不同种类绿肥翻压还田对植烟土壤微生物量及酶活性的影响

张黎明，邓小华，周米良，田 峰，赵炯平，江智敏，菅攀锋，张明发

（1湖南农业大学，长沙 410128；2湖南省烟草公司湘西自治州公司，湖南 吉首 416000；3浙江中烟工业有限责任公司，杭州 310009）

不同种类绿肥翻压还田对植烟土壤微生物量及酶活性的影响

张黎明1，2，邓小华1*，周米良2，田 峰2，赵炯平3，江智敏3，菅攀锋3，张明发2

（1湖南农业大学，长沙 410128；2湖南省烟草公司湘西自治州公司，湖南 吉首 416000；3浙江中烟工业有限责任公司，杭州 310009）

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用，通过3年田间定位试验，研究了不同种类绿肥翻压对植烟土壤微生物量和酶活性的影响。结果表明，绿肥翻压能提高植烟土壤微生物量和酶活性。与冬闲相比，土壤基础呼吸提高了 196.44%，细菌、真菌和放线菌数量分别提高了 36.29%、82.88%和 9.16%，蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶活性分别提高了 35.82%、10.57%、17.13%和15.89%。显然翻压绿肥对土壤微生物量的影响要大于土壤酶活性。不同绿肥之间，禾本科绿肥对土壤微生物量和土壤酶活性的影响最大，其次是豆科绿肥，十字花科绿肥的影响较小。因此，利用烟田冬季休闲时间种植绿肥后翻压还田，可改善烟田土壤环境，是实现烟叶生产可持续发展的一个重要措施。

绿肥；植烟土壤；微生物量；酶活性

微生物和酶是土壤重要的组成成分，可以调节和控制土壤代谢过程，常作为评价土壤生态环境质量的重要指标［1-4］，成为土壤学界研究热点。许多因素影响土壤微生物量和酶活性，如保护性耕作［5-6］、土地利用方式［7-11］、施肥［12-13］和秸秆还田［14-19］等。绿肥翻压还田影响植烟土壤微生物量和酶活性，改善土壤理化性状［20-22］，促进烤烟大田生长［22-23］，提高烟叶产质量［23-27］。李正［4，16］、刘国顺［3］、官会林［19］、陈晓波［27］、徐祥玉［28］等分别研究了绿肥翻压量、多年翻压绿肥、绿肥轮作、光叶紫花苕绿肥翻压对植烟土壤微生物量和酶活性影响，但较少涉及不同种类绿肥差异。由于不同种类绿肥的养分含量和C/N等因素差异［29］，其翻压后对土壤微生物量和土壤酶活性的影响也存在差异，进而对烤烟生长发育和烤后烟叶品质影响也不相同［22-24，30］。因此，通过多年定位绿肥翻压试验，分析不同种类绿肥翻压还田对植烟土壤微生物量和酶活性的影响，旨在探究不同种类绿肥翻压改良植烟土壤的功效，为在植烟土壤质量的维护和改良中合理选择绿肥提供参考依据。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验于 2011—2013年在湖南省湘西州凤凰县千工坪乡岩板井村（经度E109.30°，纬度N28.01°）进行。该试验地海拔452 m，种植制度为一年一熟（烤烟），土壤为石灰岩母质发育的黄壤，pH 6.23、有机质10.46 g/kg、碱解氮38.20 mg/kg、速效磷9.75 mg/kg、速效钾108.76 mg/kg。试验设7个处理，分别为光叶紫花苕（T1）（Viciavillosa Roth var.）、箭舌豌豆（T2）（Vicia sativa L.）、紫云英（T3）（Astragalussinicus L.）、黑麦草（T4）（Loliumperenne）、冬牧 70（T5）（Dongmu-70）和满园花（T6）（Raphanussativus L.）等6个绿肥品种，以不种植绿肥的冬闲处理为对照（CK）。随机区组设计，3次重复，21个小区，小区面积为39 m2。

每年 10月份烤烟收获后拔除烟秆和杂草，地块翻耕后用撒播方式播种绿肥。光叶紫花苕、箭舌豌豆、黑麦草和冬牧70的播种量为7.50 g/m2，紫云英和满园花的播种量为4.50 g/m2。每年4月中旬（烤烟移栽前20 d左右）将绿肥刈割后就地翻埋入土壤，然后整地起垄。3年绿肥鲜草平均翻压量：光叶紫花苕为 33 570.00 kg/hm2、箭舌豌豆为 30 368.40 kg/hm2、紫云英为20 930.40 kg/hm2、黑麦草为20 480.25 kg/hm2、冬牧70为23 211.60 kg/hm2、满园花为22 500.00 kg/hm2。

烤烟种植品种为K326，于每年的5月上旬移栽。三饼合一型基肥750.00 kg/hm2在起垄前开沟条施，提苗肥75.00 kg/hm2于移栽后7 d兑水浇施，专用追肥300.00 kg/hm2分别于移栽后15、25 d打洞穴施，硫酸钾375.00 kg/hm2于团棵后5 d打洞穴施。其他管理按照烤烟常规生产进行。

于2013年的10月烤烟拔秆后，从各小区两株烟正中位置，用土钻采集0～20 cm土层土壤，每个小区采5钻，混匀后用于测定土壤可培养微生物数量、土壤基础呼吸和土壤酶活性。

1.2测定项目与方法

土壤可培养细菌、真菌、放线菌采用平板菌落计数法测定［31］；土壤基础呼吸用土壤呼吸CO2测定法［31］；蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法；过氧化氢酶采用高锰酸钾容量法；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法；脲酶采用纳氏比色法［32］。

1.3统计方法

采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0进行数据处理和统计分析。对不同绿肥品种翻压后的植烟土壤微生物量和土壤酶活性进行方差分析，采用新复极差法进行多重比较。绝对增量=翻压绿肥-对照；相对增量=（翻压绿肥-对照）/对照×100。

2　结　果

2.1对土壤可培养微生物数量的影响

2.1.1与对照的微生物数量比较 由表1可知，绿肥翻压能明显提高植烟土壤细菌数量。翻压绿肥的土壤，其细菌数量达到104～106cfu/g土；与对照相比，其绝对增量为8.97×104～113.68×104cfu/g土，平均为60.14×104cfu/g土，其中T4处理的土壤细菌绝对增量最高达到1.13×106cfu/g土，T1处理的土壤细菌绝对增量最少，为8.97×104cfu/g土。T4和T5处理的土壤细菌数量显著高于对照。

绿肥翻压能显著提高植烟土壤真菌数量。翻压绿肥的土壤真菌数量达到103～104cfu/g土；与对照相比，其绝对增量为 24.66×102～60.77×102cfu/g土，平均为43.14×102cfu/g土。T2处理的土壤真菌最多，达到1.13×104cfu/g土；T1处理的土壤真菌最少，为7.67×103cfu/g土。翻压绿肥处理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤真菌数量显著高于对照。

绿肥翻压影响植烟土壤放线菌数量。翻压绿肥的土壤放线菌数量达到103～105cfu/g土，与对照相比，其绝对增量为-25.16×103～75.33×103cfu/g土，平均为26.22×103cfu/g土。其中，T1、T4、T5、T6处理土壤放线菌数量高于对照，T2和T3处理的土壤放线菌数量小于对照，但差异不显著。

2.1.2不同种类绿肥可培养微生物相对增量差异由图1可知，翻压绿肥的土壤细菌数量较对照增加了5%～70%，平均增加了36%；不同处理之间土壤细菌相对增量大小排序为：T4＞T5＞T2＞T3＞T6 ＞T1；其中，T4和T5处理的土壤细菌相对增量高于平均值；但不同处理的土壤细菌数量无显著差异。

图1　不同种类绿肥翻压后植烟土壤可培养微生物相对增量Fig.1 Relative increment of quantity of tobacco-planting soil microorganism after turnover of different green manures

从土壤真菌看，翻压绿肥的土壤真菌数量较对照增加了40%～110%，平均增加了82%；不同处理之间土壤真菌相对增量大小排序为：T2＞T3＞T4＞T5＞T6＞T1；其中，T2、T3、T4和T5处理的土壤真菌相对增量高于平均值； T2、T3、T4、T5处理的土壤真菌数量显著高于T1、T6处理。

从土壤放线菌看，翻压绿肥的土壤放线菌数量相对增量为-8%～26%，平均增加了9%；不同处理之间土壤放线菌相对增量大小排序为：T5＞T4＞T1 ＞T6＞T3＞T2；其中，T4和T5处理的土壤放线菌相对增量高于平均值；T3和T2处理的放线菌相对增量为负值；T4和T5处理的土壤放线菌数量显著高于T2处理。

2.2对土壤基础呼吸的影响

2.2.1与对照土壤基础呼吸比较 由表1可知，绿肥翻压能显著提高植烟土壤基础呼吸。绿肥翻压的土壤基础呼吸达到了0.22～0.48 mg/（d·g）；与对照相比，其绝对增量为 0.10～0.36 mg/（d·g）平均为0.24 mg/（d·g）。尤其是T4处理的土壤基础呼吸最高达到0.48 mg/（d·g），T5处理的土壤基础呼吸最低，为0.22 mg/（d·g）。翻压绿肥处理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤基础呼吸显著高于对照。

表1　绿肥翻压对土壤可培养微生物数量和基础呼吸的影响Table1 The effect of turnover green manure on quantity and basal respiration of tobacco-planting soil microorganisms

2.2.2不同种类绿肥土壤基础呼吸相对增量差异由图2可知，翻压绿肥的土壤基础呼吸较对照增加了85%～299%，平均为196.44%。不同处理之间土壤基础呼吸相对增量大小排序为：T4＞T3＞T1＞T2＞T6＞T5；其中，T1、T3和T4处理的土壤基础呼吸相对增量高于平均值；T3、T4处理的土壤基础呼吸显著高于T1、T2、T5、T6处理。

图2　不同种类绿肥翻压后植烟土壤基础呼吸相对增量Fig. 2 Relative increment of basal respiration of tobaccoplanting soil microorganisms after turnover of different green manures

2.3对土壤酶活性的影响

2.3.1与对照的土壤酶活性比较 绿肥翻压还田能提高植烟土壤酶活性（表2）。从土壤蔗糖酶看，绿肥翻压的土壤蔗糖酶为302.53～451.49 mg/（g·d）；与对照相比，其绝对增量为39.91～188.87 mg/（g·d），平均为94.07 mg/（g·d）。其中，T4、T1、T5等绿肥提高蔗糖酶活性的幅度较大，其他绿肥提高幅度相对较小。翻压绿肥处理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤蔗糖酶显著高于对照。

表2　绿肥翻压对植烟土壤酶活性的影响Table 2 The effect of turnover green manure on the enzyme activities of tobacco-planting soil

从土壤过氧化氢酶看，绿肥翻压的土壤过氧化氢酶达到了8.02～9.92 mL/（g·h）；与对照相比，其绝对增量为0.02～1.92 mL/（g·h），平均为0.85 mL/（g·h）。其中，T2、T3处理显著高于对照。

从土壤磷酸酶看，绿肥翻压的土壤磷酸酶达到了20.94～24.10 mg/（g·h）；与对照相比，其绝对增量为1.31～4.47 mg/（g·h），平均为3.36 mg/（g·h）。其中，T2、T4、T6处理显著高于对照。

从土壤脲酶看，绿肥翻压的土壤脲酶达到了3.25～3.94 mg/（g·h）；与对照相比，其绝对增量为0.12～0.81 mg/（g·h），平均为0.50 mg/（g·h）。翻压绿肥处理（T1、T2、T3、T4、T5、T6）的土壤脲酶与对照差异不显著。

2.3.2不同种类绿肥土壤酶活性相对增量差异由图3可知，翻压绿肥的土壤蔗糖酶较对照增加了15.59%～71.92%，平均为35.82%。不同处理之间土壤蔗糖酶相对增量大小排序为：T4＞T1＞T5＞T6 ＞T3＞T2；其中，T1、T4和T5处理提高蔗糖酶活性的幅度较大，在35%以上，相对增量高于平均值；T1、T4和T5处理的土壤蔗糖酶显著高于T2、T3、T6处理。

图3　不同种类绿肥翻压后植烟土壤酶活性相对增量Fig. 3 Relative increment of enzyme activities of tobaccoplanting soil after turnover of different green manures

从土壤过氧化氢酶看，翻压绿肥的土壤过氧化氢酶较对照增加了6.67%～22.75%，平均为17.13%。不同处理之间土壤过磷酸酶相对增量大小排序为：T2＞T3＞T4＞T1＞T6＞T5；其中，T2、T3处理的过氧化氢酶相对增量高于平均值，也显著高于T5处理。

从土壤磷酸酶看，翻压绿肥的土壤磷酸酶较对照增加了0.22%～23.94%，平均为10.57%。不同处理之间土壤磷酸酶相对增量大小排序为：T4＞T2＞T6＞T1＞T3＞T5；其中，T2、T4、T6处理的磷酸酶相对增量高于平均值；不同种类绿肥处理的土壤磷酸酶差异不显著。

从土壤脲酶看，翻压绿肥的土壤脲酶较对照增加了3.83%～25.88%，平均为15.89%。不同处理之间土壤脲酶相对增量大小排序为：T5＞T3＞T6＞T2＞T4＞T1；其中，T3、T5、T6处理的脲酶相对增量高于平均值；不同种类绿肥处理的土壤脲酶差异不显著。

3　讨　论

3.1不同种类绿肥翻压对土壤可培养微生物的影响

植烟土壤微生物数量和活性是其肥力的重要指标。微生物区系复杂和数量多的土壤，其微生态系统平衡，有利于烤烟健康生长。刘国顺等［3］、李正等［4］、王丽宏等［9］、肖嫩群等［18］、陈晓波等［27］的研究结果表明翻压绿肥能够提高植烟土壤微生物数量，这与本研究结果是一致的，绿肥腐解过程需要大量微生物的参与，从而促进了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物数量的增加。本研究发现不同绿肥翻压后对土壤微生物数量的影响程度不一样，以禾本科绿肥的黑麦草对提高土壤微生物数量效果最好，其次是豆科绿肥紫云英，十字花科绿肥满园花效果相对较差。这种差异可能是不同绿肥品种的C/N不同，满园花的碳氮比小较易分解，而黑麦草的碳氮比大分解过程相对较长，从而为微生物提供的养分存在差异，使土壤产生的微生物数量不同。

3.2不同种类绿肥翻压对土壤基础呼吸的影响

土壤基础呼吸反映了土壤中微生物活性及对有机质残体分解的速度和强度，是土壤微生物活性的重要标志。刘国顺等［3］、李正等［4］、陈晓波等［27］的研究结果表明翻压绿肥能够提高植烟土壤基础呼吸，这与本研究结论是一致的，也充分表明翻压绿肥改善了土壤微生态环境，明显促进了土壤生物活性的提高和土壤微生物菌群结构的协调。这是因为连年翻压绿肥后，为微生物的生长提供了足够碳和氮源，从而促进了土壤大量繁殖微生物，增强了土壤微基础呼吸。本研究发现不同绿肥翻压后对土壤基础呼吸的影响程度不一样，以黑麦草对提高土壤基础呼吸效果最好，其次是紫云英，冬牧70效果相对较差。这种差异有可能是翻压冬牧 70的土壤放线菌数量多，而在绿肥残体分解期，真菌和细菌比放线菌更为活跃所导致。

3.3不同种类绿肥翻压对土壤酶活性的影响

土壤蔗糖酶活性强弱反映了土壤熟化程度和肥力水平，过氧化氢酶可以用来表征土壤腐殖化强度大小和有机质的积累程度，而磷酸酶、尿酶活性高低可在一定程度上分别反映土壤中有机磷的生物有效性、供氮能力。刘国顺等［3］、李正等［4］、官会林等［19］的研究结果表明翻压绿肥能够提高植烟土壤酶活性，这与本研究结论是一致的。土壤酶主要是由土壤微生物的活动、植物根系分泌物和动植物残体腐解过程所释放。当绿肥翻压还土后，不但本身能够在土壤中释放各种酶类，同时还为微生物提供了营养，促进微生物繁殖，使微生物活动能够产生大量土壤酶。本研究发现绿肥翻压对不同种类土壤酶活性的影响程度不同，以对蔗糖酶活性影响最大（6个绿肥品种平均增幅为 35.82%），其次为磷酸酶活性（平均增幅为17.13%），对脲酶活性（平均增幅为15.89%）影响相对最小。与此同时，本研究还发现不同种类绿肥翻压后对土壤酶活性的影响也不同，以禾本科绿肥的黑麦草对提高土壤酶活性效果最好，其次是豆科绿肥紫云英，十字花科绿肥满园花效果相对较差。这种差异的存在，说明不同绿肥翻压还土对土壤微生物的影响不同，可为生产中因地制宜选择绿肥品种提供参考。

4　结　论

研究结果表明：①绿肥翻压能提高植烟土壤微生物数量，与冬闲相比，细菌、真菌、放线菌数量分别平均提高36.29%、82.88%、9.16%；②绿肥翻压能提高植烟土壤基础呼吸强度，与冬闲相比，土壤基础呼吸平均提高196.44%；③绿肥翻压能提高植烟土壤酶活性，与冬闲相比，蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶活性分别平均提高35.82%、10.57%、17.13%、15.89%；④绿肥翻压对土壤微生物数量和酶活性的影响程度不同，对土壤微生物数量以对真菌影响最大，对土壤酶活性以对蔗糖酶影响最大；⑤不同种类绿肥翻压提高土壤微生物量和酶活性的效果不同，禾本科绿肥的效果大于豆科和十字花科，禾本科绿肥以黑麦草相对较好，豆科绿肥以紫云英相对较好。

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Effects of Different Green Manures on Microbial Biomass and Enzyme Activities of Tobacco-planting Soil

ZHANG Liming1，2， DENG Xiaohua1*， ZHOU Miliang2， TIAN Feng2， ZHAO Jiongping3，JIANG Zhimin3， JIAN Panfeng3， ZHANG Minghua2
（1.Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China； 2. Tobacco Monopoly Bureau of Xiangxi Autonomous Prefecture，Jishou， Hunan 416000， China； 3. China Tobacco Zhejiang Industrial Co.， Ltd， Hangzhou 310009， China）

In order to investigate the ecological functions of green manure in improving soil， field experiment in 3 consecutive years were conducted to study the effect of different green manure application on the microbial biomass and enzyme activities of tobaccoplanting soil. The results showed that green manure turnover could increase soil microbial biomass and soil enzyme activities. Compared with control， the total activities of soil microorganism were increased by 196.44%， and the amounts of bacterium， fungus，actinomyces increased by 36.29%， 82.88%， 9.16%， respectively. The activities of invertase， catalase， phosphatase and urease were increased by 35.82%， 10.57%， 17.13%， and 15.89%， respectively. The influence of consecutive green manure turnover on soil microbial biomass was bigger than soil enzyme activities. The influence of gramineous green manure application on the microbial biomass and enzyme activities of tobacco-planting soil was the biggest， with the next being leguminous green manure ， and cruciferae green manure being the smallest. Thus， application of green manures could improve soil environment of tobacco field and be favorable to the sustainable development of tobacco production.

green manure； tobacco-planting soil； microbial biomass； enzyme activity

S572.062

1007-5119（2016）04-0013-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.04.003

湖南省烟草专卖局重点项目“湘西州烟区植烟土壤维护和改良研究与示范”（13-14ZDAa03）；浙江中烟工业有限责任公司项目“绿肥改良植烟土壤示范推广”（ZJZY2013B003）

张黎明（1982-），在读硕士，农艺师，主要从事烟叶科研及推广工作，E-mail：yzdxh@163.com。*通信作者，E-mail：yzdxh@163.com

2015-12-30

2016-05-03