不同種類綠肥翻壓還田對植煙土壤微生物量及酶活性的影響

張黎明，鄧小華，周米良，田 峰，趙炯平，江智敏，菅攀鋒，張明發(fā)

（1湖南農(nóng)業(yè)大學，長沙 410128；2湖南省煙草公司湘西自治州公司，湖南 吉首 416000；3浙江中煙工業(yè)有限責任公司，杭州 310009）

不同種類綠肥翻壓還田對植煙土壤微生物量及酶活性的影響

張黎明1，2，鄧小華1*，周米良2，田 峰2，趙炯平3，江智敏3，菅攀鋒3，張明發(fā)2

（1湖南農(nóng)業(yè)大學，長沙 410128；2湖南省煙草公司湘西自治州公司，湖南 吉首 416000；3浙江中煙工業(yè)有限責任公司，杭州 310009）

為探討綠肥作物改良土壤的生態(tài)作用，通過3年田間定位試驗，研究了不同種類綠肥翻壓對植煙土壤微生物量和酶活性的影響。結果表明，綠肥翻壓能提高植煙土壤微生物量和酶活性。與冬閑相比，土壤基礎呼吸提高了 196.44%，細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別提高了 36.29%、82.88%和 9.16%，蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶和脲酶活性分別提高了 35.82%、10.57%、17.13%和15.89%。顯然翻壓綠肥對土壤微生物量的影響要大于土壤酶活性。不同綠肥之間，禾本科綠肥對土壤微生物量和土壤酶活性的影響最大，其次是豆科綠肥，十字花科綠肥的影響較小。因此，利用煙田冬季休閑時間種植綠肥后翻壓還田，可改善煙田土壤環(huán)境，是實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要措施。

綠肥；植煙土壤；微生物量；酶活性

微生物和酶是土壤重要的組成成分，可以調(diào)節(jié)和控制土壤代謝過程，常作為評價土壤生態(tài)環(huán)境質量的重要指標［1-4］，成為土壤學界研究熱點。許多因素影響土壤微生物量和酶活性，如保護性耕作［5-6］、土地利用方式［7-11］、施肥［12-13］和秸稈還田［14-19］等。綠肥翻壓還田影響植煙土壤微生物量和酶活性，改善土壤理化性狀［20-22］，促進烤煙大田生長［22-23］，提高煙葉產(chǎn)質量［23-27］。李正［4，16］、劉國順［3］、官會林［19］、陳曉波［27］、徐祥玉［28］等分別研究了綠肥翻壓量、多年翻壓綠肥、綠肥輪作、光葉紫花苕綠肥翻壓對植煙土壤微生物量和酶活性影響，但較少涉及不同種類綠肥差異。由于不同種類綠肥的養(yǎng)分含量和C/N等因素差異［29］，其翻壓后對土壤微生物量和土壤酶活性的影響也存在差異，進而對烤煙生長發(fā)育和烤后煙葉品質影響也不相同［22-24，30］。因此，通過多年定位綠肥翻壓試驗，分析不同種類綠肥翻壓還田對植煙土壤微生物量和酶活性的影響，旨在探究不同種類綠肥翻壓改良植煙土壤的功效，為在植煙土壤質量的維護和改良中合理選擇綠肥提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗設計

試驗于 2011—2013年在湖南省湘西州鳳凰縣千工坪鄉(xiāng)巖板井村（經(jīng)度E109.30°，緯度N28.01°）進行。該試驗地海拔452 m，種植制度為一年一熟（烤煙），土壤為石灰?guī)r母質發(fā)育的黃壤，pH 6.23、有機質10.46 g/kg、堿解氮38.20 mg/kg、速效磷9.75 mg/kg、速效鉀108.76 mg/kg。試驗設7個處理，分別為光葉紫花苕（T1）（Viciavillosa Roth var.）、箭舌豌豆（T2）（Vicia sativa L.）、紫云英（T3）（Astragalussinicus L.）、黑麥草（T4）（Loliumperenne）、冬牧 70（T5）（Dongmu-70）和滿園花（T6）（Raphanussativus L.）等6個綠肥品種，以不種植綠肥的冬閑處理為對照（CK）。隨機區(qū)組設計，3次重復，21個小區(qū)，小區(qū)面積為39 m2。

每年 10月份烤煙收獲后拔除煙稈和雜草，地塊翻耕后用撒播方式播種綠肥。光葉紫花苕、箭舌豌豆、黑麥草和冬牧70的播種量為7.50 g/m2，紫云英和滿園花的播種量為4.50 g/m2。每年4月中旬（烤煙移栽前20 d左右）將綠肥刈割后就地翻埋入土壤，然后整地起壟。3年綠肥鮮草平均翻壓量：光葉紫花苕為 33 570.00 kg/hm2、箭舌豌豆為 30 368.40 kg/hm2、紫云英為20 930.40 kg/hm2、黑麥草為20 480.25 kg/hm2、冬牧70為23 211.60 kg/hm2、滿園花為22 500.00 kg/hm2。

烤煙種植品種為K326，于每年的5月上旬移栽。三餅合一型基肥750.00 kg/hm2在起壟前開溝條施，提苗肥75.00 kg/hm2于移栽后7 d兌水澆施，專用追肥300.00 kg/hm2分別于移栽后15、25 d打洞穴施，硫酸鉀375.00 kg/hm2于團棵后5 d打洞穴施。其他管理按照烤煙常規(guī)生產(chǎn)進行。

于2013年的10月烤煙拔稈后，從各小區(qū)兩株煙正中位置，用土鉆采集0～20 cm土層土壤，每個小區(qū)采5鉆，混勻后用于測定土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量、土壤基礎呼吸和土壤酶活性。

1.2測定項目與方法

土壤可培養(yǎng)細菌、真菌、放線菌采用平板菌落計數(shù)法測定［31］；土壤基礎呼吸用土壤呼吸CO2測定法［31］；蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法；過氧化氫酶采用高錳酸鉀容量法；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法；脲酶采用納氏比色法［32］。

1.3統(tǒng)計方法

采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。對不同綠肥品種翻壓后的植煙土壤微生物量和土壤酶活性進行方差分析，采用新復極差法進行多重比較。絕對增量=翻壓綠肥-對照；相對增量=（翻壓綠肥-對照）/對照×100。

2　結　果

2.1對土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量的影響

2.1.1與對照的微生物數(shù)量比較 由表1可知，綠肥翻壓能明顯提高植煙土壤細菌數(shù)量。翻壓綠肥的土壤，其細菌數(shù)量達到104～106cfu/g土；與對照相比，其絕對增量為8.97×104～113.68×104cfu/g土，平均為60.14×104cfu/g土，其中T4處理的土壤細菌絕對增量最高達到1.13×106cfu/g土，T1處理的土壤細菌絕對增量最少，為8.97×104cfu/g土。T4和T5處理的土壤細菌數(shù)量顯著高于對照。

綠肥翻壓能顯著提高植煙土壤真菌數(shù)量。翻壓綠肥的土壤真菌數(shù)量達到103～104cfu/g土；與對照相比，其絕對增量為 24.66×102～60.77×102cfu/g土，平均為43.14×102cfu/g土。T2處理的土壤真菌最多，達到1.13×104cfu/g土；T1處理的土壤真菌最少，為7.67×103cfu/g土。翻壓綠肥處理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤真菌數(shù)量顯著高于對照。

綠肥翻壓影響植煙土壤放線菌數(shù)量。翻壓綠肥的土壤放線菌數(shù)量達到103～105cfu/g土，與對照相比，其絕對增量為-25.16×103～75.33×103cfu/g土，平均為26.22×103cfu/g土。其中，T1、T4、T5、T6處理土壤放線菌數(shù)量高于對照，T2和T3處理的土壤放線菌數(shù)量小于對照，但差異不顯著。

2.1.2不同種類綠肥可培養(yǎng)微生物相對增量差異由圖1可知，翻壓綠肥的土壤細菌數(shù)量較對照增加了5%～70%，平均增加了36%；不同處理之間土壤細菌相對增量大小排序為：T4＞T5＞T2＞T3＞T6 ＞T1；其中，T4和T5處理的土壤細菌相對增量高于平均值；但不同處理的土壤細菌數(shù)量無顯著差異。

圖1　不同種類綠肥翻壓后植煙土壤可培養(yǎng)微生物相對增量Fig.1 Relative increment of quantity of tobacco-planting soil microorganism after turnover of different green manures

從土壤真菌看，翻壓綠肥的土壤真菌數(shù)量較對照增加了40%～110%，平均增加了82%；不同處理之間土壤真菌相對增量大小排序為：T2＞T3＞T4＞T5＞T6＞T1；其中，T2、T3、T4和T5處理的土壤真菌相對增量高于平均值； T2、T3、T4、T5處理的土壤真菌數(shù)量顯著高于T1、T6處理。

從土壤放線菌看，翻壓綠肥的土壤放線菌數(shù)量相對增量為-8%～26%，平均增加了9%；不同處理之間土壤放線菌相對增量大小排序為：T5＞T4＞T1 ＞T6＞T3＞T2；其中，T4和T5處理的土壤放線菌相對增量高于平均值；T3和T2處理的放線菌相對增量為負值；T4和T5處理的土壤放線菌數(shù)量顯著高于T2處理。

2.2對土壤基礎呼吸的影響

2.2.1與對照土壤基礎呼吸比較 由表1可知，綠肥翻壓能顯著提高植煙土壤基礎呼吸。綠肥翻壓的土壤基礎呼吸達到了0.22～0.48 mg/（d·g）；與對照相比，其絕對增量為 0.10～0.36 mg/（d·g）平均為0.24 mg/（d·g）。尤其是T4處理的土壤基礎呼吸最高達到0.48 mg/（d·g），T5處理的土壤基礎呼吸最低，為0.22 mg/（d·g）。翻壓綠肥處理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤基礎呼吸顯著高于對照。

表1　綠肥翻壓對土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量和基礎呼吸的影響Table1 The effect of turnover green manure on quantity and basal respiration of tobacco-planting soil microorganisms

2.2.2不同種類綠肥土壤基礎呼吸相對增量差異由圖2可知，翻壓綠肥的土壤基礎呼吸較對照增加了85%～299%，平均為196.44%。不同處理之間土壤基礎呼吸相對增量大小排序為：T4＞T3＞T1＞T2＞T6＞T5；其中，T1、T3和T4處理的土壤基礎呼吸相對增量高于平均值；T3、T4處理的土壤基礎呼吸顯著高于T1、T2、T5、T6處理。

圖2　不同種類綠肥翻壓后植煙土壤基礎呼吸相對增量Fig. 2 Relative increment of basal respiration of tobaccoplanting soil microorganisms after turnover of different green manures

2.3對土壤酶活性的影響

2.3.1與對照的土壤酶活性比較 綠肥翻壓還田能提高植煙土壤酶活性（表2）。從土壤蔗糖酶看，綠肥翻壓的土壤蔗糖酶為302.53～451.49 mg/（g·d）；與對照相比，其絕對增量為39.91～188.87 mg/（g·d），平均為94.07 mg/（g·d）。其中，T4、T1、T5等綠肥提高蔗糖酶活性的幅度較大，其他綠肥提高幅度相對較小。翻壓綠肥處理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤蔗糖酶顯著高于對照。

表2　綠肥翻壓對植煙土壤酶活性的影響Table 2 The effect of turnover green manure on the enzyme activities of tobacco-planting soil

從土壤過氧化氫酶看，綠肥翻壓的土壤過氧化氫酶達到了8.02～9.92 mL/（g·h）；與對照相比，其絕對增量為0.02～1.92 mL/（g·h），平均為0.85 mL/（g·h）。其中，T2、T3處理顯著高于對照。

從土壤磷酸酶看，綠肥翻壓的土壤磷酸酶達到了20.94～24.10 mg/（g·h）；與對照相比，其絕對增量為1.31～4.47 mg/（g·h），平均為3.36 mg/（g·h）。其中，T2、T4、T6處理顯著高于對照。

從土壤脲酶看，綠肥翻壓的土壤脲酶達到了3.25～3.94 mg/（g·h）；與對照相比，其絕對增量為0.12～0.81 mg/（g·h），平均為0.50 mg/（g·h）。翻壓綠肥處理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤脲酶與對照差異不顯著。

2.3.2不同種類綠肥土壤酶活性相對增量差異由圖3可知，翻壓綠肥的土壤蔗糖酶較對照增加了15.59%～71.92%，平均為35.82%。不同處理之間土壤蔗糖酶相對增量大小排序為：T4＞T1＞T5＞T6 ＞T3＞T2；其中，T1、T4和T5處理提高蔗糖酶活性的幅度較大，在35%以上，相對增量高于平均值；T1、T4和T5處理的土壤蔗糖酶顯著高于T2、T3、T6處理。

圖3　不同種類綠肥翻壓后植煙土壤酶活性相對增量Fig. 3 Relative increment of enzyme activities of tobaccoplanting soil after turnover of different green manures

從土壤過氧化氫酶看，翻壓綠肥的土壤過氧化氫酶較對照增加了6.67%～22.75%，平均為17.13%。不同處理之間土壤過磷酸酶相對增量大小排序為：T2＞T3＞T4＞T1＞T6＞T5；其中，T2、T3處理的過氧化氫酶相對增量高于平均值，也顯著高于T5處理。

從土壤磷酸酶看，翻壓綠肥的土壤磷酸酶較對照增加了0.22%～23.94%，平均為10.57%。不同處理之間土壤磷酸酶相對增量大小排序為：T4＞T2＞T6＞T1＞T3＞T5；其中，T2、T4、T6處理的磷酸酶相對增量高于平均值；不同種類綠肥處理的土壤磷酸酶差異不顯著。

從土壤脲酶看，翻壓綠肥的土壤脲酶較對照增加了3.83%～25.88%，平均為15.89%。不同處理之間土壤脲酶相對增量大小排序為：T5＞T3＞T6＞T2＞T4＞T1；其中，T3、T5、T6處理的脲酶相對增量高于平均值；不同種類綠肥處理的土壤脲酶差異不顯著。

3　討　論

3.1不同種類綠肥翻壓對土壤可培養(yǎng)微生物的影響

植煙土壤微生物數(shù)量和活性是其肥力的重要指標。微生物區(qū)系復雜和數(shù)量多的土壤，其微生態(tài)系統(tǒng)平衡，有利于烤煙健康生長。劉國順等［3］、李正等［4］、王麗宏等［9］、肖嫩群等［18］、陳曉波等［27］的研究結果表明翻壓綠肥能夠提高植煙土壤微生物數(shù)量，這與本研究結果是一致的，綠肥腐解過程需要大量微生物的參與，從而促進了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物數(shù)量的增加。本研究發(fā)現(xiàn)不同綠肥翻壓后對土壤微生物數(shù)量的影響程度不一樣，以禾本科綠肥的黑麥草對提高土壤微生物數(shù)量效果最好，其次是豆科綠肥紫云英，十字花科綠肥滿園花效果相對較差。這種差異可能是不同綠肥品種的C/N不同，滿園花的碳氮比小較易分解，而黑麥草的碳氮比大分解過程相對較長，從而為微生物提供的養(yǎng)分存在差異，使土壤產(chǎn)生的微生物數(shù)量不同。

3.2不同種類綠肥翻壓對土壤基礎呼吸的影響

土壤基礎呼吸反映了土壤中微生物活性及對有機質殘體分解的速度和強度，是土壤微生物活性的重要標志。劉國順等［3］、李正等［4］、陳曉波等［27］的研究結果表明翻壓綠肥能夠提高植煙土壤基礎呼吸，這與本研究結論是一致的，也充分表明翻壓綠肥改善了土壤微生態(tài)環(huán)境，明顯促進了土壤生物活性的提高和土壤微生物菌群結構的協(xié)調(diào)。這是因為連年翻壓綠肥后，為微生物的生長提供了足夠碳和氮源，從而促進了土壤大量繁殖微生物，增強了土壤微基礎呼吸。本研究發(fā)現(xiàn)不同綠肥翻壓后對土壤基礎呼吸的影響程度不一樣，以黑麥草對提高土壤基礎呼吸效果最好，其次是紫云英，冬牧70效果相對較差。這種差異有可能是翻壓冬牧 70的土壤放線菌數(shù)量多，而在綠肥殘體分解期，真菌和細菌比放線菌更為活躍所導致。

3.3不同種類綠肥翻壓對土壤酶活性的影響

土壤蔗糖酶活性強弱反映了土壤熟化程度和肥力水平，過氧化氫酶可以用來表征土壤腐殖化強度大小和有機質的積累程度，而磷酸酶、尿酶活性高低可在一定程度上分別反映土壤中有機磷的生物有效性、供氮能力。劉國順等［3］、李正等［4］、官會林等［19］的研究結果表明翻壓綠肥能夠提高植煙土壤酶活性，這與本研究結論是一致的。土壤酶主要是由土壤微生物的活動、植物根系分泌物和動植物殘體腐解過程所釋放。當綠肥翻壓還土后，不但本身能夠在土壤中釋放各種酶類，同時還為微生物提供了營養(yǎng)，促進微生物繁殖，使微生物活動能夠產(chǎn)生大量土壤酶。本研究發(fā)現(xiàn)綠肥翻壓對不同種類土壤酶活性的影響程度不同，以對蔗糖酶活性影響最大（6個綠肥品種平均增幅為 35.82%），其次為磷酸酶活性（平均增幅為17.13%），對脲酶活性（平均增幅為15.89%）影響相對最小。與此同時，本研究還發(fā)現(xiàn)不同種類綠肥翻壓后對土壤酶活性的影響也不同，以禾本科綠肥的黑麥草對提高土壤酶活性效果最好，其次是豆科綠肥紫云英，十字花科綠肥滿園花效果相對較差。這種差異的存在，說明不同綠肥翻壓還土對土壤微生物的影響不同，可為生產(chǎn)中因地制宜選擇綠肥品種提供參考。

4　結　論

研究結果表明：①綠肥翻壓能提高植煙土壤微生物數(shù)量，與冬閑相比，細菌、真菌、放線菌數(shù)量分別平均提高36.29%、82.88%、9.16%；②綠肥翻壓能提高植煙土壤基礎呼吸強度，與冬閑相比，土壤基礎呼吸平均提高196.44%；③綠肥翻壓能提高植煙土壤酶活性，與冬閑相比，蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶活性分別平均提高35.82%、10.57%、17.13%、15.89%；④綠肥翻壓對土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響程度不同，對土壤微生物數(shù)量以對真菌影響最大，對土壤酶活性以對蔗糖酶影響最大；⑤不同種類綠肥翻壓提高土壤微生物量和酶活性的效果不同，禾本科綠肥的效果大于豆科和十字花科，禾本科綠肥以黑麥草相對較好，豆科綠肥以紫云英相對較好。

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Effects of Different Green Manures on Microbial Biomass and Enzyme Activities of Tobacco-planting Soil

ZHANG Liming1，2， DENG Xiaohua1*， ZHOU Miliang2， TIAN Feng2， ZHAO Jiongping3，JIANG Zhimin3， JIAN Panfeng3， ZHANG Minghua2
（1.Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China； 2. Tobacco Monopoly Bureau of Xiangxi Autonomous Prefecture，Jishou， Hunan 416000， China； 3. China Tobacco Zhejiang Industrial Co.， Ltd， Hangzhou 310009， China）

In order to investigate the ecological functions of green manure in improving soil， field experiment in 3 consecutive years were conducted to study the effect of different green manure application on the microbial biomass and enzyme activities of tobaccoplanting soil. The results showed that green manure turnover could increase soil microbial biomass and soil enzyme activities. Compared with control， the total activities of soil microorganism were increased by 196.44%， and the amounts of bacterium， fungus，actinomyces increased by 36.29%， 82.88%， 9.16%， respectively. The activities of invertase， catalase， phosphatase and urease were increased by 35.82%， 10.57%， 17.13%， and 15.89%， respectively. The influence of consecutive green manure turnover on soil microbial biomass was bigger than soil enzyme activities. The influence of gramineous green manure application on the microbial biomass and enzyme activities of tobacco-planting soil was the biggest， with the next being leguminous green manure ， and cruciferae green manure being the smallest. Thus， application of green manures could improve soil environment of tobacco field and be favorable to the sustainable development of tobacco production.

green manure； tobacco-planting soil； microbial biomass； enzyme activity

S572.062

1007-5119（2016）04-0013-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.04.003

湖南省煙草專賣局重點項目“湘西州煙區(qū)植煙土壤維護和改良研究與示范”（13-14ZDAa03）；浙江中煙工業(yè)有限責任公司項目“綠肥改良植煙土壤示范推廣”（ZJZY2013B003）

張黎明（1982-），在讀碩士，農(nóng)藝師，主要從事煙葉科研及推廣工作，E-mail：yzdxh@163.com。*通信作者，E-mail：yzdxh@163.com

2015-12-30

2016-05-03