文國(guó)宇，陳 杰，文志強(qiáng)，何振峰，王 軍*

(1.廣東煙草韶關(guān)市有限公司，廣東韶關(guān)512023;2.廣東省煙草南雄科學(xué)研究所，廣東南雄512400)

根際(Rhizosphere)是指圍繞于植物活根周圍很小的土壤微域，是土壤-植物根系-微生物三者相互作用的場(chǎng)所，其范圍與植物種類、土壤類型、土壤含水量、根系的特定分布及其產(chǎn)物等因子有關(guān)［1］。自1904年德國(guó)科學(xué)家Lorenz Hiltner提出根際概念以來(lái)，由于它在植物營(yíng)養(yǎng)研究中的重要地位，人們對(duì)植物根際營(yíng)養(yǎng)和根際環(huán)境的研究方法［2］、營(yíng)養(yǎng)環(huán)境［3］、生物活性［4］等方面展開大量的研究和討論。目前，這方面的研究已成為植物-土壤學(xué)領(lǐng)域最活躍、最前沿的研究領(lǐng)域［5］。

土壤中的酶能促進(jìn)土壤有機(jī)物質(zhì)和礦質(zhì)化合物的轉(zhuǎn)化，在碳、氫、磷、硫等重要營(yíng)養(yǎng)元素的生物學(xué)循環(huán)中起重要作用［6］。許多學(xué)者認(rèn)為，土壤酶是表征土壤中物質(zhì)、能量代謝旺盛程度和土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。酶活性的強(qiáng)弱與營(yíng)養(yǎng)元素水平顯著相關(guān)，可用其作為評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)［7］。

煙田施用有機(jī)物可改善煙田土壤小氣候環(huán)境［8］，利于土壤有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合體性質(zhì)的改善和水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而使土壤疏松多孔，抗壓力顯著減少，土壤容重變小，土壤通氣性和持水性增強(qiáng)［9］;土壤熟化程度提高，耕性變好［10］，土壤微生物數(shù)量［11］和土壤酶活性［12］增加，從總體上改善植煙土壤的物理化學(xué)和生物特性，進(jìn)而促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育［13］，提高煙葉產(chǎn)量，提高煙葉的香氣量和化學(xué)品質(zhì)［14］。筆者研究了幾種有機(jī)肥施入煙田后對(duì)烤煙不同生育期根際土壤酶活性、速效養(yǎng)分的影響，以期為烤煙合理施用有機(jī)肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2013年度安排在廣東省煙草南雄科學(xué)研究所試驗(yàn)基地。試驗(yàn)田土壤為紫色土水田(牛肝土田)，其基本農(nóng)化性狀為:pH 7.60，有機(jī)質(zhì)3.575%，全氮0.204%，全磷0.084%，全鉀1.667%，水解氮157.8 mg/kg，速效磷20.5 mg/kg，速效鉀100.0 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料 供試有機(jī)肥分別為花生餅肥和玉米芯(均充分腐熟);供試生物有機(jī)肥由廣州奉和生物科技有限公司提供。3種有機(jī)肥的養(yǎng)分含量見表1。供試烤煙品種為K326。

表1 供試有機(jī)肥主要養(yǎng)分含量 %

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)4個(gè)處理:T1不施有機(jī)肥;T2施用花生餅肥600 kg/hm2;T3施用生物有機(jī)肥600 kg/hm2;T4施用玉米芯600 kg/hm2。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)植煙50株。4個(gè)處理化肥施用量一致，總化學(xué)氮施用量為135 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1.0∶0.8∶2.0。有機(jī)肥在移栽前做基肥一次性穴施。試驗(yàn)田于2008年2月20日移栽，種植行距為1.2 m，株距為0.6 m。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法 在移栽后第30、45、60、75天和采收完畢時(shí)進(jìn)行取樣。每次在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挖取3株煙，采取抖落法［15］獲取根際土壤，然后混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室。取部分根際鮮土，立即測(cè)定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量［16］，余下根際土風(fēng)干后過2 mm篩，用于測(cè)定土壤酶活性。土壤轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶和脲酶活性分別用3，5-二硝基水楊酸比色法、0.1 mol/L KMnO4滴定法、茚三酮比色法、磷酸苯二鈉法及靛酚藍(lán)比色法測(cè)定［17-18］。在移栽后第75天取根際土?xí)r，同時(shí)取煙株根系末端白嫩根，立即帶回實(shí)驗(yàn)室，采用TTC 法［19］測(cè)定根系活力。

1.5 數(shù)據(jù)處理 用SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(LSD)，用Excel2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤酶活性變化

2.1.1 轉(zhuǎn)化酶。轉(zhuǎn)化酶又叫蔗糖酶或β-呋喃果糖苷酶，能裂解蔗糖分子中果糖基的β-葡萄糖苷碳原子處的化合鍵，使得蔗糖水解成葡萄糖和果糖，其活性與土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量、微生物數(shù)量及土壤呼吸強(qiáng)度等有關(guān)，對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用。它不僅能夠表征土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，而且可以作為評(píng)價(jià)土壤熟化強(qiáng)度和土壤肥力水平的重要指標(biāo)。從圖1可以看出，各處理煙株根際土壤轉(zhuǎn)化酶活性皆呈先上升后下降趨勢(shì)，且在移栽后第60天達(dá)到最大值。其中，T3處理全期煙株根際土壤轉(zhuǎn)化酶活性高于其他處理，在移栽后第60天達(dá)到最大值時(shí)活性極顯著高于T1處理、T2處理和T4處理(P＜0.001)，其他處理間差異不顯著。

2.1.2 過氧化氫酶。過氧化氫酶幾乎存在于所有的生物體內(nèi)。它能酶促分解H2O2，從而解除H2O2對(duì)土壤微生物、作物根系的危害，其活性與土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物數(shù)量密切相關(guān)，因此它可表征土壤總的生物學(xué)活性、肥力狀況。從圖2可以看出，各處理煙株根際過氧化氫酶活性皆呈“M”型變化，且全期活性大小順序?yàn)門3處理＞T2處理＞T4處理＞T1處理。在2個(gè)峰頂(移栽后第45天/旺長(zhǎng)期和移栽后第75天/成熟期)時(shí)，前者T3處理顯著高于T4處理(P＜0.05)，極顯著高于T1處理(P＜0.01)，T3處理與T2處理間差異不顯著;后者T3處理極顯著高于T1處理、T2處理和T4處理(P＜0.01)，T1處理顯著低于T2處理和T4處理(P＜0.05)。

2.1.3 蛋白酶。蛋白酶能將蛋白質(zhì)和多肽水解為氨基酸，進(jìn)而被植物吸收和利用，因此它對(duì)土壤潛在的供氮能力具有重要意義。從圖3可以看出，煙田施用不同有機(jī)肥可以在不同程度影響煙株根際土壤蛋白酶活性。在煙株大田生育期，不同處理煙株根際蛋白酶活性皆先增加至移栽后第60天時(shí)達(dá)最大，然后開始持續(xù)下降。在全期煙株根際土壤蛋白酶活性T3處理＞T2處理＞T4處理＞T1處理;在移栽后第60天時(shí)，除T2處理和T4處理間差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)外，其他處理間差異皆達(dá)到極顯著水平(P＜0.01);在移栽后第75天，T2處理顯著高于T1(P＜0.05)，T4處理和T1處理間、T2處理和T4處理間差異不顯著，T3處理極顯著高于其他處理(P＜0.01)。

2.1.4 脲酶。脲酶存在于大多數(shù)細(xì)菌、真菌和高等植物中。它是一種酰胺酶，能酶促脲素分子中肽鍵的水解，生成氨和碳酸供植物吸收和利用，其活性與土壤有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量、全氮和速效氮含量呈正相關(guān)。人們常用土壤脲酶活性來(lái)表征土壤的氮素狀況。由圖4可知，各處理煙株根際土壤脲酶活性皆在移栽后第45天達(dá)到最大值，然后開始持續(xù)下降，直至煙葉采收完畢。在最高時(shí)(移栽后第45天)，T3處理顯著高于T4處理(P＜0.05)，T1處理極顯著低于T2處理和T3處理(P＜0.01)。

2.1.5 堿性磷酸酶。磷酸酶是一種水解有機(jī)磷化合物的酶，可加速有機(jī)磷的脫磷速度，與土壤有效磷含量呈正相關(guān)，其活性是評(píng)價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)。研究表明，在偏堿性土壤中，堿性磷酸酶活性比中性、酸性磷酸酶活性更能反映土壤磷酸酶的活性狀況［20］。該試驗(yàn)測(cè)定了煙株不同大田生育期根際土壤堿性磷酸酶活性。由圖5可知，各處理煙株根際土壤堿性磷酸酶活性在煙株大田生育期呈先增加，至移栽后第45天時(shí)達(dá)最大值，然后開始持續(xù)下降，直至煙葉采收完畢。在此過程中，每個(gè)時(shí)期煙株根際土壤堿性磷酸酶活性皆是T3處理＞T2處理＞T4處理＞T1處理。在移栽后第45天，T3處理煙株根際土壤堿性磷酸酶活性極顯著高于T1處理和T4處理(P＜0.01)，T2處理極顯著高于T1處理(P＜0.01)，T3處理顯著高于T2處理(P＜0.05)，T2處理顯著高于T4處理(P＜0.05)，T1處理和T4處理間差異不顯著。

2.2 土壤速效氮

2.2.1 銨態(tài)氮。由圖6可知，各處理煙株根際土壤銨態(tài)氮含量皆呈先上升后下降趨勢(shì)，但是不同處理煙株根際土壤銨態(tài)氮含量最高峰的出現(xiàn)時(shí)期不同，其中T1處理出現(xiàn)在移栽后第45天，T3處理出現(xiàn)在移栽后第60天，T2和T4處理同時(shí)出現(xiàn)在移栽后第75天。在移栽后第45天(旺長(zhǎng)期)，各處理煙株根際土壤銨態(tài)氮含量大小順序?yàn)門3處理＞T2處理＞T1處理＞T4處理，T3處理顯著高于T2處理(P＜0.05)，極顯著高于T1處理和T4處理(P＜0.01)，其他處理間差異不顯著;在收獲完畢后，各處理煙株根際土壤銨態(tài)氮含量大小順序?yàn)門2處理＞T4處理＞T3處理＞T1處理，除T3和T4處理間差異為顯著水平(P＜0.05)外，其他處理間差異皆達(dá)到0.01顯著水平。

2.2.2 硝態(tài)氮。由圖7可知，T3處理在移栽后75 d前維持較高的含量，然后急劇下降;T2處理和T4處理在移栽后75 d內(nèi)呈上升趨勢(shì)，然后急劇下降;T1處理則在移栽后第45天達(dá)到最高值。在移栽后第45天(旺長(zhǎng)期)，各處理煙株根際硝態(tài)氮含量高低順序?yàn)門3處理＞T1處理＞T2處理＞T4處理，但方差分析結(jié)果顯示僅T3處理和T4處理間差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05);在煙株收獲完畢后，各處理煙株根際土壤硝態(tài)氮含量高低順序?yàn)門4處理＞T2處理＞T3處理＞T1處理，方差分析結(jié)果顯示T4處理和T3處理間、T1處理和T2處理間差異達(dá)到0.05顯著水平，T1處理和T4處理間差異達(dá)到0.01顯著水平。

2.3 成熟期煙株根系活力 由圖8可知，在煙株移栽后第75天，烤煙施用不同有機(jī)肥對(duì)煙株成熟期根系活力有顯著影響，其中T3處理根系活力顯著高于其他處理(P＜0.05)，T2處理煙株根系活力顯著高于T1處理和T4處理(P＜0.05)，而T1處理和T4處理間煙株根系活力無(wú)顯著差異。

2.4 煙株根際各土壤酶活性與煙株根際土壤速效氮含量關(guān)系 利用大田煙株不同生育期根際土壤酶活性及銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量進(jìn)行相關(guān)分析。從表2可以看出，烤煙大田期煙株根際土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與根際土壤轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶及脲酶活性呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。

表2 煙株根際各土壤酶與煙株根際土壤速效氮含量關(guān)系

3 結(jié)論與討論

研究表明，在南雄煙區(qū)紫色土(水)田，施用有機(jī)肥可在不同程度提高烤煙大田期煙株根際土壤酶活性。這與劉添毅等［12，21-22］研究結(jié)果一致。這可能是由于有機(jī)肥的施入一方面可以帶來(lái)外源酶［23］;另一方面伴隨有機(jī)肥施入而進(jìn)入土壤的大量碳源為微生物活動(dòng)提供良好的環(huán)境，而土壤中微生物數(shù)量與土壤酶活性呈正相關(guān)［5，20-21］，進(jìn)而提高土壤酶活性。這也與試驗(yàn)中生物有機(jī)肥處理提高煙株根際土壤酶活性最大的結(jié)論相一致;同時(shí)，伴隨有機(jī)肥施入而進(jìn)入土壤的大量酶促反應(yīng)的基質(zhì)也直接地促進(jìn)煙株根際土壤酶活性［21］。

土壤酶參與有機(jī)質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成，是土壤生物活性的綜合表現(xiàn)。它催化土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)，影響土壤養(yǎng)分的形成、累積［24］。研究表明，施用有機(jī)肥對(duì)煙株根際土壤速效氮含量產(chǎn)生不同程度的影響，且與土壤酶活性呈極顯著相關(guān)關(guān)系。這可能是由于有機(jī)肥的施入改變了煙株根際土壤有效養(yǎng)分、微生物種類及數(shù)量、土壤酶活性，再受煙株根系生理活性而影響微生物的生命活動(dòng)所產(chǎn)生的酶，進(jìn)一步改變了煙株根際土壤有效養(yǎng)分含量，而生物有機(jī)肥本身帶有大量微生物，因此其處理煙株根際土壤速效氮含量的變化幅度最大。

該試驗(yàn)結(jié)果還表明，施用花生餅肥或生物有機(jī)肥可顯著提高成熟期煙株根系活力。這對(duì)延緩煙株衰老、確保煙葉的田間耐熟性具有積極的實(shí)踐意義。

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