動(dòng)植物有機(jī)肥對(duì)烤煙根際土壤酶活性及微生物碳氮的影響

王 滿，衛(wèi)宣志，郭芳陽(yáng)，李建華，張軍召，張東峰

(1.河南省許昌市煙草公司 許昌縣分公司，河南 許昌 461000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002；3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所，河南 許昌 461000；4.河南省煙草公司 許昌市公司，河南 許昌 461000；5.河南省許昌市建安區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，河南 許昌 461000)

動(dòng)植物有機(jī)肥對(duì)烤煙根際土壤酶活性及微生物碳氮的影響

王 滿1，衛(wèi)宣志2，郭芳陽(yáng)3*，李建華4，張軍召5，張東峰1

(1.河南省許昌市煙草公司 許昌縣分公司，河南 許昌 461000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002；3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所，河南 許昌 461000；4.河南省煙草公司 許昌市公司，河南 許昌 461000；5.河南省許昌市建安區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，河南 許昌 461000)

為明確動(dòng)植物有機(jī)肥在改良土壤和提高肥力方面的作用，采用田間試驗(yàn)，以芝麻餅肥為對(duì)照，研究動(dòng)植物有機(jī)肥對(duì)烤煙根際土壤性狀的影響。結(jié)果表明：與對(duì)照相比，施用動(dòng)植物有機(jī)肥明顯提高了土壤脲酶、土壤多酚氧化酶活性，增加了土壤微生物碳、微生物氮含量，其中動(dòng)植物有機(jī)肥處理C在移栽后60 d顯著增加了脲酶活性，在移栽后30 d顯著增加蔗糖酶活性，在移栽后30 d和60 d顯著增加了多酚氧化酶活性，在移栽后30 d顯著增加了微生物碳和微生物氮數(shù)量。施用動(dòng)植物有機(jī)肥的處理C，無(wú)論對(duì)土壤酶活性還是土壤微生物碳、微生物氮作用均最明顯。

動(dòng)植物有機(jī)肥；烤煙；土壤酶活性；根際；土壤微生物碳氮

Abstract： In order to clarify the function of animal and plant organic fertilizer in soil improvement and fertility increase, the author used sesame cake fertilizer as the control, and studied the impacts of animal and plant organic fertilizer on the properties of rhizospheric soil of flue-cured tobacco through field experiments. The experimental results showed that: in comparison with the control, the application of animal and plant organic fertilizer obviously improved the activities of urease and polyphenol oxidase in soil, and increased the microbial biomass carbon and nitrogen in soil. In the treatment C (applying animal and plant organic fertilizer 600 kg/hm2and so on), the activity of soil urease significantly rose 60 d after transplanting; the activity of soil sucrase significantly rose 30 d after transplanting; the activity of soil polyphenol oxidase significantly rose during 30～60 d after transplanting; the soil microbial biomass carbon and nitrogen significantly increased 30 d after transplanting. Thus, the treatment C had the most obvious effects on not only enzymatic activity but also microbial biomass carbon and nitrogen in rhizospheric soil of flue-cured tobacco.

Keywords： Animal and plant organic fertilizer; Flue-cured tobacco; Rhizospheric soil enzymatic activity; Soil microbial biomass carbon and nitrogen

長(zhǎng)期大量施用無(wú)機(jī)化肥，破壞了土壤原有的理化性狀，導(dǎo)致土壤板結(jié)、有效微生物數(shù)量降低、有機(jī)質(zhì)含量低、土壤容重降低、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被破壞、通透性變差、土壤質(zhì)量退化、營(yíng)養(yǎng)失衡[1-3]，因此，如何修復(fù)土壤、提高土壤肥力，是長(zhǎng)期以來(lái)科研工作者十分重要的問題。有機(jī)肥在活化土壤養(yǎng)分、提高土壤酶活性、增強(qiáng)微生物活性、保持土壤肥力等方面起著十分重要的作用[4-7]。目前，應(yīng)用和研究較多的有機(jī)肥為生物有機(jī)肥，生物有機(jī)肥指特定功能微生物與主要以動(dòng)植物殘?bào)w(如畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等)為來(lái)源并經(jīng)無(wú)害化處理、腐熟的有機(jī)物料復(fù)合而成的一類兼具微生物肥料和有機(jī)肥效應(yīng)的肥料[8]。以往研究的生物有機(jī)肥主要是以腐熟芝麻餅為原料的芝麻餅肥[9-10]，以動(dòng)物骨質(zhì)為原料的動(dòng)物骨質(zhì)有機(jī)肥[11]，以血粉、蛋殼粉、雞糞為主要原料的動(dòng)物源有機(jī)肥[12-13]，以畜禽糞便為主要原料的有機(jī)肥[14]，不同來(lái)源配施的有機(jī)肥[15]等。然而，以動(dòng)物殘?bào)w為主要原料并添加一定量的植物有機(jī)物料配制的動(dòng)植物有機(jī)肥以及不同用量對(duì)烤煙根際土壤性狀影響的研究未見報(bào)道或較少。動(dòng)物組織中含有豐富且比例適合的有機(jī)和無(wú)機(jī)養(yǎng)分，這些養(yǎng)分經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟轉(zhuǎn)化為可利用態(tài)的成分，極易被土壤結(jié)合和被植物吸收利用[12]。本文研究了動(dòng)植物有機(jī)肥對(duì)烤煙根際土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及微生物碳、微生物氮的影響，驗(yàn)證了其對(duì)烤煙土壤根際微生態(tài)的改善作用，以期為煙田土壤修復(fù)培育及合理施用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用土壤為褐土，土壤pH值7.02，全氮0.74 g/kg，堿解氮62.54 mg/kg，有效磷(P2O5)6.79 mg/kg，速效鉀(K2O)62.41 mg/kg，有機(jī)質(zhì)9.03 g/kg。

供試動(dòng)植物有機(jī)肥主要原料為病死畜禽，成品有機(jī)肥N、P、K養(yǎng)分總含量(以烘干基計(jì))≥5%，氮(N)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以烘干基計(jì))為4.6%，五氧化二磷(P2O5)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以烘干基計(jì))為2.3%，氧化鉀(K2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以烘干基計(jì))為2.4%，有機(jī)質(zhì)≥60%，水分≤20%，氯離子≤1%，蛋白質(zhì)≥20%，硼砂≥1，硫酸鋅≥2%，氨基酸≥5%。芝麻餅肥養(yǎng)分含量：養(yǎng)芝麻素+芝麻林素≥68%，芝麻素/芝麻林素比值大于2，N、P、K養(yǎng)分總含量≥5%，有機(jī)質(zhì)含量≥70%，氯離子含量≤1.5%，水分≤18%?？緹熎贩N為中煙100，使用漂浮育苗，5月2日移栽。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)3個(gè)處理，處理A(CK)：芝麻餅肥300 kg/hm2+煙草專用復(fù)合肥510 kg/hm2+過(guò)磷酸鈣150 kg/hm2+硫酸鉀150 kg/hm2;處理B：動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)有機(jī)菌肥300 kg/hm2+煙草專用復(fù)合肥510 kg/hm2+過(guò)磷酸鈣127.5 kg/hm2+硫酸鉀150 kg/hm2;處理C：動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)有機(jī)菌肥600 kg/hm2+煙草專用復(fù)合肥420 kg/hm2+過(guò)磷酸鈣150 kg/hm2+硫酸鉀172.5 kg/hm2。每個(gè)處理氮量為60 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶1.2∶3。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3根際土壤取樣

每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取5株健壯煙株，去掉0～2 cm表土，挖出煙株根系，去掉附著較大土壤團(tuán)塊，小心抖動(dòng)并收集黏附在煙草根表面0～4 mm的土壤，混合5株根系土壤為1個(gè)樣品。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤酶活性及微生物碳、氮含量 脲酶活性檢測(cè)采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶活性檢測(cè)采用3,5-二硝基水楊酸比色法，多酚氧化酶活性測(cè)定采用比色法。土壤微生物碳、氮含量采用氯仿熏蒸浸提、TOC法測(cè)定[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1根際土壤脲酶活性

土壤脲酶活性與理化性狀關(guān)系密切，可以靈敏地反映土壤肥力水平狀況[17]。不同處理烤煙根際土壤脲酶活性測(cè)定結(jié)果見表1。移栽前各處理脲酶活性基本相同，移栽30 d時(shí)處理A>處理C>處理B，移栽60 d時(shí)處理C>處理A>處理B，移栽90 d時(shí)處理B>處理A>處理C。在煙葉生長(zhǎng)后期，脲酶活性降低，有利于煙葉的成熟落黃。從不同處理不同時(shí)期脲酶的活性結(jié)果分析，處理C在移栽后60 d的酶活性較高，在移栽后90 d則低于其他處理，由此說(shuō)明，中期氮素供應(yīng)良好，促進(jìn)煙葉開片和旺長(zhǎng)，后期氮素供應(yīng)減少，促進(jìn)煙葉成熟落黃。

表1 不同處理對(duì)土壤脲酶活性的影響 mg/(g·d)

注：同列數(shù)據(jù)后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2根際土壤蔗糖酶活性

土壤蔗糖酶對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要的作用，與土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷含量、微生物數(shù)量、土壤呼吸強(qiáng)度有關(guān)，這表征了土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度。不同處理土壤蔗糖酶活性測(cè)定結(jié)果見表2。移栽后30 d,蔗糖酶活性處理C>處理A>處理B；移栽后60 d蔗糖酶活性3個(gè)處理差別較?。灰圃?0 d則處理A>處理B>處理C。處理A在移栽30、60、90 d的蔗糖酶持續(xù)升高；處理B基本穩(wěn)定，變化較?。惶幚鞢表現(xiàn)前高中低后高。不同處理不同時(shí)期土壤蔗糖酶活性結(jié)果表明，處理C在移栽后30、90 d明顯好于處理A和處理B；在移栽后60 d,處理C與處理A無(wú)顯著差異，但明顯高于處理B。

2.3根際土壤多酚氧化酶活性

土壤多酚氧化酶主要來(lái)源于土壤微生物、植物根系分泌物及動(dòng)植物殘?bào)w分解釋放的酶,它是一種復(fù)合性酶[18-19],能把土壤中芳香族化合物氧化成醌,完成土壤芳香族化合物循環(huán)[20]。不同處理不同時(shí)期土壤多酚氧化酶測(cè)定結(jié)果見表3。移栽后30 d，多酚氧化酶的活性處理C>處理B>處理A,且處理C顯著高于另2個(gè)處理；移栽后60 d，多酚氧化酶活性增高，且處理C>處理B>處理A；移栽后90 d，處理C和處理B則顯著高于處理A。伴隨著有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)的分解，使用動(dòng)植物有機(jī)肥的處理A和處理C的多酚氧化酶活性在移栽后30、60、90 d高于CK，由此說(shuō)明使用動(dòng)植物有機(jī)肥提高了土壤多酚氧化酶活性。

表2 不同處理對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響 mg/(g·d)

表3 不同處理對(duì)土壤多酚氧化酶活性的影響 mg/(kg·h)

2.4不同處理對(duì)烤煙根際土壤微生物碳和微生物氮的影響

微生物碳(MBC)是土壤中易于利用的養(yǎng)分庫(kù)及有機(jī)物分解和氮礦化的動(dòng)力,與土壤中的C、N、P、S等養(yǎng)分循環(huán)密切相關(guān)。目前，煙田土壤C/N比較低，是影響土壤和煙葉質(zhì)量的生態(tài)環(huán)境之一。不同處理不同時(shí)期土壤微生物碳測(cè)定結(jié)果見表4。移栽后30 d，3個(gè)處理的土壤微生物碳比移栽前明顯增高，且處理A顯著高于處理B和處理C；移栽后60 d，處理C和處理B顯著高于處理A；移栽90 d，處理C高于處理B和處理A。這說(shuō)明使用動(dòng)植物有機(jī)肥烤煙中后期根際土壤微生物碳量增高。

表4 不同處理對(duì)土壤微生物碳的影響 g/kg

土壤中微生物氮含量反映了土壤微生物對(duì)氮的轉(zhuǎn)化固定與利用，是表征土壤微生物活動(dòng)的主要指標(biāo)。由測(cè)定結(jié)果分析可知，移栽后30 d和60 d，處理A的微生物氮含量高于處理B、處理C；移栽后90 d,處理B、處理C顯著高于處理A。由此說(shuō)明，處理B和處理C在移栽后90 d,土壤微生物氮量明顯增加，土壤微生物活動(dòng)加強(qiáng)。

表5 不同處理對(duì)土壤微生物氮的影響 g/kg

3 結(jié)論與討論

脲酶是一種酰胺酶，能酶促有機(jī)物質(zhì)分子中肽鍵的水解，它能專性水解尿素[21]。已經(jīng)有研究證明，土壤脲酶活性與土壤微生物數(shù)量、有機(jī)質(zhì)含量、全氮及速效氮含量呈正相關(guān)[22]，人們常用土壤的脲酶活性表征土壤的氮素狀況[23]。動(dòng)植物有機(jī)肥600 kg/hm2，土壤脲酶中期活性較高，后期降低明顯，說(shuō)明中期氮素供應(yīng)良好，后期促進(jìn)煙葉成熟落黃。土壤蔗糖酶活性動(dòng)植物有機(jī)肥600 kg/hm2在前期和后期明顯好于餅肥,動(dòng)植物有機(jī)肥600 kg/hm2和300 kg/hm2，后期土壤微生物氮量增加；土壤蔗糖酶活性和微生物氮量一定程度代表了土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，升高和增加說(shuō)明了土壤微生物活動(dòng)加強(qiáng)。動(dòng)植物有機(jī)肥600 kg/hm2和300 kg/hm2，土壤微生物碳中后期高于對(duì)照餅肥，對(duì)土壤改良有利。土壤多酚氧化酶在移栽后60 d明顯升高，這與李嬌等[24]施用生物有機(jī)肥，多酚氧化酶在移栽35～50 d逐漸增加的結(jié)果一致。表明該酶活性在煙株生長(zhǎng)中期較強(qiáng)，促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)的分解，加強(qiáng)了煙株生長(zhǎng)發(fā)育。在移栽后60 d，多酚氧化酶活性表現(xiàn)為處理C>處理B>處理A,隨著動(dòng)植物有機(jī)肥含量的增加，多酚氧化酶活性隨之增加，說(shuō)明該肥料對(duì)根際土壤多酚氧化酶影響較大，如果施肥較少，可能會(huì)影響到煙草的正常生長(zhǎng)發(fā)育。

土壤微生物是土壤組成不可或缺的組成部分，對(duì)土壤的形成和發(fā)育具有重要的作用，土壤微生物碳氮能很好地表征土壤微生物，可作為土壤質(zhì)量變化的生物學(xué)指標(biāo)[25]。有機(jī)肥對(duì)微生物碳的促進(jìn)作用是很明顯的，主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥施入之后在改善土壤理化性狀的同時(shí)也為微生物的生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境條件和能源，不同來(lái)源微生物及不同用量對(duì)微生物碳含量有不同程度的影響，在移栽后30 d，各處理較移栽前顯著升高，在移栽后60 d，處理C>處理B>處理A,表明動(dòng)植物有機(jī)肥的施用，能有效加強(qiáng)土壤微生物活性；在移栽后90 d，各處理的含量高于移栽后60 d，表明在煙株生長(zhǎng)中后期，土壤微生物活性又有加強(qiáng)趨勢(shì)，有利于煙葉成熟落黃及土壤改良，這可能與后期追肥或溫度升高有關(guān)。土壤微生物氮在移栽后30 d和60 d均表現(xiàn)為處理A>處理B>處理C，在移栽后90 d則表現(xiàn)為處理B>處理C>處理A，表明與對(duì)照相比，后期動(dòng)植物有機(jī)肥微生物氮的釋放高于前期，但從整個(gè)生育期看，在移栽后30 d，土壤微生物氮含量達(dá)最高值，表明在生育期前期，氮素的釋放較多。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

EffectsofAnimalandPlantOrganicFertilizeronEnzymaticActivityandMicrobialBiomassCarbonandNitrogeninRhizosphericSoilofFlue-curedTobacco

WANG Man1, WEI Xuan-zhi2, GUO Fang-yang3*, LI Jian-hua4, ZHANG Jun-zhao5, ZHANG Dong-feng1

(1. Xuchang County Branch, Tobacco Company of Xuchang City in Henan Province, Xuchang 461000, China; 2. Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 3. Tobacco Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Xuchang 461000, China; 4. Xuchang City Branch, Henan Provincial Tobacco Company, Xuchang 461000, China; 5. Animal Disease Prevention and Control Center of Jian’an District, Xuchang City, Henan Province, Xuchang 461000, China)

S572；S154.34

A

1001-8581(2017)10-0063-04

2017-05-23

河南省煙草公司許昌市公司科技計(jì)劃項(xiàng)目(XCYC20164110024063)；中國(guó)煙草總公司河南省公司科技計(jì)劃項(xiàng)目 (HYKJ201501)。

王滿(1982—)，女，河南鄧州人，碩士，主要從事煙草生產(chǎn)與科研。*通訊作者:郭芳陽(yáng)。