作物茬口對土壤酶活性及煙葉化學成分的影響

陳彥春 卜婷 趙遂生 楊軍杰 董昆樂 王惠

摘要：在大田條件下研究玉米、大豆、甘薯、煙草等4種不同作物茬口的土壤有機質、酶活性及對煙草化學成分的影響。結果表明，玉米茬的土壤有機質含量高于其他作物茬口，土壤脲酶、磷酸酶活性以玉米茬較高，土壤轉化酶、過氧化氫酶的活性以甘薯茬、大豆茬較高；煙葉內在品質則表現為甘薯茬>大豆茬>煙草茬>玉米茬。

關鍵詞：作物茬口；酶活性；煙草；化學成分

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）04-0047-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.012

Effects of Crop Stubble on Soil Enzyme Activity and

Chemical Composition of Tobacco Leaf

CHEN Yan-chun1，BU Ting2，ZHAO Sui-sheng1，YANG Jun-jie1，DONG Kun-le2，WANG hui2

（1.Sanmenxia Tobacco Company，Sanmenxia 472000，Henan，China；2.Luoyang Tobacco Company，Luoyang 471003，Henan，China）

Abstract： The effects of the soil organic matter and enzymatic activity from four different crop stubbles （maize，soya，sweet potato and tobacco etc.） and chemical composition of tobacco leaf were analyzed in field conditions. The results showed that the soil organic matter content of maize stubble was higher than other crop stubbles and the soil urease and phosphatase of maize stubble were more active. Moreover，the activity of soil invertase and catalase was higher in sweet potato stubble and soya stubble. As a results，the interior quality of tobacco were sweet potato stubble>soya stubble>tobacco stubble>maize stubble.

Key words： crop stubble； enzyme activities； tobacco； chemical composition

煙草是一種特殊的葉用經濟作物，優質是煙草栽培的關鍵，煙葉的內在質量主要是在田間環境條件作用下逐漸形成的，環境條件的不同導致煙株的生長發育、產量及品質具有明顯的差異[1，2]。作物對土壤養分的利用方式不同，其根系產生的代謝物各異，導致作物茬口對土壤養分、土壤生物和土壤微生物產生不同的作用。土壤酶是一種具有生物催化活性的高分子蛋白質，酶活性的大小不僅反映土壤養分的轉化水平以及土壤供應植物根系養分的潛在能力，而且是評價土壤供肥能力大小、土壤環境質量優劣的一個重要指標[3-5]。前人對作物茬口特性與土壤肥力的關系、不同類型土壤的酶活性等進行了較為深入的研究[6-14]。但各種作物在其生長發育過程中的代謝物不同，其植株殘體的分解方式各異，尤其對土壤微生物、土壤酶活性及土壤養分的利用產生較大差異。不同作物茬口的土壤特性及對煙草品質影響的研究鮮有報道。本研究探討了不同作物茬口對煙田土壤酶活性及煙草內在化學成分的影響，以期為生產上煙草的輪作倒茬、合理安排作物茬口提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

在豫西地區選擇種植面積比較大的玉米、大豆、甘薯、煙草4種作物的前茬為研究對象。供試土壤為紅黏土，0～20 cm土壤耕層有機質14.2 g/kg，堿解氮73.15 mg/kg，速效磷6.61 mg/kg，速效鉀176.8 mg/kg，土壤pH 8.16。該地區年平均降雨量為600 mm左右，年平均氣溫為14.6 ℃，年日照時數 2 291.6 h，全年無霜期為184～224 d。

1.2 試驗設計

供試烤煙品種為秦煙96，由洛陽市煙草公司提供。

試驗采取大區對比方法進行，每區面積0.1 hm2，田間種植采用起壟覆膜栽培，起壟時條施600 kg/hm2煙草專用復合肥作基肥。煙苗于2015年5月6日進行移栽，行距110 cm，株距55 cm，密度16 530株/hm2，田間管理參照優質煙栽培技術規范進行管理。

土壤采集按照“完全隨機、多點混合”的原則，在每個田塊選10～15個點，采集煙株根際5～10 cm，深20 cm之內的土樣，剔除雜物，混合制樣后備用。

烤后煙葉樣品的制備：不同茬口煙葉單獨采收、單獨烤制并單獨存放，烘烤結束后按照GB-2635-92進行分級。將各茬口烘烤后B2F、C3F的煙葉分別取3～5 kg，去掉煙葉主脈，粉碎后過60目篩，裝袋保存備用。

1.3 測定項目與方法

有機質含量參照季天委[15]的重鉻酸鉀容量法進行測定。

土壤脲酶活性測定采用靛酚比色法測定；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定[16]。

煙葉產量、品質測定：各處理煙葉成熟后分區采收，單獨編桿裝炕烘烤，烘烤后按照GB2635-92進行分級、計產、計值；化學成分采用連續流動分析儀測定煙葉中的總糖、還原糖、煙堿、鉀和氯含量等，方法參照《中華人民共和國煙草行業標準》。

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據用Excel、SAS進行統計分析，用Excel 2003繪制相應的圖表。

2 結果與分析

2.1 不同作物茬口對煙田土壤有機質的影響

土壤有機質是土壤中包括原狀的或處于不同分解階段的全部有機物質的總稱，土壤有機質可改善土壤的理化性狀，提高土壤的保水保肥及供肥能力，是衡量土壤肥力高低的重要指標。由圖1可以看出，隨著烤煙生長發育進程的推進，不同作物茬口煙田土壤有機質含量呈逐漸降低的趨勢。團棵期，土壤有機質含量表現為玉米茬>大豆茬>煙草茬>甘薯茬；成熟期，土壤有機質含量表現為玉米茬>煙草茬>大豆茬>甘薯茬。

2.2 不同作物茬口對煙田土壤酶活性的影響

土壤脲酶能夠分解有機物，催化反應生成氨，氨是煙草生長主要的氮素來源，脲酶活性與土壤中氮的供應與利用密切相關。由圖2可知，在煙草的生長期內，玉米、甘薯、大豆、煙草4種茬口煙田土壤脲酶活性的動態變化呈現先增加后減小的趨勢。旺長期，土壤脲酶活性達到最高，脲酶活性的增加促進了土壤中有機氮向無機態氮轉化，以供應煙株對氮素的需求。在煙草旺長期以玉米茬煙田土壤脲酶活性最大，且與另外3種茬口相比達到顯著性差異。成熟期，脲酶活性較旺長期有所降低，脲酶活性的降低減少了土壤有機物的分解，對煙葉適時落黃、成熟較為有利。

蔗糖酶又稱轉化酶，是土壤中參與碳循環的一種重要酶，它使蔗糖水解為果糖和葡萄糖，產生容易被植物吸收利用的有機物質，給土壤微生物提供能源[17]。由圖3可以看出，蔗糖酶活性隨著煙草生育期的推進呈增加趨勢，除玉米茬外其他茬口的蔗糖酶活性均在成熟期達到最大值，不同茬口的蔗糖酶活性則均表現為甘薯茬>大豆茬>玉米茬>煙草茬。

土壤磷酸酶可催化磷酸脂類或磷酸酐的水解，使蓄態磷向有效磷轉化，其活性的大小影響著土壤有機磷的分解轉化及其生物有效性。由圖4可知，不同作物茬口的磷酸酶活性隨著煙草的生長發育，呈先升高后降低的趨勢，在旺長期，磷酸酶活性達到高峰，磷酸酶活性強有利于土壤活化更多的有效態磷，為煙草的生長發育提供更多的磷素。從不同茬口來看，玉米茬、煙草茬的磷酸酶活性大于甘薯茬和大豆茬，在成熟期土壤磷酸酶活性表現為玉米茬>大豆茬>煙草茬>甘薯茬。

土壤過氧化氫酶能催化H2O2分解，降解H2O2對煙草的毒害，其活性大小可表征土壤消除呼吸過程所產生H2O2的能力。由圖5可知，在烤煙整個生育期內，土壤過氧化氫酶活性有先增高后降低的趨勢。從團棵期看，不同茬口土壤過氧化氫酶活性表現為大豆茬>甘薯茬>玉米茬>煙草茬。

2.3 不同作物茬口對煙葉內在化學成分的影響

煙葉烘烤后的內在化學成分是評價煙葉質量的重要指標之一。烤煙的糖含量在一定的范圍內與評吸質量呈正相關，過低或過高均會對煙氣產生不良影響[1]。由表1可知，在C3F和B2F等級的煙葉中總糖、還原糖含量表現為甘薯茬>大豆茬>煙草茬>玉米茬，甘薯茬、大豆茬的還原糖含量在22.98%～24.01%，有利于優質煙葉品質的形成。

煙葉的勁頭、吃味受煙堿含量的影響，煙堿最適含量范圍在2.2%～2.8%。由表1可知，煙堿含量表現為甘薯茬>豆茬>煙草茬>玉米茬；在C3F等級中，煙草茬、玉米茬煙葉的煙堿含量低于最適范圍，在B2F等級中，玉米茬煙葉的煙堿含量略低于最適范圍。

煙草是忌氯作物，煙草中的氯離子含量影響其燃燒性，若氯離子含量過高，煙葉易發生黑灰熄火，煙葉中氯離子含量適宜范圍在0.4%～0.6%。由表1可知，在C3F和B2F等級的煙葉中，氯離子含量表現為玉米茬>煙草茬>大豆茬>甘薯茬，甘薯茬的氯離子含量較低，玉米茬和煙草茬的氯離子含量較高。

鉀能促進煙株體內碳水化合物的運轉，增加煙葉的燃燒性，提高煙葉品質。由表1可知，在C3F和B2F等級的煙葉中，鉀含量表現為甘薯茬>大豆茬>煙草茬>玉米茬。

還原糖與煙堿含量的比值稱為糖堿比，其比值適宜范圍在8～10。由表1可知，C3F、B2F等級煙葉中，甘薯茬、大豆茬煙葉的糖堿比在適宜范圍內，表明甘薯茬、大豆茬煙田的烤煙品質相對較好。

3 小結與討論

茬口特性是指種植某一作物后土壤所表現出的生產性能，不同的作物其茬口特性有較大差異[18]。彭云等[19]研究認為不同的作物前茬能夠顯著影響煙株的生長發育及產量和評吸質量，煙草的前茬以小麥、油菜或綠肥為最佳。王欣英等[20]研究認為玉米茬根際和非根際土壤的氮、磷含量低于甘薯茬，而鉀和氯的含量則高于甘薯茬，甘薯茬與玉米茬相比對提高煙草的產量和品質更為有利；劉優雄等[21]研究認為水稻茬和油菜茬能夠促進烤煙生長，增加煙葉內在化學成分的協同性，有利于煙葉產量和化學品質的提高，而玉米茬和煙草茬則不利于烤煙的生長，烤后煙葉的化學成分比例不協調，降低了煙葉的產量和品質。本試驗結果表明，玉米茬的土壤有機質含量、脲酶、磷酸酶的活性高于其他作物茬口，而蔗糖酶、過氧化氫酶活性則低于大豆茬和甘薯茬，不同作物茬口對土壤有機質含量及酶活性有顯著影響，從而影響到煙株的生長發育，這與彭云等[19]的研究結果基本一致。從不同茬口煙葉的化學成分來看，以甘薯茬、大豆茬煙葉的內含物協調性好，品質最佳，這一結果與王欣英等[20]、劉優雄等[21]的研究結果一致。在豫西煙區，以甘薯茬或豆茬有利于煙株生長，煙葉內在化學成分比較協調，煙葉內在品質較好。而玉米茬對煙草生育及品質的不利影響則有待進一步深入研究。

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