動植物有機肥對烤煙根際土壤酶活性及微生物碳氮的影響

王 滿，衛宣志，郭芳陽，李建華，張軍召，張東峰

(1.河南省許昌市煙草公司 許昌縣分公司，河南 許昌 461000；2.河南農業大學，河南 鄭州 450002；3.河南省農業科學院 煙草研究所，河南 許昌 461000；4.河南省煙草公司 許昌市公司，河南 許昌 461000；5.河南省許昌市建安區動物疫病預防控制中心，河南 許昌 461000)

動植物有機肥對烤煙根際土壤酶活性及微生物碳氮的影響

王 滿1，衛宣志2，郭芳陽3*，李建華4，張軍召5，張東峰1

(1.河南省許昌市煙草公司 許昌縣分公司，河南 許昌 461000；2.河南農業大學，河南 鄭州 450002；3.河南省農業科學院 煙草研究所，河南 許昌 461000；4.河南省煙草公司 許昌市公司，河南 許昌 461000；5.河南省許昌市建安區動物疫病預防控制中心，河南 許昌 461000)

為明確動植物有機肥在改良土壤和提高肥力方面的作用，采用田間試驗，以芝麻餅肥為對照，研究動植物有機肥對烤煙根際土壤性狀的影響。結果表明：與對照相比，施用動植物有機肥明顯提高了土壤脲酶、土壤多酚氧化酶活性，增加了土壤微生物碳、微生物氮含量，其中動植物有機肥處理C在移栽后60 d顯著增加了脲酶活性，在移栽后30 d顯著增加蔗糖酶活性，在移栽后30 d和60 d顯著增加了多酚氧化酶活性，在移栽后30 d顯著增加了微生物碳和微生物氮數量。施用動植物有機肥的處理C，無論對土壤酶活性還是土壤微生物碳、微生物氮作用均最明顯。

動植物有機肥；烤煙；土壤酶活性；根際；土壤微生物碳氮

Abstract： In order to clarify the function of animal and plant organic fertilizer in soil improvement and fertility increase, the author used sesame cake fertilizer as the control, and studied the impacts of animal and plant organic fertilizer on the properties of rhizospheric soil of flue-cured tobacco through field experiments. The experimental results showed that: in comparison with the control, the application of animal and plant organic fertilizer obviously improved the activities of urease and polyphenol oxidase in soil, and increased the microbial biomass carbon and nitrogen in soil. In the treatment C (applying animal and plant organic fertilizer 600 kg/hm2and so on), the activity of soil urease significantly rose 60 d after transplanting; the activity of soil sucrase significantly rose 30 d after transplanting; the activity of soil polyphenol oxidase significantly rose during 30～60 d after transplanting; the soil microbial biomass carbon and nitrogen significantly increased 30 d after transplanting. Thus, the treatment C had the most obvious effects on not only enzymatic activity but also microbial biomass carbon and nitrogen in rhizospheric soil of flue-cured tobacco.

Keywords： Animal and plant organic fertilizer; Flue-cured tobacco; Rhizospheric soil enzymatic activity; Soil microbial biomass carbon and nitrogen

長期大量施用無機化肥，破壞了土壤原有的理化性狀，導致土壤板結、有效微生物數量降低、有機質含量低、土壤容重降低、團粒結構被破壞、通透性變差、土壤質量退化、營養失衡[1-3]，因此，如何修復土壤、提高土壤肥力，是長期以來科研工作者十分重要的問題。有機肥在活化土壤養分、提高土壤酶活性、增強微生物活性、保持土壤肥力等方面起著十分重要的作用[4-7]。目前，應用和研究較多的有機肥為生物有機肥，生物有機肥指特定功能微生物與主要以動植物殘體(如畜禽糞便、農作物秸稈等)為來源并經無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的一類兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料[8]。以往研究的生物有機肥主要是以腐熟芝麻餅為原料的芝麻餅肥[9-10]，以動物骨質為原料的動物骨質有機肥[11]，以血粉、蛋殼粉、雞糞為主要原料的動物源有機肥[12-13]，以畜禽糞便為主要原料的有機肥[14]，不同來源配施的有機肥[15]等。然而，以動物殘體為主要原料并添加一定量的植物有機物料配制的動植物有機肥以及不同用量對烤煙根際土壤性狀影響的研究未見報道或較少。動物組織中含有豐富且比例適合的有機和無機養分，這些養分經過發酵腐熟轉化為可利用態的成分，極易被土壤結合和被植物吸收利用[12]。本文研究了動植物有機肥對烤煙根際土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及微生物碳、微生物氮的影響，驗證了其對烤煙土壤根際微生態的改善作用，以期為煙田土壤修復培育及合理施用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗用土壤為褐土，土壤pH值7.02，全氮0.74 g/kg，堿解氮62.54 mg/kg，有效磷(P2O5)6.79 mg/kg，速效鉀(K2O)62.41 mg/kg，有機質9.03 g/kg。

供試動植物有機肥主要原料為病死畜禽，成品有機肥N、P、K養分總含量(以烘干基計)≥5%，氮(N)的質量分數(以烘干基計)為4.6%，五氧化二磷(P2O5)的質量分數(以烘干基計)為2.3%，氧化鉀(K2O)的質量分數(以烘干基計)為2.4%，有機質≥60%，水分≤20%，氯離子≤1%，蛋白質≥20%，硼砂≥1，硫酸鋅≥2%，氨基酸≥5%。芝麻餅肥養分含量：養芝麻素+芝麻林素≥68%，芝麻素/芝麻林素比值大于2，N、P、K養分總含量≥5%，有機質含量≥70%，氯離子含量≤1.5%，水分≤18%。烤煙品種為中煙100，使用漂浮育苗，5月2日移栽。

1.2試驗設計

設計3個處理，處理A(CK)：芝麻餅肥300 kg/hm2+煙草專用復合肥510 kg/hm2+過磷酸鈣150 kg/hm2+硫酸鉀150 kg/hm2;處理B：動植物營養有機菌肥300 kg/hm2+煙草專用復合肥510 kg/hm2+過磷酸鈣127.5 kg/hm2+硫酸鉀150 kg/hm2;處理C：動植物營養有機菌肥600 kg/hm2+煙草專用復合肥420 kg/hm2+過磷酸鈣150 kg/hm2+硫酸鉀172.5 kg/hm2。每個處理氮量為60 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶1.2∶3。每個處理重復3次。

1.3根際土壤取樣

每個小區隨機取5株健壯煙株，去掉0～2 cm表土，挖出煙株根系，去掉附著較大土壤團塊，小心抖動并收集黏附在煙草根表面0～4 mm的土壤，混合5株根系土壤為1個樣品。

1.4測定項目與方法

1.4.1 土壤酶活性及微生物碳、氮含量 脲酶活性檢測采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶活性檢測采用3,5-二硝基水楊酸比色法，多酚氧化酶活性測定采用比色法。土壤微生物碳、氮含量采用氯仿熏蒸浸提、TOC法測定[16]。

2 結果與分析

2.1根際土壤脲酶活性

土壤脲酶活性與理化性狀關系密切，可以靈敏地反映土壤肥力水平狀況[17]。不同處理烤煙根際土壤脲酶活性測定結果見表1。移栽前各處理脲酶活性基本相同，移栽30 d時處理A>處理C>處理B，移栽60 d時處理C>處理A>處理B，移栽90 d時處理B>處理A>處理C。在煙葉生長后期，脲酶活性降低，有利于煙葉的成熟落黃。從不同處理不同時期脲酶的活性結果分析，處理C在移栽后60 d的酶活性較高，在移栽后90 d則低于其他處理，由此說明，中期氮素供應良好，促進煙葉開片和旺長，后期氮素供應減少，促進煙葉成熟落黃。

表1 不同處理對土壤脲酶活性的影響 mg/(g·d)

注：同列數據后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2根際土壤蔗糖酶活性

土壤蔗糖酶對增加土壤中易溶性營養物質起著重要的作用，與土壤有機質、氮磷含量、微生物數量、土壤呼吸強度有關，這表征了土壤生物學活性強度。不同處理土壤蔗糖酶活性測定結果見表2。移栽后30 d,蔗糖酶活性處理C>處理A>處理B；移栽后60 d蔗糖酶活性3個處理差別較小；移栽90 d則處理A>處理B>處理C。處理A在移栽30、60、90 d的蔗糖酶持續升高；處理B基本穩定，變化較小；處理C表現前高中低后高。不同處理不同時期土壤蔗糖酶活性結果表明，處理C在移栽后30、90 d明顯好于處理A和處理B；在移栽后60 d,處理C與處理A無顯著差異，但明顯高于處理B。

2.3根際土壤多酚氧化酶活性

土壤多酚氧化酶主要來源于土壤微生物、植物根系分泌物及動植物殘體分解釋放的酶,它是一種復合性酶[18-19],能把土壤中芳香族化合物氧化成醌,完成土壤芳香族化合物循環[20]。不同處理不同時期土壤多酚氧化酶測定結果見表3。移栽后30 d，多酚氧化酶的活性處理C>處理B>處理A,且處理C顯著高于另2個處理；移栽后60 d，多酚氧化酶活性增高，且處理C>處理B>處理A；移栽后90 d，處理C和處理B則顯著高于處理A。伴隨著有機質、腐殖質的分解，使用動植物有機肥的處理A和處理C的多酚氧化酶活性在移栽后30、60、90 d高于CK，由此說明使用動植物有機肥提高了土壤多酚氧化酶活性。

表2 不同處理對土壤蔗糖酶活性的影響 mg/(g·d)

表3 不同處理對土壤多酚氧化酶活性的影響 mg/(kg·h)

2.4不同處理對烤煙根際土壤微生物碳和微生物氮的影響

微生物碳(MBC)是土壤中易于利用的養分庫及有機物分解和氮礦化的動力,與土壤中的C、N、P、S等養分循環密切相關。目前，煙田土壤C/N比較低，是影響土壤和煙葉質量的生態環境之一。不同處理不同時期土壤微生物碳測定結果見表4。移栽后30 d，3個處理的土壤微生物碳比移栽前明顯增高，且處理A顯著高于處理B和處理C；移栽后60 d，處理C和處理B顯著高于處理A；移栽90 d，處理C高于處理B和處理A。這說明使用動植物有機肥烤煙中后期根際土壤微生物碳量增高。

表4 不同處理對土壤微生物碳的影響 g/kg

土壤中微生物氮含量反映了土壤微生物對氮的轉化固定與利用，是表征土壤微生物活動的主要指標。由測定結果分析可知，移栽后30 d和60 d，處理A的微生物氮含量高于處理B、處理C；移栽后90 d,處理B、處理C顯著高于處理A。由此說明，處理B和處理C在移栽后90 d,土壤微生物氮量明顯增加，土壤微生物活動加強。

表5 不同處理對土壤微生物氮的影響 g/kg

3 結論與討論

脲酶是一種酰胺酶，能酶促有機物質分子中肽鍵的水解，它能專性水解尿素[21]。已經有研究證明，土壤脲酶活性與土壤微生物數量、有機質含量、全氮及速效氮含量呈正相關[22]，人們常用土壤的脲酶活性表征土壤的氮素狀況[23]。動植物有機肥600 kg/hm2，土壤脲酶中期活性較高，后期降低明顯，說明中期氮素供應良好，后期促進煙葉成熟落黃。土壤蔗糖酶活性動植物有機肥600 kg/hm2在前期和后期明顯好于餅肥,動植物有機肥600 kg/hm2和300 kg/hm2，后期土壤微生物氮量增加；土壤蔗糖酶活性和微生物氮量一定程度代表了土壤生物學活性強度，升高和增加說明了土壤微生物活動加強。動植物有機肥600 kg/hm2和300 kg/hm2，土壤微生物碳中后期高于對照餅肥，對土壤改良有利。土壤多酚氧化酶在移栽后60 d明顯升高，這與李嬌等[24]施用生物有機肥，多酚氧化酶在移栽35～50 d逐漸增加的結果一致。表明該酶活性在煙株生長中期較強，促進了有機質的分解，加強了煙株生長發育。在移栽后60 d，多酚氧化酶活性表現為處理C>處理B>處理A,隨著動植物有機肥含量的增加，多酚氧化酶活性隨之增加，說明該肥料對根際土壤多酚氧化酶影響較大，如果施肥較少，可能會影響到煙草的正常生長發育。

土壤微生物是土壤組成不可或缺的組成部分，對土壤的形成和發育具有重要的作用，土壤微生物碳氮能很好地表征土壤微生物，可作為土壤質量變化的生物學指標[25]。有機肥對微生物碳的促進作用是很明顯的，主要是因為有機肥施入之后在改善土壤理化性狀的同時也為微生物的生長提供了良好的環境條件和能源，不同來源微生物及不同用量對微生物碳含量有不同程度的影響，在移栽后30 d，各處理較移栽前顯著升高，在移栽后60 d，處理C>處理B>處理A,表明動植物有機肥的施用，能有效加強土壤微生物活性；在移栽后90 d，各處理的含量高于移栽后60 d，表明在煙株生長中后期，土壤微生物活性又有加強趨勢，有利于煙葉成熟落黃及土壤改良，這可能與后期追肥或溫度升高有關。土壤微生物氮在移栽后30 d和60 d均表現為處理A>處理B>處理C，在移栽后90 d則表現為處理B>處理C>處理A，表明與對照相比，后期動植物有機肥微生物氮的釋放高于前期，但從整個生育期看，在移栽后30 d，土壤微生物氮含量達最高值，表明在生育期前期，氮素的釋放較多。

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(責任編輯：曾小軍)

EffectsofAnimalandPlantOrganicFertilizeronEnzymaticActivityandMicrobialBiomassCarbonandNitrogeninRhizosphericSoilofFlue-curedTobacco

WANG Man1, WEI Xuan-zhi2, GUO Fang-yang3*, LI Jian-hua4, ZHANG Jun-zhao5, ZHANG Dong-feng1

(1. Xuchang County Branch, Tobacco Company of Xuchang City in Henan Province, Xuchang 461000, China; 2. Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 3. Tobacco Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Xuchang 461000, China; 4. Xuchang City Branch, Henan Provincial Tobacco Company, Xuchang 461000, China; 5. Animal Disease Prevention and Control Center of Jian’an District, Xuchang City, Henan Province, Xuchang 461000, China)

S572；S154.34

A

1001-8581(2017)10-0063-04

2017-05-23

河南省煙草公司許昌市公司科技計劃項目(XCYC20164110024063)；中國煙草總公司河南省公司科技計劃項目 (HYKJ201501)。

王滿(1982—)，女，河南鄧州人，碩士，主要從事煙草生產與科研。*通訊作者:郭芳陽。