施用改良剂对植烟土壤养分含量和酶活性的影响

2020-11-10邓子恒戴林建张惠林

湖南农业大学学报（自然科学版） 2020年5期

邓子恒，戴林建，张惠林

邓子恒1，戴林建1，张惠林2*

(1.湖南农业大学农学院，湖南长沙 410128；2.湖南中烟工业有限责任公司，湖南长沙 410019)

采用大田试验，分别于烟苗移栽后25、50、75 d测定土壤主要养分含量，研究施用氰氨化钙、生物炭和微生物肥+饼肥3种土壤改良剂对植烟土壤养分和酶活性的影响。结果表明：施用生物炭和微生物肥+饼肥的土壤速效钾较对照分别提高31.80%和12.52%，施用氰氨化钙的土壤速效磷和碱解氮含量分别降低7.30%和2.01%；烟苗移栽后75 d，施用改良剂土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性较对照分别提高11.79%~15.38%、19.10%~25.14%，施用氰氨化钙的最高，生物炭的最低；施用改良剂土壤的中性磷酸酶较对照提高6.96%~14.96%，施用微生物肥+饼肥的最高，施用氰氨化钙的最低。从综合效果来看，施用生物炭改良剂效果最好。

土壤改良剂；土壤酶活性；养分含量；植烟土壤

烤烟连作和大量施用肥料，使得植烟土壤酸化，有害物质逐年累积[1-3]。土壤酸化不利于作物对养分的吸收和土壤肥力的保持，影响土壤微生物活动，降低土壤酶活性[4-7]。窦玉青等[8]研究表明，植烟土壤经氰氨化钙处理后，烤烟青枯病和黑胫病的发病率降低，烟株抗病力增强，还能促进烟苗早生早发。陈丹丹[9]研究表明，氰氨化钙与其他改良剂配施可增强土壤中的酶活性。吉贵峰等[10]研究表明，施用生物炭能有效提高植烟土壤pH值，改善土壤理化性质，增强烟株根系对养分的吸收。许云翔等[11]在施用生物炭后对根际土壤酶活性进行分析，发现土壤脲酶、酸性磷酸酶与多酚氧化酶活性明显增强。代快等[12]研究发现，施用生物炭能有效降低烤烟种植中几种常见农药在烟叶上的残留量，也能降低有机污染物对烟株的毒害。刘雷等[13]在施用微生物肥与化肥的试验中发现，施用不同的微生物肥可显著提高土壤中过氧化氢酶活性与脲酶活性。笔者在湖南浏阳烟区，采用大田试验，探究施用氰氨化钙、生物炭和微生物肥改良剂对植烟土壤养分含量和酶活性的影响，以期为植烟土壤的改良提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料

烤烟品种为G80。氰氨化钙土壤改良剂由阿兹肯公司出品；生物炭改良剂由河南惠农土质保育研发公司出品；微生物肥由保得生物科技有限公司出品。

1.2　试验设计

试验在湖南浏阳烟区进行。植烟土壤为黄红壤。土壤pH值为5.09，全氮、全磷、全钾含量分别为1.77 、0.81、6.50 g/kg，碱解氮、速效钾、速效磷含量分别为82.30、126.38、40.2 mg/kg，有机质含量26.8 g/kg。试验设4个处理：T1，施用氰氨化钙土壤改良剂，用量为150 kg/hm2；T2，施用生物炭土壤改良剂，用量为600 kg/hm2；T3，施用饼肥加微生物肥，用量分别为600、60 kg/hm2；CK，为常规施肥，不施用改良剂。3次重复。每个小区66.7 m2，共12个小区。将改良剂与基肥充分混合，于烟苗移栽前条施。各处理氮、磷、钾肥用量保持一致。其余栽培管理措施按浏阳优质烤烟生产技术规程进行。

1.3　检测项目及方法

于烟苗移栽后25、50、75 d，每小区选定5株烟苗，在距烟株7、14、21 cm圆周处对称的2个点取土样，充分混合后，取约50 g土样，参照文献[14]方法测定土壤全氮、全磷、全钾、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾含量；参照文献[15]方法测定土壤脲酶、中性磷酸酶和过氧化氢酶活性。

1.4　数据处理

采用Excel 2010及DPS 7.05软件对数据进行统计分析，新复极差法比较数据间差异。

2　结果与分析

2.1　土壤改良剂对植烟土壤养分的影响

施用土壤改良剂后，植烟土壤养分含量测定结果列于表1。

2.1.1对土壤全氮、全磷、全钾的影响

烟苗移栽后25 d，T2土壤全氮含量显著高于对照的；各处理的土壤全磷含量差异显著；T3土壤全钾含量显著高于T1、CK。移栽后50 d，T1、T2土壤全氮含量与CK的差异显著，T3土壤全磷含量显著高于其他处理，T1、T2与CK间无显著差异；T2土壤全钾含量显著高于CK，T1、T3与CK全钾含量无显著差异。移栽后75 d，T2全氮含量显著高于其他处理；T1与T3全磷含量显著高于T2和CK；处理组与对照组全钾含量无显著差异。

表1　施用土壤改良剂后植烟土壤的养分含量

同列数据不同字母表示相同移栽时间处理间差异显著(<0.05)。

2.1.2对土壤有机质、速效钾、速效磷、碱解氮的影响

移栽后25 d，T1、T2土壤有机质含量均显著高于CK，且T2显著高于T3；移栽后50 d，T1、T2土壤有机质含量显著高于CK的，T3与CK间无显著差异；T3致使25~50 d有机质含量低于CK；T2土壤有机质显著高于T3和CK。移栽后75 d，T1、T2和T3较移栽前土壤有机质高37.31%~ 41.04%。可见，施用3种土壤改良剂有利于土壤有机质的积累。

移栽后25 d，T1土壤速效钾含量显著高于CK；移栽后50 d，T3土壤速效钾含量显著高于CK；移栽后75 d，T2土壤速效钾含量显著高于其余处理。各处理土壤速效钾含量偏高，说明烤烟种植过程中施用了大量钾肥且有较多残留。

移栽后25 d，各处理土壤速效磷含量无显著差异；移栽后50 d，T2和T3土壤速效磷含量显著高于CK，CK略小于T1；移栽后75 d，CK土壤速效磷含量最高，各处理间无显著差异；移栽后25~50 d，T1、T2、T3土壤速效磷含量较CK提高。可见施用改良剂后土壤pH提高，可释放土壤中吸附固定的磷素[16]。移栽后50~75 d，T1、T2、T3土壤速效磷含量降低，说明改良剂的后期作用不明显。

移栽后25 d，T1、T2、T3、CK间土壤碱解氮含量差异不显著；移栽后 50 d，T2的土壤碱解氮含量最高，CK土壤碱解氮含量最低；移栽后75 d，T2、T3、CK土壤碱解氮含量均显著高于T1的。烤烟对氮肥的需求主要集中在生长前期，因此，移栽后25~50 d，土壤碱解氮含量维持较高水平，移栽后75 d，土壤碱解氮含量有所下降，但仍较移栽前提高94.28%~98.94%，说明土壤中有大量氮素被吸附残留；施用改良剂对土壤碱解氮后期含量提高作用并不明显。

2.2　改良剂对植烟土壤酶活性的影响

施用改良剂后，植烟土壤酶活性的测定结果列于表2。

表2　施用改良剂后植烟土壤的酶活性

同列数据不同字母表示相同移栽时间处理间差异显著(<0.05)。

2.2.1对土壤脲酶活性的影响

移栽后25 d，不同处理的脲酶活性无显著差异；移栽后50 d，T1、T2、T3土壤脲酶活性较CK显著提高，以T1的脲酶活性最高；移栽后75 d，T1、T2、T3土壤脲酶活性较CK提高19.1%~ 25.14%。表明施用改良剂增强了土壤脲酶活性，增强了有机氮化物的转化效率，提高了烟株吸收和利用氮素的效率。从整体效果来看，氰氨化钙对脲酶活性的提高效果最好。

2.2.2对过氧化氢酶活性的影响

移栽后25 d，T1土壤过氧化氢酶活性显著高于T2、T3和CK的；移栽后50 d，各处理土壤过氧化氢酶活性无显著差异，但以T1的最高；移栽后75 d，T1、T2和T3土壤过氧化氢酶活性显著高于CK的，较CK提高11.79%~15.38%。表明施用改良剂能提高土壤过氧化氢酶活性。氰氨化钙对过氧化氢酶活性的提高效果最好。

2.2.3对土壤中性磷酸酶活性的影响

移栽后25 d，T1土壤中性磷酸酶活性显著高于T2、T3和CK的；移栽后50 d，T1土壤中性磷酸酶活性最高；移栽后75 d，T1、T2和T3土壤中性磷酸酶活性显著高于CK的，较CK提高6.96%~ 14.94%。可见，施用改良剂能提高土壤中性磷酸酶活性。前期施用氰氨化钙效果较好，后期施用微生物肥效果较好。

3　结论与讨论

本试验结果表明，烤烟移栽后，土壤中性磷酸酶和过氧化氢酶活性呈逐渐增强趋势，移栽后75 d土壤脲酶、中性磷酸酶和过氧化氢酶分别较对照提高6.96%~14.94%、11.79%~15.38%和19.1%~25.14%。施用生物炭(T2)和微生物肥料(T3)后土壤有机质和有效钾含量提高；施用氰氨化钙(T1)后土壤碱解氮和速效磷含量降低。综合来看，生物炭对土壤有机质的提高较为明显，施用生物炭改良剂的效果最好。

氰氨化钙可提供氮素，生物炭对土壤有机质的提升较为明显，微生物肥可创造良好的土壤微生物环境，间接促进了土壤养分的分解和氮磷钾含量的提高。移栽75 d时，施用氰氨化钙改良剂碱解氮水平低于对照，可能是因为烟株吸收利用所致；施用生物炭在移栽后50~75 d全氮含量呈下降趋势，这可能是由于过量的生物炭导致了氮的固定，造成土壤后期缺氮[17]。

改良剂一般含有Ca2+，呈碱性，且具有一定的吸附性，施用改良剂可调节土壤酸碱度，土壤酸碱性会影响养分有效性[18]，在本试验中，移栽25~50 d速效磷含量增加，但之后至移栽75 d增加不明显，这可能与土壤pH下降有关；移栽25~50 d土壤速效钾增加，可能是土壤吸附位增加了对Ca2+吸附，使得土壤中K+溶液活度得到提高，从而增加了速效钾的有效性。胡敏等[19]、邓小华等[18]研究表明，施用不同改良剂会使土壤中速效钾含量降低，其原因是土壤改良剂消耗了土壤中H+后，增强了K+、Ca2+的交换位，形成缓效性养分，这可能会导致土壤中速效钾含量变低，但这种缓效性养分可以在一定条件下逆转重新供烟株吸收。

本研究中，对照组及处理组烟苗移栽后较移栽前土壤养分含量提升较为明显，是由于当地在种植过程中大量施用有机肥和化肥，而当年降水量较少，较干旱，一定程度上避免了土壤养分含量的流失[20]，使得移栽后土壤养分含量偏高。

土壤酶的活性可以反映土壤中物质的代谢强度，也是评估土壤环境的重要指标[21-23]。本试验结果表明，施用土壤改良剂能提高植烟土壤脲酶、过氧化氢酶和中性磷酸酶活性，与周震峰等[24]发现在常规施肥基础上配施生物炭肥能有效提高土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性的结果一致。植烟土壤改良剂一般为酸性土壤改良剂，以提高土壤pH为主，氰氨化钙作杀菌剂，以防治根系病害为主要目的，生物炭与微生物肥成本比普通化肥高，且改良效果不具持续性，需常年施用，这几种土壤改良剂的连续施用对植烟土壤安全性评估尚不明确，还需要进行长期定点试验研究。

[1] 陈江华，李志宏，刘建利，等．全国主要烟区土壤养分丰缺状况评价[J]．中国烟草学报，2004，10(3)：14-18． CHEN J H，LI Z H，LIU J L，et al．Evaluation of soil nutrients condition in major tobacco production region of China[J]．Acta Tabacaria Sinica，2004，10(3)：14-18．

[2] 邓小华，李源环，周米良，等．武陵山地植烟土壤酸度特征及影响因素——以湖南省湘西自治州为例[J]．水土保持学报，2018，32(4)：304-309． DENG X H，LI Y H，ZHOU M L，et al．Acidity characteristics and influencing factors of tobacco-planting soils in Wuling mountains——A case study in Xiangxi autonomous prefecture，Hunan province[J]．Journal of Soil and Water Conservation，2018，32(4)：304-309．

[3] 张翼．连作烟地土壤微生物及土壤酶研究[D]．重庆：西南大学，2008． ZHANG Y．Soil microoganism and activities of soil enzymes in tobacco cultivated soil under continuous cropping conditions[D]．Chongqing：Southwest University，2008．

[4] 徐仁扣．土壤酸化及其调控研究进展[J]．土壤，2015，47(2)：238-244． XU R K．Research progresses in soil acidification and its control[J]．Soils，2015，47(2)：238-244．

[5] 王富国，宋琳，冯艳，等．不同种植年限酸化果园土壤微生物学性状的研究[J]．土壤通报，2011，42(1)：46-50． WANG F G，SONG L，FENG Y，et al．Characteristics of soil microbiology in different planting-life orchard acid soils[J]．Chinese Journal of Soil Science，2011，42(1)：46-50．

[6] 张东，扈强，杜咏梅，等．植烟土壤酸化及改良技术研究进展[J]．中国烟草科学，2013，34(5)：113-118． ZHANG D，HU Q，DU Y M，et al．Advances in acidification and improvement of tobacco planting soil[J]. Chinese Tobacco Science，2013，34(5)：113-118．

[7] 尹永强，何明雄，邓明军．土壤酸化对土壤养分及烟叶品质的影响及改良措施[J]．中国烟草科学，2008，29(1)：51-54． YIN Y Q，HE M X，DENG M J．Effects of soil acidification on soil nutrients and quality of flue-cured tobacco and its countermeasures[J]．Chinese Tobacco Science，2008，29(1)：51-54．

[8] 窦玉青，顾毓敏，徐天养，等．氰氨化钙配施生物有机肥对烤烟生长发育、病害及质量的影响[J]．江苏农业科学，2017，45(21)：86-89． DOU Y Q，GU Y M，XU T Y，et al．Effect of calcium cyanamide combined with bio-organic fertilizer on growth，disease and quality of flue-cured tobacco[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，2017，45(21)：86-89．

[9] 陈丹丹．熏蒸剂与生物有机肥协同防治苦瓜枯萎病及对土壤酶的影响[D]．泰安：山东农业大学，2017． CHEN D D．Control ofof bitter gourd and effects on soil enzymes by fumigant and bio-organic fertilizer integration[D]．Taian，China：Shandong Agricultural University，2017．

[10] 吉贵锋，王鹏泽，位辉琴，等．生物炭对不同植烟土壤理化特性及烤烟根系发育的影响[J]．中国农业科技导报，2019，21(10)：148-156． JI G F，WANG P Z，WEI H Q，et al．Effects of biochar on physicochemical properties of four cultivated soils and root development of flue-cured tobacco[J]．Journal of Agricultural Science and Technology，2019，21(10)：148-156．

[11] 许云翔，何莉莉，刘玉学，等．施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响[J]．应用生态学报，2019，30(4)：1110-1118． XU Y X，HE L L，LIU Y X，et al．Effects of biochar addition on enzyme activity and fertility in paddy soil after six years[J]．Chinese Journal of Applied Ecology，2019，30(4)：1110-1118．

[12] 代快，李江舟，蒲天燕，等．施用生物炭对3种烟用农药残留的影响[J]．中国农业科技导报，2019，21(8)：99-106． DAI K，LI J Z，PU T Y，et al．Effects of biochar on three pesticide residues in flue-cured tobacco[J]．Journal of Agricultural Science and Technology，2019，21(8)：99-106．

[13] 刘雷，王梦亮，王俊红，等．不同施肥方式对玉米生育期内根际土壤酶活性的影响[J]．华北农学报，2018，33(6)：199-204． LIU L，WANG M L，WANG J H，et al．Study on the activities of rhizosphere soil enzyme in different fertilization modes during maize growth[J]．Acta Agriculturae Boreali- Sinica，2018，33(6)：199-204．

[14] 关松荫．土壤酶及其研究法[M]．北京：农业出版社，1986． GUAN S Y．Soil Enzymes and Their Research Methods[M]．Beijing：Agricultural Press，1986．

[15] 鲁如坤．土壤农业化学分析方法[M]．北京：中国农业科技出版社，1999． LU R K．Soil Agricultural Chemical Analysis Method[M]. Beijing：China Agricultural Science and Technology Press，1999．

[16] De SOUZA R F，FAQUIN V，TORRES P R F，et al．Liming and organic fertilizer：influence on phosphorus adsorption in soils[J]．Revista Brasileira de Ciência do Solo，2006，30 (6)：975-983．

[17] 李影．有机菌肥和生物炭配施对豫中烤烟生长、品质及植烟土壤性质的影响[D]．郑州：河南农业大学，2018． LI Y．Effects of bio-bacteria-fertilizer combined with biochar on growth and quality of flue-cured tobacco and soil property in central Henan Province[D]．Zhengzhou：Henan Agricultural University，2018．

[18] 邓小华，杨哲宇，李玉辉，等．施用改良剂对植烟土壤酶活性和养分含量的影响[J]．烟草科技，2019，52(2)：33-39． DENG X H，YANG Z Y，LI Y H，et al．Effects of amendment application on enzyme activities and nutrient contents in tobacco-planting soils[J]．Tobacco Science & Technology，2019，52(2)：33-39．

[19] 胡敏，向永生，鲁剑巍．石灰用量对酸性土壤pH值及有效养分含量的影响[J]．中国土壤与肥料，2017(4)：72-77． HU M，XIANG Y S，LU J W．Effects of lime application rates on soil pH and available nutrient content in acidic soils[J]．Soils and Fertilizers Sciences in China，2017(4)：72-77．

[20] 宋晓辉，康慧，刘晨，等．不同载畜率和模拟降水对荒漠草原土壤养分的影响[J]．草学，2019(5)：44-48． SONG X H，KANG H，LIU C，et al．Effects of different stocking rates and simulated precipitation on soil nutrient of desert steppe[J]．Journal of Grassland and Forage Science，2019(5)：44-48．

[21] ZORNOZA R，GUERRERO C，MATAIX-SOLERA J，et al．Assessing air-drying and rewetting pre-treatment effect on some soil enzyme activities under Mediterranean conditions[J]．Soil Biology and Biochemistry，2006：38(8)：2125-2134．

[22] 吴金水，林启美，黄巧云，等．土壤微生物生物量测定方法及其应用[M]．北京：气象出版社，2006：117-141． WU J S，LIN Q M，HUANG Q Y ，et al．Soil Microbial Biomass Measurement Method and its Application[M]. Beijing：China Meteorological Press，2006：117-141．

[23] 董艳，董坤，郑毅，等．种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J]．农业环境科学学报，2009，28(3)：527-532． DONG Y，DONG K，ZHENG Y，et al．Soil microbial community and enzyme activities in greenhouse with different cultivation years and planting system[J]．Journal of Agro-Environment Science，2009，28(3)：527-532．

[24] 周震峰，王建超，饶潇潇．添加生物炭对土壤酶活性的影响[J]．江西农业学报，2015，27(6)：110-112． ZHOU Z F，WANGJ C，RAO X X．Impact of adding biochar on enzyme activity in soil[J]．Acta Agriculturae Jiangxi，2015，27(6)：110-112．

Effects of amendments on nutrient content and enzyme activity of tobacco-planting soil

DENG Ziheng1, DAI Linjian1, ZHANG Huilin2*

(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2.Hunan China Tobacco Industry Co., Ltd, Changsha, Hunan 410019, China)

Field experiments were used to determine the main nutrient content of the soil at 25, 50, and 75 days after the tobacco seedlings were transplanted. And the effects of three soil amendments: calcium cyanamide, biochar and microbial fertilizer + cake fertilizer on enzyme activities and nutrients in tobacco planting soil were studied. The results showed that the soil available potassium treated with biochar and microbial fertilizer + cake fertilizer increased by 31.80% and 12.52%, respectively, compared with the control, and the soil available phosphorus and alkali-hydrolyzable nitrogen content of the calcium cyanamide treatment decreased by 7.30% and 2.01%, respectively. At 75 days after transplanting, soil catalase activity and urease activity in amendment treatments were increased by 11.79%-15.38% and 19.10%-25.14% compared with the control, respectively; and catalase activity and urease activity in calcium cyanamide treatment was the highest while in charcoal treatment was the lowest; soil neutral phosphatase was increased by 6.96%-14.96% compared with the control, which in microbial fertilizer + cake fertilizer treatment was the highest, and in calcium cyanamide treatment was the lowest. From the overall effect, the application of biochar modifier has the best effect.

amendment; enzyme activity; nutrient contents; tobacco-plating soil

S156.2

1007-1032(2020)05-0580-05

邓子恒，戴林建，张惠林．施用改良剂对植烟土壤养分含量和酶活性的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2020，46(5)：580-584．

DENG Z H，DAI L J，ZHANG H L. Effects of amendments on nutrient content and enzyme activity of tobacco-planting soil[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2020, 46(5): 580-584.

http://xb.hunau.edu.cn