不同種植模式對烤煙根際土壤養(yǎng)分、酶活性及煙草生長的影響

高維常 馬健 邱雪柏 胡偉 陳偉 +林葉春 +葉浩 +潘文杰 王勁

摘要：為探明不同的種植模式對烤煙根際土壤養(yǎng)分、酶活性以及煙草生長的影響，進行了田間小區(qū)試驗。結(jié)果表明，半膜全生育期地膜覆蓋能不同程度地提高根際土壤水解氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)的含量，增加根際土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶和酸性磷酸酶活性，促進煙株地上部的生長，提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。半膜覆蓋栽培作為一種新的種植模式，在有效改良土壤理化性狀和促進煙株生長發(fā)育的同時，可大大降低地膜對環(huán)境的污染，促進環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：煙草；種植模式；根際土壤；養(yǎng)分；酶活性

中圖分類號： S572.04文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0146-04

收稿日期：2015-10-26

基金項目：貴州省科技重大專項（編號：黔科合重大專項字[2014]6015-2）；國家煙草專賣局科技重大專項（編號：Ts-02-20110015）；中國煙草總公司科技重點項目（編號：110201402012）。

作者簡介：高維常（1983—），男，貴州甕安人，副研究員，從事煙草栽培研究。E-mail：gzyksg@163.com。

通信作者：馬健，政工師，從事煙草生產(chǎn)與管理。E-mail：wenjiepan@sina.com。

塑料地膜是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)資料。當(dāng)下，塑料地膜覆蓋因具有保溫、保濕、抗蟲、防病、抑制雜草生長等作用，且有利于作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量，提高農(nóng)業(yè)種植效益，已被廣泛用于煙草以及其他作物的栽培過程。同時，由于塑料地膜以化纖作原料，其主要成分為聚乙烯、聚氯乙烯，可在田間殘留幾十年不降解，廣泛應(yīng)用也給我國生態(tài)環(huán)境造成了較大的“白色污染”。因此，探索新的覆蓋栽培模式，積極應(yīng)對地膜覆蓋所帶來的“白色污染”具有重要意義。地膜的使用在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，但生產(chǎn)上長時間全壟地膜覆蓋，導(dǎo)致降雨有效性降低，土壤通透性變差，肥效發(fā)揮提前[1-4]，煙株側(cè)根量減少、根層變淺，煙株難以吸收充足的養(yǎng)分，而且中后期土壤溫度偏高，煙株易早衰，感染病蟲害嚴(yán)重，煙葉品質(zhì)降低[5]。當(dāng)前，對地膜覆蓋在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用研究主要集中在不同覆蓋方式、覆蓋增溫保濕、改善土壤理化性狀、提高土壤肥力、促進早生快發(fā)和提高產(chǎn)量與品質(zhì)等方面[4，6]。目前，有關(guān)煙草半膜覆蓋栽培模式的研究鮮有報道。通過研究半膜覆蓋栽培模式對土壤理化性狀和烤煙生長的影響，以期為環(huán)境保護和煙田土壤資源的持續(xù)健康發(fā)展與利用提供新的思路。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試烤煙品種K326，由貴州省煙草科學(xué)研究院良種繁育研究中心提供，采用漂浮育苗，于2013年4—9月在貴州省煙草科學(xué)研究院龍崗試驗基地進行；試驗用地膜由貴州天興塑料制品有限公司提供，半膜覆蓋栽培模式用地膜寬度1 m，厚度0.008 mm，雙行凹壟栽培模式用地膜寬度2 m，厚度 0.008 mm；供試土壤為黃壤土，取0～20 cm土壤進行化驗，主要理化性狀為：pH值5.93，有機質(zhì)62.93 g/kg、全氮 21 g/kg、水解氮147.70 mg/kg、全磷0.98 g/kg、有效磷 23.33 mg/kg、全鉀6.80 g/kg、速效鉀251.86 mg/kg；2013年試驗基地4—9月平均氣溫20.6 ℃，降水量475.2 mm，氣溫高于常年，但降水量明顯低于常年（常年4—9月平均氣溫 18.8 ℃，降水量889.1 mm）。

1.2試驗設(shè)計[JP2]

采用小區(qū)試驗，在貴州省煙草科學(xué)研究院龍崗試驗基地進行。試驗設(shè)3個處理，即T1：半膜全生育期地膜覆蓋栽培模式；T2：半膜地膜覆蓋，移栽后35 d揭膜培土栽培模式；CK：雙行凹壟全生育期地膜覆蓋栽培模式。3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積115 m2，植煙8行，行長13 m。半膜覆蓋栽培模式按壟底2.1 m開廂起梯形寬壟，壟高25～30 cm，壟內(nèi)行距為09 m，壟間行距為1.2 m，株距0.55 m，即采用寬窄行種植，壟面略呈弧形，保證不集雨，在地壟的肩部，距地壟中心線0.5 m處開深0.15～0.20 m施肥溝進行施肥，地膜覆蓋于壟面中心位置，膜邊沿落入條施基肥的施肥溝上，在施肥溝上覆土且將地膜的邊沿蓋實壓緊，半膜覆蓋栽培模式見圖1。雙行凹型壟按2.2 m開廂起壟，壟高25～30 cm，壟內(nèi)行距為1 m，壟間行距為1.2 m，株距0.55 m，同樣采用寬窄行種植，雙行凹壟栽培模式見圖2。各處理的施肥方式和施肥位置一樣，條施于煙株的正下方，施純N 90 kg/hm2，基追肥比例為 7 ∶[KG-*3]3，基肥于移栽前全部條施，追肥于栽后20 d穴施。除試驗因素外，其他管理措施嚴(yán)格按照《貴州省烤煙標(biāo)準(zhǔn)體系》[7]進行。

1.3測定項目

[CM（24]于移栽當(dāng)天、移栽后[KG*5]30[KG*3]d、移栽后[KG*5]60[KG*3]d和移栽后小區(qū)采用五點法進行破壞性取樣，采集煙株根際土壤，按文獻[8]方法測定土壤養(yǎng)分和酶活性。同時，于栽后90 d，參照標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142—2010[9]測定煙株農(nóng)藝性狀，在 10：00—12：00 選取植株功能葉用葉綠素儀測定葉片SPAD值，按重復(fù)進行，每處理測量10張葉。每個小區(qū)單獨采收，掛牌散葉烘烤，計產(chǎn)計值按照國標(biāo)42級制進行。

2結(jié)果

2.1根際土壤養(yǎng)分含量變化

2.1.1水解氮從圖3可看出，半膜全生育期覆蓋（T1）、半膜覆蓋后揭膜（T2）和雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）在烤煙移栽當(dāng)天到栽后90 d根際土壤水解氮含量變化趨勢較為相似，從移栽當(dāng)天至栽后30 d，有一個增加的過程，但之后逐漸減少，這樣的變化與烤煙對氮素“少時富、老來貧”的需肥規(guī)律基本一致，均有利于烤煙的成熟落黃。從栽后30 d至 60 d，根際土壤水解氮含量CK處于T1與T2之間，表現(xiàn)為 T1>CK>T2，但到栽后90 d的時候，CK要高于T1和T2，T1和T2接近。

2.1.2有效磷烤煙生長前期對磷素比較敏感，磷素對烤煙生長最明顯的影響是縮短植株達到成熟的時間[10]。從圖4可看出，在栽后30 d，半膜全生育期覆蓋（T1）、半膜覆蓋后揭膜（T2）和雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）根際土壤有效磷含量均呈增加趨勢，CK根際土壤有效磷含量明顯高于T1和T2，栽后30 d至90 d，T1呈先增加后減少的趨勢變化，T2和CK呈下降趨勢變化，表現(xiàn)為T1>CK>T2，表明半膜全生育期地膜覆蓋在中后期有利于土壤有效磷的增加。

2.1.3速效鉀[JP2]烤煙是喜鉀作物，鉀素對烤煙生長發(fā)育及煙葉品質(zhì)均有影響。從圖5可看出，半膜覆蓋后揭膜（T2）和雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）移栽當(dāng)天至栽后90 d根際土壤速效鉀含量變化總體趨勢平穩(wěn)，[JP3]半膜全生育期覆蓋（T1）移栽當(dāng)天至栽后90 d根際土壤速效鉀含量變化呈逐漸增加趨勢。T2在整個生長階段均略低于CK，栽后60 d至90 d T1高于CK，并呈增加的趨勢，這有利于后期烤煙生長鉀素營養(yǎng)的供應(yīng)和優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)，符合優(yōu)質(zhì)煙葉生長對“鉀素后移”的要求。

[TPGWC3.tif]

2.1.4有機質(zhì)土壤有機質(zhì)含量是土壤特征中的穩(wěn)定因素之一，直接影響土壤有機氮的礦化和碳循環(huán)[11]。從圖6可看出，所有處理從移栽當(dāng)天到栽后30 d根際土壤有機質(zhì)含量變化較為平緩，從栽后30 d至60 d急劇下降，而從栽后60 d至90 d時，又呈增加趨勢。在生育期內(nèi)，半膜全生育期覆蓋（T1）根際土壤有機質(zhì)含量均高于雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）。從移栽當(dāng)天和栽后90 d根際土壤有機質(zhì)含量差異來看，T1 減少1.94 g/kg，T2減少2.97 g/kg，CK減少 6.00 g/kg，表明半膜全生育期地膜覆蓋有利于根際土壤有機質(zhì)含量的提高。

2.1.5pH值[JP+1]從圖7可以看出，所有處理特別是半膜全生育期覆蓋（T1）從移栽當(dāng)天至移栽后90 d根際土壤pH值變化平緩，但是整個階段蓋膜處理均低于揭膜的處理，說明覆膜條件下，有可能使土壤缺氧，土壤中還原性物質(zhì)含量增加，嫌氣性微生物活性提高，導(dǎo)致土壤中某些養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化受影響。

2.2根際土壤酶活性變化

2.2.1過氧化氫酶土壤過氧化氫酶能夠促進土壤中多種過氧化物的分解，減輕土壤過氧化物積累對植物造成的毒害[12]，如能促進H2O2的分解，解除H2O2的毒害，從而為作物的生長和土壤微生物的活動創(chuàng)造了一個良好的土壤環(huán)境。從圖8可看出，所有處理根際土壤過氧化氫酶活性趨勢表現(xiàn)一致，從移栽當(dāng)天至栽后30 d變化平緩，栽后30 d至60 d均有所降低，栽后60 d至90 d有所升高。在整個生長階段，所有處理根際土壤過氧化氫酶活性表現(xiàn)為半膜全生育期覆蓋高于雙行凹壟全生育期地膜覆蓋，雙行凹壟全生育期地膜覆蓋又高于半膜覆蓋后揭膜，即T1>CK>T2。

2.2.2脲酶土壤脲酶是催化土壤中尿素水解為氨的關(guān)鍵酶，其活性常用于表征土壤的氮素情況[13]。從圖9可看出，從移栽當(dāng)天至栽后90 d所有處理根際土壤脲酶活性均呈上升趨勢，其中雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）幾乎呈直線上升。栽后30 d的時候，半膜覆蓋略高于CK，栽后60 d和90 d的時候，CK略高于半膜覆蓋。所有處理不同生育期時間根際土壤脲酶活性差異較小，說明不同覆蓋方式對根際土壤脲酶活性的影響不大。

2.2.3堿性磷酸酶土壤磷酸酶主要作用于進入土壤或在土壤中累積的含磷化合物并參與土壤磷素循環(huán)，其活性的高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉(zhuǎn)化和生物有效性。從圖10可看出，所有處理根際土壤堿性磷酸酶活性趨勢表現(xiàn)一致，從移栽當(dāng)天至栽后30 d逐漸上升，栽后30 d至60 d有所降低，栽后60 d至90 d又升高。移栽當(dāng)天至栽后60 d，T1和T2基本一致，但栽后90 d的時候，T2>T1>CK。整體來看，半膜覆蓋栽培有利于根際土壤堿性磷酸酶活性的增加。

2.2.4酸性磷酸酶從圖11可看出，移栽當(dāng)天至栽后30 d的時候，所有處理根際土壤酸性磷酸酶活性基本一致，從栽后30 d至90 d，半膜全生育期覆蓋（T1）表現(xiàn)較為平穩(wěn)，半膜覆蓋后揭膜（T2）和雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）則表現(xiàn)為先降低后上升，但T2>CK，可以看出，半膜覆蓋栽培有利于根際土壤酸性磷酸酶活性的增加。

[FK（W10][TPGWC11.tif；S+2mm]

2.2.5轉(zhuǎn)化酶土壤轉(zhuǎn)化酶對土壤碳循環(huán)和豐富土壤中能被植物和微生物利用的易溶性營養(yǎng)物質(zhì)有著重要的作用[14]。從圖12可看出，所有處理根際土壤轉(zhuǎn)化酶活性趨勢表現(xiàn)一致，從移栽當(dāng)天至栽后30 d逐漸上升，栽后30 d至60 d略有下降，栽后60 d至90 d快速上升。在整個生長階段，雙行凹壟[CM（25]全生育期地膜覆蓋（CK）高于半膜全生育期覆蓋（T1）和半[CM）]

[FK（W10][TPGWC12.tif]

膜覆蓋后揭膜（T2），整體表現(xiàn)為CK>T2>T1，很明顯，半膜覆蓋栽培降低了根際土壤轉(zhuǎn)化酶的活性。

2.3煙草生長情況

從表1可看出，在移栽后90 d時，半膜覆蓋栽培模式促進了煙株最大葉面積和植株干物質(zhì)積累的增加，顯著提高了煙株地上部的生長。從產(chǎn)量和產(chǎn)值來看，半膜全生育期覆蓋（T1）和半膜覆蓋后揭膜（T2）產(chǎn)量和產(chǎn)值均高于雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK），半膜覆蓋栽培種植模式比CK平均增加產(chǎn)量246.01 kg/hm2、增加產(chǎn)值3 617.94 元/hm2。

3討論

烤煙半膜覆蓋栽培模式是利用現(xiàn)行烤煙大面積推廣應(yīng)用的單壟地膜覆蓋于雙行凸壟的壟體上，在實現(xiàn)減少1/2的地膜使用量的同時，在烤煙生長過程中，使煙株根系處于膜內(nèi)和膜外2個部位，充分發(fā)揮了干旱地膜保濕、雨澇排水的特點，促進烤煙的生長。同時，地膜邊緣與底肥相連，煙株根系與地膜、底肥靠近而接觸，以及凸型壟體的應(yīng)用，有利于降雨順膜流入根系周圍，溶解肥料，滋潤煙株根系，提高肥料利用率，改善煙株生長的土壤環(huán)境，實現(xiàn)以水調(diào)肥，加速土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化和土壤養(yǎng)分活化，繼而促進煙株的生長與發(fā)育。試驗結(jié)果表明，半膜全生育期覆蓋方式相對地膜全生育期壟體全覆蓋不同程度地提高了根際土壤水解氮、有效磷和速效鉀的含量，特別是土壤有機質(zhì)含量的增加，而土壤有機質(zhì)含量是土壤特征中的穩(wěn)定因素之一，直接影響土壤中有機氮的礦化和碳循環(huán)。從移栽當(dāng)天和栽后90 d根際土壤有機質(zhì)含量差異來看，半膜全生育期地膜覆蓋僅減少1.94 g/kg，半膜覆蓋栽后35 d揭膜減少2.97 g/kg，但對照雙行凹壟全生育期地膜覆蓋減少6.00 g/kg，表明半膜全生育期覆蓋或前期覆蓋后期揭膜均有利于土壤有機質(zhì)的積累，全生育期地膜壟體全覆蓋可能導(dǎo)致烤煙中后期土壤溫度過高，土壤通透性變差，使煙株根系提前衰老或受損衰老較為嚴(yán)重等問題，這與前人的研究結(jié)果[15-16]一致。

半膜覆蓋栽培將地膜覆蓋于壟體的中心部位，壟體兩邊緣處于裸露狀態(tài)，改變烤煙通常全覆蓋的方式，一定程度上增加了土壤的通透性，增強煙株根系土壤水、熱的緩沖能力，有效改善煙株生長的微環(huán)境，保持或有利于土壤水分與空氣的消長平衡，為土壤酶活性創(chuàng)造適宜的繁殖和代謝環(huán)境，從而提高土壤酶活性，促進土壤碳氮轉(zhuǎn)化[17]。從試驗結(jié)果來看，半膜全生育期覆蓋與地膜全生育期壟體全覆蓋相比，除轉(zhuǎn)化酶外，不同程度地提高了根際土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶和酸性磷酸酶的活性，對脲酶活性的影響不明顯。從烤煙生長的不同生育時段根際土壤酶活性的動態(tài)變化趨勢來看，半膜覆蓋方式和對照地膜全生育期壟體全覆蓋根際土壤酶活性的變化趨勢一致。

不同的種植模式，將導(dǎo)致植物生長環(huán)境和植物自身生長產(chǎn)生一系列的變化[5，18-20]，試驗結(jié)果表明，半膜覆蓋除改善根際土壤養(yǎng)分和酶活性外，也促進了煙株地上部的生長，增加煙株葉片最大葉面積和干物質(zhì)的積累，實現(xiàn)煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值的增產(chǎn)增收。但無論是土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物，還是煙株營養(yǎng)狀況的變化都會對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生影響，筆者認(rèn)為半膜覆蓋栽培模式作為一種新的種植方式，在上述研究的基礎(chǔ)上，還需要進一步研究其對土壤理化環(huán)境條件后期的影響，微生物的動態(tài)變化過程和煙株生長發(fā)育情況以及煙葉品質(zhì)等方面的關(guān)系，以便于更好地開發(fā)和利用半膜覆蓋栽培模式，為促進煙草與環(huán)境、煙田土壤資源的健康發(fā)展提供新的思路和理論支持。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明，半膜覆蓋栽培模式能有效改善煙株生長的土壤環(huán)境。半膜全生育期地膜覆蓋能不同程度地提高根際土壤水解氮、有效磷和速效鉀，特別是增加土壤有機質(zhì)的含量，增加根際土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶和酸性磷酸酶活性，促進煙株地上部葉片的生長、葉片數(shù)增多，增加植株最大葉面積和干物質(zhì)的積累，提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，半膜覆蓋栽培模式的產(chǎn)量比對照平均增加246.01 kg/hm2，產(chǎn)值增加 3 617.94 元/hm2。作為一種新的種植模式，能明顯改良土壤理化性狀，促進煙株生長發(fā)育，同時可減少地膜的使用量，降低地膜對環(huán)境的污染，促進環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

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