不同種植模式對烤煙根際土壤養分、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分、酶活性以及煙草生長的影響，進行了田間小區試驗。結果表明，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，提高煙葉產量和產值。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育的同時，可大大降低地膜對環境的污染，促進環境的可持續發展，具有一定的推廣應用前景。

關鍵詞：煙草；種植模式；根際土壤；養分；酶活性

中圖分類號： S572.04文獻標志碼： 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，從事煙草生產與管理。E-mail：wenjiepan@sina.com。

塑料地膜是現代農業的重要生產資料。當下，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育，提高作物產量，提高農業種植效益，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，廣泛應用也給我國生態環境造成了較大的“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代農業生產中發揮著舉足輕重的作用，但生產上長時間全壟地膜覆蓋，導致降雨有效性降低，土壤通透性變差，肥效發揮提前[1-4]，煙株側根量減少、根層變淺，煙株難以吸收充足的養分，而且中后期土壤溫度偏高，煙株易早衰，感染病蟲害嚴重，煙葉品質降低[5]。當前，對地膜覆蓋在煙草生產中的應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、促進早生快發和提高產量與品質等方面[4，6]。目前，有關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，以期為環境保護和煙田土壤資源的持續健康發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試驗設計[JP2]

采用小區試驗，在貴州省煙草科學研究院龍崗試驗基地進行。試驗設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，隨機區組排列，小區面積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，其他管理措施嚴格按照《貴州省烤煙標準體系》[7]進行。

1.3測定項目

[CM（24]于移栽當天、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]方法測定土壤養分和酶活性。同時，于栽后90 d，參照標準YC/T 142—2010[9]測定煙株農藝性狀，在 10：00—12：00 選取植株功能葉用葉綠素儀測定葉片SPAD值，按重復進行，每處理測量10張葉。每個小區單獨采收，掛牌散葉烘烤，計產計值按照國標42級制進行。

2結果

2.1根際土壤養分含量變化

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，鉀素對烤煙生長發育及煙葉品質均有影響。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）移栽當天至栽后90 d根際土壤速效鉀含量變化總體趨勢平穩，[JP3]半膜全生育期覆蓋（T1）移栽當天至栽后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的供應和優質煙葉的生產，符合優質煙葉生長對“鉀素后移”的要求。

[TPGWC3.tif]

2.1.4有機質土壤有機質含量是土壤特征中的穩定因素之一，直接影響土壤有機氮的礦化和碳循環[11]。從圖6可看出，所有處理從移栽當天到栽后30 d根際土壤有機質含量變化較為平緩，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，半膜全生育期覆蓋（T1）根際土壤有機質含量均高于雙行凹壟全生育期地膜覆蓋（CK）。從移栽當天和栽后90 d根際土壤有機質含量差異來看，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，土壤中還原性物質含量增加，嫌氣性微生物活性提高，導致土壤中某些養分的轉化受影響。

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造了一個良好的土壤環境。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一致，從移栽當天至栽后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，其活性的高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉化和生物有效性。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一致，從移栽當天至栽后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）表現較為平穩，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轉化酶土壤轉化酶對土壤碳循環和豐富土壤中能被植物和微生物利用的易溶性營養物質有著重要的作用[14]。從圖12可看出，所有處理根際土壤轉化酶活性趨勢表現一致，從移栽當天至栽后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），整體表現為CK>T2>T1，很明顯，半膜覆蓋栽培降低了根際土壤轉化酶的活性。

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積累的增加，顯著提高了煙株地上部的生長。從產量和產值來看，半膜全生育期覆蓋（T1）和半膜覆蓋后揭膜（T2）產量和產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平均增加產量246.01 kg/hm2、增加產值3 617.94 元/hm2。

3討論

烤煙半膜覆蓋栽培模式是利用現行烤煙大面積推廣應用的單壟地膜覆蓋于雙行凸壟的壟體上，在實現減少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和膜外2個部位，充分發揮了干旱地膜保濕、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境，實現以水調肥，加速土壤有機質的轉化和土壤養分活化，繼而促進煙株的生長與發育。試驗結果表明，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，特別是土壤有機質含量的增加，而土壤有機質含量是土壤特征中的穩定因素之一，直接影響土壤中有機氮的礦化和碳循環。從移栽當天和栽后90 d根際土壤有機質含量差異來看，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的積累，全生育期地膜壟體全覆蓋可能導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重等問題，這與前人的研究結果[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，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，為土壤酶活性創造適宜的繁殖和代謝環境，從而提高土壤酶活性，促進土壤碳氮轉化[17]。從試驗結果來看，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，將導致植物生長環境和植物自身生長產生一系列的變化[5，18-20]，試驗結果表明，半膜覆蓋除改善根際土壤養分和酶活性外，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的積累，實現煙葉產量和產值的增產增收。但無論是土壤養分、酶活性、微生物，還是煙株營養狀況的變化都會對煙葉品質產生影響，筆者認為半膜覆蓋栽培模式作為一種新的種植方式，在上述研究的基礎上，還需要進一步研究其對土壤理化環境條件后期的影響，微生物的動態變化過程和煙株生長發育情況以及煙葉品質等方面的關系，以便于更好地開發和利用半膜覆蓋栽培模式，為促進煙草與環境、煙田土壤資源的健康發展提供新的思路和理論支持。

4結論

本研究結果表明，半膜覆蓋栽培模式能有效改善煙株生長的土壤環境。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、葉片數增多，增加植株最大葉面積和干物質的積累，提高煙葉產量和產值，半膜覆蓋栽培模式的產量比對照平均增加246.01 kg/hm2，產值增加 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，促進煙株生長發育，同時可減少地膜的使用量，降低地膜對環境的污染，促進環境的可持續發展，具有一定的推廣應用前景。

[HS2*2][HT8.5H]參考文獻：[HT8.SS]

[1]饒梓云，朱衛科. 干旱地區烤煙地膜覆蓋栽培的最佳壟形[J]. 中國煙草，1989（1）：10-12.

[2]茆寅生. 我國煙草地膜覆蓋栽培技術的進展[J]. 中國煙草，1989（3）：15-17.

[3]唐經祥，孫敬權，任四海. 烤煙地膜覆蓋栽培存在的問題及對策[J]. 煙草科技，2000（9）：42-44.

[4]許志強，周興華，徐鋼，等. 烤煙地膜覆蓋研究進展[J]. 中國農學通報，2012，28（25）：117-123.

[5]汪鄧民，龔文豐，吳福如，等. 覆膜條件下氮磷肥對土壤理化性質、酶活性及煙草生長的影響[J]. 煙草科技，2004，203（6）：33-36.

[6]張曉海，尚志強，童榮崑. 烤煙地膜覆蓋研究進展[J]. 內蒙古農業科技，2010（4）：87-92.

[7]羅勇，李繼新. 貴州省烤煙標準體系[S]. 北京：中國標準出版社，2011.

[8]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社，2000.

[9]申國明，陳愛國，王程棟，等. 中華人民共和國煙草行業標準[S]. 北京：中國標準出版社，2010.

[10]劉國順. 煙草栽培學[M]. 北京：中國農業出版社，2003：142-159.

[11]王樹會，邵巖，鄧云龍，等. 云南植煙土壤主要養分特征及在生產上的對策[J]. 云南農業大學學報，2005，20（5）：690-693.

[12]張焱華，吳敏，何鵬，等. 土壤酶活性與土壤肥力關系的研究進展[J]. 安徽農業科學，2007，35（34）：11139-11142.

[13]賈偉，周懷平，解文艷，等. 長期秸稈還田秋施肥對褐土微生物碳、氮量和酶活性的影響[J]. 華北農學報，2008，23（2）：138-142.

[14]關松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京：中國農業出版社，1986.

[15][JP2]王以慧，厲昌坤，董小衛，等. 不同覆膜移栽方式對烤煙根系發育及煙葉產量和質量的影響[J]. 中國煙草科學，2006（2）：44-47.

[16]呂強，熊瑛，陳明燦，等. 不同覆蓋方式對煙苗根系生長及耕層生態環境的影響[J]. 干旱地區農業研究，2008，26（1）：86-89.

[17]王蕓，韓賓，史忠強，等. 保護性耕作對土壤微生物特性及酶活性的影響[J]. 水土保持學報，2006，20（4）：120-122，142.

[18]時向東，耿偉，李鈉鉀，等. 不同覆蓋方式下烤煙根際土壤養分含量與酶活性的動態變化[J]. 中國煙草學報，2010，16（5）：50-54.

[19]時向東，耿偉，焦楓，等. 不同覆蓋方式下烤煙根際土壤微生物數量動態變化[J]. 華北農學報，2010，25（3）：221-224.

[20]孫德梅，汪耀富，葉紅潮. 地膜覆蓋對烤煙營養元素含量和煙葉產量品質的影響[J]. 河南農業大學學報，2005，39（1）：22-25.