有机物料还田对烟田土壤养分、微生物数量与酶活性的影响

 肖敏淇 

（长沙市明德中学，湖南 长沙 410004）



有机物料还田对烟田土壤养分、微生物数量与酶活性的影响

肖敏淇

（长沙市明德中学，湖南 长沙 410004）

摘 要：通过大田试验，将3种有机物料（玉米秆、有机肥、紫云英）还田应用于烤烟生产，探讨了其对土壤基本理化性状、微生物数量、酶活性的影响。结果表明：与常规施肥相比，3种有机物料还田后，烟田的土壤有机质含量提高了3.4%～11.2%，微生物总活性提高了123.1%～161.5%；蔗糖酶、过氧化氢酶的活性分别提高了9.5%～37.3%和17.4%～37.0%；上等烟比例提高了2.1～2.6个百分点，烟叶产量提高3.7%～7.4%；其中以有机肥还田的效果最好。这表明有机物料还田能一定程度地提高土壤有机质和土壤养分含量，增加土壤细菌和放线菌数量，增强微生物总活性和土壤酶活性，同时还能提高烟叶的产质量。

关键词：有机物料；土壤养分；微生物；酶活性；烟田

烟草是我国主要经济作物之一，在国民经济中占有十分重要的地位[1]。随着现代烟草农业的发展和化肥的推广应用，农业机械化程度不断加强，化肥用量不断上升，烟田普遍出现土壤板结、肥力下降、养分含量降低、比例失调等问题，烟田土壤环境的恶化直接影响了烟株的正常生长发育，导致烟叶产量降低，烟叶品质下降[2-3]。有报道指出，有机肥在改善烟田土壤环境、提高烟叶产量和品质等方面有较好的效果；还有报道指出，稻田冬季种植紫云英对改良土壤结构、提高土壤养分也有较好的效果[4-5]。但关于玉米秆、紫云英等有机物料还田对烟田土壤微生物和酶活性影响的报道较少。为此，设计了玉米秆异地还田、紫云英还田等不同处理，以期研究玉米秆、紫云英和有机肥还田对烟田土壤养分、微生物和酶活性及烟叶产质量的影响，为有机物料的有效应用及烟田合理施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试品种

试验于2015年在常德市石门县南北镇进行，该区域属于中亚热带向亚热带过渡的季风湿润气候区，境内年平均气温16.70℃，全年无霜期282 d，年日照1 646 h，年平均降雨量为1 650 mm，平均海拔约1 100 m。供试土壤为板页岩发育的黄棕壤，试验前土壤的基本理化性状为：pH值6.8、有机质22.3 g/kg、碱解氮93.4 mg/kg、有效磷65.5 mg/kg、速效钾268.2 mg/kg。供试烤烟品种为云烟87。

1.2 试验设计

试验设置4个处理：处理1（CK），常规施肥；处理2，常规施肥＋玉米秆异地还田（干玉米秆300 kg/667m2（0.45 kg/m2）；处理3，常规施肥＋有机肥300 kg/667m2；处理4，常规施肥＋冬季的紫云英还田。每个处理重复3次，共12个小区，小区面积60 m2，每小区种植5行，每行种烟20株，计烟草100株/小区，各小区按随机区组排列。

常规施肥操作如下。（1）基肥：专用基肥50 kg/667m2＋专用追肥10 kg/667m2＋活性肥20 kg/667m2；（2）追肥：移栽7 d时施专用提苗肥5 kg/667m2；移栽25 d时施专用追肥10 kg/667m2＋硫酸钾20 kg/667m2。玉米秆和紫云英在翻耕时，采用深埋还田方式，一次性还田；有机肥与基肥于翻耕前以条施方式一次性施用；追肥以浇灌的方式分两次施用。烤烟栽培、管理、烘烤及分级等程序按照当地烟草部门要求执行。

1.3 测定项目及方法

试验前采集0～20 cm耕层土壤作为基础土壤样品，测定pH值、有机质、氮、磷、钾等指标；烤烟收获后采集0～20 cm耕层土壤样品，分别测定各小区土壤的基本理化性状、微生物数量及其活性、土壤酶活性等指标。土壤基本理化性状采用常规分析方法[6]，土壤微生物数量采用稀释平板法测定[7]；土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶活性分别采用3,5-二硝基水杨酸比色法、碘量法、氨基安替比林-铁氰化钾法、苯酚次氯酸比色法测定[8]。各小区烟叶单采单收单独计产，烘干后进行分级称重。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟田土壤基本理化性状影响

土壤有机质是土壤的重要组成部分，直接或间接地影响着土壤结构、养分供给、微生物数量及酶活性等，是衡量土壤环境优劣的一项重要指标[9]。从表1中可以看出，3种有机物料还田均可在一定程度上提高土壤有机质含量，处理2～处理4的土壤有机质含量分别比对照高3.4%、13.8%和11.2%；处理2～处理4对提高土壤中氮、磷、钾含量及阳离子交换量也有一定效果，其中处理3的土壤有效磷、速效钾和阳离子交换量分别比对照提高了102.5%、180.0%和7.6%。这表明3种有机物料还田对提高土壤养分以及促进土壤保水保肥均有一定效果，其中又以施用有机肥的效果最好。处理2效果相对较差，这可能是因为玉米秆还田后，腐熟时间较短，有机物质来不及分解，所以对土壤性状影响较小。

表1　不同处理对烟田土壤基本理化性状的影响

2.2 不同处理对烟田土壤微生物的影响

微生物数量直接影响土壤生物活性和土壤有效养分的供给，也是评价土壤肥力的重要指标之一。由表2可知，烟田0～20 cm耕层土壤中细菌数量最多，在171.34×104～215.04×104cfu之间；其次是放线菌，在205.26×103～419.19×103cfu之间；真菌最少，在68.42×102～94.35×102cfu之间。从微生物总活性及细菌、真菌、放线菌的数量来看，3种有机物料还田处理均高于常规施肥处理。其中，处理3和处理4的微生物总活性较高，分别比对照高146.2%和161.5%；处理2相对较低，但也比对照处理高123.1%。处理3的细菌、真菌数量较高，处理2的放线菌数量较高。因此，综合来看，以有机肥和紫云英还田对提高微生物总活性和微生物数量效果最好。

表2　不同处理对烟田土壤微生物与酶活性的影响

2.3 不同处理对土壤酶活性的影响

土壤酶在许多重要的生物化学过程中起重要作用，也是土壤生态质量优劣的主要参考指标。土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶在土壤碳、氮、磷循环中起重要作用[10]。蔗糖酶能催化蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，为植物和微生物生长提供碳源；过氧化氢酶参与光呼吸（利用氧气并生成二氧化碳）和共生性氮固定（将氮气解离为活性氮原子）；磷酸酶能够催化土壤有机磷化合物的分解反应，其活性直接影响土壤有机磷的分解转化及其生物有效性；脲酶参与土壤氮素的分解转化。由表2可知，3种有机物料还田处理的蔗糖酶、过氧化氢酶均高于常规处理，其中蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性均以处理3最高，处理4的磷酸酶活性最高。这表明3种物料还田对提高土壤酶活性都有一定的效果，其中以有机肥的效果最佳。

2.4 不同处理对烟叶产质量的影响

从表3中可以看出，处理2～处理3的上等烟比例比对照高2.1～2.6个百分点，而下等烟比例比对照低0.5～1.2个百分点，这说明有机物料还田能提高优质烟叶的数量。从产量来看，处理2～处理3的产量比对照高3.7%～7.4%，产值也相应增加。

表3　不同处理对烟叶产质量的影响

3 结论与讨论

玉米秆和紫云英作为有机物料，其本身含有丰富的纤维素、木质素等富碳物质和N、P、K等多种营养元素，而有机肥中含有丰富的有机质和一定量的其他养分。3种有机物料还田后，经微生物分解释放出大量养分，使土壤有机质含量得到提高，土壤养分得以积累。而且，由于微生物作用需要一段过程，所以有机物料还田的养分可分阶段释放。一方面可满足作物各个时期对养分的需求；另一方面不会导致肥料一次性施入所造成的浪费，从而提高肥料的利用效率。

土壤微生物和土壤酶同时作用于土壤物质转化和能量流动，一起推动着土壤代谢过程[10]。3种有机物料还田后，可能使土壤本身的N、P、K及一些微量营养元素得到活化，给微生物生长和繁殖提供了适宜的条件，使土壤中微生物的种群和数量增加。该研究中，3种有机物料还田后，土壤细菌和放线菌数量增加，微生物总活性表现出明显的加强趋势，这与以往的很多研究结论一致。

土壤微生物种群和数量增加后，又促进了土壤中各种酶活性的提高。试验结果表明，3种有机物料进入土壤中后，土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性得到不同程度的提高，表明玉米秆、有机肥和紫云英还田都能提高土壤碳、氮元素的转化能力，有利于烤烟的生长发育。反过来，土壤酶活性提高也能增强土壤微生物的活性，二者相互关联，相互促进，加速了土壤中物质和能量的代谢。有机肥在发酵过程中，会产生一定量的微生物，这些微生物随肥料进入土壤后，对提高土壤微生物和酶活性的效果优于玉米秆和紫云英还田。

由于土壤环境的改善和土壤养分的提高，烟叶的产量和品质也得到提升。不过由于玉米秆和紫云英在土壤中腐解和养分释放是一个比较长期的过程，尤其是玉米秆，由于烟田中没有淹水或积水的时期，有机物料的腐解较慢，进入土壤的后效，有待进一步研究。

结合土壤养分、土壤微生物和酶活性、烟叶产量和经济性状等指标，以有机肥的效果最佳，其次为紫云英还田，玉米秆还田相对较差，这与有机肥本身含有较高含量的养分以及养分容易被吸收，而玉米秆腐熟慢、养分释放慢等有较大的关系。然而，玉米秆作为农业生产的废弃物之一，尽管短时间内腐解效果较差，但在充分利用农业废弃物资源、改善土壤性状和提高烤烟经济效益等方面的作用还是值得肯定的。

紫云英是农田中较普遍的一种绿肥，许多研究证明其在改善土壤结构，提高土壤养分等方面都有较理想的效果[11]，且成本较低。但是，就目前的推广情况来看，包括紫云英、黑麦草、箭舌豌豆等绿肥在烤烟生产中的应用还较少，该研究证明其在烤烟生产中应用有较好的生态效益和经济效益，值得进一步推广。

综合来看，有机肥具有快速、高效培肥等特点，但是生产成本要比其他2种有机物料高。玉米秆短时间效果较差，但是合理地再利用了废弃资源。紫云英成本不高，且生态经济效益较好。因此，笔者认为，不同的烤烟生产区域，可以因地制宜的选用有机物料还田，均能带来一定的生态效益和经济效益。

参考文献：

[1] 赵松义，肖汉乾. 湖南植烟土壤肥力与平衡施肥[M]. 长沙：湖南科学技术出版社，2005.

[2] 吴 震，曾 中，田 峰，等. 湖南烟叶标准化生产现状与发展对策[J]. 中国烟草科学，2013，34（1）：7-11.

[3] 张 翔，范艺宽，毛家伟，等. 不同种植制度和施肥措施对烟田土壤养分及微生物的影响[J]. 华北农学报，2009，23（4）：208-2l2.

[4] 刘国顺，刘韶松，贾新成，等. 烟田施用有机肥对土壤理化性状和烟叶香气成分含量的影响[J]. 中国烟草学报，2005，11（3）：29-33.

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[10] 姬兴杰，熊淑萍，李春明，等. 不同肥料类型对土壤酶活性与微生物数量时空变化的影响[J]. 水土保持学报，2008，22（1）：123-127，133.

[11] 肖嫩群，张洪霞，成 壮，等. 紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响[J]. 中国生态农业报，2010，18（4）：711-715.

（责任编辑：成 平）

Effects of Different Organic Materials on Soil Nutrients, Microbial Quantity and Enzyme Activities  in  Tobacco  Field

XIAO Min-qi（Mingde Middle School of Changsha City, Changsha 410004, PRC）

Abstract：Through the field experiment, 3 kinds of organic materials (corn straw, organic fertilizer and Chinese milk vetch) returning were applied in tobacco production to explore their effects on soil physical and chemical properties, microbial quantity and enzyme activity. The results showed that compared with the conventional fertilization, the effects of 3 kinds of organic materials returning were as follows: the soil organic matter content in tobacco field raised by 3.4%～11.2%, total microbial activity increased by 123.1%～161.5%, the activity of sucrose enzyme and catalase increased by 9.5%～37.3% and 17.4%～37.0% respectively, the proportion of fine tobacco increased by 2.1%～2.6%, and the yield of tobacco leaves improved by 3.7%～7.4%; among them, organic fertilizer returning had the best effect. It was indicated that organic materials returning could raise the contents of soil organic matter and nutrients to a certain degree, increase the number of soil bacteria and actinomycetes, enhance total microbial activity and enzyme activity, and improve the yield and quality of tobacco leaves as well.

Key words：organic material; soil nutrient; microorganism; enzyme activities; tobacco field

通讯作者：吴海勇

作者简介：肖敏淇（1998-），女，湖南长沙市人，高中生。

基金项目：中国烟草总公司湖南省公司科技项目（14-16ZDAa01）

收稿日期：2015-11-25

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.01.011

中图分类号：S154.2

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）01-0034-03