相同碳氮比有機(jī)物料對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及碳氮代謝的影響

張弘，劉世亮，朱金峰，劉芳，姜桂英?，化黨領(lǐng)，王代長(zhǎng)

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，450002，鄭州；2.河南省漯河市煙草公司，462000，河南漯河）

相同碳氮比有機(jī)物料對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及碳氮代謝的影響

張弘1，劉世亮1，朱金峰2，劉芳1，姜桂英1?，化黨領(lǐng)1，王代長(zhǎng)1

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，450002，鄭州；2.河南省漯河市煙草公司，462000，河南漯河）

烤煙碳氮代謝是重要的代謝過(guò)程，有機(jī)物料是作物所需養(yǎng)分的重要來(lái)源，直接影響烤煙的碳氮循環(huán)。通過(guò)盆栽試驗(yàn)，將玉米秸稈、豬糞和生物炭調(diào)節(jié)碳氮比為25：1，分析不同有機(jī)物料在相同碳氮比下，對(duì)烤煙和植煙土壤主要碳氮組分和酶活性的影響。結(jié)果表明：添加生物炭與豬糞，能夠顯著提高烤煙的農(nóng)藝性狀，添加玉米秸稈，則會(huì)降低烤煙的農(nóng)藝性狀。添加生物炭能夠顯著增強(qiáng)煙葉碳氮關(guān)鍵酶活性；其中，硝酸還原酶活性、淀粉酶活性和轉(zhuǎn)化酶活性最大分別達(dá)到33.3μg/（g·h）、14.42mg/（g·min）和5.08mg/（g·h）。與對(duì)照（不施有機(jī)物料）相比，添加有機(jī)物料能夠顯著增加煙葉氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。植煙土壤添加豬糞，可以提高土壤脲酶活性（最大值1.78mg/kg），但土壤蔗糖酶活性卻基本不受有機(jī)物料種類的影響；同時(shí)，有機(jī)物料能夠顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，土壤氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著提升。特別是豬糞處理中，土壤全氮和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他處理。有機(jī)物料的施用，促進(jìn)土壤硝化作用，提高硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，添加生物炭能夠提高烤煙碳氮代謝，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，提高烤煙品質(zhì)；添加豬糞更有利于提高土壤活性營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

烤煙；土壤碳氮比；化學(xué)成分；有機(jī)物料

煙草（Nicotiana L）作為我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)其研究較多；但在土壤碳氮比相同的基礎(chǔ)上，有機(jī)物料對(duì)烤煙及植煙土壤碳氮代謝的研究較少。碳氮代謝是烤煙最基本的代謝過(guò)程，其強(qiáng)弱、協(xié)調(diào)程度以及在烤煙生長(zhǎng)過(guò)程中的變化，直接或間接地影響煙葉化學(xué)成分，進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)［1-3］；所以，研究植煙土壤碳氮比，對(duì)烤煙及植煙土壤碳氮代謝的影響，具有重要的科學(xué)意義。

有機(jī)物料可以改變土壤物理性狀，有較大的水截留潛力和較好的養(yǎng)分持留功能。當(dāng)前圍繞煙田施用有機(jī)物料的研究，主要集中在秸稈還田［4-5］、糞肥［6］、餅肥［7-8］、生物炭［9］等，但以土壤碳氮比為基礎(chǔ)的研究較少。例如：不同碳氮比有機(jī)肥，對(duì)植煙土壤氮素具有明顯的緩釋作用［10］；小麥秸稈進(jìn)行碳氮比調(diào)控后，更有利于煙葉鉀的吸收［11］。結(jié)合前人研究，小麥秸稈還田，有利于提高土壤碳氮比，進(jìn)而提高煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性［12］。施用生物炭可以提高烤煙葉片水勢(shì)，增加葉片類胡蘿卜素和葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，延長(zhǎng)煙葉成熟期，增加烤煙的干物重［13］。有機(jī)物料對(duì)植煙土壤的理化性質(zhì)也有著不同的改善作用。秸稈施用可以降低土壤密度，提高土壤含水量和有益微生物數(shù)量，降低有害微生物數(shù)量［14］。有機(jī)肥的施用，則顯著提高了煙株生長(zhǎng)中后期土壤中活性碳氮、總有機(jī)碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤的碳氮比，有助于煙株生長(zhǎng)中后期營(yíng)養(yǎng)的均衡持續(xù)供應(yīng)和培肥地力［15］。土壤中施用秸稈和廄肥，均能顯著提高土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、蔗糖酶等土壤酶活性［16-17］。生物炭則可以顯著增加pH、CEC、可交換性鈣、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)［18］，土壤生物種類和活性也得到一定的改善［13］。

以往的研究大多為直接施用有機(jī)物，研究一種有機(jī)物料對(duì)烤煙的影響，而施用有機(jī)物料調(diào)節(jié)土壤碳氮比的研究很少。李雪利等［12］的研究表明，土壤碳氮比在24～28之間，最有利于烤煙碳氮代謝平衡。本試驗(yàn)在此基礎(chǔ)上，采用盆栽試驗(yàn)，利用玉米秸稈、豬糞和生物炭3種有機(jī)物料，選擇調(diào)節(jié)土壤碳氮比為25：1，研究其對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育以及植煙土壤碳氮代謝的影響，篩選最宜豫中烤煙碳氮代謝的有機(jī)物料種類；同時(shí)，豐富植煙土壤碳氮比與烤煙碳、氮代謝，以及煙葉品質(zhì)提升之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

2015年5月，取河南省漯河市典型煙草種植區(qū)連作10年的土壤，至河南農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)室。按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用高33.5 cm，口徑32.5 cm，底徑25.5 cm的PV盆，將土壤和相應(yīng)的有機(jī)物料稱重后混合裝盆，每盆裝土25 kg，土壤類型為黃褐土。其中，土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16.56和1.72 g/kg，有機(jī)物料中。玉米秸稈碳和氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為444.5和5.24 g/kg；豬糞碳和氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為763和20.9 g/kg；生物炭的碳和氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為586.1和12.5 g/kg。將玉米秸稈粉碎長(zhǎng)度＜5 cm，施入土壤，豬糞與生物炭則直接添加。在煙苗移栽后進(jìn)行試驗(yàn)管理，煙苗品種為中煙100。

根據(jù)不同有機(jī)物料C、N質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤C、N質(zhì)量分?jǐn)?shù)及每25 kg土壤施純氮3.5 g，計(jì)算出每25 kg土壤調(diào)節(jié)C/N比為25：1所需有機(jī)物料量。設(shè)4個(gè)處理：1）對(duì)照，不添加有機(jī)物料（TCK）；2）每盆添加2 390 g的玉米秸稈（TS）；3）每盆添加3 100 g豬糞（TM）；4）每盆添加2 740 g生物炭（TB）。每盆種植煙苗1株，每個(gè)處理重復(fù)15次，共計(jì)75盆。

1.2 樣品采集與測(cè)定

在煙苗移栽后30、45、60、75和90 d，每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株3棵，測(cè)定株高、葉長(zhǎng)、葉寬和有效葉數(shù)，根據(jù)公式葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.634 5，計(jì)算葉面積［19］。煙葉成熟后（移栽后90 d），選擇生長(zhǎng)均勻一致的煙株，按部位全部采收。鮮煙葉放入冰盒，立即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行酶活性的測(cè)定；其余煙葉放入烘箱中105℃殺青，60℃烘干后，測(cè)定煙葉常規(guī)化學(xué)成分。分別采用磺胺比色法（活體法）［20］、3，5-二硝基水楊酸法［20］、3，5-二硝基水楊酸法［21］測(cè)定硝酸還原酶、淀粉酶和轉(zhuǎn)化酶活性。分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和火焰光度計(jì)法［22］測(cè)定植株的氮、磷和鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

在采集植株的同時(shí)，將盆內(nèi)煙莖基部與盆周圍的中點(diǎn)作為取樣點(diǎn)，隨機(jī)用土鉆采集0～20 cm深度的土樣3點(diǎn)混勻。鮮土樣的一部分置于冰箱中保存，用于土壤脲酶和蔗糖酶活性的測(cè)定，剩余土樣風(fēng)干處理后，用于土壤常規(guī)化學(xué)成分的測(cè)定。土壤脲酶采用比色法［23］，蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法［23］，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，全氮采用凱氏定氮法，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮采用流動(dòng)分析儀（Auto analyzer 3）測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan新復(fù)極差法，比較不同處理間各種指標(biāo)之間的差異；使用Origin-Pro 8.5進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)物料對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

烤煙營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)外觀優(yōu)劣主要表現(xiàn)在株高、葉長(zhǎng)、葉寬、有效葉數(shù)和葉面積等農(nóng)藝指標(biāo)上。從表1可知，除TS以外，各處理在移栽后60 d前，煙株呈快速生長(zhǎng)趨勢(shì)，TCK、TM和TB煙株的株高間差異不顯著。移栽后45和60 d時(shí)，TCK的葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積顯著低于TM、TB處理；移栽后60 d前，TS煙株的農(nóng)藝性狀都低于其他處理。這是因?yàn)門S施入了玉米秸稈，微生物在礦化分解玉米秸稈時(shí)，會(huì)與烤煙爭(zhēng)奪土壤速效N，導(dǎo)致TS煙株在生育前期生長(zhǎng)緩慢。在烤煙移栽后75和90 d時(shí)，TM和TB的葉長(zhǎng)、葉面積高于其他處理，TM葉長(zhǎng)最長(zhǎng)達(dá)49.6 cm，葉面積最高達(dá)到870.8 cm2?？傮w上，各處理農(nóng)藝性狀呈增加趨勢(shì)，其中，TM和TB顯著高于其他處理，說(shuō)明添加豬糞和生物炭，可明顯促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 不同有機(jī)物料對(duì)烤煙酶活性的影響

硝酸還原酶是高等植物氮素同化的限速酶，其活性強(qiáng)弱反映氮代謝的強(qiáng)弱［24］。圖1（A）顯示，各處理的硝酸還原酶活性，總體呈先增加后降低趨勢(shì)。其中，TS的硝酸還原酶活性在移栽后45 d時(shí)，達(dá)到最大值，而其他3個(gè)處理，則是在移栽后60 d達(dá)到最大值。TB的活性最大為33.3μg/（g·h），隨后明顯降低，在90 d時(shí)達(dá)到最低；但生物炭施用處理，有利于提升硝酸還原酶活性。說(shuō)明烤煙氮代謝，主要發(fā)生在其生長(zhǎng)前期，而移栽后60 d，氮代謝活性下降，說(shuō)明生物炭施用促進(jìn)了烤煙氮的代謝。

淀粉酶可將煙葉葉綠體中的淀粉轉(zhuǎn)化為單糖，用來(lái)表征烤煙的碳代謝強(qiáng)弱。圖1（B）顯示，各處理的淀粉酶活性呈先上升后降低的趨勢(shì)，在移栽后30到45 d，淀粉酶活性逐漸增加，在移栽后75 d時(shí)，達(dá)到最大值，且以TB的活性最大（14.42 mg/（g· min））；但在移栽后90 d時(shí)迅速降低。除在移栽后的30和90 d時(shí)，各處理間淀粉酶活性有一定差異外，其他移栽時(shí)期、不同處理間淀粉酶活性差異不顯著。說(shuō)明淀粉酶活性對(duì)有機(jī)物料種類不敏感。

轉(zhuǎn)化酶可以催化細(xì)胞質(zhì)中的蔗糖轉(zhuǎn)化，形成葡萄糖和果糖的混合物，加強(qiáng)植物的光合作用中碳固定過(guò)程。圖1（C）顯示：TCK與TB的轉(zhuǎn)化酶活性呈先上升后降低趨勢(shì)，且在移栽后45 d時(shí)，達(dá)到最大，TB的活性最大為5.08mg/（g·h）；而TS轉(zhuǎn)化酶活性呈現(xiàn)下降后又小幅度升降，在移栽后90 d顯著增長(zhǎng)；TM轉(zhuǎn)化酶活性呈現(xiàn)上升后下降，在移栽后90 d又有大幅度增長(zhǎng)?？傮w上，煙葉轉(zhuǎn)化酶活性對(duì)不同有機(jī)物料種類的響應(yīng)特征不同，其中，TB前期能夠顯著提高煙葉轉(zhuǎn)化酶活性，促進(jìn)烤煙碳代謝。

2.3 不同有機(jī)物料對(duì)烤煙煙葉化學(xué)組成的影響

圖2（A）顯示，各處理煙葉氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后降低的趨勢(shì)，除TS外，其他處理煙葉氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在移栽后75 d時(shí)達(dá)到最大值。其中，TM煙葉氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于TS和TB，為0.49％。在移栽后90 d時(shí)，TM氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍顯著高于其他處理，這可能是豬糞在礦化過(guò)程中，給烤煙提供了充足的氮素。

表1 不同處理移栽后不同天數(shù)煙株的農(nóng)藝性狀Tab.1 Agronomic traits of tobacco in different days after transplanting under different treatments

圖1 不同處理移栽后不同時(shí)間烤煙酶活性變化Fig.1 Changes of enzymatic activities of tobacco leaf in different days after transplanting under different treatments

磷作為植物3大營(yíng)養(yǎng)元素之一，能夠影響烤煙的能量、碳水化合物和氮代謝等。圖2（B）顯示，各處理煙葉磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在移栽后30 d時(shí)最大。其中，TS磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為8.81 g/kg，隨后逐漸降低，不同時(shí)期差異不明顯。

烤煙是喜鉀作物，對(duì)鉀的吸收和積累最多。圖2（C）顯示，除移栽后30 d外，各處理煙葉鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨移栽后時(shí)間的增加而增加，且TM鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他處理，說(shuō)明豬糞更有利于烤煙對(duì)鉀的吸收。

圖2 不同處理移栽后不同時(shí)間烤煙煙葉化學(xué)組分變化Fig.2 Changes of chemical constituents of tobacco leaf in different days after transplanting under different treatments

2.4 不同有機(jī)物料對(duì)土壤酶活性的影響

脲酶是一種酰胺酶，只能水解尿素，可以表征土壤氮素的狀況。圖3（A）顯示，各處理的脲酶活性呈先上升后下降，隨后又上升的趨勢(shì)。總體來(lái)看，除在烤煙移栽后45和60 d時(shí)，各處理土壤脲酶活性差異不顯著外，其他生育時(shí)期，TM的土壤脲酶活性均顯著高于其他處理，這說(shuō)明豬糞更能促進(jìn)土壤脲酶的活性，加速氮的轉(zhuǎn)化。

土壤蔗糖酶能夠水解蔗糖，成為被植株利用的葡萄糖和果糖，常用來(lái)表征土壤碳素的狀況。圖3（B）顯示，土壤蔗糖酶在烤煙的整個(gè)生育時(shí)期，變化不明顯，且處理間差異較小。說(shuō)明土壤蔗糖酶活性基本不受烤煙移栽后時(shí)間和有機(jī)物料種類的影響。

圖3 不同處理移栽后不同時(shí)間植煙土壤酶活性變化Fig.3 Changes of soil enzymatic activities in different days after transplanting under different treatments

2.5 不同有機(jī)物料對(duì)土壤氮素和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.5.1 不同有機(jī)物料對(duì)土壤氮素的影響 土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低，直接說(shuō)明土壤的供氮強(qiáng)度。圖4（A）顯示，總體來(lái)說(shuō)，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，且在移栽后45 d時(shí)，達(dá)到最大值。TM的堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他處理，且在烤煙移栽后45 d時(shí)，達(dá)到最高值165.78 mg/kg。說(shuō)明相對(duì)于其他有機(jī)物料，豬糞本身以及在其礦化過(guò)程中，可以為土壤提供較高的有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)；而TB與對(duì)照的土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本一致，這可能與生物炭本身所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)基本為惰性，很難被微生物分解有關(guān)。

土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)圖4（B），其變化呈先升高后降低趨勢(shì)，且不同時(shí)期均以TM質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，而TS的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)除在30和45 d時(shí)，低于TM和TB外，在烤煙移栽后60到90 d均僅低于TB。說(shuō)明施用有機(jī)物料有利于土壤全氮的累積。

由圖4（C）和（D）可知，土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)大體呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。硝態(tài)氮在烤煙生長(zhǎng)前期（30和45 d）質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，隨后降低；而銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)則基本隨移栽后天數(shù)逐漸升高，且土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以TM質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較高。總體上，有機(jī)物料施用，雖然在一定程度上提高了土壤硝/銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但與對(duì)照相比，在多數(shù)時(shí)期差異不顯著，說(shuō)明有機(jī)物料對(duì)土壤硝/銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升效果不明顯。

2.5.2 不同有機(jī)物料對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響 圖5顯示，與對(duì)照相比，其他處理顯著提升了土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且以TB最高。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨烤煙移栽后天數(shù)的增加而增加。說(shuō)明添加有機(jī)物料，能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖4 不同處理移栽后不同時(shí)間土壤氮素變化Fig.4 Changes of soil nitrogen in different days after transplanting under different treatments

圖5 不同處理移栽后不同天數(shù)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.5 Soil organic mattermass fraction in different days after transplanting under different treatments

3 討論

3.1 不同有機(jī)物料對(duì)烤煙的影響

隨著化肥施用，對(duì)烤煙品質(zhì)和植煙土壤造成的不良影響日益加劇，有機(jī)肥在烤煙上的施用已經(jīng)慢慢在擴(kuò)大，相關(guān)的研究報(bào)道也較多。增施有機(jī)物料，對(duì)烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)都有良好的效果?？傮w上，施用有機(jī)肥，不僅能提升烤煙株高、有效葉片數(shù)、田間葉面積系數(shù)及單葉重等農(nóng)藝性狀［6］，而且能夠協(xié)調(diào)烤煙的主要化學(xué)組成，如煙堿、總糖、還原糖和淀粉等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［25］；但不同種類的有機(jī)肥因其自身特性不同，對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響亦存在一定差異。本研究中豬糞和生物炭的施用，均提高了烤煙的有效葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積等主要農(nóng)藝性狀；而玉米秸稈處理，卻抑制了烤煙的生長(zhǎng)，這與玉米秸稈本身的碳氮比過(guò)高有一定關(guān)系［26］。相對(duì)于秸稈直接還田，腐熟的秸稈可能更有利于烤煙的生長(zhǎng)［5］。

不同有機(jī)肥的施用，不僅對(duì)烤煙的農(nóng)藝性狀有一定影響，同時(shí)也直接影響到烤煙的碳氮代謝過(guò)程［27］。不同有機(jī)物料對(duì)碳氮代謝的相關(guān)酶類活性有直接影響。楊振民等［28］研究不同碳氮比的有機(jī)物料，對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和生理特性的影響。結(jié)果表明，不同C/N有機(jī)物料處理煙葉中，硝酸還原酶活性基本上都是先升高后降低。也有研究顯示，施入適量生物炭，能夠顯著提高烤煙旺長(zhǎng)期的硝酸還原酶活性，以及旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期和成熟期的烤煙淀粉酶活性，但也發(fā)現(xiàn)施入過(guò)量生物炭，會(huì)促進(jìn)土壤中微生物繁殖與烤煙爭(zhēng)氮，沒(méi)有顯著提高烤煙酶活性［29］。本研究中添加有機(jī)物料，能夠顯著增加煙葉中硝酸還原酶、淀粉酶活性，且其活性總體均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在烤煙移栽后45和60 d時(shí)，達(dá)到峰值，其中以添加生物炭處理效果最好。添加玉米秸稈處理的烤煙酶活性則低于對(duì)照，這是因?yàn)橛衩捉斩捲诟旆纸獾倪^(guò)程中，微生物會(huì)與烤煙共同競(jìng)爭(zhēng)土壤中的氮素，導(dǎo)致烤煙生育受阻［12］。

烤煙碳氮代謝酶活性的變化，與其煙葉中相關(guān)化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化相互影響。添加有機(jī)肥一般會(huì)促進(jìn)烤煙農(nóng)藝性狀的提升，同時(shí)也改善煙葉氮、鉀營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)［8］。本試驗(yàn)中與對(duì)照相比，添加有機(jī)物料的3個(gè)處理煙葉中，氮磷鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升顯著；但也發(fā)現(xiàn)添加豬糞能夠顯著增加植煙土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素，而TM的烤煙酶活性卻低于TB。說(shuō)明土壤中養(yǎng)分過(guò)高，并不能提高烤煙的品質(zhì)，添加適量的有機(jī)物料，才能有效提高煙葉酶活性，從烤煙碳氮代謝的關(guān)鍵酶活性的角度來(lái)看，添加生物炭最有利于烤煙的生長(zhǎng)和代謝。

3.2 不同有機(jī)物料對(duì)植煙土壤的影響

有相關(guān)研究表明，植煙土壤中施用有機(jī)物料，可以改良土壤物理化學(xué)性質(zhì)。趙曉會(huì)［30］研究發(fā)現(xiàn)，腐熟雞糞與微生物肥料配施，不僅提升了植煙土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)促進(jìn)了土壤中常見(jiàn)酶類的活性。謝麗［6］對(duì)比了豬糞、綠肥、秸稈及無(wú)機(jī)肥料對(duì)烤煙的生長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥，不同程度地提高土壤磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性。趙殿峰等［31］研究表明，施用生物炭，顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)，而土壤速效氮、速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)則隨著生物炭的施用，呈先上升后降低的趨勢(shì)。添加有機(jī)物料，能夠增加土壤氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)［32］。王軍等［33］研究了水稻秸稈、豬糞等有機(jī)肥對(duì)植煙土壤速效養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，施用有機(jī)物料皆可不同程度地提高煙株移栽后30～60 d土壤環(huán)境中有效氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。王軍等［34］研究表明，C/N=25的處理，烤煙的根際土壤的銨態(tài)氮，在生育期內(nèi)呈降低趨勢(shì)，硝態(tài)氮呈增加趨勢(shì)。本研究得出相似的結(jié)果：施用有機(jī)物料的處理土壤有機(jī)質(zhì)和氮素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著提升；添加豬糞可以顯著提高土壤脲酶的活性，而土壤蔗糖酶活性，則不受有機(jī)物料種類的影響。這可能是因?yàn)樨i糞中有刺激土壤脲酶相關(guān)微生物活動(dòng)的物質(zhì)，但這3種有機(jī)物料皆缺乏，能夠刺激土壤蔗糖酶活性的相關(guān)物質(zhì)。

4 結(jié)論

針對(duì)豫中烤煙，施用有機(jī)物料調(diào)節(jié)土壤碳氮比為25：1，可以提高煙葉碳氮代謝關(guān)鍵酶（硝酸還原酶、淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶）活性，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，影響土壤氮素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其中，從煙葉碳氮代謝來(lái)看，以施用生物炭處理表現(xiàn)更優(yōu)，而從土壤營(yíng)養(yǎng)條件提升比較，以施用豬糞處理效果更顯著。

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Effects of organic material w ith the same ratio of carbon to nitrogen on the growth and carbon nitrogen metabolism of flue-cured tobacco

Zhang Hong1，Liu Shiliang1，Zhu Jinfeng2，Liu Fang1，Jiang Guiying1，Hua Dangling1，Wang Daichang1

（1.College of Resources and Environmental Sciences，Henan Agricultural University.450002，Zhengzhou，China；2.Luohe City Tobacco Corporation of Henan Province，462000，Luohe，Henan，China）

［Background］The metabolism of carbon and nitrogen is critical to tobacco.Organic material is the main source of the nutrient，which directly affects the carbon（C）and nitrogen（N）cycle of tobacco.In this study，we try to find the optimal type of organic material for the C and N cycle of the tobacco and the relevant soil in middle of Henan Province.［Methods］The pot experiment was carried out in the farm of Henan Agricultural University in 2015.Four treatments were set as：1）no organic material application（TCK），2）add maize straw（TS），3）add pig manure（TM），4）add biochar（TB）.Except TCKtreatment，the C/N ratio in TS，TM，and TBtreatment were regulated as 25/1.The tobacco leaves and the soil were sampled on the 30，45，60，75 and 90 days after the tobacco transplanted.The major chemical and biological indices such as the content of organic carbon，varied forms of N，phosphors（P），kalium（K），the relative enzyme activities of carbon and nitrogen cycle were measured.［Results］Added biochar and pig manure significantly improved the agronomic traits oftobacco，while，the opposite effect on tobacco was appeared undermaize straw treatment.The activities of key enzymes related to C and N metabolism in the tobacco leaves were significantly promoted under biochar treatment.The highest activities of nitrate reductase，amylase，and invertase were 33.3μg/（g· h），14.42mg/（g·min），and 5.08mg/（g·h），respectively.Compared to the control（without organic material added），the contents of N，P，and K in tobacco leaf were significantly elevated under the treatment with organic material application.Meanwhile，under the treatments with organic material，the soil urease activity was significantly improved under pigmanure treatment，and the maximum value was 1.78mg/kg；while the soil sucrase activity changed little among the treatment.The contents of soil organic carbon and soil nitrogen were remarkably increased.Especially，the content of total nitrogen and available nitrogen in pig manure treatment were significantly higher than that in other treatments.The organic material promoted the soil nitrification process，and resulted in higher content of nitrate nitrogen.［Conclusions］Based on the C/N as25/1，the organic material can enhance the activities of the enzyme which are related to carbon and nitrogen cycle，adjust the chemical components in the tobacco leaves and improve the content of the nutrition in soil.Biochar application can improve the C and Nmetabolism and then lead to more harmonious chemical components in the tobacco leaves，and promote the quality of tobacco；while the pigmanure provided more available nutrition contents in the soil.

flue-cured tobacco；soil carbon nitrogen ratio；chemical components；organic material

S572

A

1672-3007（2016）05-0110-09

10.16843/j.sswc.2016.05.014

2016- 01- 25

2016- 09- 13

項(xiàng)目名稱：河南省煙草公司重大面上項(xiàng)目“不同生物炭對(duì)植煙土壤碳氮比和緊實(shí)度調(diào)節(jié)機(jī)制研究及應(yīng)用”（LYKJ201504），“煙田有機(jī)廢棄物高效生物發(fā)酵資源化利用與技術(shù)集成”（HYKJ201215）

張弘（1992—），男，碩士研究生。主要研究方向：煙草營(yíng)養(yǎng)調(diào)控。E-mail：1402785590@qq.com

?通信作者簡(jiǎn)介：姜桂英（1983—），女，博士，講師。主要研究方向：土壤肥力及其調(diào)控。E-mail：jgy9090@126.com