曹仕明，廖浩，張翼，劉雨虹，霍瑞，楊春雷，陳振國，趙秀云

1湖北省煙草科研所，湖武漢市寶豐一路6號,武漢430030；2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢430070

施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤微生物和酶活性的影響

曹仕明1，廖浩2，張翼2，劉雨虹2，霍瑞2，楊春雷1，陳振國1，趙秀云2

1湖北省煙草科研所，湖武漢市寶豐一路6號,武漢430030；2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢430070

為研究腐熟秸稈肥施用后對烤煙根系土壤中各種微生物數(shù)量及土壤酶活性的影響，設(shè)置化肥和腐熟秸稈肥兩個處理，并在煙草生長的不同時期取土樣，檢測土壤中5種微生物數(shù)量和4種酶活性的變化。結(jié)果表明：施用腐熟秸稈肥增加了土壤磷酸酶和脲酶的活性，促進了土壤中磷和氮的轉(zhuǎn)化和吸收。腐熟秸稈肥增加了土壤細菌、放線菌、硝化細菌和氨化細菌的數(shù)量，提高了土壤微生物種群的數(shù)量，明顯改善了土壤生物特性。腐熟秸稈肥對土壤真菌數(shù)量、過氧化氫酶和轉(zhuǎn)化酶活性影響較小。表明腐熟秸稈肥可提高烤煙土壤酶活性和微生物數(shù)量，提高土壤生物活性。

烤煙；腐熟秸稈肥；土壤微生物；土壤酶活性

土壤微生物和酶是土壤的重要組成部分,它對土壤肥力的形成和植物營養(yǎng)的轉(zhuǎn)化起著積極的作用。土壤微生物種類、數(shù)量的變化及它們在土壤中的生物化學(xué)過程強度,在一定程度上反映了土壤有機質(zhì)礦化的速度及各種養(yǎng)分存在的狀態(tài),直接影響土壤的供肥狀況[1]。土壤微生物群落多樣性對土壤生態(tài)系統(tǒng)受到破壞能夠做出較為敏感的反映，可敏感地反映出土壤質(zhì)量的變化，土壤微生物種類和數(shù)量可以作為評價土壤肥力的指標[2]。近年來將土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成、土壤微生物生物量、土壤酶活性等作為土壤健康的生物指標來評價土壤質(zhì)量已逐漸成為研究的熱點。

土壤微生物極易受到土壤環(huán)境因子的影響,比如不同施肥制度、根系分泌物等[3],因此,有機肥的施用將影響到土壤中微生物的種類、數(shù)量以及生命活動狀況.研究表明，施用有機肥能提高微生物數(shù)量和酶活性，有效提高土壤肥力[4]。彭智良等研究了施用有機肥對煙田根際及非根際微生物以及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)施用有機肥可以明顯增加煙田土壤根際細菌和放線菌的數(shù)量[5]。2012年研究了腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響,分析施用腐熟秸稈肥后對烤煙根系土壤微生物的影響，找出土壤中各類微生物的增長和消減的規(guī)律，旨在為優(yōu)質(zhì)煙葉根系微生物數(shù)量和酶活性的研究和科學(xué)施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗地概況

供試烤煙(Nicotiana tabacum) 品種為云煙87。試驗設(shè)置在恩施州咸豐縣煙草種植基地,土壤類型為黃棕壤。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為：有機質(zhì)13.6 g·kg-1,堿解N 113.58 mg·kg-1,速效 P 48.34 mg·kg-1,有效 K 92.63 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用大區(qū)實驗。設(shè)2個處理：T1，施用化肥（烤煙專用復(fù)合肥）；T2，施用腐熟秸稈肥。腐熟秸稈肥為充分腐熟的煙桿秸稈肥，有機質(zhì)含量為35%，N含量為2.00%，P2O5含量為0.40%，K2O含量為1.50%。含水量16.7%。烤煙專用復(fù)合肥的N,P,K的比例為1:1.5:2.5。腐熟秸稈肥施用量為650 kg/667m2，化學(xué)肥料用量為65 kg/667m2。兩個處理氮肥施用量相同，均為6.5 kg/667m2。每個處理設(shè)置大區(qū)試驗，面積為667 m2。

1.3 試驗方法

分別于烤煙移栽后第15 d、30 d、45 d、60 d、75 d、90 d采集根系土樣，按照5點取樣法采集烤煙根系周圍0～20 cm耕層土樣，在煙田的5個不同地點分別采集0.5 kg土壤，將5份土樣混勻。一半土樣自然風(fēng)干過篩，測定pH值、土壤氮磷鉀養(yǎng)分。一半新鮮土樣在低溫情況下保存，測定土壤轉(zhuǎn)化酶活性、過氧化氫酶活性、脲酶活性、磷酸酶活性，并測定土壤中細菌、真菌、放線菌、硝化細菌和氨化細菌的數(shù)量。5種土壤微生物采用室內(nèi)恒溫培養(yǎng)、計數(shù)的方法參照文獻[6,7],微生物種類、培養(yǎng)條件見表1。

表1 微生物種類及培養(yǎng)條件Tab.1 Microbe type and cultivation condition

土壤脲酶活性測定用比色法，以100 g土中NH3-N 的含量表示；土壤轉(zhuǎn)化酶活性測定用3，5-二硝基水楊酸比色法，以每克土樣（24 h）所產(chǎn)生葡萄糖的質(zhì)量來表示；土壤磷酸酶活性測定用磷酸苯二鈉比色法，以每克風(fēng)干土壤中的酚含量來表示[8-9]。土壤過氧化氫酶活性測定用高錳酸鉀滴定法，以每克土壤（25 ℃，20 min）分解的過氧化氫的毫克數(shù)表示[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中細菌數(shù)量的影響

圖1結(jié)果表明，在兩種施肥措施下，土壤中細菌數(shù)量變化趨勢相似?？傮w來看，在整個生育期內(nèi)（除移栽后90d）T2土壤中細菌數(shù)量多于T1。在前期，細菌數(shù)量先下降，后緩慢上升，在旺長期（移栽后60 d）均到達高峰值。表明施用腐熟秸稈肥促進了烤煙根系土壤細菌的繁殖。

圖1 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中細菌數(shù)量的影響Fig.1 Effects of rotten straw fertilizer on the number of bacteria in root soil of flue-cured tobacco

2.2 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中放線菌數(shù)量的影響

T2處理放線菌數(shù)量在早期數(shù)量最多，是T1處理放線菌數(shù)量的50.3倍，然后急劇下降，再緩慢上升，在旺長期（移栽后60 d）達到較高值。T1處理放線菌數(shù)量較少。表明T2處理對烤煙根系放線菌數(shù)量影響較大。施用腐熟秸稈肥后，對土壤中放線菌生長有一定的促進作用。

圖2 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中放線菌數(shù)量的影響Fig.2 Effects of rotten straw fertilizer on the number of actinomyces in root soil of flue-cured tobacco

2.3 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中真菌數(shù)量的影響

2個處理的真菌數(shù)量變化趨勢大致相同(圖3),移栽30 d 前，2個處理真菌數(shù)量變化不大，生長中期開始上升，在旺長期均達到高峰值，此后下降。生長末期，T2真菌數(shù)量高于T1。表明，腐熟秸稈肥對土壤真菌數(shù)量影響較小。

圖3 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中真菌數(shù)量的影響Fig.3 Effects of rotten straw fertilizer on the number of fungi in root soil of flue-cured tobacco

2.4 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中氨化細菌數(shù)量的影響

氨化細菌參與土壤含氮有機物的氨化過程,氨化細菌數(shù)量在一定程度上反映了土壤的供氮能力[11]。2個處理氨化細菌數(shù)量變化波動較大(圖4)，在前期急劇下降，在移栽后30 d降至最低值，然后上升，在旺長期達到高峰值。T2處理氨化細菌在生長早期數(shù)量最多，為2.5×108CFU/g土，T1氨化細菌數(shù)量為4.3×108CFU/g土。在中后期T2處理氨化細菌數(shù)量高于T1。施用腐熟秸稈肥在旺長期促進了氨化細菌的繁殖和生長，煙草在這個時期需要大量的氮素營養(yǎng),腐熟秸稈肥施用后有利于煙草的生長發(fā)育。氨化細菌的增加可促進土壤肥力及煙草的生長。表明，施用腐熟秸稈肥可促進煙草對氮素的吸收和利用。

圖4 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中氨化細菌數(shù)量的影響Fig.4 Effects of rotten straw fertilizer on the number of ammonifying bacteria in root soil of flue-cured tobacco

2.5 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中硝化細菌數(shù)量的影響

圖5所示：煙草生長前期，土壤中硝化細菌數(shù)量呈下降趨勢，T1處理硝化細菌數(shù)量較少，生長后期數(shù)量增加。T2處理硝化細菌在早期數(shù)量較高，前期持續(xù)下降，然后上升，在生長后期達到高峰值。T2處理硝化細菌數(shù)量在多個時期均高于T1處理，表明腐熟秸稈肥對硝化細菌的生長有一定的促進作用，促進了煙草對氮肥的吸收和利用。

圖5 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中硝化細菌數(shù)量的影響Fig.5 Effects of rotten straw fertilizer on the number of nitrifying bacteria in root soil of flue-cured tobacco

2.6 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中過氧化氫酶活性的影響

2個處理過氧化氫酶的活性在整個生育期變化趨勢一致（圖6）。煙草生長前期，2個處理過氧化氫酶活性逐漸降低，然后上升，生長后期，2個處理過氧化氫酶酶活性較高，T2處理過氧化氫酶活性低于T1。表明在煙草生長后期，隨著土壤熟化程度的提高，土壤呼吸強度逐漸增強，而有機肥對土壤過氧化氫酶活性影響較小，不能提高過氧化氫酶的活性。

圖6 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤過氧化氫酶活性的影響Fig.6 Effects of rotten straw fertilizer on activity of hydrogen peroxidase in root soil of flue-cured tobacco

2.7 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中酸性磷酸酶活性的影響

由于試驗土壤的pH值呈偏酸性（pH4.5-5.5），因此采用酸性磷酸酶表征土壤磷酸酶活性。在整個生育期，酸性磷酸酶活性變化趨勢基本相同(圖7)，T1和T2處理磷酸酶活性分別在移栽后75 d和60 d達到高峰值。T2處理磷酸酶活性在多個時期均明顯高于T1處理磷酸酶活性（除75 d）。表明，腐熟秸稈肥可提高土壤磷酸酶活性，促進土壤中磷的吸收和利用，有利于煙草對磷的吸收，滿足其生長。

圖7 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤酸性磷酸酶活性的影響Fig.7 Effects of rotten straw fertilizer on activity of acid phosphatase in root soil of flue-cured tobacco

2.8 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中脲酶活性的影響

土壤中脲酶活性與土壤中的微生物數(shù)量、有機質(zhì)含量、全氮和速效氮含量呈正相關(guān)，脲酶活性可用于表征土壤中的氮素狀況（圖8）。T1處理脲酶活性在早期、后期均較低，在生長旺期上升至最高值。T2處理脲酶活性在各個時期高于T1處理（除移栽后60 d）。結(jié)果表明，腐熟秸稈肥增強了煙草生長前期和后期土壤脲酶活性，從而促進了有機氮向無機氮的轉(zhuǎn)變，有利于煙草對氮素的吸收和利用。

圖8 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤脲酶活性的影響Fig.8 Effects of rotten straw fertilizer on activity of urease in root soil of flue-cured tobacco

2.9 施用腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤中轉(zhuǎn)化酶活性的影響

從圖9結(jié)果可以看出，T1處理轉(zhuǎn)化酶活性在生長前期呈下降趨勢，然后上升，生長旺期達到高峰值，活性為9.605 mg/g·h。T2處理轉(zhuǎn)化酶在整個生育期均較低，明顯低于T1處理。生長末期，T2處理轉(zhuǎn)化酶活性明顯升高。推測，腐熟秸稈肥施用于土壤后，需要較長時間的熟化才能被土壤有效地吸收和利用。T2處理轉(zhuǎn)化酶在生長末期明顯上升，這一現(xiàn)象啟示腐熟秸稈肥應(yīng)提前早施。

圖9 腐熟秸稈肥對烤煙根系土壤轉(zhuǎn)化酶活性的影響Fig.9 Effects of rotten straw fertilizer on activity of invertase in root soil of flue-cured tobacco

3 結(jié)論與討論

土壤微生物是土壤中最為活躍的成分，特別是在土壤碳、氮、磷等元素的循環(huán)過程中起著重要的作用［12-13］。本研究發(fā)現(xiàn)，腐熟秸稈肥可改善土壤微生物種群，提升微生物數(shù)量，能有效改善土壤生物特性。腐熟秸稈肥富含有機質(zhì)，施入土壤增加了其能源物質(zhì)，為微生物的生長提供了豐富的碳源和氮源，刺激土壤中各種細菌的繁殖。腐熟秸稈肥增加了土壤中硝化細菌和氨化細菌的數(shù)量。硝化細菌和氨化細菌數(shù)量的增加，則有利于煙草對氮的吸收和利用[14]。此外，腐熟秸稈肥增加了土壤中放線菌數(shù)量，放線菌可產(chǎn)生多種抗生素，抑制土壤中病原菌的生長，表明，腐熟秸稈肥有利于提高烤煙根系土壤對病原菌的拮抗和抗病能力。

在土壤中營養(yǎng)元素的循環(huán)中，土壤酶起著重要的作用。土壤中與物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化有關(guān)的生物化學(xué)過程都是在土壤酶的作用下進行的，因此，它們在土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、循環(huán)、利用及降解土壤有毒物質(zhì)、消除土壤污染等方面發(fā)揮著重要作用［15］。脲酶、磷酸酶與土壤氮、磷代謝相關(guān)，能促進煙草對磷素、氮素的吸收和利用。土壤酶活性分析結(jié)果顯示，腐熟秸稈肥明顯提高了酸性磷酸酶和脲酶的活性，有利于改善土壤內(nèi)部的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)，促進煙草對土壤磷肥和氮肥的吸收和利用[16]。另一方面，腐熟秸稈肥降低了轉(zhuǎn)化酶和過氧化氫酶活性，分析其原因，由于腐熟秸稈肥腐熟程度較低，施入土壤后肥料需要較長時間進行氧化發(fā)酵，造成了土壤中的低氧環(huán)境，影響了土壤中部分好氧微生物對肥料中養(yǎng)分的分解釋放，并降低了土壤的呼吸強度。

綜上所述，施用腐熟秸稈肥有利于改善土壤環(huán)境，提高土壤酶活性、增加多種微生物數(shù)量，提高土壤生物特性。因此，在煙葉產(chǎn)區(qū)，其施肥配方應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整，增加腐熟秸稈肥肥料的種類，以達到養(yǎng)分協(xié)調(diào)，減輕連作對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。

[1]杜秉海,李貽學(xué),宋國菡,等.煙田土壤微生物區(qū)系分析[J].中國煙草,1996(2): 30-32.

[2]許景偉,王衛(wèi)東,李成.不同類型黑松混交林土壤微生物、酶及其與土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,22(1): 51-55.

[3]羅明,文啟凱,周抑強,等.有機無機肥料配合施用對地膜棉田土壤微生物及生化特性的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1997,20(4): 45-48.

[4]馬坤,溫圣賢,楊輝.有機肥對烤煙生長及品質(zhì)的影響研究進展[J].作物研究,2009,23(5): 360-365.

[5]彭智良,黃元炯,劉國順等.不同有機肥對煙田土壤微生物以及煙葉品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].中國煙草學(xué)報,2009,15(2): 41-45.

[6]李振高,駱永明,滕應(yīng).土壤與環(huán)境微生物研究法[M].北京: 科學(xué)出版社,2008：90-92.

[7]黃玨.硝化細菌的分離鑒定[J].水產(chǎn)科技情報,2004,31(3): 130-134.

[8]關(guān)松萌.土壤酶及其研究法[M].北京: 農(nóng)業(yè)出版社,1986：274-278.

[9]周禮愷.土壤酶學(xué)[M].北京: 科學(xué)出版社,1987：254-260.

[10]楊蘭芳,曾巧,李海波.紫外分光光度法測定土壤過氧化氫酶活性[J].土壤通報,2011,42(1): 207-210.

[11]嚴旭升.土壤肥力研究方法[M].北京: 農(nóng)業(yè)出版社,1988：212-279.

[12]Warder D A. A comparative assessment of factors which influence microbial biomass carbon and nitrogen levels in soil [J]. Biolog Rev ,1992,67: 321-358.

[13]王啟蘭，王長庭，杜巖功，等． 放牧對高寒嵩草草甸土壤微生物量碳的影響及其與土壤環(huán)境的關(guān)系［J］．草業(yè)學(xué)報，2008，17( 2) : 39-46．

[14]郭紅祥，劉衛(wèi)群，姜占省.施用餅肥對烤煙根系土壤微生物的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,36(4): 344-347.

[15]段玉琪，陳冬梅，晉艷，等.不同肥料對連作煙草根際土壤微生物及酶活性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2012，14(3) : 122-126.

[16]樊軍，郝叼德.長期輪作與施肥對土壤酶活性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2003,9(1): 9-13.

Effects of decayed straw manure on microbe and enzyme activities in soil around tobacco roots

CAO Shiming1,LIAO Hao2,ZHANG Yi2,LIU Yuhong2,HUO Rui2,YANG Chunlei1,CHEN Zhenguo1,ZHAO Xiuyun2
1Hubei Provincial Tobacco Research Institute,Wuhan 430030,Hubei，China；2 School of Life Science,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,Hubei，China

Effects of decayed straw manure on microbe and enzyme activities in tobacco root zone soil were studied by comparing with chemical fertilizer.Soil samples were analyzed in different growth periods.Five types of microbes and four types of enzyme activities were detected.Results showed that decayed straw manure significantly increased activities of soil phosphatase and urease,and improved conversion and absorption of phosphorus and nitrogen.Decayed straw manure increased the number of soil bacteria,actinomyces,nitrifying bacteria,amonifying bacteria and soil microorganisms while the number of fungi and invertase and peroxidase activity were less affected.Results also showed that decayed straw manure could increase soil enzyme activity and the number of soil microbes,and thus soil biological activity.

flue-cured tobacco; decayed straw manure; soil microbe; soil enzyme activity

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.02.012

S572.06 文獻標志碼： A 文章編號：1004-5708(2014)02-0075-05

國家煙草專賣局“中間香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)”(110201101002，TS-02)

曹仕明（1958—），高級農(nóng)藝師，研究方向：特色煙葉研究及開發(fā)，Email: csm58@sina.com

趙秀云（1974—），副教授，博士，Email：xiuyunzh@163.com

2013-07-19