施用秸稈對烤煙土壤酶活性及烤煙氮和鉀含量的影響

翟優雅，阮 志，張立新*，高 梅，趙永桂，韋成才，馬英明，陳 偉

（1.西北農林科技大學生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省煙草研究所，西安 710000；3.貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081）

施用秸稈對烤煙土壤酶活性及烤煙氮和鉀含量的影響

翟優雅1，阮 志1，張立新1*，高 梅1，趙永桂1，韋成才2，馬英明2，陳 偉3

（1.西北農林科技大學生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省煙草研究所，西安 710000；3.貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081）

為了充分利用農作物廢棄物，建立合理的資源循環系統，改善植煙土壤環境，以秦煙 96 為材料，采用盆栽試驗，探索了秸稈施用量對烤煙土壤酶活性、煙葉和根系氮、鉀含量的影響。結果表明，外施秸稈顯著提高了土壤酶活性和烤煙煙葉和根系氮、鉀含量。在適量范圍內，隨著秸稈施用量的增加，土壤酶活性和烤煙煙葉和根系氮、鉀含量均呈遞增趨勢。

烤煙；秸稈；土壤酶；氮含量；鉀含量

有研究表明，土壤中添加秸稈可以改善土壤中微生物的性狀，為微生物和土壤動物生長提供良好的環境[1-3]。隨著對土壤學研究的深入，土壤酶活性已成為農業土壤質量和生態系統功能的一項重要指標[4]。氮、鉀對烤煙的生長發育、代謝過程有顯著影響[5-6]。氮素是蛋白質、核酸和磷脂的主要成分，在生命活動中具有特殊作用[7]。鉀在植物體內為多種酶的活化劑，可以增強植株抗逆性[7]，其含量也是評價煙草品質的指標之一。添加秸稈對土壤氮素影響較大，從而影響烤煙對氮的吸收[8]。有研究表明，在不施鉀肥的條件下，秸稈與氮磷肥配施對提高土壤速效鉀有顯著效果[9-10]。植物生長所需的養分主要通過根系從土壤中吸收獲取，根系的生長狀況對烤煙的生長發育有很大影響。以往的研究多集中于秸稈還田對土壤結構、土壤理化性質的影響，以及作物碳、氮代謝關鍵酶和產、質量的影響[11-18]。在植煙土壤中，外施秸稈對整個烤煙生育期土壤酶活性、煙葉和根系營養狀況的影響研究卻鮮見報道。本研究通過盆栽試驗，考察秸稈施用對土壤酶活性及烤煙根系和葉片氮、鉀營養的影響，為充分利用農作物秸稈廢棄物，改善土壤肥力，保證煙區可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于 2012 年 5—12 月在西北農林科技大學實驗基地進行，采用盆栽試驗，供試品種為秦煙 96。供試土壤為黃棕壤，其基本理化性質為：全氮 1.09 g/kg，堿解氮 97.93 mg/kg，全磷 0.43 g/kg，速效磷5.24 mg/kg，全鉀 30.70 g/kg，速效鉀 166.28 mg/kg，有機質 7.23 g/kg，pH 7.68。試驗用土通過 0.5 cm× 1 cm 網過篩，每盆裝土 35 kg。通過添加小麥秸稈（秸稈粉碎至 1.3～7.6 mm，C/N=68.3，N 0.6%，P 0.29%，K 1.07%），調節土壤碳氮比值。試驗為單因子（秸稈用量）5水平試驗，5個處理水平分別為施用秸稈 0（CK）、93.28、140.00、186.55、233.28 g/盆，其對應的 C/N 分別為 3.44、4.28、4.67、5.10、5.50。施用時將腐熟秸稈、土和肥料混合均勻后進行 。 每 盆 肥 料 用 量 為 氮 素 4.5 g ，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.5:3，每個處理 30 盆，完全隨機排列，行株距 120 cm×50 cm，共計 150 盆。煙苗移栽時間為 2012 年 5 月 7 日，其他管理按規范化栽培措施進行。

1.2 測定指標和方法

分別在烤煙移栽后 30、45、60、75、90 d 進行取樣，每個處理取具有代表性烤煙5株，同時取對應處理的根際土壤樣品。土樣測定項目和方法為：過氧化氫酶活性測定采用容量法，蔗糖酶活性測定采用 3,5-二硝基水楊酸比色法，堿性磷酸酶活性測定磷酸苯二鈉比色法，脲酶活性測定采用比色法[4]。煙樣用濃硫酸-雙氧水法消煮[11]后采用高分辨自動化學分析儀（德國 SEAL，AA3）測定氮含量，采用火焰光度計（英國 Sherwood，M410）測定鉀含量，每個指標重復測定3次。

1.3 數據分析

采用 SPSS16.0 軟件進行統計分析。

2 結 果

2.1 土壤酶活性

2.1.1 過氧化氫酶 從表1 可以看出，同一取樣時間內土壤過氧化氫酶活性處理間變化趨勢不同，移栽后 30 d，過氧化氫酶活性處理間無顯著差異；移栽后 45、75 和 90 d，施用秸稈的處理過氧化氫酶活性顯著高于對照；移栽后 60 d，趨勢與 45 d 等的相似，雖然施用秸稈 93 g/盆的處理與對照差異不顯著。各處理土壤過氧化氫酶活性動態變化趨勢不同，CK、93.28 g 和 233.28 g 秸稈用量的處理隨著生育期延長，酶活性表現為高-低-高；而 140.00 和186.55 g 秸稈用量的處理則表現為高-低-高-低。綜合來看，秸稈用量 233.28 g 的處理土壤過氧化氫酶活性最高。這些結果說明施用秸稈對土壤過氧化氫酶活性有促進作用。

2.1.2 蔗糖酶 從表2 可以看出，隨著烤煙生育期的延長，各處理土壤蔗糖酶活性總體表現出高-低-高的趨勢，移栽 90 d 時酶活性達到最高。同一測定時期，添加秸稈處理酶活性顯著高于對照，且隨秸稈施用量增加，土壤蔗糖酶活性逐漸升高，施用秸稈 233.28 g 的處理蔗糖酶活性最高。此說明施用秸稈能顯著提高土壤蔗糖酶活性。

2.1.3 堿性磷酸酶 隨生育期延長，各處理中土壤堿性磷酸酶活性逐漸升高（表3），至 60 d 時達到最高，之后逐漸降低。同一時期，施用秸稈的處理與對照相比，差異均達到顯著水平。綜合分析，外施秸稈能顯著提高土壤堿性磷酸酶活性。

2.1.4 脲酶 從表4 可知，隨生育期延長各處理土壤脲酶活性均表現出先升后降的趨勢。不施或施用量低于 140 g 的處理，移栽 45 d 時脲酶活性達到最高，而施用秸稈較多的處理則在移栽 60 d 時最高，且移栽 90 d 時 5 個處理酶活性最低。同一時期，各處理土壤脲酶活性差異顯著，添加秸稈的處理顯著高于對照，且脲酶活性隨著秸稈施加量的增大表現出升高的趨勢。各時期均以秸稈用量 233.28 g 的處理脲酶活性最高，說明外施秸稈能夠顯著增強土壤脲酶活性。

2.2 烤煙煙葉和根系氮、鉀含量

從圖1可以看出，烤煙煙葉（地上部分）氮鉀含量，除對照外，其他所有施用秸稈的4個處理表現出隨生育期的延長，氮含量先升高后降低，鉀含量為低-高-低的趨勢。所有施用秸稈的處理移栽后60 d 時氮、鉀含量達到最大值。整個生育期對照氮、鉀含量變化不大，移栽后 30 d 時氮含量最高，75 d時鉀含量最高。5個時期中，隨著秸稈用量的增加，地上部分氮、鉀含量逐漸增加。所有處理中，施用量最高的處理（233.28 g）氮、鉀含量最高，CK 最低。外施秸稈對提高烤煙地上部分氮素和鉀素含量有明顯的促進作用。就根系氮鉀含量而言，不同處理中煙株根系氮、鉀含量隨生育期延長，均表現出先升高后降低的趨勢。移栽 60 d 時，煙株根系氮、鉀含量達到最大值，90 d 時最小。與對照相比，外施秸稈對促進根系氮、鉀含量的累積效果明顯。隨著秸稈施用量增加煙葉氮、鉀含量逐漸增加。

表1 施用秸稈后植煙土壤過氧化氫酶活性 mL/(g?20 min)Table 1 The activity of soil catalase after straw applying

表2 施用秸稈后植煙土壤蔗糖酶活性 mg/(g?d)Table 2 The activity of soil sucrase after straw applying

表3 施用秸稈后植煙土壤堿性磷酸酶活性 mg/(g?d)Table 3 The activity of alkaline phosphratase after straw applying

表4 施用秸稈后植煙土壤脲酶活性 μg/(g?d)Table 4 The activity of urease after straw applying

3 討 論

土壤酶主要來源于土壤微生物活動分泌、植物根系分泌和植物殘體以及土壤動物軀體分解。參與土壤中的各種生物化學反應過程，其活性反映了生物化學過程的強度和方向，與有機物質礦化分解、礦質營養循環密切相關，是土壤肥力評價的重要指標之一[19-20]。隨時間延長，秸稈腐解能夠增加土壤中的有機質含量，補充氮、磷、鉀和微量元素，加速土壤物質的生物循環[25]。本試驗中，添加小麥秸稈對烤煙根際土壤酶活性均有顯著影響，尤其提高土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶和脲酶活性。徐偉國等[21]通過麥秸還田對土壤理化性質及酶活性的影響研究發現，土壤中脲酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性增強。張友杰等[22]研究 2 種不同植煙土壤質地中土壤酶活性動態變化發現，土壤過氧化氫酶和堿性磷酸酶表現為降低-升高-降低的趨勢，蔗糖酶表現為升高-降低-再升高。本試驗結果中，蔗糖酶活性變化趨勢與其研究結果相似，但過氧化氫酶整體上表現出升高-降低-升高的趨勢，堿性磷酸酶則是隨生育期推遲逐漸升高。這可能與植煙土壤理化性質與土壤微生物種類和數量，以及小麥秸稈在腐解過程中的養分供應狀況有關。劉美玉等[25]研究水氮耦合對烤煙生育期內土壤酶活性的影響，結果表明，隨生育期延長，植煙土壤脲酶活性呈現先增加后降低的趨勢，本試驗結果與之相似。

圖1 不同處理對烤煙根系氮、鉀含量的影響Fig.1 Effect of different treatments on contents of nitrogen and potassium in tobacco leave and roots

農作物秸稈中富含植物生長所必需的氮、磷、鉀和微量元素[18]，雖然短期內由于腐解速率慢，作用效果不明顯[24]，但秸稈的 C/N 值較大，對土壤氮素的轉化有一定的影響[26]，同時，作物吸收的鉀素80%積累在秸稈中，而且可以快速釋放，是一種重要的速效性鉀素資源[27]。熊茜等[15]研究表明，適量的秸稈覆蓋提高了烤后煙葉中、上部煙葉的氮、鉀含量。本試驗中，施秸稈能夠明顯提高烤煙整株煙葉和根系氮、鉀含量。同時，在一定范圍內烤煙煙葉及根系氮、鉀含量隨著秸稈用量的增多而逐漸升高。

本研究已對施秸稈后土壤酶活性及烤煙根系和葉片氮、鉀營養的動態變化進行了研究分析，而小麥秸稈腐解過程中的養分釋放規律與土壤酶活性變化、煙株養分累積及分配狀況的關系則需要進一步深入研究。

4 結 論

綜合不同秸稈用量條件下土壤酶活性及烤煙養分狀況可知，在一定的土壤條件下施用秸稈能顯著提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性，提高程度因秸稈用量而異；同時促進烤煙煙葉和根系氮、鉀元素的累積。

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Effects of Straw Application on Soil Enzyme Activities and Nitrogen and Potassium Contents in Flue-cured Tobacco

ZHAI Youya1, RUAN Zhi1, ZHANG Lixin1*, GAO Mei1, ZHAO Yonggui1, WEI Chengcai2, MA Yingming2, CHEN Wei3
(1. College of Life Sciences, Northwest A & F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2. Tobacco Research Institute of Shaanxi, Xi’an 710000, China ; 3. Guizhou Tobacco Research Academy, Guiyang 550081, China)

Pot experiments have been carried out to study the effect of external straw application on soil enzyme activities and the nitrogen and potassium contents in tobacco leaves and roots for tobacco variety Qinyan 96. The purpose of this study was to efficiently take advantage of crop waste in order to establish a reasonable resource recycling system and improve the soil environment of tobacco growth. The result shows that external straw addition significantly increased the soil enzyme activity and the nitrogen and potassium contents in tobacco leaves and roots. In a certain range, as the straw usage increased, the soil enzyme activity and the nitrogen and potassium contents in tobacco roots also increased.

flue-cured tobacco; straw; soil enzyme; nitrogen content; potassium content

S572.06

1007-5119（2014）05-0045-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.009

陜西省特色煙葉開發重大專項（ZDZX2011-001）；中間香型特色優質煙葉科學保障大田生長時間配套技術研究（TS-02-20110015）

翟優雅，碩士研究生，主要從事煙草營養生理生態方面的研究。E-mail：87877016@qq.com *通信作者，E-mail：zhanglixinyangling88@yahoo.com.cn

2013-10-24

2014-05-28