动植物有机肥对烤烟根际土壤酶活性及微生物碳氮的影响

王 满，卫宣志，郭芳阳，李建华，张军召，张东峰

(1.河南省许昌市烟草公司 许昌县分公司，河南 许昌 461000；2.河南农业大学，河南 郑州 450002；3.河南省农业科学院 烟草研究所，河南 许昌 461000；4.河南省烟草公司 许昌市公司，河南 许昌 461000；5.河南省许昌市建安区动物疫病预防控制中心，河南 许昌 461000)

动植物有机肥对烤烟根际土壤酶活性及微生物碳氮的影响

王 满1，卫宣志2，郭芳阳3*，李建华4，张军召5，张东峰1

(1.河南省许昌市烟草公司 许昌县分公司，河南 许昌 461000；2.河南农业大学，河南 郑州 450002；3.河南省农业科学院 烟草研究所，河南 许昌 461000；4.河南省烟草公司 许昌市公司，河南 许昌 461000；5.河南省许昌市建安区动物疫病预防控制中心，河南 许昌 461000)

为明确动植物有机肥在改良土壤和提高肥力方面的作用，采用田间试验，以芝麻饼肥为对照，研究动植物有机肥对烤烟根际土壤性状的影响。结果表明：与对照相比，施用动植物有机肥明显提高了土壤脲酶、土壤多酚氧化酶活性，增加了土壤微生物碳、微生物氮含量，其中动植物有机肥处理C在移栽后60 d显著增加了脲酶活性，在移栽后30 d显著增加蔗糖酶活性，在移栽后30 d和60 d显著增加了多酚氧化酶活性，在移栽后30 d显著增加了微生物碳和微生物氮数量。施用动植物有机肥的处理C，无论对土壤酶活性还是土壤微生物碳、微生物氮作用均最明显。

动植物有机肥；烤烟；土壤酶活性；根际；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

长期大量施用无机化肥，破坏了土壤原有的理化性状，导致土壤板结、有效微生物数量降低、有机质含量低、土壤容重降低、团粒结构被破坏、通透性变差、土壤质量退化、营养失衡[1-3]，因此，如何修复土壤、提高土壤肥力，是长期以来科研工作者十分重要的问题。有机肥在活化土壤养分、提高土壤酶活性、增强微生物活性、保持土壤肥力等方面起着十分重要的作用[4-7]。目前，应用和研究较多的有机肥为生物有机肥，生物有机肥指特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料[8]。以往研究的生物有机肥主要是以腐熟芝麻饼为原料的芝麻饼肥[9-10]，以动物骨质为原料的动物骨质有机肥[11]，以血粉、蛋壳粉、鸡粪为主要原料的动物源有机肥[12-13]，以畜禽粪便为主要原料的有机肥[14]，不同来源配施的有机肥[15]等。然而，以动物残体为主要原料并添加一定量的植物有机物料配制的动植物有机肥以及不同用量对烤烟根际土壤性状影响的研究未见报道或较少。动物组织中含有丰富且比例适合的有机和无机养分，这些养分经过发酵腐熟转化为可利用态的成分，极易被土壤结合和被植物吸收利用[12]。本文研究了动植物有机肥对烤烟根际土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶以及微生物碳、微生物氮的影响，验证了其对烤烟土壤根际微生态的改善作用，以期为烟田土壤修复培育及合理施用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1试验材料

试验用土壤为褐土，土壤pH值7.02，全氮0.74 g/kg，碱解氮62.54 mg/kg，有效磷(P2O5)6.79 mg/kg，速效钾(K2O)62.41 mg/kg，有机质9.03 g/kg。

供试动植物有机肥主要原料为病死畜禽，成品有机肥N、P、K养分总含量(以烘干基计)≥5%，氮(N)的质量分数(以烘干基计)为4.6%，五氧化二磷(P2O5)的质量分数(以烘干基计)为2.3%，氧化钾(K2O)的质量分数(以烘干基计)为2.4%，有机质≥60%，水分≤20%，氯离子≤1%，蛋白质≥20%，硼砂≥1，硫酸锌≥2%，氨基酸≥5%。芝麻饼肥养分含量：养芝麻素+芝麻林素≥68%，芝麻素/芝麻林素比值大于2，N、P、K养分总含量≥5%，有机质含量≥70%，氯离子含量≤1.5%，水分≤18%。烤烟品种为中烟100，使用漂浮育苗，5月2日移栽。

1.2试验设计

设计3个处理，处理A(CK)：芝麻饼肥300 kg/hm2+烟草专用复合肥510 kg/hm2+过磷酸钙150 kg/hm2+硫酸钾150 kg/hm2;处理B：动植物营养有机菌肥300 kg/hm2+烟草专用复合肥510 kg/hm2+过磷酸钙127.5 kg/hm2+硫酸钾150 kg/hm2;处理C：动植物营养有机菌肥600 kg/hm2+烟草专用复合肥420 kg/hm2+过磷酸钙150 kg/hm2+硫酸钾172.5 kg/hm2。每个处理氮量为60 kg/hm2，氮磷钾比例为1∶1.2∶3。每个处理重复3次。

1.3根际土壤取样

每个小区随机取5株健壮烟株，去掉0～2 cm表土，挖出烟株根系，去掉附着较大土壤团块，小心抖动并收集黏附在烟草根表面0～4 mm的土壤，混合5株根系土壤为1个样品。

1.4测定项目与方法

1.4.1 土壤酶活性及微生物碳、氮含量 脲酶活性检测采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，蔗糖酶活性检测采用3,5-二硝基水杨酸比色法，多酚氧化酶活性测定采用比色法。土壤微生物碳、氮含量采用氯仿熏蒸浸提、TOC法测定[16]。

2 结果与分析

2.1根际土壤脲酶活性

土壤脲酶活性与理化性状关系密切，可以灵敏地反映土壤肥力水平状况[17]。不同处理烤烟根际土壤脲酶活性测定结果见表1。移栽前各处理脲酶活性基本相同，移栽30 d时处理A>处理C>处理B，移栽60 d时处理C>处理A>处理B，移栽90 d时处理B>处理A>处理C。在烟叶生长后期，脲酶活性降低，有利于烟叶的成熟落黄。从不同处理不同时期脲酶的活性结果分析，处理C在移栽后60 d的酶活性较高，在移栽后90 d则低于其他处理，由此说明，中期氮素供应良好，促进烟叶开片和旺长，后期氮素供应减少，促进烟叶成熟落黄。

表1 不同处理对土壤脲酶活性的影响 mg/(g·d)

注：同列数据后的小写字母表示在0.05水平上的差异显著性，字母相同则差异不显著，不同则显著。下同。

2.2根际土壤蔗糖酶活性

土壤蔗糖酶对增加土壤中易溶性营养物质起着重要的作用，与土壤有机质、氮磷含量、微生物数量、土壤呼吸强度有关，这表征了土壤生物学活性强度。不同处理土壤蔗糖酶活性测定结果见表2。移栽后30 d,蔗糖酶活性处理C>处理A>处理B；移栽后60 d蔗糖酶活性3个处理差别较小；移栽90 d则处理A>处理B>处理C。处理A在移栽30、60、90 d的蔗糖酶持续升高；处理B基本稳定，变化较小；处理C表现前高中低后高。不同处理不同时期土壤蔗糖酶活性结果表明，处理C在移栽后30、90 d明显好于处理A和处理B；在移栽后60 d,处理C与处理A无显著差异，但明显高于处理B。

2.3根际土壤多酚氧化酶活性

土壤多酚氧化酶主要来源于土壤微生物、植物根系分泌物及动植物残体分解释放的酶,它是一种复合性酶[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环[20]。不同处理不同时期土壤多酚氧化酶测定结果见表3。移栽后30 d，多酚氧化酶的活性处理C>处理B>处理A,且处理C显著高于另2个处理；移栽后60 d，多酚氧化酶活性增高，且处理C>处理B>处理A；移栽后90 d，处理C和处理B则显著高于处理A。伴随着有机质、腐殖质的分解，使用动植物有机肥的处理A和处理C的多酚氧化酶活性在移栽后30、60、90 d高于CK，由此说明使用动植物有机肥提高了土壤多酚氧化酶活性。

表2 不同处理对土壤蔗糖酶活性的影响 mg/(g·d)

表3 不同处理对土壤多酚氧化酶活性的影响 mg/(kg·h)

2.4不同处理对烤烟根际土壤微生物碳和微生物氮的影响

微生物碳(MBC)是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和氮矿化的动力,与土壤中的C、N、P、S等养分循环密切相关。目前，烟田土壤C/N比较低，是影响土壤和烟叶质量的生态环境之一。不同处理不同时期土壤微生物碳测定结果见表4。移栽后30 d，3个处理的土壤微生物碳比移栽前明显增高，且处理A显著高于处理B和处理C；移栽后60 d，处理C和处理B显著高于处理A；移栽90 d，处理C高于处理B和处理A。这说明使用动植物有机肥烤烟中后期根际土壤微生物碳量增高。

表4 不同处理对土壤微生物碳的影响 g/kg

土壤中微生物氮含量反映了土壤微生物对氮的转化固定与利用，是表征土壤微生物活动的主要指标。由测定结果分析可知，移栽后30 d和60 d，处理A的微生物氮含量高于处理B、处理C；移栽后90 d,处理B、处理C显著高于处理A。由此说明，处理B和处理C在移栽后90 d,土壤微生物氮量明显增加，土壤微生物活动加强。

表5 不同处理对土壤微生物氮的影响 g/kg

3 结论与讨论

脲酶是一种酰胺酶，能酶促有机物质分子中肽键的水解，它能专性水解尿素[21]。已经有研究证明，土壤脲酶活性与土壤微生物数量、有机质含量、全氮及速效氮含量呈正相关[22]，人们常用土壤的脲酶活性表征土壤的氮素状况[23]。动植物有机肥600 kg/hm2，土壤脲酶中期活性较高，后期降低明显，说明中期氮素供应良好，后期促进烟叶成熟落黄。土壤蔗糖酶活性动植物有机肥600 kg/hm2在前期和后期明显好于饼肥,动植物有机肥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学活性强度，升高和增加说明了土壤微生物活动加强。动植物有机肥600 kg/hm2和300 kg/hm2，土壤微生物碳中后期高于对照饼肥，对土壤改良有利。土壤多酚氧化酶在移栽后60 d明显升高，这与李娇等[24]施用生物有机肥，多酚氧化酶在移栽35～50 d逐渐增加的结果一致。表明该酶活性在烟株生长中期较强，促进了有机质的分解，加强了烟株生长发育。在移栽后60 d，多酚氧化酶活性表现为处理C>处理B>处理A,随着动植物有机肥含量的增加，多酚氧化酶活性随之增加，说明该肥料对根际土壤多酚氧化酶影响较大，如果施肥较少，可能会影响到烟草的正常生长发育。

土壤微生物是土壤组成不可或缺的组成部分，对土壤的形成和发育具有重要的作用，土壤微生物碳氮能很好地表征土壤微生物，可作为土壤质量变化的生物学指标[25]。有机肥对微生物碳的促进作用是很明显的，主要是因为有机肥施入之后在改善土壤理化性状的同时也为微生物的生长提供了良好的环境条件和能源，不同来源微生物及不同用量对微生物碳含量有不同程度的影响，在移栽后30 d，各处理较移栽前显著升高，在移栽后60 d，处理C>处理B>处理A,表明动植物有机肥的施用，能有效加强土壤微生物活性；在移栽后90 d，各处理的含量高于移栽后60 d，表明在烟株生长中后期，土壤微生物活性又有加强趋势，有利于烟叶成熟落黄及土壤改良，这可能与后期追肥或温度升高有关。土壤微生物氮在移栽后30 d和60 d均表现为处理A>处理B>处理C，在移栽后90 d则表现为处理B>处理C>处理A，表明与对照相比，后期动植物有机肥微生物氮的释放高于前期，但从整个生育期看，在移栽后30 d，土壤微生物氮含量达最高值，表明在生育期前期，氮素的释放较多。

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(责任编辑：曾小军)

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

河南省烟草公司许昌市公司科技计划项目(XCYC20164110024063)；中国烟草总公司河南省公司科技计划项目 (HYKJ201501)。

王满(1982—)，女，河南邓州人，硕士，主要从事烟草生产与科研。*通讯作者:郭芳阳。