翻压绿肥对植烟土壤抗氧化酶活性及烤烟的影响

2019-10-25王飞徐茜陈志厚

江苏农业科学 2019年13期

王飞徐茜陈志厚

摘要：为探究不同绿肥翻压对植烟土壤酶活性及烤烟的影响，设置了CK（不翻压绿肥）、T1（翻压光叶苕子）、T2（翻压黑麦草）、T3（翻压紫云英）4个处理，结果表明，T1、T2、T3处理的土壤过氧化氢酶活性与CK相比，分别提高了13.39%～30.65%、4.48%～38.71%、3.29%～30.43%，土壤多酚氧化酶活性分别提高了7.92%～61.71%、10.60%～90.70%、29.41%～60.68%;烤烟总生物量分别提高了4.83%、1.21%、3.32%，产量分别提高了4.19%、2.40%、3.59%;T1处理更有利于改善团棵期烟株农艺性状，T2处理有利于提高烟株茎围，T3处理提高了烟株中后期最大叶长和最大叶面积;T1、T2处理均提高了B2F（上桔二）与C3F（中桔三）还原糖含量、总钾含量、糖碱比、氮碱比，T3提高了B2F（上桔二）烟碱含量、总糖含量、还原糖含量、总氮含量、两糖比。综上所述，翻压绿肥可以提高植烟土壤酶活性、烤烟生物量与产量，改善烤烟农艺性状与品质。

关键词：绿肥;烤烟;土壤酶活性;生物量;产量;农艺性状;化学成分

中图分类号： S572.06 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）13-0304-05

烟草作为重要的经济作物，易受气候与栽培条件影响。烟草连作容易导致土壤肥力下降、病虫害加剧、烤烟品质下降[1]。近年来人们呼吁使用有机肥以减少化肥施用量，目前关于有机肥对植烟土壤影响的研究有探究稻草、秸秆等还田以及施用花生饼、菜子饼等饼肥对烤烟及土壤的影响等[2-4]。研究表明，翻压绿肥能够有效调节土壤水、气、热[5-7]，增强土壤肥力和土壤酶活性[8]，酶活性提高后可以进一步促进土壤肥力转化[9]。在我国南方丘陵地区有关绿肥翻压对土壤特性及烤烟的影响的研究报道较少。鉴于此，本试验通过翻压种植密度相同的光叶苕子（Vicia villosa Roth var.glabresens Koch）、黑麦草（Lolium perenne L.）、紫云英（Astragalus sinicus L.）3种绿肥植物，探究翻压这3种绿肥植物对植烟土壤酶活性及烤烟的影响，旨在为烟区减少化肥施用、改善植烟土壤环境从而生产出品质更好的烤烟奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于福建省南平市光泽县寨里镇小寺州村（117°39′E，27°38′N），属中亚热带气候，年降水量为1 800 mm。土壤初始养分：有机质、全氮含量分别为17.43、2.18 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量分别为183.56、39.03、100.08、225.66、46.49 mg/kg，试验区降水量与气温情况见图1。从烟株移栽至团棵期，日最高温超过20 ℃的天数为8 d，日最低气温低于10 ℃的天数为24 d。烟株生长期内出现降水的总天数为80 d，日降水量在0～10 mm范围内的天数为43 d，日降水量在10～25 mm范围内的天数为30 d，日降水量在25～50 mm范围内的天数为7 d。按照烟株生长期计算，从烟株移栽至试验田到烟株团棵期，约为40 d，而出现降水的天数为26 d。团棵期至旺长期出现降水的天数为 10 d。旺长期至打顶期出现降水的天数为8 d。

1.2 材料来源

光叶苕子、黑麦草、紫云英种子购于蓝天种业有限公司，千粒质量分别为70.74、3.28、9.62 g，在试验地发芽率分别为35.00%、80.00%、35.00%。供试的烤烟品种为K326。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，分为对照组不翻压绿肥（CK）和翻压光叶苕子（T1）、翻压黑麦草（T2）、翻压紫云英（T3）共4种处理，每种处理3个重复，每个重复小区面积为24 m2。绿肥植物于2016年11月份播种，采用撒播方式，根据绿肥植物种子发芽率和千粒质量，控制3种绿肥植物成活密度为 200株/m2。在烤烟移栽前20 d同时翻压3种绿肥植物，翻压时绿肥生物量及养分含量见表1。烤烟播种时间为2016年12月5日，移栽至试验地时间为2017年2月18日，基肥是烟草专用肥（480.00 kg/hm2）以及钙镁磷肥（150.00 kg/hm2），基肥施肥时间为移栽前20 d，追肥为硝酸钾（300.00 kg/hm2），追肥時间为移栽后30 d和60 d，烟田行距为1.20 m，株距为0.50 m。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤抗氧化酶活性测定过氧化氢酶活性测定采用0.1 mol/L高锰酸钾滴定法，多酚氧化酶活性测定采用邻苯三酚比色法[10-11]。

1.4.2 烟株农艺性状测定烟株农艺性状测定参考YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》，在每个小区内选取5株具有代表性烟株，分别在烟株生长团棵期、旺长期、打顶期测定烟株株高、茎围、节距、有效叶数、最大叶长、最大叶宽，并计算出最大叶面积。

1.4.3 烟株生物量测定于烟株生长成熟期时，将烟株整株拔起，洗净烟株土壤，将烟株根、茎、叶分开，在105 ℃下杀青20 min后再75 ℃烘干。

1.4.4 烤烟化学成分测定烤烟烟碱、总糖、还原糖、总氮、总钾含量参照YC/T 159—2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》、YC/T 176—2003《烟草及烟草制品石油醚提取物的测定》、YC/T 216—2013《烟草及烟草制品淀粉的测定连续流动法》、YC/T 222—2007《烟草及烟草制品 pH的测定》测定。

1.4.5 绿肥生物量测定绿肥生物量采用样方法测定，样方面积为1×1 m2，将绿肥整株取走，用纯水洗净根部泥沙，晾干至自然状态下称质量，再在95 ℃下杀青10 min，65 ℃下烘干至恒质量，再称质量，粉碎后用于测定绿肥养分。

1.4.6 绿肥养分测定（1）绿肥全碳、全氮采用ELEMENTER公司生产的元素分析仪（Vario MAX CN）测定。

（2）将优级纯的硝酸和高氯酸按照体积比5 ∶ 1的比例消煮烘干后的绿肥样品，制备母液，用于测定绿肥植物的全磷、全钾、全钙、全镁含量。全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度计测定，全钙、全镁含量采用原子吸收分光光度法测定。

1.5 数据处理

采用SPSS 17.0、Sigmaplot 12.5分析和处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤抗氧化酶活性的影响

2.1.1 不同处理对土壤过氧化氢酶活性的影响过氧化氢酶通过诱导植物分解过氧化氢来防止其对生物体造成毒害[12]。如图2-a所示，团棵期土壤过氧化氢酶活性表现为T3>T1>T2>CK，T1、T3处理土壤过氧化氢酶活性均显著高于CK和T2处理，较CK处理分别提高了13.39%、17.86%，较T2处理分别提高了8.55%、12.82%，而T2处理土壤过氧化氢酶活性与CK无显著差异。旺长期T1、T2、T3处理土壤过氧化氢酶活性均显著高于CK，较CK分别提高了30.65%、38.71%、16.45%，且各处理两两之间均具有显著差异。打顶期各处理土壤过氧化氢酶活性高低顺序与团棵期表现一致，T1、T2、T3处理土壤过氧化氢酶活性比CK分别提高了 19.57%、13.04%、30.43%。成熟期T1处理土壤过氧化氢酶活性显著高于其他处理，与CK相比T1、T2、T3土壤过氧化氢酶活性分别提高了20.19%、4.69%、3.29%。

综上所述，T1、T2处理土壤过氧化氢酶峰值出现在旺长期，而T3处理土壤过氧化氢酶峰值出现在团棵期。T1、T2、T3处理均提高了植烟土壤过氧化氢酶活性，T1处理提高范围为13.39%～30.65%，T2处理提高范围为4.48%～38.71%，T3处理提高范围为3.29%～30.43%。T1、T2处理均在旺长期对土壤过氧化氢酶活性提高幅度最大，而T3处理在打顶期对土壤过氧化氢酶活性提高幅度最大。

2.1.2 不同处理对土壤多酚氧化酶活性的影響多酚氧化酶能够消化土壤中木质素分解产生的酚类物质，防止土壤中酚类积累污染土壤[13]。由图2-b可知，团棵期各处理土壤多酚氧化酶活性表现为T1>T3>T2>CK，T1、T2、T3处理分别较CK提高了38.09%、10.60%、29.41%，其中T1、T3处理土壤多酚氧化酶活性均显著高于CK。旺长期各处理土壤多酚氧化酶活性高低表现为T2>T1>T3>CK，分别比CK高出90.70%、53.49%、51.16%。打顶期T1、T2、T3处理之间土壤多酚氧化酶活性无显著差异，但都显著高于CK，分别比CK高出61.71%、62.07%、60.68%。成熟期T1、T2、T3处理土壤多酚氧化酶活性与CK相比分别高出7.92%、16.90%、33.97%。

对于土壤多酚氧化酶的分析表明，T1、T2、T3处理在烟株生长的团棵期、旺长期、打顶期、成熟期均能提高土壤多酚氧化酶活性，提高范围分别为7.92%～61.71%、10.60%～90.70%、29.41%～60.68%。与CK相比，T1、T3处理在打顶期的提高幅度最大，T2处理在旺长期的提高幅度最大。

2.2 不同处理对烟株农艺性状的影响

如表2所示，就烟株团棵期而言，T1处理烟株有效叶数、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积显著高于CK，与CK相比分别增长了14.94%、16.83%、30.16%、52.09%，T1处理烟株株高较CK增加了5.35%。T1处理烟株最大叶长、最大叶宽、最大叶面积与T2、T3差异显著，其最大叶长、最大叶宽、最大叶面积比T2处理分别高出11.46%、16.26%、29.44%，与T3处理比较分别高出14.56%、23.32%、41.15%。T2处理烟株茎围比CK显著高出8.50%，T3处理烟株茎围比CK高出2.29%，T2、T3处理烟株其他农艺性状与CK比较差异均不显著。

烟株旺长期时，T1处理烟株茎围、最大叶长与CK比较分别增加了12.25%、9.38%，其他农艺性状与CK相比差异不显著。T2处理烟株茎围、最大叶长显著高于CK，分别比CK高出了13.04%、9.99%，而其他农艺性状与CK相比差异不显著。T3处理烟株茎围、最大叶长、最大叶面积与CK相比均有显著提高，提高幅度分别为12.25%、20.38%、36.08%，且其最大叶长显著高于T1、T2，最大叶面积显著高于T2。

烟株打顶期时，各处理烟株茎围、有效叶数差异不显著，且T1、T2、T3处理的烟株所有农艺性状均无显著差异。T1处理烟株株高、最大叶宽、最大叶面积均显著高于CK，分别比CK高出10.45%、18.26%、19.96%。T2处理除烟株茎围和有效叶数之外，其他农艺性状均显著高于CK，与CK相比，T3处理对最大叶面积提高幅度最大，为21.80%。T3处理烟株最大叶长、最大叶宽以及最大叶面积均与CK之间存在显著差异，分别比对照提高了4.86%、16.17%、21.80%。综上所述，T1处理更有利于团棵期烟株农艺性状的改善，T2处理有利于烟株茎围的提高，T3处理对烟株中后期最大叶长、最大叶面积的提高。

2.3 不同处理对烟株生物量与烤烟产量的影响

如图3所示，不同处理对烟株各部分生物量的影响程度各异。各处理烟株根生物量大小顺序T3>T1=T2>CK，烟株茎生物量大小表现为T1>T3>T2=CK。烟株叶生物量大小表现为T1>T3>T2>CK，T1、T2、T3处理烟株叶生物量较CK均无显著性差异。各处理烟株总生物量大小表现为T1>T3>T2>CK，处理间差异不显著。

CK、T1、T2、T3处理烤烟产量大小分别为1.67、1.74、1.71、1.73 t/hm2。与CK相比，T1、T2、T3处理烤烟产量分别增加了4.19%、2.40%、3.59%。

2.4 不同处理对烤烟化学成分的影响

取不同处理的B2F（上桔二）、C3F（中桔三）、X2F（下桔二）3个部位的烤烟分别测其烟碱、总糖、还原糖、总氮、总钾含量百分比，并计算糖碱比（还原糖/烟碱）、两糖比（还原糖/总糖）、氮碱比（总氮/烟碱），所得结果如表3所示。不同处理对不同部位的烤烟各化学成分影响各异。

单因素方差分析表明，与CK相比，T1处理B2F（上桔二）烤烟烟碱含量显著降低了27.18%;各处理总糖含量表现为T1>T2>T3>CK，还原糖含量表现为T2>T1>T3>CK。说明，翻压绿肥后对上部烤烟糖类均有所提高，其中与CK相比，T2处理的上部烤烟还原糖含量显著提高了16.67%。各处理间上部烤烟的总氮含量差异不显著，T2、T3处理略高于CK，而T1处理略低于CK。对于上部烤烟总钾而言，T1处理提高了5.19%，而T2、T3处理分别降低了9.74%、7.79%。T1、T2处理糖碱比、氮碱比均高于CK，而T3处理却与之相反。

对于C3F（中桔三）而言，与CK相比T1、T2处理均显著降低了烟碱含量，分别降低了33.48%、31.67%，T3处理烟碱含量略高于CK。各处理总糖含量差异不显著，T1处理略高于CK，T2、T3略低于CK。T3处理还原糖含量显著低于其他处理，相对CK降低了16.25%。T1、T2、T3处理总氮含量均不高于CK，其中T1处理总氮显著低于CK和T3，降低幅度均为6.43%。总钾含量大小表现为T1>T2>CK>T3，T1处理总钾含量显著高于CK，相对CK提高了16.88%。T1、T2处理糖碱比与氮碱比均显著高于CK，T3处理糖碱比、两糖比以及氮碱比均低于CK。

各处理对X2F（下桔二）总氮和两糖比影响不显著，对该部位烤烟其他化学成分含量影响显著。T1、T3处理烟碱略高于CK。总糖与还原糖大小均表现为CK>T2>T1>T3，T3处理总糖与还原糖相对CK分别降低14.29%、18.30%。总氮大小表現为T1>T3>T2>CK，各处理无显著差异。总钾大小表现为CK>T2>T3>T1，T3处理显著低于CK。CK处理下桔二烤烟糖碱比、两糖比均大于T1、T3处理。

3 讨论与结论

土壤酶作为土壤重要组成部分，可以作为土壤活性的标志[14-15]。本研究发现与对照组相比翻压光叶苕子、黑麦草、紫云英均能提高植烟土壤过氧化氢酶与多酚氧化酶活性，这与肖嫩群等研究紫云英还田的结果[16]一致。本研究发现不同处理土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性最高值大都出现在烟草旺长期，这与李正等研究翻压黑麦草的结果[17-18]吻合，与绿肥翻压后为土壤提供充足酶活底物有关。

绿肥作为有机肥，翻压后通过提高植烟土壤酶活性、补充养分来影响烤烟农艺性状与生物量，达到增产的效果[19]。刘建香等在云南红壤地区翻压不同量的光叶苕子，其结果表明翻压光叶苕子能显著提升烤烟农艺性状水平[20]。和七红等发现翻压苕子、箭舌豌豆、黑麦草能增加烤烟有效叶数、叶长、叶宽，与之本研究结果[21]一致。

绿肥翻压可以提高作物产量。Maiksteniene等研究表明，紫花苜蓿和红车轴草翻压后小麦产量分别提高了18.50%和28.30%[22]。本研究发现T1、T2、T3处理烟株总生物量分别提高了4.83%、1.20%、3.32%，产量分别提高了70、40、60 kg/hm2;齐耀程等研究发现皖南地区翻压紫云英后烤烟增产3.53%[23]，本研究结果与之基本一致。

烤烟吃味与烤烟烟碱、总氮、总糖、还原糖等均存在相关关系，烤烟中各种物质含量均会影响到烤烟吃味[24]。本研究发现，T1处理降低了中上部烤烟烟碱含量，T2处理烤烟上中下3个部位烤烟烟碱含量均降低了，T1、T2处理对烟碱影响的结果与田峰等研究结果[25]一致，T3处理与T2处理刚好相反，上中下3个部位烤烟烟碱含量较CK均有所上升，这应该是由于T3处理给土壤提供了大量的氮素所致，因此在翻压紫云英后要根据紫云英含氮量和氮素释放率扣除部分氮肥施用量。虽然T3处理导致烤烟烟碱含量上升，但同时也提高了烤烟总氮含量。籽粒苋是一种富含钾素的绿肥，翻压石屹等研究表明翻压籽粒苋后，烤烟上桔二（B2F）、中桔三（C3F）、下桔二（X2F）3个部位总钾含量分别提高了36.00%、36.00%、50.00%[26]。本研究发现，T1处理最高可将中部烤烟总钾含量提高16.88%，与前者研究相比，本研究中总钾提高幅度较小，这可能是由于绿肥品种不同所致。本研究还发现，T2处理更有利于烤烟糖类物质积累，这可能与黑麦草本身碳氮比较高，提供的氮素少有关。

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