生物羊糞對煙株農(nóng)藝性狀及其根際土壤微生物與酶活性的影響

程尉烜，康業(yè)斌

(河南科技大學 園藝與植物保護學院，河南 洛陽 471023)

煙草作為一種經(jīng)濟價值較高的作物，對提高國民經(jīng)濟收入和增加社會就業(yè)等方面均發(fā)揮了積極的作用[1]。但隨著連作種植，農(nóng)藥和化肥的大量使用，造成了土壤酸化、板結(jié)、肥力下降、土壤團聚體被破壞、保水保肥性變差，土壤生態(tài)系統(tǒng)惡化、生物活性降低，農(nóng)藥與有機污染物殘留等一系列問題，尤其是常年連作改變了煙田土壤微生物種群結(jié)構(gòu)，使有益菌減少，土壤酶活性降低[3]。煙田施用生物有機肥對促進煙株的生長發(fā)育、提高煙株的抗病性及增加其產(chǎn)質(zhì)量等都有顯著的效果[4]。Abawi等[5]報道：施用生物有機肥可以調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)，改善土壤微生物多樣性。施河麗等[6]試驗表明：生物有機肥顯著影響了土壤細菌的群落結(jié)構(gòu)，促進了土壤中有益菌的增殖。宋以玲等[7]認為增施生物有機肥可顯著提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，有利于土壤肥力的提高。易克等[8]研究表明，與對照相比，施用生物有機肥均不同程度地促進了烤煙生長，主要表現(xiàn)在促進中后期煙株的株高、葉長和葉寬增長，改善了烤煙的外觀質(zhì)量。本試驗測定了發(fā)酵生物羊糞及其不同用量對煙株團棵期、旺長期、采收期農(nóng)藝性狀的影響及其根圍土壤微生物數(shù)量和酶活性的變化，為其在洛陽煙田的推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與田間試驗設計

1.1.1 試驗材料 烤煙品種為中煙101。煙草專用發(fā)酵生物羊糞有機肥由洛陽鑫盈源環(huán)境治理有限公司生產(chǎn)，其中有機質(zhì)含量≥45%、總氮(N)1.64%、P2O50.46%、K2O 1.70%。添加的煙株根際有益微生物菌群總有效活菌數(shù)(CFU)≥0.2×109CFU/g，菌株由煙草行業(yè)黃淮海煙區(qū)煙草病蟲害綠色防控重點實驗室(河南科技大學實驗室)提供。

1.1.2 田間試驗設計 于2019年3～9月在河南省洛陽市宜陽縣高村鄉(xiāng)石村進行，地理位置為東經(jīng)(E)111°48′11″，北緯(N)34°33′6″，海拔470 m。土壤類型為黃壤土，堿解氮含量21 mg/kg、有效磷含量為27.0 mg/kg、速效鉀含量為197 mg/kg。

試驗設處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ及對照(CK)，每個處理面積為1380 m2，3次重復。每677 m2理論施肥量為純氮1.0 kg、有效磷1.5～2.0 kg、有效鉀2.0～3.0 kg。每個處理使用肥料種類與施肥量見表1。

表1 各處理使用肥料種類與施用量 kg/hm2

1.2 試驗方法

1.2.1 采樣方法 每個重復兩側(cè)的兩行設為邊行，剩余行隔行取樣，每行間隔10株掛牌定5株調(diào)查其農(nóng)藝性狀，并采集其臨近株根圍土樣。根圍土壤取樣是先在煙株一側(cè)用鐵鍬鏟去1～5 cm表層土壤，再用土壤取樣器取5～20 cm的土壤，充分混勻后裝袋，并記錄采集時間、采集地點。

1.2.2 樣品處理 土樣于實驗室陰涼處攤開，去除根莖、石塊、蟲體，自然風干后，用二分法保留剩余樣品，進行充分研磨，過20目篩后放入樣品柜保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 測定方法 (1)農(nóng)藝性狀調(diào)查：依據(jù)中華人民共和國煙草行業(yè)標準(YC/T 142─2010)，分別在煙草的團棵期、旺長期和采收期對標記過的煙株進行株高、莖圍、葉面積和葉片數(shù)測量。

(2)土壤微生物的分離及數(shù)量測定：稀釋涂布平板法[9]。

(3)土壤主要酶活性測定：土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性的測定分別采用3,5-二硝基比色法、比色法、磷酸苯二鈉比色法、滴定法[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物羊糞對煙草農(nóng)藝性狀的影響

利用SPSS軟件對煙株團棵期(移栽后43 d)、旺長期(移栽后71 d)和采收期(移栽后103 d)農(nóng)藝性狀的調(diào)查結(jié)果進行單因素方差分析(α=0.05)和Duncan檢驗(表2)。結(jié)果表明：在煙株旺長期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ的平均株高較對照分別較對照分別增加了18.03%、12.58%、16.93%；莖圍較對照分別增加了3.46%、2.08%、1.04%；葉片數(shù)較對照分別增加了4.07%、2.06%、6.54%；處理Ⅰ、處理Ⅱ的葉面積較對照分別增加了2.45%、2.65%，處理Ⅲ葉面積較對照減少了1.29%。

表2 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計分析

2.2 土壤微生物數(shù)量變化

利用SPSS軟件對細菌、真菌和放線菌菌落數(shù)量進行單因素方差分析(α=0.05)和Duncan檢驗的結(jié)果見表3。處理Ⅰ在團棵期、旺長期和采收期的根圍土壤中微生物菌落總量分別為230.96×105、226.11×105、179.22×105CFU/g，顯著高于對照的184.04×105、171.33×105、106.33×105CFU/g。

表3 生物有機肥對土壤微生物菌落數(shù)量的影響 ×105 CFU/g

在煙苗移栽43 d，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ的真菌數(shù)量分別較CK減少48.12%、56.31%、14.68%；細菌數(shù)量分別較CK增加44.62%、20.43%、106.46%；而處理Ⅰ的放線菌數(shù)量較CK增加了2.85%，處理Ⅱ和處理Ⅲ的放線菌數(shù)量分別較CK減少50.00%和7.14%。

在煙苗移栽71 d，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ的真菌數(shù)量分別較CK增加了47.09%、58.73%、141.27%；細菌數(shù)量分別較CK增加了42.22%、131.11%、334.44%；而處理Ⅰ和處理Ⅲ的放線菌數(shù)量分別較CK增加了8.96%和58.22%，處理Ⅱ的放線菌數(shù)量較CK減少了35.81%。

在煙苗移栽103 d，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ的真菌數(shù)量分別較CK增加了50.45%、119.82%、230.63%；細菌數(shù)量分別較CK增加了72.14%、41.76%、74.68%；處理Ⅰ、處理Ⅱ和處理Ⅲ的放線菌數(shù)量分別較CK增加了51.51%、83.48%、202.01%。

2.3 生物羊糞對土壤酶活性的影響

2.3.1 蔗糖酶活性 煙苗移栽后，蔗糖酶活性在團棵期和旺長期各處理之間無顯著性差異，在采收期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK增加了17.18%、20.71%、26.52%，各處理較CK有差異(圖1)。

圖1 煙草3個時期各處理土壤蔗糖酶活性

2.3.2 脲酶活性 煙苗移栽后，脲酶活性在團棵期和旺長期各處理之間無顯著性差異，在采收期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK增加了14.15%、24.29%、34.43%，處理Ⅰ和處理Ⅱ較CK無顯著性差異，處理Ⅲ較CK有差異(圖2)。

圖2 煙草3個時期各處理土壤脲酶活性

2.3.3 磷酸酶活性 煙苗移栽后，磷酸酶在旺長期和采收期各處理之間無顯著性差異，磷酸酶呈旺長期增加，采收期減少的趨勢。在團棵期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK增加了20.08%、29.39%、37.69%。處理Ⅱ、處理Ⅲ較CK有差異，處理Ⅲ較處理Ⅰ有差異(圖3)。

圖3 煙草3個時期各處理土壤磷酸酶活性

2.3.4 過氧化氫酶活性 煙苗移栽后，過氧化氫酶在旺長期各處理之間無顯著性差異，在煙草生育期呈增加的趨勢。在團棵期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK增加了9.49%、19.64%、27.21%，處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK有差異，處理Ⅲ較處理Ⅰ有差異。在采收期，處理Ⅰ、處理Ⅱ、處理Ⅲ分別較CK增加了6.46%、12.64%、19.20%，處理Ⅱ、處理Ⅲ較CK有差異，處理Ⅲ較處理Ⅰ有差異(圖4)。

圖4 煙草3個時期各處理土壤過氧化氫酶活性

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

研究結(jié)果表明，每667 m2煙田施用生物羊糞200 kg、一體肥20 kg、硫酸鉀10 kg、硝酸鉀4 kg，在旺長期煙株的平均株高、莖圍、葉片數(shù)、葉面積較對照分別增加了18.03%、3.46%、4.07%、2.45%；根圍土壤中微生物菌落總量較CK增加了46.92×105CFU/g；細菌與放線菌菌落數(shù)分別較對照增加46.11×105、2.22×105CFU/g；脲酶、磷酸酶與過氧化氫酶分別較對照增加了12.45%、11.04%與3.95%；蔗糖酶較CK減少了3.31%。

3.2 討論

配施生物有機肥可有效促進煙株生長發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。曾強等[11]研究表明，施用土壤調(diào)理劑和生物有機肥在前期可以促進煙根和煙莖的生長，使煙株株高、葉片數(shù)、莖圍等均有所增加，后期能促進煙葉生長，從而增加了烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)。

土壤微生物是提高土壤肥力的不可或缺的活性有機體，在轉(zhuǎn)化土壤有機質(zhì)方面起到了極為重要的作用。土壤微生物數(shù)量的增多可促進土壤有機物質(zhì)的分解和對養(yǎng)分的固定，對于提高土壤養(yǎng)分的利用率和有效性起到了明顯的作用[12]。生物有機肥本身富含多種微生物，使用后可以增加土壤微生物的種群和數(shù)量[13-16]。本研究結(jié)果表明，煙田施用生物羊糞能夠明顯增加煙株根圍土壤微生物的群體數(shù)量，尤其是細菌、放線菌的菌落數(shù)量。

土壤酶是土壤中活躍的有機成分之一，在土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中起著重要作用[17]，土壤生態(tài)系統(tǒng)改良通常都伴隨著土壤酶活性的提高[18]。蔗糖酶是評價土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化強度的酶[19]脲酶活性表征土壤氮素情況[20]，磷酸酶活性代表土壤中磷素的轉(zhuǎn)化活性與強度，過氧化氫酶活性代表土壤微生物學過程的強度，可以表征土壤總的生物學活性和肥力狀況[21]。研究結(jié)果表明，施入生物羊糞有機肥后，在采收期煙草根圍土壤中蔗糖酶和旺長期的脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶的活性均有提高，這與宋以玲[7]和孫家駿[22]等的研究結(jié)果相一致。而使用生物羊糞后對烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，有待于進一步研究。