翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量及酶活性的影響

李正,劉國(guó)順,敬海霞,解昌盛,向永光,楊超,鄭文冉,葉協(xié)鋒＊

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地?zé)煵菪袠I(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州 450002;2.重慶市煙草公司巫溪分公司,重慶 巫溪405800;3.重慶市煙草公司,重慶400023;4.重慶市煙草公司武隆分公司,重慶武隆 408500)

土壤微生物和土壤酶共同參與和推動(dòng)土壤中各種有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化及物質(zhì)循環(huán)過(guò)程,使土壤表現(xiàn)出正常代謝機(jī)能,對(duì)土壤生產(chǎn)性能和土地經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生很大影響,當(dāng)前采用其作為評(píng)價(jià)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)越來(lái)越受到人們的重視[1-3]。據(jù)研究,土壤微生物量碳與土壤有機(jī)質(zhì)含量具有良好的相關(guān)性[4,5],施用有機(jī)物料對(duì)其影響很大,當(dāng)?shù)首鳛榛适┯脮r(shí),由于作物苗期從土壤中吸收的N素非常少,易導(dǎo)致N素?fù)p失。與此同時(shí),土壤微生物對(duì)N的固定對(duì)防止N素?fù)p失則十分重要,隨著作物的生長(zhǎng),這些固定的養(yǎng)分又被釋放出來(lái)供作物吸收利用[6,7]。而土壤酶促作用直接影響到土壤有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、合成及植物的生長(zhǎng)發(fā)育,土壤酶活性是土壤肥力的重要指標(biāo)。

近年來(lái),對(duì)土壤微生物和土壤酶活性的研究已成為土壤學(xué)界研究的熱點(diǎn),許多學(xué)者對(duì)不同作物根際或非根際土壤微生物量碳、氮、磷及土壤酶活性進(jìn)行了深入的研究,主要集中在保護(hù)性耕作[8-11]、土地利用方式[12-16]、施用化肥[17-19]和秸稈還田[20-22]等處理下微生物量和酶活性的變化,對(duì)涉及綠肥及植煙土壤方面[23]的研究較少,而且已有的研究主要集中在微生物數(shù)量及類群[24,25]以及綠肥對(duì)土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)方面[26,27],綠肥作為一種重要的有機(jī)肥料,其在減少化肥用量、提高作物產(chǎn)量、培肥土壤地力等方面起到了積極的作用。關(guān)于翻壓綠肥對(duì)植煙(Nicotiana tabacum)土壤微生物量及酶活性的影響,尤其翻壓綠肥后煙株整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的研究相對(duì)較少。因此,本試驗(yàn)旨在研究翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物碳、氮含量和酶活性的影響,闡明綠肥養(yǎng)分釋放過(guò)程和煙株對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收過(guò)程的協(xié)調(diào)作用機(jī)理,為植煙土壤改良和特色煙葉開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2007-2008年在重慶市武隆縣趙家鄉(xiāng)新華村老街自然村進(jìn)行(海拔1 036 m,東經(jīng)107°33.588′,北緯29°16.593′),供試綠肥品種為黑麥草(Lolium),供試土壤類型為水稻土,土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)24.19 g/kg,速效磷21.88 mg/kg,速效鉀150.78 mg/kg,pH 5.43?？緹熎贩N為云煙87,大田行距1.2 m,株距0.55 m,密度15 000株/hm2。移栽時(shí)間為5月5日?；适褂每緹煂Ｓ脧?fù)合肥600 kg/hm2,過(guò)磷酸鈣75 kg/hm2。追肥使用硝酸鉀150 kg/hm2。設(shè)置綠肥翻壓量為 T1(7 500 kg/hm2)、T2(15 000 kg/hm2)、T3(22 500 kg/hm2)和T4(30 000 kg/hm2)共4個(gè)處理,每個(gè)處理小區(qū)面積為334 m2,以不翻壓綠肥,只種植烤煙的地塊為對(duì)照(CK),每個(gè)處理重復(fù)3次,綠肥在移栽前20 d左右翻壓。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

每個(gè)處理分別于移栽后10 d(移栽期),30 d(團(tuán)棵期),45 d(旺長(zhǎng)期),60 d(現(xiàn)蕾期),75 d(圓頂期),90 d(成熟期)隨機(jī)選取煙壟上2株煙正中位置(距煙株27.5cm處)0～20cm土層采集5個(gè)土樣,混勻,測(cè)定土壤微生物量碳和氮,土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶活性。

土壤中微生物量碳、氮的測(cè)定采用氯仿熏蒸法[6,28],土壤脲酶采用比色法;磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法;過(guò)氧化氫酶采用KMnO4滴定法;蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法[29]。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

測(cè)定結(jié)果采用DPS 6.55和Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量的影響

2.1.1 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量碳的影響 土壤微生物量碳的消長(zhǎng)反映微生物利用土壤碳源進(jìn)行自身細(xì)胞建成并大量繁殖和微生物細(xì)胞解體使有機(jī)碳礦化的過(guò)程[30]。微生物量碳在土壤全碳中所占比例很小,一般只占土壤有機(jī)碳的1.3%～6.4%[31],但它是土壤有機(jī)質(zhì)中的活性部分,可反映土壤有效養(yǎng)分狀況和生物活性,能在很大程度上反映土壤微生物數(shù)量,是評(píng)價(jià)土壤微生物數(shù)量和活性及土壤肥力的重要指標(biāo)之一[32]。翻壓綠肥后所有處理微生物量碳均顯著高于對(duì)照(表1),說(shuō)明翻壓綠肥提高了土壤中微生物數(shù)量。從綠肥不同翻壓量的效果來(lái)看,T3處理的土壤微生物量碳在各生育時(shí)期均顯著高于其他處理,與對(duì)照相比,T3處理在不同生育時(shí)期提高幅度為66.09%～161.28%,所有處理微生物量碳的動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)出相似的規(guī)律性,即在30和60 d出現(xiàn)峰值,T1、T2、T3、T4在30 d時(shí)分別比對(duì)照提高了21.80%,33.13%,66.09%和 41.78%,在60 d時(shí)分別比對(duì)照提高了42.26%,98.02%,127.21%和106.17%。這可能與綠肥腐解規(guī)律及煙株吸肥規(guī)律有關(guān),在移栽初期,由于化肥的施入尤其氮肥的增加,較低的碳氮比,加速了綠肥的分解,綠肥翻入土壤后為微生物的生存提供了大量有機(jī)碳源,移栽30 d左右,微生物的數(shù)量迅速上升。隨后,綠肥中易分解的有機(jī)物質(zhì)逐漸減少,并逐漸進(jìn)入相對(duì)復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)分解階段[33],煙草進(jìn)入旺長(zhǎng)期后,微生物生命活動(dòng)旺盛,消耗土壤中大量的碳源,同時(shí)作物生長(zhǎng)正處旺盛季節(jié),對(duì)碳源需求較多,使構(gòu)成微生物體的碳源減少。隨著綠肥中的復(fù)雜有機(jī)物被進(jìn)一步分解,構(gòu)成微生物體的碳源增加,微生物量碳在60 d左右達(dá)到第2個(gè)高峰,隨后逐漸下降,圓頂以后,除對(duì)照微生物量碳繼續(xù)下降外,翻壓綠肥的處理都略有回升。

2.1.2 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量氮的影響 土壤微生物量氮是指活的微生物體內(nèi)所含有的氮,不同土壤類型及生態(tài)環(huán)境條件下其變異很大,土壤微生物量氮一般為20～200 mg/kg,占土壤全氮的2.5%～4.2%[31],在數(shù)量上低于或接近作物吸氮量[34],但在土壤氮素循環(huán)與轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。由于微生物量氮的周轉(zhuǎn)率比土壤有機(jī)氮快5倍之多,因此,大部分礦化氮來(lái)自于土壤微生物量氮[35]。翻壓綠肥的各處理微生物量氮都高于對(duì)照(表2),T1處理在10和45 d與對(duì)照差異不顯著,其余處理與對(duì)照在各時(shí)期差異均顯著;T3處理在10和75 d與T4差異不顯著,其余時(shí)期均顯著高于其他處理,與對(duì)照相比,T3處理在不同生育時(shí)期提高了76.88%～257.10%。微生物量氮和碳的動(dòng)態(tài)變化呈相似的規(guī)律性,隨著煙株的生長(zhǎng),微生物量氮的變化也呈雙峰曲線,在移栽后30和75 d出現(xiàn)峰值,T1、T2、T3、T4在30 d時(shí)分別比對(duì)照提高了84.98%,109.14%,148.41%和125.58%,在75 d時(shí)分別比對(duì)照提高了139.67%,149.58%,178.43%和165.79%。這可能是在烤煙移栽前,施入了化肥做基肥,而在移栽初期,煙株對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收量較小,一部分氮素被微生物固定,微生物量氮在30 d左右達(dá)到高峰,煙株進(jìn)入團(tuán)棵期以后,吸氮量增加,隨著煙草的生長(zhǎng),被固定的微生物氮又釋放出來(lái),以供煙草生長(zhǎng)發(fā)育需要,煙株圓頂以后對(duì)氮素的需求量明顯減少,多余氮素被微生物再次固定[17,21],因此,微生物量氮在旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期均保持較低水平,在圓頂期達(dá)到峰值,成熟期則明顯降低。

表1 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量碳的影響Table 1 Effect of burying green manure on microbial biomass carbon of the soil mg/kg

表2 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量氮的影響Table 2 Effect of burying green manure on microbial biomass nitrogen of the soil mg/kg

2.2 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤酶活性的影響

土壤微生物活性與土壤酶活性密切相關(guān)[29]。酶作為土壤的組成部分,其活性的大小可較敏感地反映土壤中生化反應(yīng)的方向和強(qiáng)度[29,36]。

2.2.1 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤脲酶活性的影響 土壤脲酶直接參與土壤中含氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化,其活性高低在一定程度上反應(yīng)了土壤供氮水平狀況[29]。翻壓綠肥的各處理土壤脲酶活性與對(duì)照相比均有不同程度的提高(圖1),說(shuō)明翻壓綠肥有利于土壤中氮元素的轉(zhuǎn)化。T3處理除在60 d時(shí)低于T4外,其余時(shí)期均高于其他處理,與對(duì)照相比,T3處理在不同生育時(shí)期提高幅度為31.88%～54.05%。所有處理土壤脲酶活性的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律相似,均在45 d時(shí)出現(xiàn)峰值,T1、T2、T3、T4在45 d時(shí)分別比對(duì)照提高了 24.83%,35.99%,54.05%和41.70%。這是由于綠肥在腐解過(guò)程中為微生物提供了大量的有機(jī)碳源,微生物活性增強(qiáng),而煙株在進(jìn)入團(tuán)棵以后,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尤其氮素吸收量劇增,根系活動(dòng)強(qiáng)烈。由于土壤酶是由微生物、動(dòng)植物活體分泌及由動(dòng)植物殘?bào)w、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質(zhì),主要來(lái)源于土壤微生物的活動(dòng)、植物根系分泌物和動(dòng)植物殘?bào)w腐解過(guò)程中釋放的酶[29]。土壤脲酶活性在移栽45 d進(jìn)入旺長(zhǎng)期時(shí)最強(qiáng),使土壤能水解出更多的有效氮供煙株吸收,促進(jìn)了土壤中氮向煙株可以直接利用的氮素形態(tài)轉(zhuǎn)化,土壤供氮能力較強(qiáng),這可能就是煙草追肥主要在團(tuán)棵期以前,一般在移栽后25～30 d以內(nèi)施入的重要原因[37]。

2.2.2 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤酸性磷酸酶活性的影響 磷酸酶活性是評(píng)價(jià)土壤磷元素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)。土壤磷酸酶活性的高低可以反映土壤速效磷的供應(yīng)狀況[29]。土壤有機(jī)磷轉(zhuǎn)化受多種因子制約,磷酸酶的參與,可加速有機(jī)磷的脫磷速度,在pH 4～9的土壤中均有磷酸酶,積累的磷酸酶對(duì)土壤磷素的有效性具有重要作用。翻壓綠肥使土壤酸性磷酸酶活性明顯增強(qiáng)(圖2),T3和T4在整個(gè)生育期內(nèi)大致相近,但明顯高于T1、T2和對(duì)照,與對(duì)照相比,T3、T4在不同的生育時(shí)期提高幅度分別為11.15%～17.62%和11.54%～19.27%。不同處理酸性磷酸酶活性在煙株生育期的動(dòng)態(tài)變化大致相同,呈先上升后下降的趨勢(shì),在45 d時(shí)磷酸酶活性最強(qiáng),T1、T2、T3、T4在45 d時(shí)分別比對(duì)照提高了6.51%,12.95%,17.62%和14.18%,隨后所有處理磷酸酶活性都逐漸降低,這可能與煙株進(jìn)入旺長(zhǎng)期后需要大量的磷素營(yíng)養(yǎng)來(lái)滿足植株莖稈生長(zhǎng)需要有關(guān)。綠肥不但能通過(guò)自身所帶磷的循環(huán)再利用改善磷素營(yíng)養(yǎng)、降低土壤對(duì)磷的解吸以及通過(guò)無(wú)機(jī)磷向有機(jī)磷轉(zhuǎn)化提高磷肥的利用率,而且還能通過(guò)還原、酸溶、絡(luò)合融解作用,促進(jìn)解磷微生物增殖等過(guò)程活化土壤中難利用的磷為可利用磷[38],同時(shí)翻壓綠肥使土壤酸性磷酸酶活性增強(qiáng),能促進(jìn)土壤中有機(jī)磷化合物水解,生成能為植物所利用的無(wú)機(jī)態(tài)磷。因而,翻壓綠肥顯著提高土壤中磷的有效性。

2.2.3 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤蔗糖酶活性的影響 蔗糖酶的活性強(qiáng)弱反應(yīng)了土壤熟化程度和肥力水平[27],是土壤中碳的轉(zhuǎn)化與呼吸強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一,對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起重要作用。翻壓綠肥各處理土壤蔗糖酶活性明顯高于對(duì)照(圖3),隨著煙株的生長(zhǎng),不同處理蔗糖酶活性的動(dòng)態(tài)變化呈相似的規(guī)律,在60 d以前,所有處理蔗糖酶活性變化幅度較小,但總體上有降低的趨勢(shì),T2、T4處理此時(shí)期活性接近,T3處理降低幅度最為明顯。60 d以后所有處理蔗糖酶活性逐漸升高,T3、T4在此時(shí)期變化幅度較接近,說(shuō)明煙株移栽后60 d左右,隨著綠肥的腐解和養(yǎng)分的積累,土壤的熟化程度和肥力水平逐漸提高,最有利于土壤中碳的轉(zhuǎn)化和煙株對(duì)肥料的吸收,這對(duì)綠肥翻壓時(shí)間的確定具有重要意義。在整個(gè)生育期內(nèi),T3和T4處理蔗糖酶活性的變化比較明顯,與對(duì)照相比,在不同生育時(shí)期提高幅度分別為16.05%～101.06%和15.98%～131.69%。

2.2.4 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響 過(guò)氧化氫酶廣泛存在于土壤中和生物體內(nèi),直接參與生物呼吸過(guò)程的物質(zhì)代謝,同時(shí)可以解除在呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的對(duì)活細(xì)胞有害的過(guò)氧化氫,它可以表示土壤氧化過(guò)程的強(qiáng)度[39],過(guò)氧化氫酶與土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系。翻壓綠肥的各處理土壤過(guò)氧化氫酶活性明顯高于對(duì)照(圖4),說(shuō)明翻壓綠肥促進(jìn)了土壤中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,這與翻壓綠肥為土壤微生物提供大量營(yíng)養(yǎng),增加了其轉(zhuǎn)化的底物,微生物數(shù)量大幅增加,使其具有較高的活性有關(guān)?？傮w來(lái)看,T3處理在整個(gè)生育期內(nèi)都明顯高于其他處理,與對(duì)照相比,在不同生育期提高幅度為41.38%～71.43%,T2、T4在生育期內(nèi)變化幅度接近,所有處理都是在煙株移栽后45和75 d時(shí)出現(xiàn)峰值,T1、T2、T3、T4在45 d時(shí)分別比對(duì)照提高了25.36%,31.07%,45.36%,34.64%,在75 d時(shí)分別比對(duì)照提高了29.63%,51.85%,55.56%,44.44%,這是由于煙草在移栽后35 d內(nèi),植株地上部分生長(zhǎng)緩慢,葉面積較小,光合產(chǎn)物少,但這個(gè)過(guò)程對(duì)氮素的吸收量卻較大,是煙株對(duì)氮素的積累階段,吸收氮素約占總吸氮量的40%,移栽后35～70 d這一階段是煙株生長(zhǎng)最旺盛、干物質(zhì)積累最大的時(shí)期,這是煙草對(duì)氮、磷、鉀和其他營(yíng)養(yǎng)元素吸收量最大的階段[37]。土壤中積累了大量的過(guò)氧化氫,而過(guò)氧化氫酶活性在45和75 d達(dá)到高峰,從而解除旺盛生長(zhǎng)積累的過(guò)氧化氫等有毒物質(zhì)對(duì)煙株和土壤產(chǎn)生的毒害作用。說(shuō)明過(guò)氧化氫酶活性與煙株生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程密切相關(guān)。

圖1 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤脲酶活性的影響Fig.1 Effect of burying green manure on the activity of soil urease

圖2 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤酸性磷酸酶活性的影響Fig.2 Effect of burying green manure on the activity of soil acid phosphatase

圖3 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤蔗糖酶活性的影響Fig.3 Effect of burying green manure on the activity of soil sucrase

圖4 翻壓綠肥對(duì)植煙土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響Fig.4 Effect of burying green manure on the activity of soil catalase

3 討論

前人研究表明,秸稈還田[40-42]、施用餅肥[43,44]等培肥措施均能提高土壤微生物量和酶活性。本研究結(jié)果表明,翻壓綠肥能顯著提高土壤微生物量碳、氮和土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶的活性,這與武雪萍等[43]研究芝麻餅肥的結(jié)果一致。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)煙株生育期內(nèi)微生物量碳、氮和酶活性的動(dòng)態(tài)變化的研究還發(fā)現(xiàn),峰值均出現(xiàn)在煙株生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期,這與宋日等[21]研究玉米(Zea mays)根茬留田后微生物量碳和酶活性的峰值均出現(xiàn)在作物生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期結(jié)果一致。綠肥能促進(jìn)土壤中真菌、細(xì)菌、放線菌三大類群微生物的總量成倍或成十幾倍的大幅度增加[26]。但綠肥翻壓量并不是越多越好,不同綠肥處理以22 500 kg/hm2效果最好,這是因?yàn)榫G肥腐解過(guò)程需要大量微生物的參與,同時(shí)為微生物的生存提供大量的有機(jī)碳源。而木質(zhì)素含量高的禾本科綠肥,由于碳氮比較高,其有機(jī)物礦化比較緩慢,綠肥腐解過(guò)程和煙株生長(zhǎng)過(guò)程同步進(jìn)行,綠肥腐解需要土壤中相當(dāng)?shù)貋?lái)降低自身的碳氮比,綠肥翻壓量越多,腐解過(guò)程和煙株生長(zhǎng)過(guò)程爭(zhēng)奪氮素的矛盾越突出,而22 500 kg/hm2的翻壓量可能正是腐解過(guò)程和煙株生長(zhǎng)過(guò)程中氮素“固定-釋放-吸收”達(dá)到平衡的閾值。翻壓綠肥提高土壤酶活性的原因在于,綠肥腐解提供了大量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng),能促進(jìn)煙株根系發(fā)育,使根系分泌物增多,微生物活性增強(qiáng),繁殖速度加快,從而促進(jìn)了土壤酶活性的提高。

武雪萍等[43]研究芝麻餅肥時(shí)發(fā)現(xiàn),在煙草不同生育期,根際土壤微生物量碳、氮的動(dòng)態(tài)變化不同,根際土壤微生物量碳的峰值出現(xiàn)在現(xiàn)蕾期,微生物量氮的峰值出現(xiàn)在團(tuán)棵期。本研究結(jié)果表明,翻壓綠肥后微生物量碳、氮的動(dòng)態(tài)變化均呈雙峰曲線,微生物量碳的高峰出現(xiàn)在團(tuán)棵期和現(xiàn)蕾期,而微生物量氮的高峰出現(xiàn)在團(tuán)棵期和圓頂期。這是由于團(tuán)棵期綠肥腐解迅速,土壤有機(jī)碳源充足,微生物大量繁殖,同時(shí),由于化肥基施和追施的作用,在移栽初期土壤中氮含量較高,而煙株此時(shí)期利用較少,其中一部分被微生物固定,使土壤微生物量氮增加。隨著煙草的生長(zhǎng)發(fā)育,土壤中氮素被大量消耗,土壤微生物氮逐漸降低,表明一部分微生物氮又被釋放出來(lái),以供煙株生長(zhǎng)發(fā)育需要,從旺長(zhǎng)期到圓頂期,由于當(dāng)?shù)靥幱诙嘤昙竟?jié),高溫高濕促使土壤中殘存的有機(jī)物料進(jìn)一步發(fā)酵分解,微生物活性增強(qiáng),微生物數(shù)量再度增加,同時(shí)有機(jī)物料分解使土壤中氮含量增加,而煙株生育后期對(duì)氮素需求減少,多余的氮素再次被微生物固定,因此,微生物量碳在60 d左右達(dá)到第2個(gè)高峰,而微生物量氮在75 d左右達(dá)到第2個(gè)高峰。到成熟期以后,微生物量碳、氮明顯降低,但微生物量碳與對(duì)照相比,施用綠肥的所有處理圓頂期以后都略有回升,說(shuō)明施用綠肥后土壤產(chǎn)生了一定的保肥性。而微生物量氮的變化則反映出土壤微生物氮在協(xié)調(diào)土壤氮素供應(yīng)以及煙株對(duì)氮素吸收方面的重要作用?？梢?綠肥的翻壓時(shí)期非常關(guān)鍵,如果翻壓過(guò)晚或過(guò)早,到煙草生長(zhǎng)后期會(huì)導(dǎo)致氮供應(yīng)量過(guò)大,不符合煙草對(duì)氮“少時(shí)富老來(lái)貧”的需求規(guī)律,從而影響到煙葉的品質(zhì)。

劉天毅等[44]研究認(rèn)為施用菜籽餅和花生餅后土壤磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性在團(tuán)棵期明顯增強(qiáng)。而本試驗(yàn)結(jié)果表明,土壤脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶活性均在煙株生長(zhǎng)旺盛、需肥量大的旺長(zhǎng)期出現(xiàn)峰值,蔗糖酶活性在60 d以后逐漸升高,說(shuō)明土壤酶活性與翻壓綠肥后綠肥的腐解規(guī)律[33]、土壤養(yǎng)分供應(yīng)規(guī)律和煙株的吸肥規(guī)律[37]密切相關(guān)。翻壓綠肥能夠?yàn)槲⑸锾峁┏渥愕挠袡C(jī)營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)土壤微生物的大量繁殖,使微生物活性增強(qiáng),同時(shí),由于翻壓綠肥的處理明顯改善了土壤的理化性狀,煙株地上地下部分生長(zhǎng)旺盛,旺長(zhǎng)期發(fā)達(dá)的根系產(chǎn)生大量的根系分泌物,而翻壓綠肥后土壤酶可能主要來(lái)源于土壤微生物、動(dòng)植物殘?bào)w及煙株根系分泌物[29],因此微生物的活動(dòng)和煙株的旺盛生長(zhǎng)共同促進(jìn)了土壤酶活性在45 d左右明顯增強(qiáng)。

總體來(lái)看,翻壓綠肥后土壤微生物量碳、氮和不同土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化反映出綠肥腐解過(guò)程中土壤養(yǎng)分供應(yīng)和煙草生長(zhǎng)發(fā)育之間的協(xié)調(diào)性。綠肥能夠固氮、吸碳,改善生態(tài)環(huán)境,種植綠肥與現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)的“低碳經(jīng)濟(jì)”是和諧統(tǒng)一的。綠肥是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合體,是協(xié)調(diào)人與自然、協(xié)調(diào)消耗與保護(hù)的紐帶。因此,通過(guò)研究翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量及土壤酶活性的影響,闡明土壤的生化變化過(guò)程和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)在煙草生長(zhǎng)期間的供應(yīng)狀況,進(jìn)而研究綠肥在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)中的重要作用,可為修復(fù)植煙土壤,改良土壤生態(tài)環(huán)境,探索發(fā)展低碳煙草農(nóng)業(yè)、構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)煙葉生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和特色煙葉開發(fā)提供理論依據(jù)。

[1］Cong T,Ristaino J B,Hu S.Soil microbial biomass and activity in organic tomato farming systems:Effects of organic inputs and straw mulching[J].Soil Biology&Biochemistry,2006,38:247-255.

[2］Devi N B,Yadava P S.Seasonal dynamics in soil microbial biomass C,N and P in a mixed-oak forest ecosystem of Manipur,Northeast India[J].Applied Soil Ecology,2006,31:220-227.

[3］Singh J S,Raghubanshi A S,Singh R S,et al.Microbial biomass acts as a source of plant nutrients in dry tropical forest and savanna[J].Nature,1989,338:499-500.

[4］Jenkinson D S,Ladd J N.Microbial biomass in soil[A].In:Paul E A,Ladd J N.Soil Biochemistry[M].New York:Marcel Dekker,1981.

[5］Smith J L,Paul E A.The role of type and vegetation on microbical biomass and activity[A].In:Mergusar F,Gantar M.Perspectives in Microbial Ecology[C].Liubljana:Proceedings of the 4th International Symposium on Microbial Ecology,Slovene Society for Microbial Ecology,1986.

[6］王巖,沈其榮,史瑞和.有機(jī)無(wú)機(jī)肥料施用后土壤生物量C、N、P的變化及 N素轉(zhuǎn)化[J].土壤學(xué)報(bào),1998,35(2):227-233.

[7］文啟孝,張曉華,杜麗鵑.太湖地區(qū)主要集中的固定態(tài)銨及其有效性[J].土壤學(xué)報(bào),1988,25(1):22-30.

[8］趙有翼,蔡立群,王靜,等.不同保護(hù)性耕作措施對(duì)三種土壤微生物氮素類群數(shù)量及其分布的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2009,18(4):125-130.

[9］張潔,姚宇卿,金軻,等.保護(hù)性耕作對(duì)坡耕地土壤微生物量碳、氮的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2007,21(4):126-129.

[10］楊晶,沈禹穎,南志標(biāo),等.保護(hù)性耕作對(duì)黃土高原玉米-小麥-大豆輪作系統(tǒng)產(chǎn)量及表層土壤碳管理指數(shù)的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2010,19(1):75-82.

[11］王麗宏,楊光立,曾昭海,等.稻田冬種黑麥草對(duì)飼草生產(chǎn)和土壤微生物效應(yīng)的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2008,17(2):157-161.

[12］韓發(fā),李以康,周華坤,等.管理措施對(duì)三江源區(qū)“黑土灘”土壤肥力及土壤酶活性的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2007,16(3):1-8.

[13］楊青華,韓錦峰.棉田不同覆蓋方式對(duì)土壤微生物和酶活性的影響[J].土壤學(xué)報(bào),2005,42(2):348-351.

[14］王光華,金劍,韓曉增.不同土地管理方式對(duì)黑土土壤微生物量碳和酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,18(6):1275-1280.

[15］宇萬(wàn)太,姜子紹,周樺,等.不同土地利用方式對(duì)潮棕壤微生物量碳及其周轉(zhuǎn)率的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2008,27(8):1302-1306.

[16］徐雄,張健,廖爾華.四種土壤管理方式對(duì)李園土壤微生物和土壤酶的影響[J].土壤通報(bào),2006,37(5):901-905.

[17］王繼紅,劉景雙,于君寶,等.氮磷肥對(duì)黑土玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物量碳、氮的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2004,18(1):35-38.

[18］王光華,齊曉寧,金劍,等.施肥對(duì)黑土農(nóng)田土壤全碳、微生物量碳及土壤酶活性的影響[J].土壤通報(bào),2007,38(4):661-666.

[19］馬冬云,郭天財(cái),宋曉,等.尿素施用量對(duì)小麥根際土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(12):5222-5228.

[20］周文新,陳冬林,卜毓堅(jiān),等.稻草還田對(duì)土壤微生物群落功能多樣性的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(2):326-330.

[21］宋日,吳春勝,牟金明,等.玉米根茬留田對(duì)土壤微生物量碳和酶活性動(dòng)態(tài)變化特征的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(3):303-306.

[22］曹志平,胡誠(chéng),葉鐘年,等.不同土壤培肥措施對(duì)華北高產(chǎn)農(nóng)田土壤微生物生物量碳的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(5):1486-1493.

[23］劉國(guó)順,李正,敬海霞,等.連年翻壓綠肥對(duì)植煙土壤微生物量及酶活性的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2010,16(6):1472-1478.

[24］王旭,曾昭海,朱波,等.燕麥與箭筈豌豆不同混作模式對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2009,18(6):151-157.

[25］榮麗,李賢偉,朱天輝,等.光皮樺細(xì)根與扁穗牛鞭草草根分解的土壤微生物數(shù)量及優(yōu)勢(shì)類群[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2009,18(4):117-124.

[26］劉國(guó)順,羅貞寶,王巖,等.綠肥翻壓對(duì)煙田土壤理化性狀及土壤微生物量的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2006,20(1):95-98.

[27］盧萍,單玉華,楊林章,等.綠肥輪作還田對(duì)稻田土壤溶液氮素變化及水稻產(chǎn)量的影響[J].土壤,2006,38(3):270-275.

[28］Vance E D.An extraction method for measuring soil microbial biomass C[J].Soil Biology Biochemistry,1987,19(6):703-707.

[29］關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1986.

[30］張成娥,梁銀麗.不同氮磷施肥量對(duì)玉米生育期土壤微生物量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2001,9(2):72-74.

[31］陳國(guó)潮,何振立.紅壤不同利用方式下微生物量的研究[J].土壤通報(bào),1998,29(6):276-278.

[32］胡誠(chéng),曹志平,葉鐘年,等.不同的土壤培肥措施對(duì)低肥力農(nóng)田土壤微生物生物量碳的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(3):808-814.

[33］王巖,劉國(guó)順.綠肥中養(yǎng)分釋放規(guī)律及對(duì)煙葉品質(zhì)的影響[J].土壤學(xué)報(bào),2006,43(2):273-279.

[34］任天志,Stefano G.持續(xù)農(nóng)業(yè)中的土壤生物指標(biāo)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,33(1):68-75.

[35］Puri G,Ashman M R.Relationship between soil microbial biomass and gross Nmineralisation[J].Soil Biology Biochemistry.1992,(30):251-256.

[36］周禮愷.土壤酶學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1987.

[37］劉國(guó)順.煙草栽培學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2003.

[38］李壽田,周健民,王火焰,等.太湖水稻土中磷的固定和釋放特性的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,30(2):123-127.

[39］樊軍,郝明德.長(zhǎng)期施用化肥對(duì)黑筍土酶活性影響[J].土壤肥料,2003,(5):34-37.

[40］孫建,劉苗,李立軍,等.免耕與留茬對(duì)土壤微生物量C、N及酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(10):5508-5514.

[41］張電學(xué),韓志卿,李東坡,等.不同促腐條件下秸稈還田對(duì)土壤微生物量碳氮磷動(dòng)態(tài)變化的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2005,16(10):1903-1908.

[42］路磊,李忠佩,車玉萍.不同施肥處理對(duì)黃泥土微生物生物量碳和酶活性的影響[J].土壤,2006,38(3):309-314.

[43］武雪萍,劉增俊,趙躍華,等.施用芝麻餅肥對(duì)植煙根際土壤酶活性和微生物碳、氮的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005,11(4):541-546.

[44］劉天毅,李春英,熊德中,等.烤煙有機(jī)肥與化肥配合施用效應(yīng)的探討[J].中國(guó)煙草科學(xué),2000,(4):23-26.