有機(jī)物料還田對煙田土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量與酶活性的影響

?肖敏淇?

（長沙市明德中學(xué)，湖南 長沙 410004）

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有機(jī)物料還田對煙田土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量與酶活性的影響

肖敏淇

（長沙市明德中學(xué)，湖南 長沙 410004）

摘 要：通過大田試驗，將3種有機(jī)物料（玉米稈、有機(jī)肥、紫云英）還田應(yīng)用于烤煙生產(chǎn)，探討了其對土壤基本理化性狀、微生物數(shù)量、酶活性的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥相比，3種有機(jī)物料還田后，煙田的土壤有機(jī)質(zhì)含量提高了3.4%～11.2%，微生物總活性提高了123.1%～161.5%；蔗糖酶、過氧化氫酶的活性分別提高了9.5%～37.3%和17.4%～37.0%；上等煙比例提高了2.1～2.6個百分點，煙葉產(chǎn)量提高3.7%～7.4%；其中以有機(jī)肥還田的效果最好。這表明有機(jī)物料還田能一定程度地提高土壤有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分含量，增加土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，增強(qiáng)微生物總活性和土壤酶活性，同時還能提高煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：有機(jī)物料；土壤養(yǎng)分；微生物；酶活性；煙田

煙草是我國主要經(jīng)濟(jì)作物之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位[1]。隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展和化肥的推廣應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷加強(qiáng)，化肥用量不斷上升，煙田普遍出現(xiàn)土壤板結(jié)、肥力下降、養(yǎng)分含量降低、比例失調(diào)等問題，煙田土壤環(huán)境的惡化直接影響了煙株的正常生長發(fā)育，導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量降低，煙葉品質(zhì)下降[2-3]。有報道指出，有機(jī)肥在改善煙田土壤環(huán)境、提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)等方面有較好的效果；還有報道指出，稻田冬季種植紫云英對改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分也有較好的效果[4-5]。但關(guān)于玉米稈、紫云英等有機(jī)物料還田對煙田土壤微生物和酶活性影響的報道較少。為此，設(shè)計了玉米稈異地還田、紫云英還田等不同處理，以期研究玉米稈、紫云英和有機(jī)肥還田對煙田土壤養(yǎng)分、微生物和酶活性及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，為有機(jī)物料的有效應(yīng)用及煙田合理施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試品種

試驗于2015年在常德市石門縣南北鎮(zhèn)進(jìn)行，該區(qū)域?qū)儆谥衼啛釒騺啛釒н^渡的季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，境內(nèi)年平均氣溫16.70℃，全年無霜期282 d，年日照1 646 h，年平均降雨量為1 650 mm，平均海拔約1 100 m。供試土壤為板頁巖發(fā)育的黃棕壤，試驗前土壤的基本理化性狀為：pH值6.8、有機(jī)質(zhì)22.3 g/kg、堿解氮93.4 mg/kg、有效磷65.5 mg/kg、速效鉀268.2 mg/kg。供試烤煙品種為云煙87。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置4個處理：處理1（CK），常規(guī)施肥；處理2，常規(guī)施肥＋玉米稈異地還田（干玉米稈300 kg/667m2（0.45 kg/m2）；處理3，常規(guī)施肥＋有機(jī)肥300 kg/667m2；處理4，常規(guī)施肥＋冬季的紫云英還田。每個處理重復(fù)3次，共12個小區(qū)，小區(qū)面積60 m2，每小區(qū)種植5行，每行種煙20株，計煙草100株/小區(qū)，各小區(qū)按隨機(jī)區(qū)組排列。

常規(guī)施肥操作如下。（1）基肥：專用基肥50 kg/667m2＋專用追肥10 kg/667m2＋活性肥20 kg/667m2；（2）追肥：移栽7 d時施專用提苗肥5 kg/667m2；移栽25 d時施專用追肥10 kg/667m2＋硫酸鉀20 kg/667m2。玉米稈和紫云英在翻耕時，采用深埋還田方式，一次性還田；有機(jī)肥與基肥于翻耕前以條施方式一次性施用；追肥以澆灌的方式分兩次施用。烤煙栽培、管理、烘烤及分級等程序按照當(dāng)?shù)責(zé)煵莶块T要求執(zhí)行。

1.3 測定項目及方法

試驗前采集0～20 cm耕層土壤作為基礎(chǔ)土壤樣品，測定pH值、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等指標(biāo)；烤煙收獲后采集0～20 cm耕層土壤樣品，分別測定各小區(qū)土壤的基本理化性狀、微生物數(shù)量及其活性、土壤酶活性等指標(biāo)。土壤基本理化性狀采用常規(guī)分析方法[6]，土壤微生物數(shù)量采用稀釋平板法測定[7]；土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶活性分別采用3,5-二硝基水楊酸比色法、碘量法、氨基安替比林-鐵氰化鉀法、苯酚次氯酸比色法測定[8]。各小區(qū)煙葉單采單收單獨計產(chǎn)，烘干后進(jìn)行分級稱重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙田土壤基本理化性狀影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，直接或間接地影響著土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分供給、微生物數(shù)量及酶活性等，是衡量土壤環(huán)境優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)[9]。從表1中可以看出，3種有機(jī)物料還田均可在一定程度上提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，處理2～處理4的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別比對照高3.4%、13.8%和11.2%；處理2～處理4對提高土壤中氮、磷、鉀含量及陽離子交換量也有一定效果，其中處理3的土壤有效磷、速效鉀和陽離子交換量分別比對照提高了102.5%、180.0%和7.6%。這表明3種有機(jī)物料還田對提高土壤養(yǎng)分以及促進(jìn)土壤保水保肥均有一定效果，其中又以施用有機(jī)肥的效果最好。處理2效果相對較差，這可能是因為玉米稈還田后，腐熟時間較短，有機(jī)物質(zhì)來不及分解，所以對土壤性狀影響較小。

表1　不同處理對煙田土壤基本理化性狀的影響

2.2 不同處理對煙田土壤微生物的影響

微生物數(shù)量直接影響土壤生物活性和土壤有效養(yǎng)分的供給，也是評價土壤肥力的重要指標(biāo)之一。由表2可知，煙田0～20 cm耕層土壤中細(xì)菌數(shù)量最多，在171.34×104～215.04×104cfu之間；其次是放線菌，在205.26×103～419.19×103cfu之間；真菌最少，在68.42×102～94.35×102cfu之間。從微生物總活性及細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量來看，3種有機(jī)物料還田處理均高于常規(guī)施肥處理。其中，處理3和處理4的微生物總活性較高，分別比對照高146.2%和161.5%；處理2相對較低，但也比對照處理高123.1%。處理3的細(xì)菌、真菌數(shù)量較高，處理2的放線菌數(shù)量較高。因此，綜合來看，以有機(jī)肥和紫云英還田對提高微生物總活性和微生物數(shù)量效果最好。

表2　不同處理對煙田土壤微生物與酶活性的影響

2.3 不同處理對土壤酶活性的影響

土壤酶在許多重要的生物化學(xué)過程中起重要作用，也是土壤生態(tài)質(zhì)量優(yōu)劣的主要參考指標(biāo)。土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶在土壤碳、氮、磷循環(huán)中起重要作用[10]。蔗糖酶能催化蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，為植物和微生物生長提供碳源；過氧化氫酶參與光呼吸（利用氧氣并生成二氧化碳）和共生性氮固定（將氮氣解離為活性氮原子）；磷酸酶能夠催化土壤有機(jī)磷化合物的分解反應(yīng)，其活性直接影響土壤有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性；脲酶參與土壤氮素的分解轉(zhuǎn)化。由表2可知，3種有機(jī)物料還田處理的蔗糖酶、過氧化氫酶均高于常規(guī)處理，其中蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶活性均以處理3最高，處理4的磷酸酶活性最高。這表明3種物料還田對提高土壤酶活性都有一定的效果，其中以有機(jī)肥的效果最佳。

2.4 不同處理對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

從表3中可以看出，處理2～處理3的上等煙比例比對照高2.1～2.6個百分點，而下等煙比例比對照低0.5～1.2個百分點，這說明有機(jī)物料還田能提高優(yōu)質(zhì)煙葉的數(shù)量。從產(chǎn)量來看，處理2～處理3的產(chǎn)量比對照高3.7%～7.4%，產(chǎn)值也相應(yīng)增加。

表3　不同處理對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

3 結(jié)論與討論

玉米稈和紫云英作為有機(jī)物料，其本身含有豐富的纖維素、木質(zhì)素等富碳物質(zhì)和N、P、K等多種營養(yǎng)元素，而有機(jī)肥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和一定量的其他養(yǎng)分。3種有機(jī)物料還田后，經(jīng)微生物分解釋放出大量養(yǎng)分，使土壤有機(jī)質(zhì)含量得到提高，土壤養(yǎng)分得以積累。而且，由于微生物作用需要一段過程，所以有機(jī)物料還田的養(yǎng)分可分階段釋放。一方面可滿足作物各個時期對養(yǎng)分的需求；另一方面不會導(dǎo)致肥料一次性施入所造成的浪費，從而提高肥料的利用效率。

土壤微生物和土壤酶同時作用于土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動，一起推動著土壤代謝過程[10]。3種有機(jī)物料還田后，可能使土壤本身的N、P、K及一些微量營養(yǎng)元素得到活化，給微生物生長和繁殖提供了適宜的條件，使土壤中微生物的種群和數(shù)量增加。該研究中，3種有機(jī)物料還田后，土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加，微生物總活性表現(xiàn)出明顯的加強(qiáng)趨勢，這與以往的很多研究結(jié)論一致。

土壤微生物種群和數(shù)量增加后，又促進(jìn)了土壤中各種酶活性的提高。試驗結(jié)果表明，3種有機(jī)物料進(jìn)入土壤中后，土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性得到不同程度的提高，表明玉米稈、有機(jī)肥和紫云英還田都能提高土壤碳、氮元素的轉(zhuǎn)化能力，有利于烤煙的生長發(fā)育。反過來，土壤酶活性提高也能增強(qiáng)土壤微生物的活性，二者相互關(guān)聯(lián)，相互促進(jìn)，加速了土壤中物質(zhì)和能量的代謝。有機(jī)肥在發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生一定量的微生物，這些微生物隨肥料進(jìn)入土壤后，對提高土壤微生物和酶活性的效果優(yōu)于玉米稈和紫云英還田。

由于土壤環(huán)境的改善和土壤養(yǎng)分的提高，煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)也得到提升。不過由于玉米稈和紫云英在土壤中腐解和養(yǎng)分釋放是一個比較長期的過程，尤其是玉米稈，由于煙田中沒有淹水或積水的時期，有機(jī)物料的腐解較慢，進(jìn)入土壤的后效，有待進(jìn)一步研究。

結(jié)合土壤養(yǎng)分、土壤微生物和酶活性、煙葉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)性狀等指標(biāo)，以有機(jī)肥的效果最佳，其次為紫云英還田，玉米稈還田相對較差，這與有機(jī)肥本身含有較高含量的養(yǎng)分以及養(yǎng)分容易被吸收，而玉米稈腐熟慢、養(yǎng)分釋放慢等有較大的關(guān)系。然而，玉米稈作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物之一，盡管短時間內(nèi)腐解效果較差，但在充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源、改善土壤性狀和提高烤煙經(jīng)濟(jì)效益等方面的作用還是值得肯定的。

紫云英是農(nóng)田中較普遍的一種綠肥，許多研究證明其在改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分等方面都有較理想的效果[11]，且成本較低。但是，就目前的推廣情況來看，包括紫云英、黑麥草、箭舌豌豆等綠肥在烤煙生產(chǎn)中的應(yīng)用還較少，該研究證明其在烤煙生產(chǎn)中應(yīng)用有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得進(jìn)一步推廣。

綜合來看，有機(jī)肥具有快速、高效培肥等特點，但是生產(chǎn)成本要比其他2種有機(jī)物料高。玉米稈短時間效果較差，但是合理地再利用了廢棄資源。紫云英成本不高，且生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益較好。因此，筆者認(rèn)為，不同的烤煙生產(chǎn)區(qū)域，可以因地制宜的選用有機(jī)物料還田，均能帶來一定的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Effects of Different Organic Materials on Soil Nutrients, Microbial Quantity and Enzyme Activities? in? Tobacco? Field

XIAO Min-qi（Mingde Middle School of Changsha City, Changsha 410004, PRC）

Abstract：Through the field experiment, 3 kinds of organic materials (corn straw, organic fertilizer and Chinese milk vetch) returning were applied in tobacco production to explore their effects on soil physical and chemical properties, microbial quantity and enzyme activity. The results showed that compared with the conventional fertilization, the effects of 3 kinds of organic materials returning were as follows: the soil organic matter content in tobacco field raised by 3.4%～11.2%, total microbial activity increased by 123.1%～161.5%, the activity of sucrose enzyme and catalase increased by 9.5%～37.3% and 17.4%～37.0% respectively, the proportion of fine tobacco increased by 2.1%～2.6%, and the yield of tobacco leaves improved by 3.7%～7.4%; among them, organic fertilizer returning had the best effect. It was indicated that organic materials returning could raise the contents of soil organic matter and nutrients to a certain degree, increase the number of soil bacteria and actinomycetes, enhance total microbial activity and enzyme activity, and improve the yield and quality of tobacco leaves as well.

Key?words：organic material; soil nutrient; microorganism; enzyme activities; tobacco field

通訊作者：吳海勇

作者簡介：肖敏淇（1998-），女，湖南長沙市人，高中生。

基金項目：中國煙草總公司湖南省公司科技項目（14-16ZDAa01）

收稿日期：2015-11-25

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.01.011

中圖分類號：S154.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）01-0034-03