李艳平，刘国顺，丁松爽，李静静，阎海涛，阎 申

（河南农业大学，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002）



混合有机肥用量对烤烟根系活力及根际土壤生物特性的影响

李艳平，刘国顺*，丁松爽，李静静，阎海涛，阎 申

（河南农业大学，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002）

摘 要：有机肥施用对土壤根际生态区域的影响关系密切，为探讨混合有机肥（草炭、芝麻饼肥、腐植酸、矿质肥）作用下烤烟根际的动态变化，采用盆栽试验，研究了混合有机肥用量对烤烟根系活力、土壤酶活性及微生物量碳（SMBC）的影响。结果表明：（1）增施混合有机肥500 g/株对烤烟根系活力提高效应最大，于移栽后60 d较对照提高了200.06%。（2）增施混合有机肥 500 g/株对土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的提高作用最显著，于移栽后 60 d土壤酶活性较对照依次提高了53.45%、33.98%、61.90%，而增施混合有机肥750 g/株对土壤微生物量碳的提高作用最明显，其次为500 g/株的处理，在移栽后60 d分别较对照提高了97.51%和82.04%。（3）混合有机肥作用下，各处理的烤烟根系活力、土壤脲酶、蔗糖酶及微生物量碳均有显著提高，均在移栽后60 d出现峰值。总之，施用适量混合有机肥能提高烤烟根系活力，改善根际土壤环境，以500 g/株的处理最佳。

关键词：混合有机肥；根系活力；根际土；酶活性；微生物量碳；烤烟

烟田施用有机肥是生产优质烟叶［1］，维持和改善植烟土壤性状的有效措施［2］。前人关于增施草炭［3-4］、饼肥［5］、腐殖酸［6-7］、矿质肥［8］等有机肥料提高土壤生物活性、改善根际营养、培肥地力已有比较一致的看法，且相关研究较多，已有的研究主要集中在有机无机混合，单一有机肥或两种有机肥配合施用对土壤特性的改良方面，关于多种有机肥料混合施用，特别是混合有机肥施用后烤烟根系及根际土壤动态变化的研究相对较少。盆栽试验由于具有土壤、肥料、水分等条件容易控制，试验结果精确度高等特点，广泛用于植物营养、土壤养分等机理性研究及探索性研究。因此，本研究采用盆栽试验，探讨混合有机肥作用下，烤烟根系活力、根际土壤酶活性和土壤微生物量碳（SMBC）的动态变化，为烤烟合理施用有机肥，改善烟株根际土壤环境和提高烟叶品质提供理论依据。

1　材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年5—10月在河南省南阳市方城县金叶园科技园区进行，采用盆栽试验，供试品种为云烟87，供试土壤为壤质潮土，其基本理化性质为：有机质10.04 g/kg，碱解氮40.62 mg/kg，速效磷16.42 mg/kg，速效钾116.37 mg/kg，试验用土过2 mm网筛后，每盆装土25 kg。有机肥料经风干粉碎后，过1 mm筛，用于养分的测定。矿物肥不含氮、磷、钾，以中微量元素为主，主要为Ca 0.80 g/kg，Mg 0.97 g/kg，S 0.05 g/kg，Na 0.80 g/kg，Al 21.48 g/kg，Fe 6.13 g/kg，B 48.31 mg/kg，Cu 4.55 mg/kg，Zn 26.82 mg/kg，Mn 353.82 mg/kg，其他有机肥成分见表1。

1.2 试验设计

试验设6个处理（表2）。肥料用量为氮素5.4 g/盆，以饼肥和硝酸铵控制氮素用量，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.5∶3，N、P、K肥分别为分析纯硝酸铵、磷酸二氢钾、硫酸钾。混合有机肥成分为草炭45%、芝麻饼肥30%、腐植酸11%、矿质肥14%。取上述肥料与土壤混匀后装盆，每个处理20盆，重复3次，完全随机排列，行株距120 cm× 55 cm，烟苗于2014年5月1日移栽，定量浇水，其他管理按照优质烤烟的栽培方式进行。

每个处理取具有代表性烤烟3株，同时用抖落法［9］获取根际土壤样品，混匀，带回试验室。取部分根际鲜土，立即测定土壤微生物量碳，余下根际土经风干过2 mm筛后，用于测定土壤酶活性；同时取烟株根系末端白嫩根，立即测根系活力。

表1　供试有机肥的主要养分含量 %Table 1 Nutrients content of organic fertilizers

表2　混合有机肥用量试验设计Table 2 The experiment design of mixed organic fertilizer amount

土壤基本性质采用南京土壤研究所［10］方法测定；活性有机质采用高锰酸钾氧化法［11］测定；根系活力采用TTC法［12］测定；过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法，蔗糖酶活性测定采用 3，5-二硝基水杨酸比色法，脲酶活性采用比色法［13］；土壤微生物量碳测定采用氯仿熏蒸浸提法［14］。

1.3 数据统计分析

采用Excel表进行初步运算，用SPSS 19.0进行方差及相关统计分析。

2　结果

2.1 烤烟根系活力

从表3可以看出，根系活力在大田生育期内呈先升高后降低的变化趋势，移栽后60 d，各处理达最大值，且差异显著，以T2处理最高，其次是T3处理，分别比对照高200.06%和187.09%。移栽后75～90 d，根系活力大幅度下降，混合有机肥处理的根系活力下降较慢，且显著高于对照。在整个生育期内，T2处理根系活力最高，T1、T3 和T4处理适中，T5处理较低，说明适宜用量的混合有机肥能提高烤烟根系活力，对延缓根系衰老具有积极作用。

2.2 根际土壤酶活性

2.2.1 脲酶活性 从图1可知，脲酶活性表现出先增加后降低又缓慢增加的变化趋势。移栽后60 d，各处理脲酶活性达到峰值，T1、T2、T3处理均明显高于对照，以T2处理最高，比CK提高了53.45%。移栽后75～90 d，各处理脲酶活性有所降低，对照处理的脲酶活性偏高，此时期，烟叶对氮素的需求减少，土壤中氮素适当降低有利于烟叶成熟落黄。在烤烟生长前期，各处理的脲酶活性总体变化规律为：T2＞T1＞T3＞T4＞CK＞T5，表明混合有机肥有助于烤烟对氮素的吸收。

表3　混合有机肥对烤烟根系活力动态变化的影响 μg/（g·h）Table 3 Effects of mixed organic fertilizer on dynamic changes of flue-cured tobacco root activity

图1　混合有机肥对土壤脲酶活性动态变化的影响Fig. 1 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil urease

2.2.2 蔗糖酶活性 由图2可知，各处理的蔗糖酶活性均呈现出升高-降低-升高的变化趋势。移栽后60 d，蔗糖酶活性出现峰值，T2处理最高，其次是T1处理，分别比对照高33.98%和14.56%。移栽后90 d，蔗糖酶活性达到最高值，T2处理最高，其次是T4、T3、T1处理，CK和T5处理较低。在整个生育期内，T2处理的蔗糖酶活性最高，较CK提高幅度为33.23%～41.34%，随着混合有机肥用量的进一步增加，蔗糖酶活性下降。

图2　混合有机肥对土壤蔗糖酶活性动态变化的影响Fig. 2 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil sucrose

2.2.3 过氧化氢酶活性 从图3可以看出，过氧化氢酶活性表现出升高-降低-缓慢升高-降低的变化趋势（T5处理除外），分别在移栽后45 d和75 d出现峰值。移栽后45 d，过氧化氢酶活性达到第1个峰值，T2处理最高，其次是T1处理，分别比对照高80.64%和69.35%。移栽后75 d，过氧化氢酶活性达到第2个峰值，此时，各处理过氧化氢酶活性关系为 T2＞T1＞T3＞T4＞CK＞T5。整个生育期内，T2处理过氧化氢酶活性最高，T5处理一直处于较低水平。

图3　混合有机肥对土壤过氧化氢酶活性动态变化的影响Fig. 3 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil catalase

2.3 土壤微生物量碳含量

由表4可知，移栽后30～60 d，各处理土壤微生物量碳（SMBC）含量迅速增加，T3处理增加幅度最大，增幅为203.10%。移栽后60 d，SMBC达到最高值，T3处理最高，其次是T2和T4处理，依次比对照高达97.51%、82.04%和74.47%，此后，各处理SMBC有所下降，混合有机肥处理的SMBC仍显著高于对照（T5处理除外）。在整个生育期内，T3处理的SMBC含量最高，其次为T2处理，较对照的增幅分别为43.60%～102.37% 和36.17%～82.04%。

表4　混合有机肥对SMBC含量动态变化的影响 g/kgTable 4 Effects of mixed organic fertilizer on the dynamic changes of soil microbial biomass carbon

3　讨论

3.1 混合有机肥对烤烟根系活力的影响

烟草根系是烟株水分和养分供应的重要器官，也是烟碱合成的主要部位［15］。肥料对根系的作用一方面表现在种子萌发后根系生长初期的促进作用［16］，另一方面表现在肥料通过根际土壤的作用调控根系发育。本试验中所用肥料由不同种类的有机肥混合而成，它们产生互作效应，增强各自的优势，使供试肥料的养分更加完全。例如草炭、饼肥及腐植酸有机质含量较高，这些有机质增加了土壤中的有效能源物质，使微生物繁殖加快［17］，微生物产生的代谢产物对烤烟根系有刺激作用，根系活力增强；矿物质肥由于含有烤烟生长所需的中微量元素，能加速根系细胞的合成，间接地促进根系的生长。由试验结果可知，混合有机肥作用下，烟株生长后期根系活力下降缓慢，促进对钾的吸收，烟叶内含物增加，有利于上部叶开片，这与高家合等［18］和施河丽等［19］的研究结果一致。

3.2 混合有机肥对根际土壤酶活性的影响

土壤酶活性和土壤活性有机质是反应土壤肥力的重要指标［20］，与土壤养分（尤其是N、P）转化关系密切。从混合有机肥的主要成分上来看，不同种类的有机肥料，其营养成分含量有较大的差别，有机质含量高的肥料，其活性有机质含量不一定高，这与申进文等［21］的研究结果一致。本试验中，腐植酸类肥料含有大量腐殖酸，饼肥含有较高的活性有机质，活性有机质易被土壤微生物分解矿化［22］，不仅为酶提供了载体，而且加速了微生物的繁殖，从而提高了土壤酶活性，这与前人的研究结果一致［23-24］。不同处理的土壤酶活性不同，与加入的有机碳源中活性有机质的含量及有机肥料的碳氮比关系密切［25］，本试验中T2处理的土壤酶活性最高，T5处理最低，说明混合有机肥用量并不是越多越好，有机物质的腐解过程需要吸收土壤中的氮素来降低自身的碳氮比，有机肥用量越多，分解过程所消耗的氮素越多，不利于土壤微生物的繁殖。

3.3 有机肥对根际土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳是土壤活性有机质的组成部分。本试验中，混合有机肥的施用为土壤输入了活性有机质，各有机肥处理SMBC有所提高，由于加入有机碳源的活性有机质不同，有机肥料与土壤的接触程度不同，造成各处理间SMBC含量差异较大，以750 g/株混合有机肥表现最好，其次为500 g/株的处理。生育期内，各处理烤烟根系活力、土壤脲酶、蔗糖酶活性及SMBC的峰值均出在移栽后60 d，说明混合有机肥使根际土壤的养分释放规律与烟株需肥规律相吻合，这与王洪云等［26］的研究一致。

4　结论

混合有机肥的施用为土壤输入了活性有机质，促进了烤烟根系发育，改善烟株根际土壤环境，协调了根际土壤特性和烟株生长发育。烟叶生产中，施用有机肥不仅要考虑有机肥的种类和用量，还要考虑有机肥的有效营养成分。本试验的结果认为，添加混合有机肥500 g/株效果最好。

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Effects of Mixed Organic Fertilizer Amount on Root Vigor and Rhizosphere Soil Biological Characteristics of Flue-cured Tobacco

LI Yanping，LIU Guoshun*，DING Songshuang，LI Jingjing，YAN Haitao，YAN Shen
（National Tobacco Cultivation，Physiology and Biochemistry Research Center，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Abstract:The application of organic fertilizer has a great impact on the soil rhizosphere ecological area. In order to study the effects of a mixed organic fertilizer （peat，sesame cake，humic acid and mineral fertilizer） on the flue-cured tobacco rhizosphere，a potted plant experiment was conduced to investigate the effects of application rates of the mixed organic fertilizer on root vigor of flue-cured tobacco，soil enzyme activities and soil microbial biomass. The results showed that∶ （1） Application of the mixed organic fertilizer at the rate of 500 g per plant showed the greatest improvement of flue-cured tobacco root vigor，and it enhanced the root vigor of fluecured tobacco by up to 200.06% 60 days after transplanting. （2） The activities of soil urease，invertase and catalase were increased most significantly at the application rate of 500 g per plant，and 60 days after transplanting the enzyme activities were increased by 53.45%，33.98% and 61.90%，respectively. Application of the mixed organic fertilizer at 750 g per plant had the most obvious effect on soil microbial biomass carbon，followed by the application rate of 500 g per plant. At the time of 60 days after transplanting these two application rates improved the contents of soil microbial biomass carbon by 97.51% and 82.04% respectively. （3） The flue-cured tobacco root vigor，soil enzyme activities and soil microbial biomass carbon all showed a peak 60 d after transplanting for all the treatments，suggesting that application of the mixed organic fertilizer can significantly enhance root vigor，soil enzyme activities and soil microbial biomass carbon，and that the appropriate application rate is 500 g/plant for the purpose of improving rhizosphere soils of flue-cured tobacco.

Keywords:mixed organic fertilizer；root vigor；rhizosphere soil；enzyme activity；microbial biomass C；flue-cured tobacco

中图分类号：S572.062

文章编号：1007-5119（2016）01-0032-05

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.006

基金项目：国家烟草专卖局特色优质烟叶开发重大专项［110201101001（TS-01）］

作者简介：李艳平（1989-）女，在读硕士研究生，研究方向为烟草栽培。E-mail：374729690@qq.com。*通信作者，E-mail：liugsh @371.net

收稿日期：2015-09-09 修回日期：2015-10-08