翻壓綠肥對(duì)植煙土壤抗氧化酶活性及烤煙的影響

王飛 徐茜 陳志厚

摘要：為探究不同綠肥翻壓對(duì)植煙土壤酶活性及烤煙的影響，設(shè)置了CK（不翻壓綠肥）、T1（翻壓光葉苕子）、T2（翻壓黑麥草）、T3（翻壓紫云英）4個(gè)處理，結(jié)果表明，T1、T2、T3處理的土壤過氧化氫酶活性與CK相比，分別提高了13.39%～30.65%、4.48%～38.71%、3.29%～30.43%，土壤多酚氧化酶活性分別提高了7.92%～61.71%、10.60%～90.70%、29.41%～60.68%;烤煙總生物量分別提高了4.83%、1.21%、3.32%，產(chǎn)量分別提高了4.19%、2.40%、3.59%;T1處理更有利于改善團(tuán)棵期煙株農(nóng)藝性狀，T2處理有利于提高煙株莖圍，T3處理提高了煙株中后期最大葉長和最大葉面積;T1、T2處理均提高了B2F（上桔二）與C3F（中桔三）還原糖含量、總鉀含量、糖堿比、氮堿比，T3提高了B2F（上桔二）煙堿含量、總糖含量、還原糖含量、總氮含量、兩糖比。綜上所述，翻壓綠肥可以提高植煙土壤酶活性、烤煙生物量與產(chǎn)量，改善烤煙農(nóng)藝性狀與品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：綠肥;烤煙;土壤酶活性;生物量;產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀;化學(xué)成分

中圖分類號(hào)： S572.06 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）13-0304-05

煙草作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，易受氣候與栽培條件影響。煙草連作容易導(dǎo)致土壤肥力下降、病蟲害加劇、烤煙品質(zhì)下降[1]。近年來人們呼吁使用有機(jī)肥以減少化肥施用量，目前關(guān)于有機(jī)肥對(duì)植煙土壤影響的研究有探究稻草、秸稈等還田以及施用花生餅、菜子餅等餅肥對(duì)烤煙及土壤的影響等[2-4]。研究表明，翻壓綠肥能夠有效調(diào)節(jié)土壤水、氣、熱[5-7]，增強(qiáng)土壤肥力和土壤酶活性[8]，酶活性提高后可以進(jìn)一步促進(jìn)土壤肥力轉(zhuǎn)化[9]。在我國南方丘陵地區(qū)有關(guān)綠肥翻壓對(duì)土壤特性及烤煙的影響的研究報(bào)道較少。鑒于此，本試驗(yàn)通過翻壓種植密度相同的光葉苕子（Vicia villosa Roth var.glabresens Koch）、黑麥草（Lolium perenne L.）、紫云英（Astragalus sinicus L.）3種綠肥植物，探究翻壓這3種綠肥植物對(duì)植煙土壤酶活性及烤煙的影響，旨在為煙區(qū)減少化肥施用、改善植煙土壤環(huán)境從而生產(chǎn)出品質(zhì)更好的烤煙奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省南平市光澤縣寨里鎮(zhèn)小寺州村（117°39′E，27°38′N），屬中亞熱帶氣候，年降水量為1 800 mm。土壤初始養(yǎng)分：有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為17.43、2.18 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂含量分別為183.56、39.03、100.08、225.66、46.49 mg/kg，試驗(yàn)區(qū)降水量與氣溫情況見圖1。從煙株移栽至團(tuán)棵期，日最高溫超過20 ℃的天數(shù)為8 d，日最低氣溫低于10 ℃的天數(shù)為24 d。煙株生長期內(nèi)出現(xiàn)降水的總天數(shù)為80 d，日降水量在0～10 mm范圍內(nèi)的天數(shù)為43 d，日降水量在10～25 mm范圍內(nèi)的天數(shù)為30 d，日降水量在25～50 mm范圍內(nèi)的天數(shù)為7 d。按照煙株生長期計(jì)算，從煙株移栽至試驗(yàn)田到煙株團(tuán)棵期，約為40 d，而出現(xiàn)降水的天數(shù)為26 d。團(tuán)棵期至旺長期出現(xiàn)降水的天數(shù)為 10 d。旺長期至打頂期出現(xiàn)降水的天數(shù)為8 d。

1.2 材料來源

光葉苕子、黑麥草、紫云英種子購于藍(lán)天種業(yè)有限公司，千粒質(zhì)量分別為70.74、3.28、9.62 g，在試驗(yàn)地發(fā)芽率分別為35.00%、80.00%、35.00%。供試的烤煙品種為K326。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分為對(duì)照組不翻壓綠肥（CK）和翻壓光葉苕子（T1）、翻壓黑麥草（T2）、翻壓紫云英（T3）共4種處理，每種處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)小區(qū)面積為24 m2。綠肥植物于2016年11月份播種，采用撒播方式，根據(jù)綠肥植物種子發(fā)芽率和千粒質(zhì)量，控制3種綠肥植物成活密度為 200株/m2。在烤煙移栽前20 d同時(shí)翻壓3種綠肥植物，翻壓時(shí)綠肥生物量及養(yǎng)分含量見表1?？緹煵シN時(shí)間為2016年12月5日，移栽至試驗(yàn)地時(shí)間為2017年2月18日，基肥是煙草專用肥（480.00 kg/hm2）以及鈣鎂磷肥（150.00 kg/hm2），基肥施肥時(shí)間為移栽前20 d，追肥為硝酸鉀（300.00 kg/hm2），追肥時(shí)間為移栽后30 d和60 d，煙田行距為1.20 m，株距為0.50 m。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 土壤抗氧化酶活性測(cè)定 過氧化氫酶活性測(cè)定采用0.1 mol/L高錳酸鉀滴定法，多酚氧化酶活性測(cè)定采用鄰苯三酚比色法[10-11]。

1.4.2 煙株農(nóng)藝性狀測(cè)定 煙株農(nóng)藝性狀測(cè)定參考YC/T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選取5株具有代表性煙株，分別在煙株生長團(tuán)棵期、旺長期、打頂期測(cè)定煙株株高、莖圍、節(jié)距、有效葉數(shù)、最大葉長、最大葉寬，并計(jì)算出最大葉面積。

1.4.3 煙株生物量測(cè)定 于煙株生長成熟期時(shí)，將煙株整株拔起，洗凈煙株土壤，將煙株根、莖、葉分開，在105 ℃下殺青20 min后再75 ℃烘干。

1.4.4 烤煙化學(xué)成分測(cè)定 烤煙煙堿、總糖、還原糖、總氮、總鉀含量參照YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 176—2003《煙草及煙草制品 石油醚提取物的測(cè)定》、YC/T 216—2013《煙草及煙草制品 淀粉的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 222—2007《煙草及煙草制品 pH的測(cè)定》測(cè)定。

1.4.5 綠肥生物量測(cè)定 綠肥生物量采用樣方法測(cè)定，樣方面積為1×1 m2，將綠肥整株取走，用純水洗凈根部泥沙，晾干至自然狀態(tài)下稱質(zhì)量，再在95 ℃下殺青10 min，65 ℃下烘干至恒質(zhì)量，再稱質(zhì)量，粉碎后用于測(cè)定綠肥養(yǎng)分。

1.4.6 綠肥養(yǎng)分測(cè)定 （1）綠肥全碳、全氮采用ELEMENTER公司生產(chǎn)的元素分析儀（Vario MAX CN）測(cè)定。

（2）將優(yōu)級(jí)純的硝酸和高氯酸按照體積比5 ∶ 1的比例消煮烘干后的綠肥樣品，制備母液，用于測(cè)定綠肥植物的全磷、全鉀、全鈣、全鎂含量。全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量采用火焰光度計(jì)測(cè)定，全鈣、全鎂含量采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0、Sigmaplot 12.5分析和處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤抗氧化酶活性的影響

2.1.1 不同處理對(duì)土壤過氧化氫酶活性的影響 過氧化氫酶通過誘導(dǎo)植物分解過氧化氫來防止其對(duì)生物體造成毒害[12]。如圖2-a所示，團(tuán)棵期土壤過氧化氫酶活性表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK，T1、T3處理土壤過氧化氫酶活性均顯著高于CK和T2處理，較CK處理分別提高了13.39%、17.86%，較T2處理分別提高了8.55%、12.82%，而T2處理土壤過氧化氫酶活性與CK無顯著差異。旺長期T1、T2、T3處理土壤過氧化氫酶活性均顯著高于CK，較CK分別提高了30.65%、38.71%、16.45%，且各處理兩兩之間均具有顯著差異。打頂期各處理土壤過氧化氫酶活性高低順序與團(tuán)棵期表現(xiàn)一致，T1、T2、T3處理土壤過氧化氫酶活性比CK分別提高了 19.57%、13.04%、30.43%。成熟期T1處理土壤過氧化氫酶活性顯著高于其他處理，與CK相比T1、T2、T3土壤過氧化氫酶活性分別提高了20.19%、4.69%、3.29%。

綜上所述，T1、T2處理土壤過氧化氫酶峰值出現(xiàn)在旺長期，而T3處理土壤過氧化氫酶峰值出現(xiàn)在團(tuán)棵期。T1、T2、T3處理均提高了植煙土壤過氧化氫酶活性，T1處理提高范圍為13.39%～30.65%，T2處理提高范圍為4.48%～38.71%，T3處理提高范圍為3.29%～30.43%。T1、T2處理均在旺長期對(duì)土壤過氧化氫酶活性提高幅度最大，而T3處理在打頂期對(duì)土壤過氧化氫酶活性提高幅度最大。

2.1.2 不同處理對(duì)土壤多酚氧化酶活性的影響 多酚氧化酶能夠消化土壤中木質(zhì)素分解產(chǎn)生的酚類物質(zhì)，防止土壤中酚類積累污染土壤[13]。由圖2-b可知，團(tuán)棵期各處理土壤多酚氧化酶活性表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，T1、T2、T3處理分別較CK提高了38.09%、10.60%、29.41%，其中T1、T3處理土壤多酚氧化酶活性均顯著高于CK。旺長期各處理土壤多酚氧化酶活性高低表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，分別比CK高出90.70%、53.49%、51.16%。打頂期T1、T2、T3處理之間土壤多酚氧化酶活性無顯著差異，但都顯著高于CK，分別比CK高出61.71%、62.07%、60.68%。成熟期T1、T2、T3處理土壤多酚氧化酶活性與CK相比分別高出7.92%、16.90%、33.97%。

對(duì)于土壤多酚氧化酶的分析表明，T1、T2、T3處理在煙株生長的團(tuán)棵期、旺長期、打頂期、成熟期均能提高土壤多酚氧化酶活性，提高范圍分別為7.92%～61.71%、10.60%～90.70%、29.41%～60.68%。與CK相比，T1、T3處理在打頂期的提高幅度最大，T2處理在旺長期的提高幅度最大。

2.2 不同處理對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

如表2所示，就煙株團(tuán)棵期而言，T1處理煙株有效葉數(shù)、最大葉長、最大葉寬、最大葉面積顯著高于CK，與CK相比分別增長了14.94%、16.83%、30.16%、52.09%，T1處理煙株株高較CK增加了5.35%。T1處理煙株最大葉長、最大葉寬、最大葉面積與T2、T3差異顯著，其最大葉長、最大葉寬、最大葉面積比T2處理分別高出11.46%、16.26%、29.44%，與T3處理比較分別高出14.56%、23.32%、41.15%。T2處理煙株莖圍比CK顯著高出8.50%，T3處理煙株莖圍比CK高出2.29%，T2、T3處理煙株其他農(nóng)藝性狀與CK比較差異均不顯著。

煙株旺長期時(shí)，T1處理煙株莖圍、最大葉長與CK比較分別增加了12.25%、9.38%，其他農(nóng)藝性狀與CK相比差異不顯著。T2處理煙株莖圍、最大葉長顯著高于CK，分別比CK高出了13.04%、9.99%，而其他農(nóng)藝性狀與CK相比差異不顯著。T3處理煙株莖圍、最大葉長、最大葉面積與CK相比均有顯著提高，提高幅度分別為12.25%、20.38%、36.08%，且其最大葉長顯著高于T1、T2，最大葉面積顯著高于T2。

煙株打頂期時(shí)，各處理煙株莖圍、有效葉數(shù)差異不顯著，且T1、T2、T3處理的煙株所有農(nóng)藝性狀均無顯著差異。T1處理煙株株高、最大葉寬、最大葉面積均顯著高于CK，分別比CK高出10.45%、18.26%、19.96%。T2處理除煙株莖圍和有效葉數(shù)之外，其他農(nóng)藝性狀均顯著高于CK，與CK相比，T3處理對(duì)最大葉面積提高幅度最大，為21.80%。T3處理煙株最大葉長、最大葉寬以及最大葉面積均與CK之間存在顯著差異，分別比對(duì)照提高了4.86%、16.17%、21.80%。綜上所述，T1處理更有利于團(tuán)棵期煙株農(nóng)藝性狀的改善，T2處理有利于煙株莖圍的提高，T3處理對(duì)煙株中后期最大葉長、最大葉面積的提高。

2.3 不同處理對(duì)煙株生物量與烤煙產(chǎn)量的影響

如圖3所示，不同處理對(duì)煙株各部分生物量的影響程度各異。各處理煙株根生物量大小順序T3>T1=T2>CK，煙株莖生物量大小表現(xiàn)為T1>T3>T2=CK。煙株葉生物量大小表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，T1、T2、T3處理煙株葉生物量較CK均無顯著性差異。各處理煙株總生物量大小表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，處理間差異不顯著。

CK、T1、T2、T3處理烤煙產(chǎn)量大小分別為1.67、1.74、1.71、1.73 t/hm2。與CK相比，T1、T2、T3處理烤煙產(chǎn)量分別增加了4.19%、2.40%、3.59%。

2.4 不同處理對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

取不同處理的B2F（上桔二）、C3F（中桔三）、X2F（下桔二）3個(gè)部位的烤煙分別測(cè)其煙堿、總糖、還原糖、總氮、總鉀含量百分比，并計(jì)算糖堿比（還原糖/煙堿）、兩糖比（還原糖/總糖）、氮堿比（總氮/煙堿），所得結(jié)果如表3所示。不同處理對(duì)不同部位的烤煙各化學(xué)成分影響各異。

單因素方差分析表明，與CK相比，T1處理B2F（上桔二）烤煙煙堿含量顯著降低了27.18%;各處理總糖含量表現(xiàn)為T1>T2>T3>CK，還原糖含量表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK。說明，翻壓綠肥后對(duì)上部烤煙糖類均有所提高，其中與CK相比，T2處理的上部烤煙還原糖含量顯著提高了16.67%。各處理間上部烤煙的總氮含量差異不顯著，T2、T3處理略高于CK，而T1處理略低于CK。對(duì)于上部烤煙總鉀而言，T1處理提高了5.19%，而T2、T3處理分別降低了9.74%、7.79%。T1、T2處理糖堿比、氮堿比均高于CK，而T3處理卻與之相反。

對(duì)于C3F（中桔三）而言，與CK相比T1、T2處理均顯著降低了煙堿含量，分別降低了33.48%、31.67%，T3處理煙堿含量略高于CK。各處理總糖含量差異不顯著，T1處理略高于CK，T2、T3略低于CK。T3處理還原糖含量顯著低于其他處理，相對(duì)CK降低了16.25%。T1、T2、T3處理總氮含量均不高于CK，其中T1處理總氮顯著低于CK和T3，降低幅度均為6.43%?？傗浐看笮”憩F(xiàn)為T1>T2>CK>T3，T1處理總鉀含量顯著高于CK，相對(duì)CK提高了16.88%。T1、T2處理糖堿比與氮堿比均顯著高于CK，T3處理糖堿比、兩糖比以及氮堿比均低于CK。

各處理對(duì)X2F（下桔二）總氮和兩糖比影響不顯著，對(duì)該部位烤煙其他化學(xué)成分含量影響顯著。T1、T3處理煙堿略高于CK?？偺桥c還原糖大小均表現(xiàn)為CK>T2>T1>T3，T3處理總糖與還原糖相對(duì)CK分別降低14.29%、18.30%。總氮大小表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，各處理無顯著差異?？傗洿笮”憩F(xiàn)為CK>T2>T3>T1，T3處理顯著低于CK。CK處理下桔二烤煙糖堿比、兩糖比均大于T1、T3處理。

3 討論與結(jié)論

土壤酶作為土壤重要組成部分，可以作為土壤活性的標(biāo)志[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比翻壓光葉苕子、黑麥草、紫云英均能提高植煙土壤過氧化氫酶與多酚氧化酶活性，這與肖嫩群等研究紫云英還田的結(jié)果[16]一致。本研究發(fā)現(xiàn)不同處理土壤過氧化氫酶和多酚氧化酶活性最高值大都出現(xiàn)在煙草旺長期，這與李正等研究翻壓黑麥草的結(jié)果[17-18]吻合，與綠肥翻壓后為土壤提供充足酶活底物有關(guān)。

綠肥作為有機(jī)肥，翻壓后通過提高植煙土壤酶活性、補(bǔ)充養(yǎng)分來影響烤煙農(nóng)藝性狀與生物量，達(dá)到增產(chǎn)的效果[19]。劉建香等在云南紅壤地區(qū)翻壓不同量的光葉苕子，其結(jié)果表明翻壓光葉苕子能顯著提升烤煙農(nóng)藝性狀水平[20]。和七紅等發(fā)現(xiàn)翻壓苕子、箭舌豌豆、黑麥草能增加烤煙有效葉數(shù)、葉長、葉寬，與之本研究結(jié)果[21]一致。

綠肥翻壓可以提高作物產(chǎn)量。Maiksteniene等研究表明，紫花苜蓿和紅車軸草翻壓后小麥產(chǎn)量分別提高了18.50%和28.30%[22]。本研究發(fā)現(xiàn)T1、T2、T3處理煙株總生物量分別提高了4.83%、1.20%、3.32%，產(chǎn)量分別提高了70、40、60 kg/hm2;齊耀程等研究發(fā)現(xiàn)皖南地區(qū)翻壓紫云英后烤煙增產(chǎn)3.53%[23]，本研究結(jié)果與之基本一致。

烤煙吃味與烤煙煙堿、總氮、總糖、還原糖等均存在相關(guān)關(guān)系，烤煙中各種物質(zhì)含量均會(huì)影響到烤煙吃味[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，T1處理降低了中上部烤煙煙堿含量，T2處理烤煙上中下3個(gè)部位烤煙煙堿含量均降低了，T1、T2處理對(duì)煙堿影響的結(jié)果與田峰等研究結(jié)果[25]一致，T3處理與T2處理剛好相反，上中下3個(gè)部位烤煙煙堿含量較CK均有所上升，這應(yīng)該是由于T3處理給土壤提供了大量的氮素所致，因此在翻壓紫云英后要根據(jù)紫云英含氮量和氮素釋放率扣除部分氮肥施用量。雖然T3處理導(dǎo)致烤煙煙堿含量上升，但同時(shí)也提高了烤煙總氮含量。籽粒莧是一種富含鉀素的綠肥，翻壓石屹等研究表明翻壓籽粒莧后，烤煙上桔二（B2F）、中桔三（C3F）、下桔二（X2F）3個(gè)部位總鉀含量分別提高了36.00%、36.00%、50.00%[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，T1處理最高可將中部烤煙總鉀含量提高16.88%，與前者研究相比，本研究中總鉀提高幅度較小，這可能是由于綠肥品種不同所致。本研究還發(fā)現(xiàn)，T2處理更有利于烤煙糖類物質(zhì)積累，這可能與黑麥草本身碳氮比較高，提供的氮素少有關(guān)。

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