱解氮含量为75.0 mg/kg、速效磷含量为9.21 mg/kg、速效钾含量为120.0 mg/kg。

1.2 供试材料

供试烤烟品种为豫烟10号。

供试肥料：商品化烟草专用无机复合肥（10-18-20，河南宜阳化肥厂生产）；商品化生物质炭（河南商丘三利新能源有限公司生产）；芝麻饼肥；小麦秸秆。

1.3 试验设计

采用盆栽试验，设置5个处理，分别为CK：常规施肥作对照，不施芝麻饼肥和生物质炭；处理T1：常规施肥+芝麻饼肥20.0 g/盆+生物质炭160.0 g/盆；处理T2：常规施肥+移栽后35 d秸秆覆盖还田（小麦秸秆，300.0 g/盆）；处理T3：常规施肥+芝麻饼肥20.0 g/盆；处理T4：常规施肥+生物质炭160.0 g/盆。烟苗于2014年5月16日移栽，每盆栽植1株，每个处理重复15盆。常规施肥：每盆施纯N量为3.5 g/盆，N∶P2O5∶K2O=1.0∶1.5∶3.0，磷、钾不足部分用单一磷肥和钾肥补充至所要求的氮、磷、钾施肥配比。

1.4 样品采集与指标测定

分别在烟苗移栽后30、45、60、75 d采集土壤0～20 cm耕层土样，每个处理取3个具有代表性的土壤样品，剔除样品中的石砾和植物残体等杂物，自然风干后研磨保存。在烟苗移栽后45 d和75 d拔取整个烟株，把根系冲洗干净后立即测定其根系活力[10-12]。

土壤关键酶测定主要包括过氧化氢酶、蔗糖酶、蛋白酶和脲酶[13-14]，其中用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性，过氧化氢酶活性以每1 g干土1 h内消耗的0.1 mol/L KMnO4体积数（mL）表示；土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，蔗糖酶活性以24 h后1 g土壤中葡萄糖的毫克数（mg）表示；土壤蛋白酶采用茚三酮比色法测定，蛋白酶活性以24 h后1 g土壤中氨基酸的毫克数（mg）表示；土壤脲酶采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，土壤脲酶活性以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数（mg）表示土壤脲酶活性。

根系活力测定采用TTC法，用TTC还原量表示脱氢酶活性并作为根系活力的指标[15-16]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对植烟土壤过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢广泛存在于生物体和土壤中，对生物和土壤具有毒害作用，与此同时，在生物体和土壤中存在过氧化氢酶，能将过氧化氢分解为水和氧气，从而消除过氧化氢对植物的毒害作用。过氧化氢酶活性可以反应土壤腐殖质化的强度大小以及有机质转化的速度[17]。不同施肥处理条件下植烟土壤过氧化氢酶活性表现见图1。由图1可知，在生育期内植烟土壤过氧化氢酶活性的变化趋势较为平缓，并且各处理间的差异较小。烟苗移栽后30 d，各处理的过氧化氢酶活性均低于CK，且各处理间无显著差异；烟苗移栽后45 d，处理T3的酶活性最大，除处理T1外，其他处理的酶活性均高于CK，且各处理间没有显著性差异。烟苗移栽后60 d，处理T1、T2的活性低于CK，处理T3处理的酶活性高于CK，处理T4的酶活性显著高于CK，除处理T4外，各处理间无显著差异。烟苗移栽后75 d，除处理T2外，各处理的酶活性均高于CK，其中处理T4的酶活性最大。从土壤过氧化氢酶酶活性的动态变化来看，处理T3、T4的酶活性在生育期内一直增加，且处理T4增加的幅度最大，因此处理T4对提高过氧化氢酶活性的效果最佳，其次是处理T3。因此，处理T4对降低土壤中危害植物根系的过氧化氢的含量的效果最佳。

2.2 不同施肥处理对植烟土壤蔗糖酶活性的影响

土壤蔗糖酶与土壤中有机质、氮、磷含量，微生物数量及土壤呼吸强度有关，其酶促作用产物直接关系到作物的生长，一般情况下，土壤肥力越高，蔗糖酶活性越大[18]。不同施肥处理条件下植烟土壤蔗糖酶活性表现见图2。由图2可知，除了CK外，随着移栽天数的增加，不同施肥处理下的土壤蔗糖酶活性基本上呈现出先增大后减小再增大的趋势。除了CK外，各处理的土壤酶活性均在移栽后45 d时出现了高峰，并且不管在任何生育期，處理T4的酶活性均高于CK，同时，除了在移栽后75 d时处理T4下的酶活性低于处理T3外，任何生育期处理T4的酶活性均高于其他几个处理。因此，处理T4施肥处理对植烟土壤蔗糖酶活性的提高效果最好。从标准误的角度分析，在移栽后30 d时，处理T2的酶活性最小，显著低于CK的酶活性；处理T1、T3的蔗糖酶活性大于CK，三者之间没有显著性差异；处理T4的酶活性最高，酶活性显著高于其他处理。烟苗移栽后45 d，各处理的酶活性均大于CK，其中处理T4的酶活性最大，且不同处理间差异性显著。烟苗移栽后60 d，处理T4的酶活性大于CK，而处理T1、T2和处理T3的酶活性均小于CK，酶活性呈现下降的趋势，各处理间蔗糖酶活性差异性不显著。烟苗移栽后75 d，各处理的酶活性均又升高，均显著大于CK的酶活性，处理T1、T2、T4之间的差异未达到显著水平。综合以上分析，处理T4（复合无机肥料和生物质炭配施）对提高植烟土壤蔗糖酶活性的效果最佳，能够改善植烟根际土壤肥力状况，为植烟生长创造最佳的生长环境。

2.3 不同施肥处理对植烟土壤蛋白酶活性的影响

土壤蛋白酶参与土壤中存在的氨基酸、蛋白质以及其他含蛋白质氨的有机化合物的转化，它们的水解产物是高等植物的氮源之一，因此蛋白酶活性的高低，会直接影响土壤对植物氮素的供应。不同施肥处理条件下植烟土壤蛋白酶活性表现见图3。由图3可知，不同施肥处理下的土壤蛋白酶活性变化趋势比较复杂，不同处理表现出不同的变化趋势。其中，CK和处理T3的酶活性表现为先减小后增大的趋势，处理T1的酶活性表现为先增大后减小的趋势，处理T2和T4的酶活性变化趋势最为复杂，都呈现先减小后增加再减小的趋势。从标准误的角度分析，烟苗移栽后30 d，除处理T3外，其他处理的酶活性均显著低于CK，处理T3和CK的酶活性无显著差异。烟苗移栽后45 d，除处理T4外，其他处理的土壤蛋白酶活性均高于CK，并且处理T3的酶活性最大，不同处理间的酶活性无显著差异。烟苗移栽后60 d，处理T1的酶活性最大，显著高于其他几个处理，而处理T2、T3、T4的酶活性均显著小于CK，处理T3的酶活性最小。烟苗移栽后75 d，不同处理下的酶活性均小于CK，且各处理间均无显著差异。

2.4 不同施肥处理对植烟土壤脲酶活性的影响

脲酶的催化作用极为专性，它仅能水解尿素，水解的最终产物是氨和二氧化碳、水。土壤酶的活性，与微生物数量、有机物质含量、全氮和速效磷含量呈正相关，常用土壤脲酶活性表征土壤的氮素情况。不同施肥处理条件下植烟土壤脲酶活性表现见图4。由图4可知，随着移栽天数的增加，不同处理下的土壤脲酶活性的变化趋势较为复杂，其中，CK、处理T1、T4表现为先增大后减小的趋势，处理T2、T3表现为先减小后增加的趋势。从标准误的角度分析，在烟苗移栽后30 d，不同处理的脲酶活性均大于CK，并且处理T4的酶活性最高，处理T4的酶活性显著大于其他几个处理；处理T1和CK之间的酶活性大小无显著性差异，处理T4的酶活性均显著大于CK。烟苗移栽后45 d，不同处理的酶活性均大于CK，处理T1下的酶活性最大，其中处理T3和CK的酶活性无显著差异，处理T1、T4的酶活性大小均显著大于CK（P<0.05）。烟苗移栽后60 d，各处理的酶活性均小于CK，其中处理T1和CK之间无显著差异，处理T2、T3、T4的酶活性显著小于CK（P<0.05）。烟苗移栽后75 d，CK的酶活性显著下降，不同处理下的酶活性均显著大于CK（P<0.05），其中处理T4的酶活性最大，显著大于其他几个处理。综合以上分析，不同施肥处理均能不同程度地提高土壤脲酶的活性，其中，以处理T4效果最好。

2.5 不同施肥处理对烤烟根系活力的影响

根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长和营养状况及产量水平。不同施肥处理条件下烤烟根系活力表现见图5。由图5可知，在烟苗移栽后45～75 d，不同处理的根系活力均迅速增大，这是因为移栽后45～75 d是地上部分生长最快的时期，根系从土壤中吸取充足的水分和养分，才能保证烤烟的正常生长，从而协调烤烟植株地上部和地下部的生长。从标准误的角度分析，烟苗移栽后第45 d，各处理的根系活力均大于CK，且各处理间的根系活力大小无显著差异。烟苗移栽后第75天，除处理T1外，其他处理的根系活力均小于CK，各处理间根系活力无显著差异。总体来看，处理T1对增大植烟根系活力的效果最佳。

3 结论与讨论

不同施肥处理对植烟土壤关键酶活性和根系活力有重要影响。本研究结果表明，与不施芝麻饼肥和生物质炭的常规施肥对照相比，常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭、常规施肥+秸秆覆盖还田、常规施肥+芝麻饼肥、常规施肥+生物质炭处理均不同程度地提高了生育期内植烟土壤蔗糖酶和土壤脲酶的活性，这与前人的研究相一致，其中以常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭、常规施肥+生物质炭处理对提高土壤蔗糖酶和土壤脲酶活性的效果较好。

与常规施肥对照相比，4个处理对土壤过氧化氢酶活性影响不大，在烟苗移栽后30、45 d，4个处理的过氧化氢酶活性和对照相比均无显著差异；在烟苗移栽后60 d，常规施肥+生物质炭处理的土壤过氧化氢酶活性最大，而常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭、常规施肥+秸秆覆盖还田和常规施肥+芝麻饼肥处理下的土壤过氧化氢酶活性均与常规施肥对照无显著差异；烟苗移栽后75 d，除了常规施肥+芝麻饼肥处理的酶活性显著小于常规施肥处理外，其他几个处理的酶活性均显著大于常规施肥对照（P<0.05），其中常规施肥+生物质炭处理的酶活性最高；综合比较烤烟生育期内土壤过氧化氢酶活性的差异，以常规施肥+生物质炭处理的作用最好，这说明常规施肥+生物质炭处理对提高土壤过氧化氢酶活性的效果最好，这与土壤蔗糖酶和土壤脲酶的规律相一致。

烤烟植株的地上部和地下部生长具有相关性，地上部正常生长发育和形成高品质的烟叶需要有强大的地下根系供给水分和矿质营养，而地下部根系的不断伸长和增粗也需要地上部叶片经过光合作用制造的有机物运输到根系。本试验结果表明，在烤烟处移栽后45～75 d时，此阶段是决定烟叶产量和质量的关键时期，因此在这一阶段中，根系活力迅速增加，以保证为地上部的生长提供充足的水分和矿质营养。分析可得，常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭、常规施肥+秸秆覆盖还田、常规施肥+芝麻饼肥和常规施肥+生物质炭等4个处理的根系活力均与常规施肥对照无显著差异，但以常规施肥+芝麻饼肥+生物质炭处理对根系活力的提高效果最佳。

因此，在以后的烤烟生产中要注意合理扩充土壤碳库，以提高土壤酶活性和根系活力，为烤烟生长和特色优质烟叶形成奠定基础，促进烟区烤烟生产的可持续发展。

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