生物羊粪对烟株农艺性状及其根际土壤微生物与酶活性的影响

程尉烜，康业斌

(河南科技大学 园艺与植物保护学院，河南 洛阳 471023)

烟草作为一种经济价值较高的作物，对提高国民经济收入和增加社会就业等方面均发挥了积极的作用[1]。但随着连作种植，农药和化肥的大量使用，造成了土壤酸化、板结、肥力下降、土壤团聚体被破坏、保水保肥性变差，土壤生态系统恶化、生物活性降低，农药与有机污染物残留等一系列问题，尤其是常年连作改变了烟田土壤微生物种群结构，使有益菌减少，土壤酶活性降低[3]。烟田施用生物有机肥对促进烟株的生长发育、提高烟株的抗病性及增加其产质量等都有显著的效果[4]。Abawi等[5]报道：施用生物有机肥可以调节土壤微生态，改善土壤微生物多样性。施河丽等[6]试验表明：生物有机肥显著影响了土壤细菌的群落结构，促进了土壤中有益菌的增殖。宋以玲等[7]认为增施生物有机肥可显著提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性，有利于土壤肥力的提高。易克等[8]研究表明，与对照相比，施用生物有机肥均不同程度地促进了烤烟生长，主要表现在促进中后期烟株的株高、叶长和叶宽增长，改善了烤烟的外观质量。本试验测定了发酵生物羊粪及其不同用量对烟株团棵期、旺长期、采收期农艺性状的影响及其根围土壤微生物数量和酶活性的变化，为其在洛阳烟田的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与田间试验设计

1.1.1 试验材料 烤烟品种为中烟101。烟草专用发酵生物羊粪有机肥由洛阳鑫盈源环境治理有限公司生产，其中有机质含量≥45%、总氮(N)1.64%、P2O50.46%、K2O 1.70%。添加的烟株根际有益微生物菌群总有效活菌数(CFU)≥0.2×109CFU/g，菌株由烟草行业黄淮海烟区烟草病虫害绿色防控重点实验室(河南科技大学实验室)提供。

1.1.2 田间试验设计 于2019年3～9月在河南省洛阳市宜阳县高村乡石村进行，地理位置为东经(E)111°48′11″，北纬(N)34°33′6″，海拔470 m。土壤类型为黄壤土，碱解氮含量21 mg/kg、有效磷含量为27.0 mg/kg、速效钾含量为197 mg/kg。

试验设处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ及对照(CK)，每个处理面积为1380 m2，3次重复。每677 m2理论施肥量为纯氮1.0 kg、有效磷1.5～2.0 kg、有效钾2.0～3.0 kg。每个处理使用肥料种类与施肥量见表1。

表1 各处理使用肥料种类与施用量 kg/hm2

1.2 试验方法

1.2.1 采样方法 每个重复两侧的两行设为边行，剩余行隔行取样，每行间隔10株挂牌定5株调查其农艺性状，并采集其临近株根围土样。根围土壤取样是先在烟株一侧用铁锹铲去1～5 cm表层土壤，再用土壤取样器取5～20 cm的土壤，充分混匀后装袋，并记录采集时间、采集地点。

1.2.2 样品处理 土样于实验室阴凉处摊开，去除根茎、石块、虫体，自然风干后，用二分法保留剩余样品，进行充分研磨，过20目筛后放入样品柜保存备用。

1.2.3 测定方法 (1)农艺性状调查：依据中华人民共和国烟草行业标准(YC/T 142─2010)，分别在烟草的团棵期、旺长期和采收期对标记过的烟株进行株高、茎围、叶面积和叶片数测量。

(2)土壤微生物的分离及数量测定：稀释涂布平板法[9]。

(3)土壤主要酶活性测定：土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性的测定分别采用3,5-二硝基比色法、比色法、磷酸苯二钠比色法、滴定法[10]。

2 结果与分析

2.1 生物羊粪对烟草农艺性状的影响

利用SPSS软件对烟株团棵期(移栽后43 d)、旺长期(移栽后71 d)和采收期(移栽后103 d)农艺性状的调查结果进行单因素方差分析(α=0.05)和Duncan检验(表2)。结果表明：在烟株旺长期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ的平均株高较对照分别较对照分别增加了18.03%、12.58%、16.93%；茎围较对照分别增加了3.46%、2.08%、1.04%；叶片数较对照分别增加了4.07%、2.06%、6.54%；处理Ⅰ、处理Ⅱ的叶面积较对照分别增加了2.45%、2.65%，处理Ⅲ叶面积较对照减少了1.29%。

表2 烟草农艺性状调查结果统计分析

2.2 土壤微生物数量变化

利用SPSS软件对细菌、真菌和放线菌菌落数量进行单因素方差分析(α=0.05)和Duncan检验的结果见表3。处理Ⅰ在团棵期、旺长期和采收期的根围土壤中微生物菌落总量分别为230.96×105、226.11×105、179.22×105CFU/g，显著高于对照的184.04×105、171.33×105、106.33×105CFU/g。

表3 生物有机肥对土壤微生物菌落数量的影响 ×105 CFU/g

在烟苗移栽43 d，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ的真菌数量分别较CK减少48.12%、56.31%、14.68%；细菌数量分别较CK增加44.62%、20.43%、106.46%；而处理Ⅰ的放线菌数量较CK增加了2.85%，处理Ⅱ和处理Ⅲ的放线菌数量分别较CK减少50.00%和7.14%。

在烟苗移栽71 d，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ的真菌数量分别较CK增加了47.09%、58.73%、141.27%；细菌数量分别较CK增加了42.22%、131.11%、334.44%；而处理Ⅰ和处理Ⅲ的放线菌数量分别较CK增加了8.96%和58.22%，处理Ⅱ的放线菌数量较CK减少了35.81%。

在烟苗移栽103 d，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ的真菌数量分别较CK增加了50.45%、119.82%、230.63%；细菌数量分别较CK增加了72.14%、41.76%、74.68%；处理Ⅰ、处理Ⅱ和处理Ⅲ的放线菌数量分别较CK增加了51.51%、83.48%、202.01%。

2.3 生物羊粪对土壤酶活性的影响

2.3.1 蔗糖酶活性 烟苗移栽后，蔗糖酶活性在团棵期和旺长期各处理之间无显著性差异，在采收期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK增加了17.18%、20.71%、26.52%，各处理较CK有差异(图1)。

图1 烟草3个时期各处理土壤蔗糖酶活性

2.3.2 脲酶活性 烟苗移栽后，脲酶活性在团棵期和旺长期各处理之间无显著性差异，在采收期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK增加了14.15%、24.29%、34.43%，处理Ⅰ和处理Ⅱ较CK无显著性差异，处理Ⅲ较CK有差异(图2)。

图2 烟草3个时期各处理土壤脲酶活性

2.3.3 磷酸酶活性 烟苗移栽后，磷酸酶在旺长期和采收期各处理之间无显著性差异，磷酸酶呈旺长期增加，采收期减少的趋势。在团棵期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK增加了20.08%、29.39%、37.69%。处理Ⅱ、处理Ⅲ较CK有差异，处理Ⅲ较处理Ⅰ有差异(图3)。

图3 烟草3个时期各处理土壤磷酸酶活性

2.3.4 过氧化氢酶活性 烟苗移栽后，过氧化氢酶在旺长期各处理之间无显著性差异，在烟草生育期呈增加的趋势。在团棵期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK增加了9.49%、19.64%、27.21%，处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK有差异，处理Ⅲ较处理Ⅰ有差异。在采收期，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别较CK增加了6.46%、12.64%、19.20%，处理Ⅱ、处理Ⅲ较CK有差异，处理Ⅲ较处理Ⅰ有差异(图4)。

图4 烟草3个时期各处理土壤过氧化氢酶活性

3 结论与讨论

3.1 结论

研究结果表明，每667 m2烟田施用生物羊粪200 kg、一体肥20 kg、硫酸钾10 kg、硝酸钾4 kg，在旺长期烟株的平均株高、茎围、叶片数、叶面积较对照分别增加了18.03%、3.46%、4.07%、2.45%；根围土壤中微生物菌落总量较CK增加了46.92×105CFU/g；细菌与放线菌菌落数分别较对照增加46.11×105、2.22×105CFU/g；脲酶、磷酸酶与过氧化氢酶分别较对照增加了12.45%、11.04%与3.95%；蔗糖酶较CK减少了3.31%。

3.2 讨论

配施生物有机肥可有效促进烟株生长发育，提高烟叶产量和品质。曾强等[11]研究表明，施用土壤调理剂和生物有机肥在前期可以促进烟根和烟茎的生长，使烟株株高、叶片数、茎围等均有所增加，后期能促进烟叶生长，从而增加了烤烟产量和品质。

土壤微生物是提高土壤肥力的不可或缺的活性有机体，在转化土壤有机质方面起到了极为重要的作用。土壤微生物数量的增多可促进土壤有机物质的分解和对养分的固定，对于提高土壤养分的利用率和有效性起到了明显的作用[12]。生物有机肥本身富含多种微生物，使用后可以增加土壤微生物的种群和数量[13-16]。本研究结果表明，烟田施用生物羊粪能够明显增加烟株根围土壤微生物的群体数量，尤其是细菌、放线菌的菌落数量。

土壤酶是土壤中活跃的有机成分之一，在土壤养分循环过程中起着重要作用[17]，土壤生态系统改良通常都伴随着土壤酶活性的提高[18]。蔗糖酶是评价土壤中物质转化强度的酶[19]脲酶活性表征土壤氮素情况[20]，磷酸酶活性代表土壤中磷素的转化活性与强度，过氧化氢酶活性代表土壤微生物学过程的强度，可以表征土壤总的生物学活性和肥力状况[21]。研究结果表明，施入生物羊粪有机肥后，在采收期烟草根围土壤中蔗糖酶和旺长期的脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性均有提高，这与宋以玲[7]和孙家骏[22]等的研究结果相一致。而使用生物羊粪后对烤烟产量及品质的影响，有待于进一步研究。