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摘 要：为了充分利用农作物废弃物，建立合理的资源循环系统，改善植烟土壤环境，以秦烟96为材料，采用盆栽试验，探索了秸秆施用量对烤烟土壤酶活性、烟叶和根系氮、钾含量的影响。结果表明，外施秸秆显著提高了土壤酶活性和烤烟烟叶和根系氮、钾含量。在适量范围内，随着秸秆施用量的增加，土壤酶活性和烤烟烟叶和根系氮、钾含量均呈递增趋势。
关键词：烤烟；秸秆；土壤酶；氮含量；钾含量
中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2014）05-0045-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.009
有研究表明，土壤中添加秸秆可以改善土壤中微生物的性状，为微生物和土壤动物生长提供良好的环境[1-3]。随着对土壤学研究的深入，土壤酶活性已成为农业土壤质量和生态系统功能的一项重要指标[4]。氮、钾对烤烟的生长发育、代谢过程有显著影响[5-6]。氮素是蛋白质、核酸和磷脂的主要成分，在生命活动中具有特殊作用[7]。钾在植物体内为多种酶的活化剂，可以增强植株抗逆性[7]，其含量也是评价烟草品质的指标之一。添加秸秆对土壤氮素影响较大，从而影响烤烟对氮的吸收[8]。有研究表明，在不施钾肥的条件下，秸秆与氮磷肥配施对提高土壤速效钾有显著效果[9-10]。植物生长所需的养分主要通过根系从土壤中吸收获取，根系的生长状况对烤烟的生长发育有很大影响。以往的研究多集中于秸秆还田对土壤结构、土壤理化性质的影响，以及作物碳、氮代谢关键酶和产、质量的影响[11-18]。在植烟土壤中，外施秸秆对整个烤烟生育期土壤酶活性、烟叶和根系营养状况的影响研究却鲜见报道。本研究通过盆栽试验，考察秸秆施用对土壤酶活性及烤烟根系和叶片氮、钾营养的影响，为充分利用农作物秸秆废弃物，改善土壤肥力，保证烟区可持续发展提供参考。
基金项目：陕西省特色烟叶开发重大专项（ZDZX2011-001）；中间香型特色优质烟叶科学保障大田生长时间配套技术研究（TS-02-20110015）
作者简介：翟优雅，硕士研究生，主要从事烟草营养生理生态方面的研究。E-mail：87877016@qq.com
*通信作者，E-mail：zhanglixinyangling88@yahoo.com.cn
收稿日期：2013-10-24 修回日期：2014-05-28
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2012年5—12月在西北农林科技大学实验基地进行，采用盆栽试验，供试品种为秦烟96。供试土壤为黄棕壤，其基本理化性质为：全氮1.09 g/kg，碱解氮97.93 mg/kg，全磷0.43 g/kg，速效磷5.24 mg/kg，全钾30.70 g/kg，速效钾166.28 mg/kg，有机质7.23 g/kg，pH 7.68。试验用土通过0.5 cm×1 cm网过筛，每盆装土35 kg。通过添加小麦秸秆（秸秆粉碎至1.3～7.6 mm，C/N=68.3，N 0.6%，P 0.29%，K 1.07%），调节土壤碳氮比值。试验为单因子（秸秆用量）5水平试验，5个处理水平分别为施用秸秆0（CK）、93.28、140.00、186.55、233.28 g/盆，其对应的C/N分别为3.44、4.28、4.67、5.10、5.50。施用时将腐熟秸秆、土和肥料混合均匀后进行。每盆肥料用量为氮素4.5 g，m（N）：m（P2O5）：m（K2O）=1：1.5：3，每个处理30盆，完全随机排列，行株距120 cm×50 cm，共计150盆。烟苗移栽时间为2012年5月7日，其他管理按规范化栽培措施进行。
1.2 测定指标和方法
分别在烤烟移栽后30、45、60、75、90 d进行取样，每个处理取具有代表性烤烟5株，同时取对应处理的根际土壤样品。土样测定项目和方法为：过氧化氢酶活性测定采用容量法，蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法，碱性磷酸酶活性测定磷酸苯二钠比色法，脲酶活性测定采用比色法[4]。烟样用浓硫酸-双氧水法消煮[11]后采用高分辨自动化学分析仪（德国SEAL，AA3）测定氮含量，采用火焰光度计（英国Sherwood，M410）测定钾含量，每个指标重复测定3次。
1.3 数据分析
采用SPSS16.0软件进行统计分析。
2 结 果
2.1 土壤酶活性
2.1.1 过氧化氢酶 从表1可以看出，同一取样时间内土壤过氧化氢酶活性处理间变化趋势不同，移栽后30 d，过氧化氢酶活性处理间无显著差异；移栽后45、75和90 d，施用秸秆的处理过氧化氢酶活性显著高于对照；移栽后60 d，趋势与45 d等的相似，虽然施用秸秆93 g/盆的处理与对照差异不显著。各处理土壤过氧化氢酶活性动态变化趋势不同，CK、93.28 g和233.28 g秸秆用量的处理随着生育期延长，酶活性表现为高-低-高；而140.00和186.55 g秸秆用量的处理则表现为高-低-高-低。综合来看，秸秆用量233.28 g的处理土壤过氧化氢酶活性最高。这些结果说明施用秸秆对土壤过氧化氢酶活性有促进作用。
2.1.2 蔗糖酶 从表2可以看出，随着烤烟生育期的延长，各处理土壤蔗糖酶活性总体表现出高-低-高的趋势，移栽90 d时酶活性达到最高。同一测定时期，添加秸秆处理酶活性显著高于对照，且随秸秆施用量增加，土壤蔗糖酶活性逐渐升高，施用秸秆233.28 g的处理蔗糖酶活性最高。此说明施用秸秆能显著提高土壤蔗糖酶活性。
2.1.3 碱性磷酸酶 随生育期延长，各处理中土壤碱性磷酸酶活性逐渐升高（表3），至60 d时达到最高，之后逐渐降低。同一时期，施用秸秆的处理与对照相比，差异均达到显著水平。综合分析，外施秸秆能显著提高土壤碱性磷酸酶活性。 2.1.4 脲酶 从表4可知，随生育期延长各处理土壤脲酶活性均表现出先升后降的趋势。不施或施用量低于140 g的处理，移栽45 d时脲酶活性达到最高，而施用秸秆较多的处理则在移栽60 d时最高，且移栽90 d时5个处理酶活性最低。同一时期，各处理土壤脲酶活性差异显著，添加秸秆的处理显著高于对照，且脲酶活性随着秸秆施加量的增大表现出升高的趋势。各时期均以秸秆用量233.28 g的处理脲酶活性最高，说明外施秸秆能够显著增强土壤脲酶活性。
2.2 烤烟烟叶和根系氮、钾含量
烤烟烟叶（地上部分）氮钾含量，除对照外，其他所有施用秸秆的4个处理表
Table 1 The activity of soil catalase after straw applying
Table 2 The activity of soil sucrase after straw applying
Table 3 The activity of alkaline phosphratase after straw applying
Table 4 The activity of urease after straw applying
现出随生育期的延长，氮含量先升高后降低，钾含量为低-高-低的趋势。所有施用秸秆的处理移栽后60 d时氮、钾含量达到最大值。整个生育期对照氮、钾含量变化不大，移栽后30 d时氮含量最高，75 d时钾含量最高。5个时期中，随着秸秆用量的增加，地上部分氮、钾含量逐渐增加。所有处理中，施用量最高的处理（233.28 g）氮、钾含量最高，CK最低。外施秸秆对提高烤烟地上部分氮素和钾素含量有明显的促进作用。就根系氮钾含量而言，不同处理中烟株根系氮、钾含量随生育期延长，均表现出先升高后降低的趋势。移栽60 d时，烟株根系氮、钾含量达到最大值，90 d时最小。与对照相比，外施秸秆对促进根系氮、钾含量的累积效果明显。随着秸秆施用量增加烟叶氮、钾含量逐渐增加。
3 讨 论
土壤酶主要来源于土壤微生物活动分泌、植物根系分泌和植物残体以及土壤动物躯体分解。参与土壤中的各种生物化学反应过程，其活性反映了生物化学过程的强度和方向，与有机物质矿化分解、矿质营养循环密切相关，是土壤肥力评价的重要指标之一[19-20]。随时间延长，秸秆腐解能够增加土壤中的有机质含量，补充氮、磷、钾和微量元素，加速土壤物质的生物循环[25]。本试验中，添加小麦秸秆对烤烟根际土壤酶活性均有显著影响，尤其提高土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性。徐伟国等[21]通过麦秸还田对土壤理化性质及酶活性的影响研究发现，土壤中脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活
s
性增强。张友杰等[22]研究2种不同植烟壤质地中土壤酶活性动态变化发现，土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶表现为降低-升高-降低的趋势，蔗糖酶表现为升高-降低-再升高。本试验结果中，蔗糖酶活性变化趋势与其研究结果相似，但过氧化氢酶整体上表现出升高-降低-升高的趋势，碱性磷酸酶则是随生育期推迟逐渐升高。这可能与植烟土壤理化性质与土壤微生物种类和数量，以及小麦秸秆在腐解过程中的养分供应状况有关。刘美玉等[25]研究水氮耦合对烤烟生育期内土壤酶活性的影响，结果表明，随生育期延长，植烟土壤脲酶活性呈现先增加后降低的趋势，本试验结果与之相似。
农作物秸秆中富含植物生长所必需的氮、磷、钾和微量元素[18]，虽然短期内由于腐解速率慢，作用效果不明显[24]，但秸秆的C/N值较大，对土壤氮素的转化有一定的影响[26]，同时，作物吸收的钾素80%积累在秸秆中，而且可以快速释放，是一种重要的速效性钾素资源[27]。熊茜等[15]研究表明，适量的秸秆覆盖提高了烤后烟叶中、上部烟叶的氮、钾含量。本试验中，施秸秆能够明显提高烤烟整株烟叶和根系氮、钾含量。同时，在一定范围内烤烟烟叶及根系氮、钾含量随着秸秆用量的增多而逐渐升高。
本研究已对施秸秆后土壤酶活性及烤烟根系和叶片氮、钾营养的动态变化进行了研究分析，而小麦秸秆腐解过程中的养分释放规律与土壤酶活性变化、烟株养分累积及分配状况的关系则需要进一步深入研究。
4 结 论
综合不同秸秆用量条件下土壤酶活性及烤烟养分状况可知，在一定的土壤条件下施用秸秆能显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性，提高程度因秸秆用量而异；同时促进烤烟烟叶和根系氮、钾元素的累积。
参考文献
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关键词：烤烟；秸秆；土壤酶；氮含量；钾含量
中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2014）05-0045-05 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.009
有研究表明，土壤中添加秸秆可以改善土壤中微生物的性状，为微生物和土壤动物生长提供良好的环境[1-3]。随着对土壤学研究的深入，土壤酶活性已成为农业土壤质量和生态系统功能的一项重要指标[4]。氮、钾对烤烟的生长发育、代谢过程有显著影响[5-6]。氮素是蛋白质、核酸和磷脂的主要成分，在生命活动中具有特殊作用[7]。钾在植物体内为多种酶的活化剂，可以增强植株抗逆性[7]，其含量也是评价烟草品质的指标之一。添加秸秆对土壤氮素影响较大，从而影响烤烟对氮的吸收[8]。有研究表明，在不施钾肥的条件下，秸秆与氮磷肥配施对提高土壤速效钾有显著效果[9-10]。植物生长所需的养分主要通过根系从土壤中吸收获取，根系的生长状况对烤烟的生长发育有很大影响。以往的研究多集中于秸秆还田对土壤结构、土壤理化性质的影响，以及作物碳、氮代谢关键酶和产、质量的影响[11-18]。在植烟土壤中，外施秸秆对整个烤烟生育期土壤酶活性、烟叶和根系营养状况的影响研究却鲜见报道。本研究通过盆栽试验，考察秸秆施用对土壤酶活性及烤烟根系和叶片氮、钾营养的影响，为充分利用农作物秸秆废弃物，改善土壤肥力，保证烟区可持续发展提供参考。
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作者简介：翟优雅，硕士研究生，主要从事烟草营养生理生态方面的研究。E-mail：87877016@qq.com
*通信作者，E-mail：zhanglixinyangling88@yahoo.com.cn
收稿日期：2013-10-24 修回日期：2014-05-28
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2012年5—12月在西北农林科技大学实验基地进行，采用盆栽试验，供试品种为秦烟96。供试土壤为黄棕壤，其基本理化性质为：全氮1.09 g/kg，碱解氮97.93 mg/kg，全磷0.43 g/kg，速效磷5.24 mg/kg，全钾30.70 g/kg，速效钾166.28 mg/kg，有机质7.23 g/kg，pH 7.68。试验用土通过0.5 cm×1 cm网过筛，每盆装土35 kg。通过添加小麦秸秆（秸秆粉碎至1.3～7.6 mm，C/N=68.3，N 0.6%，P 0.29%，K 1.07%），调节土壤碳氮比值。试验为单因子（秸秆用量）5水平试验，5个处理水平分别为施用秸秆0（CK）、93.28、140.00、186.55、233.28 g/盆，其对应的C/N分别为3.44、4.28、4.67、5.10、5.50。施用时将腐熟秸秆、土和肥料混合均匀后进行。每盆肥料用量为氮素4.5 g，m（N）：m（P2O5）：m（K2O）=1：1.5：3，每个处理30盆，完全随机排列，行株距120 cm×50 cm，共计150盆。烟苗移栽时间为2012年5月7日，其他管理按规范化栽培措施进行。
1.2 测定指标和方法
分别在烤烟移栽后30、45、60、75、90 d进行取样，每个处理取具有代表性烤烟5株，同时取对应处理的根际土壤样品。土样测定项目和方法为：过氧化氢酶活性测定采用容量法，蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法，碱性磷酸酶活性测定磷酸苯二钠比色法，脲酶活性测定采用比色法[4]。烟样用浓硫酸-双氧水法消煮[11]后采用高分辨自动化学分析仪（德国SEAL，AA3）测定氮含量，采用火焰光度计（英国Sherwood，M410）测定钾含量，每个指标重复测定3次。
1.3 数据分析
采用SPSS16.0软件进行统计分析。
2 结 果
2.1 土壤酶活性
2.1.1 过氧化氢酶 从表1可以看出，同一取样时间内土壤过氧化氢酶活性处理间变化趋势不同，移栽后30 d，过氧化氢酶活性处理间无显著差异；移栽后45、75和90 d，施用秸秆的处理过氧化氢酶活性显著高于对照；移栽后60 d，趋势与45 d等的相似，虽然施用秸秆93 g/盆的处理与对照差异不显著。各处理土壤过氧化氢酶活性动态变化趋势不同，CK、93.28 g和233.28 g秸秆用量的处理随着生育期延长，酶活性表现为高-低-高；而140.00和186.55 g秸秆用量的处理则表现为高-低-高-低。综合来看，秸秆用量233.28 g的处理土壤过氧化氢酶活性最高。这些结果说明施用秸秆对土壤过氧化氢酶活性有促进作用。
2.1.2 蔗糖酶 从表2可以看出，随着烤烟生育期的延长，各处理土壤蔗糖酶活性总体表现出高-低-高的趋势，移栽90 d时酶活性达到最高。同一测定时期，添加秸秆处理酶活性显著高于对照，且随秸秆施用量增加，土壤蔗糖酶活性逐渐升高，施用秸秆233.28 g的处理蔗糖酶活性最高。此说明施用秸秆能显著提高土壤蔗糖酶活性。
2.1.3 碱性磷酸酶 随生育期延长，各处理中土壤碱性磷酸酶活性逐渐升高（表3），至60 d时达到最高，之后逐渐降低。同一时期，施用秸秆的处理与对照相比，差异均达到显著水平。综合分析，外施秸秆能显著提高土壤碱性磷酸酶活性。 2.1.4 脲酶 从表4可知，随生育期延长各处理土壤脲酶活性均表现出先升后降的趋势。不施或施用量低于140 g的处理，移栽45 d时脲酶活性达到最高，而施用秸秆较多的处理则在移栽60 d时最高，且移栽90 d时5个处理酶活性最低。同一时期，各处理土壤脲酶活性差异显著，添加秸秆的处理显著高于对照，且脲酶活性随着秸秆施加量的增大表现出升高的趋势。各时期均以秸秆用量233.28 g的处理脲酶活性最高，说明外施秸秆能够显著增强土壤脲酶活性。
2.2 烤烟烟叶和根系氮、钾含量
烤烟烟叶（地上部分）氮钾含量，除对照外，其他所有施用秸秆的4个处理表
Table 1 The activity of soil catalase after straw applying
Table 2 The activity of soil sucrase after straw applying
Table 3 The activity of alkaline phosphratase after straw applying
Table 4 The activity of urease after straw applying
现出随生育期的延长，氮含量先升高后降低，钾含量为低-高-低的趋势。所有施用秸秆的处理移栽后60 d时氮、钾含量达到最大值。整个生育期对照氮、钾含量变化不大，移栽后30 d时氮含量最高，75 d时钾含量最高。5个时期中，随着秸秆用量的增加，地上部分氮、钾含量逐渐增加。所有处理中，施用量最高的处理（233.28 g）氮、钾含量最高，CK最低。外施秸秆对提高烤烟地上部分氮素和钾素含量有明显的促进作用。就根系氮钾含量而言，不同处理中烟株根系氮、钾含量随生育期延长，均表现出先升高后降低的趋势。移栽60 d时，烟株根系氮、钾含量达到最大值，90 d时最小。与对照相比，外施秸秆对促进根系氮、钾含量的累积效果明显。随着秸秆施用量增加烟叶氮、钾含量逐渐增加。
3 讨 论
土壤酶主要来源于土壤微生物活动分泌、植物根系分泌和植物残体以及土壤动物躯体分解。参与土壤中的各种生物化学反应过程，其活性反映了生物化学过程的强度和方向，与有机物质矿化分解、矿质营养循环密切相关，是土壤肥力评价的重要指标之一[19-20]。随时间延长，秸秆腐解能够增加土壤中的有机质含量，补充氮、磷、钾和微量元素，加速土壤物质的生物循环[25]。本试验中，添加小麦秸秆对烤烟根际土壤酶活性均有显著影响，尤其提高土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性。徐伟国等[21]通过麦秸还田对土壤理化性质及酶活性的影响研究发现，土壤中脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活
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性增强。张友杰等[22]研究2种不同植烟壤质地中土壤酶活性动态变化发现，土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶表现为降低-升高-降低的趋势，蔗糖酶表现为升高-降低-再升高。本试验结果中，蔗糖酶活性变化趋势与其研究结果相似，但过氧化氢酶整体上表现出升高-降低-升高的趋势，碱性磷酸酶则是随生育期推迟逐渐升高。这可能与植烟土壤理化性质与土壤微生物种类和数量，以及小麦秸秆在腐解过程中的养分供应状况有关。刘美玉等[25]研究水氮耦合对烤烟生育期内土壤酶活性的影响，结果表明，随生育期延长，植烟土壤脲酶活性呈现先增加后降低的趋势，本试验结果与之相似。
农作物秸秆中富含植物生长所必需的氮、磷、钾和微量元素[18]，虽然短期内由于腐解速率慢，作用效果不明显[24]，但秸秆的C/N值较大，对土壤氮素的转化有一定的影响[26]，同时，作物吸收的钾素80%积累在秸秆中，而且可以快速释放，是一种重要的速效性钾素资源[27]。熊茜等[15]研究表明，适量的秸秆覆盖提高了烤后烟叶中、上部烟叶的氮、钾含量。本试验中，施秸秆能够明显提高烤烟整株烟叶和根系氮、钾含量。同时，在一定范围内烤烟烟叶及根系氮、钾含量随着秸秆用量的增多而逐渐升高。
本研究已对施秸秆后土壤酶活性及烤烟根系和叶片氮、钾营养的动态变化进行了研究分析，而小麦秸秆腐解过程中的养分释放规律与土壤酶活性变化、烟株养分累积及分配状况的关系则需要进一步深入研究。
4 结 论
综合不同秸秆用量条件下土壤酶活性及烤烟养分状况可知，在一定的土壤条件下施用秸秆能显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性，提高程度因秸秆用量而异；同时促进烤烟烟叶和根系氮、钾元素的累积。
参考文献
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