呂樹立，郭書亞，任 偉，鄭東方，孟凡玉

(商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南 商丘 476000)

芝麻是我國(guó)重要的油料作物之一，河南省是我國(guó)的芝麻主產(chǎn)區(qū)[1-2]，以商丘為代表的豫東地區(qū)芝麻也有大面積種植。商芝156是商丘市農(nóng)林科學(xué)院選育的優(yōu)良芝麻新品種，具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)的特點(diǎn)，適宜該地區(qū)栽培。目前，豫東地區(qū)芝麻發(fā)展生產(chǎn)也存在著許多問(wèn)題，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在芝麻施肥習(xí)慣上喜歡施用化學(xué)肥料而幾乎不施有機(jī)肥。由于肥料撒到土表層，容易揮發(fā)或淋溶，肥料利用率低，最終導(dǎo)致芝麻的產(chǎn)量不高[3-4]，施肥過(guò)淺,作物生育后期深層根系養(yǎng)分補(bǔ)充不及時(shí),導(dǎo)致中后期營(yíng)養(yǎng)不足,早衰減產(chǎn)嚴(yán)重[5]。相比肥料撒施，肥料深施能夠提高肥料利用效率，增加作物產(chǎn)量[6]。

生物炭作為土壤改良劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上已廣泛應(yīng)用，它具有含碳量高、孔隙度高、吸附力強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)[7-11]。前人研究表明，施用生物炭能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、減少水分和養(yǎng)分的流失、保水保肥效果好，然而產(chǎn)量結(jié)果不一致[12-13]，并且前人的研究主要集中在水稻、玉米等作物上[14-18]，而對(duì)芝麻的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)研究了生物炭+肥料深施對(duì)芝麻田土壤酶活性和產(chǎn)量的影響，以期為商芝156的高產(chǎn)、高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在商丘市農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)示范中心(34°31′ N，115°42′ E)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)常年平均日照時(shí)數(shù)2200～2400 h，氣溫14 ℃，降水量680 mm左右。試驗(yàn)田土壤為黃潮土，質(zhì)地中壤，耕層(0～20 cm土層)土壤含有機(jī)質(zhì)13.57 g/kg、堿解氮87.28 mg/kg、速效磷12.17 mg/kg、速效鉀118.64 mg/kg。前茬小麥產(chǎn)量6230 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，CK：不施生物炭+肥料撒施，T1：1500 kg/hm2生物炭+肥料深施，T2：3000 kg/hm2生物炭+肥料深施，T3：6000 kg/hm2生物炭+肥料深施。肥料深施為施在兩行之間，深度為15 cm左右。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。本試驗(yàn)施用史丹利化肥股份有限公司生產(chǎn)的第四元素復(fù)合肥(20-6-20)750 kg/hm2。0.4 m等行距種植，15萬(wàn)株/hm2，行長(zhǎng)6 m，8行區(qū)，小區(qū)面積19.2 m2，田間管理同高產(chǎn)大田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤酶活性的測(cè)定 在芝麻苗期(6月25日)、初花期(7月18日)、盛花期(8月10日)、終花期(8月30日)、蒴果成熟期(9月10日)分別取樣。在各小區(qū)取0～20 cm深的土樣，每個(gè)樣品均為多點(diǎn)采集混合而成，然后用四分法取出足夠的樣品。用手去除石礫和根系，然后風(fēng)干過(guò)篩。

土壤脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法[19]測(cè)定；過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法[19]測(cè)定；蔗糖酶活性采用比色法[19]測(cè)定；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法[19]測(cè)定。

1.3.2 測(cè)產(chǎn)及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析 成熟時(shí)每小區(qū)隨機(jī)連續(xù)取樣10株，按常規(guī)考種方法調(diào)查各小區(qū)的單株蒴果數(shù)、每蒴粒數(shù)和千粒質(zhì)量等。各小區(qū)全部收割，單打單收，測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS 7.05軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤脲酶活性的影響

從圖1可以看出，土壤脲酶活性隨著芝麻生育期的推進(jìn)，呈先升高后下降的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到峰值。1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理的土壤脲酶活性均高于對(duì)照，在苗期分別比對(duì)照高0.58%、0.88%、1.46%，各處理之間差異不顯著；在初花期分別比對(duì)照高3.55%、7.87%、12.94%；在盛花期，分別比對(duì)照高5.35%、11.07%、17.5%，各處理之間差異顯著；在終花期，分別比對(duì)照高5.28%、10.79%、18.23%，各處理之間差異顯著；在成熟期，分別比對(duì)照高5.63%、12.32%、22.54%，各處理之間差異顯著。

圖1 不同處理對(duì)土壤脲酶活性的影響

2.2 對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響

從圖2可以看出，土壤堿性磷酸酶活性呈先升高后下降的趨勢(shì)，在終花期達(dá)到最大值。1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理的土壤堿性磷酸酶活性均高于對(duì)照，在苗期，分別比對(duì)照高4.23%、5.63%、9.86%，1500 kg/hm2生物炭+肥料深施與對(duì)照之間差異不顯著，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施和6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理顯著高于對(duì)照，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施與6000 kg/hm2生物炭+肥料深施之間差異不顯著；在初花期，分別比對(duì)照高4.71%、9.41%、14.12%，1500 kg/hm2生物炭+肥料深施與對(duì)照之間差異不顯著，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施和6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理顯著高于對(duì)照，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施與6000 kg/hm2生物炭+肥料深施之間差異不顯著；在盛花期，分別比對(duì)照高4.72%、11.32%、22.64%，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施和6000 kg/hm2生物炭+肥料深施均顯著高于噴灌+種溝施肥和對(duì)照，1500 kg/hm2生物炭+肥料深施與對(duì)照之間差異不顯著；在終花期，分別比對(duì)照高7.96%、17.70%、30.97%，各處理之間差異顯著；在成熟期，分別比對(duì)照高9.72%、22.22%、41.67%，各處理之間差異顯著。

圖2 不同處理對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響

2.3 對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

從圖3可以看出，土壤過(guò)氧化氫酶活性隨著生育期的推進(jìn)，呈先升高后下降的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到峰值。1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理土壤過(guò)氧化氫酶活性均高于對(duì)照，在苗期，分別比對(duì)照高2.49%、2.49%、3.48%，各處理之間差異不顯著；在初花期，分別比對(duì)照高5.88%、12.11%、18.69%，各處理之間差異顯著；在盛花期，分別比對(duì)照高5.65%、12.00%、19.53%，各處理之間差異顯著；在終花期，分別比對(duì)照高6.19%、12.68%、23.01%，各處理之間差異顯著；在成熟期，分別比對(duì)照高5.76%、12.95%、25.18%，各處理之間差異顯著。

圖3 不同處理對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

2.4 對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

從圖4可以看出，土壤蔗糖酶活性隨著生育期的推進(jìn)，呈先升高后下降的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到峰值。1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理土壤蔗糖酶活性均高于對(duì)照，在苗期，分別比對(duì)照高1.97%、2.28%、2.75%，各處理之間差異不顯著；在初花期，分別比對(duì)照高2.07%、4.58%、6.51%，6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理顯著高于對(duì)照，與1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理差異不顯著，1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施與對(duì)照之間差異不顯著；在盛花期，分別比對(duì)照高2.80%、5.66%、12.58%，6000 kg/hm2生物炭+肥料深施處理顯著高于其他處理，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施顯著高于對(duì)照，與1500 kg/hm2生物炭+肥料深施處理差異不顯著；在終花期，分別比對(duì)照高6.57%、10.68%、18.30%，各處理顯著高于對(duì)照；在成熟期，分別比對(duì)照高8.94%、15.94%、24.33%，各處理之間差異顯著。

圖4 不同處理對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

2.5 對(duì)產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，不同處理下單株蒴數(shù)差異顯著，具體表現(xiàn)為6000 kg/hm2生物炭+肥料深施>3000 kg/hm2生物炭+肥料深施>1500 kg/hm2生物炭+肥料深施>對(duì)照；單蒴粒數(shù)差異不顯著；6000 kg/hm2生物炭+肥料深施千粒重顯著高于其他處理，3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、1500 kg/hm2生物炭+肥料深施與對(duì)照差異不顯著；最終6000 kg/hm2生物炭+肥料深施產(chǎn)量最高分別比3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、1500 kg/hm2生物炭+肥料深施、對(duì)照高28.58%、43.27%、63.50%，各處理之間差異顯著。

表1 不同處理對(duì)芝麻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 結(jié)論與討論

劉元生等[20]認(rèn)為施用5%～10%生物炭可增加白菜和萵筍的土壤酶活性。武鵬等[5]研究了肥料深施能夠增加本層土壤酶活性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，6000 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、1500 kg/hm2生物炭+肥料深施能夠不同程度地增加土壤酶活性，這主要由于對(duì)照即不施生物炭+肥料撒施處理容易造成肥料利用率低、供肥透氣性差，不利于有益微生物的生長(zhǎng)，增施生物炭能夠改善土壤水肥氣熱條件，由于微生物的活動(dòng)而增加了土壤酶活性，這與前人研究結(jié)果基本一致。許云翔等[16]通過(guò)連續(xù)施用6年生物炭試驗(yàn)認(rèn)為這能夠增加土壤脲酶和酸性磷酸酶活性，且在不同程度上抑制土壤FDA水解酶和芳基硫酸酯酶的活性，但對(duì)于生物炭+肥料深施多年以后的影響有待進(jìn)一步研究。

施用生物炭對(duì)不同作物的影響已有許多研究。適量的生物炭對(duì)作物產(chǎn)量有積極的影響。劉元生等[20]研究表明施用5%～15%生物炭能夠明顯提高白菜和萵筍的產(chǎn)量。劉慧敏等[18]研究指出適量的生物炭能夠增加谷子生物量。孟繁昊等[21]研究表明：8 t/hm2生物炭配施250 kg/hm2氮，玉米的產(chǎn)量最高，效果最好。程效義等[22]研究得出適量的生物炭與肥料配施可促進(jìn)玉米的干物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量、優(yōu)于單施化肥；而過(guò)量的生物炭用量會(huì)抑制玉米生長(zhǎng),導(dǎo)致玉米產(chǎn)量下降。但闞正榮等[23]研究指出低量生物炭對(duì)夏玉米產(chǎn)量無(wú)影響,中、高量的施用會(huì)降低夏玉米和周年產(chǎn)量。本研究得出，生物炭+肥料深施能夠顯著增加芝麻產(chǎn)量，6000 kg/hm2生物炭+肥料深施、3000 kg/hm2生物炭+肥料深施、1500 kg/hm2生物炭+肥料深施分別比對(duì)照高12.72%、25.60%、61.50%，且各處理之間差異顯著。