不同生物型肥料對烤煙養分積累及土壤特性的影響

程培軍,郝浩浩,張 翔,李 亮,司賢宗,索炎炎,楊立均

(1.河南省農業科學院,河南 鄭州 450002；2.河南省駐馬店市煙草公司,河南 駐馬店 463000)

豫南煙區多為黃褐土,素以濃香型煙為主聞名全國[1]。烤煙長期連作和單施化肥會導致煙田土壤板結和煙株根系發育不良,進而影響烤煙的產質量及化學成分協調性[2]。生物型肥料是含有有機碳、蝦頭、海藻等有機物料或添加綠色生物菌劑的一類肥料,不僅能為植物營養生長提供充足均衡的養分,還能為土壤微生物提供營養源,對維持地力平衡、增加土壤有機質含量等有著巨大的作用[3-5]。據前人的研究報道[6,7],施用海藻生物肥能增加黃瓜、番茄和辣椒的干物質重和產量。朱昌雄等[8]研究發現,施用有機碳肥能顯著增加作物地上部的生物量,增幅為35.6%。殷全玉等[9]的研究表明,高碳基肥配施木霉菌劑能提高烤煙土壤的全氮和速效磷含量。孫延國等[10]的研究表明,施用猛生根海藻肥能顯著提高烤煙土壤的堿解氮和速效鉀含量。近年來,關于不同生物型肥料在煙草上的應用有一些報道,但是因為不同地區的氣候環境和土壤類型不同,所以施肥效果差異也很大。針對豫南煙區煙田存在的土壤質量問題,本研究比較了不同生物型肥料對煙田酶活性、土壤速效養分含量和烤煙養分積累的影響,以期為烤煙生產的科學施肥及改良土壤提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗在河南省泌陽縣雙廟鄉進行。土壤基礎理化性狀為： pH 5.22,有機質含量為14.4 g/kg,速效氮含量為129 mg/kg,速效磷含量為20.42 mg/kg,速效鉀含量為118 mg/kg,氯離子含量為10.9 mg/kg。試驗前茬均為煙草,烤煙品種為云煙87。

4種生物型肥料分別為綠色木霉生物菌劑(由河南農業大學提供)、有機碳液肥(由福建綠洲生化有限公司生產)、蝦肽健葉水溶肥(由美國花王植物營養集團有限公司生產)、猛生根海藻肥(由北京雷力海洋生物新產業股份有限公司生產)。綠色木霉生物菌劑的孢子含量為0.5億個/g。有機碳液肥的養分(以碳元素計)含量≥150 g/L。蝦肽健葉水溶肥是以蝦頭為原料,采用生物螯合和酶解技術,提取出多種活性氨基酸、甲殼素、殼聚糖、蝦腦磷脂、蝦紅素等營養成分而制成的液體肥料,其氨基酸含量≥10%。猛生根海藻肥是以從海藻提取出的海藻酸為原料,配以中微量元素而制成的液體肥料,其海藻酸含量≥13%,N+P+K含量≥14%，Cu+Fe+Mn+Zn含量≥4%。

1.2 試驗設計

本試驗設5個處理： T1，為對照； T2，穴施綠色木霉生物菌劑； T3，穴施有機碳液肥； T4，穴施猛生根海藻肥； T5，穴施蝦肽健葉水溶肥。每個處理3次重復,隨機區組排列,小區面積為72 m2(4 m×15 m)。

試驗在施用相同氮、磷、鉀肥料的基礎上進行,施純氮N 60 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶3.5,肥料分別為芝麻餅肥、煙草專用肥、過磷酸鈣、硫酸鉀和硝酸鉀,施肥按常規方法進行。不同生物型肥料處理在移栽時穴施灌根方法:綠色木霉生物菌劑、有機碳液肥、猛生根海藻肥和蝦肽健葉水溶肥的施用量均為22.5 kg/hm2,稀釋倍數均為400倍。常規施肥處理在移栽時,以等量清水澆穴。各處理的其他田間管理措施保持一致。

1.3 測定項目

于烤煙種植前,采集0～20 cm耕層的基礎土樣,充分混勻后,用四分法保留1 kg。pH值的測定采用pH計法(水、土質量比為2.5∶1),有機質含量的測定采用重鉻酸鉀容量法,速效氮含量的測定采用堿解擴散法,速效磷含量的測定采用鉬銻抗顯色法,速效鉀含量的測定采用火焰光度計法[11]。于烤煙旺長期、現蕾期和成熟期,采集土樣用于土壤速效養分含量和酶活性的測定；采集植株樣，分根、莖和葉，用于全氮和全鉀含量的測定。脲酶活性的測定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法,磷酸酶活性的測定采用磷酸苯二鈉比色法,蔗糖酶活性的測定采用水楊酸比色法,過氧化氫酶活性的測定采用KMnO4滴定法[12]。全氮含量的測定采用濃硫酸消煮法,全鉀含量的測定采用火焰光度計法[11]。

1.4 數據分析

采用Excel 2010和DPS軟件對試驗數據進行統計分析,并進行Duncan氏新復極差多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同生物型肥料對煙株氮素和鉀素含量的影響

不同處理的煙株氮含量隨著烤煙生育期的推進呈現降低的規律(見表1)。在前兩個生育期內,不同生物型肥料處理的根氮含量沒有顯著性差異。在3個生育期內,T2和T5處理的莖氮含量較T1處理顯著提高,增幅分別為14.6%和16.7%；T2、T3和T5處理的葉氮含量顯著高于T4處理,但在T2、T3和T5處理間沒有顯著性差異。

表1 不同處理對煙株氮含量的影響 kg/hm2

如表2所示,不同處理煙株的鉀含量隨生育期的變化趨勢與氮含量的變化趨勢是一致的。在3個生育期內,T3處理的根鉀含量顯著高于T2處理,增幅分別為11.0%、9.4%和14.4%；T2和T5處理的莖鉀含量沒有顯著性差異；T2處理顯著高于T4處理,增幅分別為7.2%、12.2%和6.7%。

表2 不同處理對煙株鉀含量的影響 kg/hm2

2.2 不同生物型肥料對煙株氮素和鉀素積累量的影響

圖1顯示,植株各部位的氮素積累量隨著烤煙生育期推進呈現遞增趨勢。在3個生育期內，不同生物型肥料處理的葉氮素積累量顯著高于對照的,分別增加了0.9～3.3、1.2～6.1和2.8～8.1 kg/hm2,增幅分別為9.2%～40.5%、9.4%～48.7%和16.4%～47.9%。在3個生育期內，T2和T5處理的葉氮素積累量顯著高于T3和T4處理。T4和T5處理根的氮素積累量在烤煙關鍵生育期內沒有顯著性差異。

鉀會影響煙葉的內在及外觀質量,有“品質元素”之稱。在3個生育期內，T5處理的葉鉀素積累量顯著高于T3和T4處理,增幅分別為15.2%～21.6%、16.0%～20.5%和13.2%～16.6%(見圖2)。在3個生育期內，T5處理與T2和T3處理的莖鉀素積累量沒有顯著性差異。T5處理在前兩個生育期內的根鉀素積累量顯著高于T2、T3和T4處理。

圖3表明,不同處理的烤煙均以葉和莖對氮的吸收較多。在3個生育期內,T2、T3和T5處理的地上部氮吸收量均高于T1處理,隨著生育期的推進,地上部氮吸收量逐漸增加。

圖4顯示,T4和T5處理的莖部位鉀吸收量低于T1處理,T4和T5處理的葉部位鉀吸收量高于T1處理。

2.3 不同生物型肥料對土壤酶活性的影響

由表3可知,不同處理的土壤酶活性隨著烤煙生育期的推進呈現降低的規律。不同生物型肥料處理的土壤脲酶活性顯著高于對照的。在旺長期，土壤的脲酶活性表現為T5>T4>T2>T3；在后兩個生育期內，T5處理的土壤脲酶活性顯著高于其它3個處理的。

表3 不同處理對土壤酶活性的影響

不同處理的土壤蛋白酶活性在整個生育期內表現為緩慢下降的趨勢；在3個生育期內，T5處理的土壤蛋白酶活性顯著高于T4處理的,增幅分別為22.3%、9.9%和23.9%。在前兩個生育期內，T4處理的土壤蛋白酶活性顯著高于T3處理的。在成熟期，T4處理的土壤蛋白酶活性與T3處理沒有顯著性差異。

不同處理的土壤蔗糖酶活性在整個生育期內表現為緩慢下降的趨勢且變化幅度較小。在3個生育期內，T5處理的土壤蔗糖酶活性與T2和T3處理存在顯著性差異,而在T5和T4處理之間,以及T3和T2處理之間均無顯著性差異。在旺長期，T5處理的土壤蔗糖酶活性較T2的增幅為8.4%。

隨著烤煙生育期的推進,不同處理的土壤磷酸酶活性呈現降低的規律。在3個生育期內，T2處理的土壤磷酸酶活性顯著高于T3處理的,增幅分別為19.9%、12.1%和21.5%。在旺長期內，T5處理的土壤磷酸酶活性與T4處理無顯著性差異。在后兩個生育期內,T5處理的土壤磷酸酶活性與T4處理有顯著性差異。

2.4 不同生物型肥料對土壤養分含量的影響

圖5A顯示：不同處理的土壤速效氮含量隨著烤煙生育期的推進呈現下降的規律；在旺長期，T2、T4和T5處理的土壤速效氮含量顯著高于T3處理的,增幅分別為9.8%、7.4%和12.3%；在后兩個生育期內，在不同生物型肥料處理間土壤速效氮含量沒有顯著性差異。

圖5B顯示：在前兩個生育期內，T4和T5處理的土壤速效磷含量與T2處理有顯著性差異,但在T2和T3處理間沒有顯著性差異；在成熟期內,T2、T3、T4和T5處理的土壤速效磷含量顯著高于對照的,增幅分別為13.1%、18.3%、13.6%和23.3%,但在不同生物型肥料處理間沒有顯著性差異。

由圖5C可知：不同處理的土壤速效鉀含量隨著烤煙生育期的推進呈現下降的趨勢；在3個生育期內，在T2、T3、T4和T5處理間土壤速效鉀含量沒有顯著性差異且變化幅度較小。

3 結論與討論

土壤酶絕大部分來源于土壤微生物,少部分來源于土壤動、植物殘體分解[13]。土壤脲酶、土壤蔗糖酶和土壤磷酸酶活性的高低能反映出土壤氮和磷養分轉化能力的強弱[12,14,15]。本試驗結果表明：不同處理的土壤脲酶活性和土壤速效氮含量隨著烤煙生育期的推進都呈現下降的趨勢；在整個生育期內，蝦肽健葉水溶肥處理的土壤脲酶活性顯著高于有機液碳處理的,蝦肽健葉水溶肥處理的土壤速效氮含量高于有機液碳處理的,這可能是由于有機液碳含有較少的有機養分,而蝦肽健葉水溶肥含有多種活性氨基酸、甲殼素、殼聚糖、蝦腦磷脂、蝦紅素等有機養分,可以為土壤微生物提供營養和良好的環境,提升土壤酶的活性。土壤磷酸酶活性與土壤有機磷養分轉化之間呈現一定的相關性[14,16]。本試驗研究表明：不同生物型肥料處理的土壤磷酸酶活性顯著高于對照的；不同生物型肥料處理的土壤速效磷含量高于對照的。

烤煙氮素積累量是指烤煙干物質量與氮素含量的乘積,也是衡量煙株氮素營養豐缺程度的指標。有學者的研究[17,18]表明,施用有機碳液肥后烤煙干物質重在成熟期顯著提高9.4%～28.6%。孫延國等[10]的研究表明,蝦肽健葉水溶肥處理的煙葉全氮含量與猛生根海藻肥處理沒有顯著性差異。本試驗發現：在3個生育期內，綠色木霉處理的煙葉氮含量和鉀含量均顯著高于猛生根海藻肥處理的；隨著烤煙生育期的推進,不同生物型肥料處理的葉氮素積累量逐漸增加且顯著高于對照的。這可能是由于不同生物型肥料在被施入后,一方面為煙株的生長提供充足的營養,促進烤煙干物質的積累，另一方面土溫隨著氣溫升高而逐漸升高,酶活性增強,刺激了土壤養分的轉化[19,20]。在后兩個生育期內，綠色木霉處理的煙葉鉀素積累量顯著高于猛生根海藻肥和有機液碳處理的。這可能是因為施用綠色木霉菌劑有利于提高煙葉的光合速率,從而促進鉀素的積累[21,22],進而提高烤煙產量。在整個生育期內不同處理的葉和莖鉀素積累量分配比例分別在50%～56%和28%～35%,這與李亮的研究結果“煙葉鉀占全株的43.17%～69.78%,煙莖鉀占全株的23.12%～40.99%”是一致的[23]。

本試驗穴施不同生物型肥料能提高烤煙的養分積累量、土壤磷酸酶活性和土壤速效磷含量。穴施不同生物型肥料的效果表現為：綠色木霉生物菌劑>蝦肽健葉水溶肥>有機碳液肥。