不同用量高碳基肥对植烟土壤活性物质及烤烟品质的影响

      抚州地区位于江西省东部，属季风气候区，连 年降雨，导致土壤养分流失严重，加之连年耕作， 植烟土壤有效养分含量进一步降低，且大量肥料 的施用导致土壤板结程度较高，严重影响了烟株 根系发育，进而影响了烤烟的品质和产量。高碳基 土壤修复肥作为一种有机无机相结合且混合生物 活性物质的复合型肥料，其主要原料由生物碳、植物油粕、腐殖酸、矿物肥及多种微量元素等组成， 具有高度羧酸酯化和芳香化的结构、较大的孔隙 度和比表面积，具备较强的吸附力、抗氧化力和 抗生物分解能力。大量研究表明，在高碳基土 壤修复肥巨大比表面积和官能团的吸附作用下， 能显著减少氮、磷等营养元素的损失，提高土壤的 阳离子交换量、土壤养分含量及肥料利用率， 因而，高碳基肥的施用具有促进植物根系生长， 提高烟叶产量和质量的作用。此外，施用高碳基 肥还可以增强土壤生物活性，如增加土壤微生物 总量，提高土壤酶的活性，从而改善烟叶品质及香 气质、香气量等。土壤酶活性能够反映土壤中微 生物的活动状态，代表土壤中物质代谢活动的活 跃程度。适量高碳基肥的施用可提高土壤中参与 N、P等矿质元素利用转化的相关酶的活性，降低与 土壤碳矿化等生态学过程相关的土壤酶的活性。 陈心想等通过小麦 -玉米轮作试验发现：施用 一定量的生物碳基肥可以显著提高土壤脲酶、玉 米收获后的碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性，说 明生物碳基肥的施用能够改善土壤微生物的生活 环境和酶活性。
      本文通过向土壤中添加不同量的以生物碳为主料的高碳基肥进行大田试验，分析对比了不同 处理烤烟根系活力、土壤酶活性的动态变化、土 壤微生物数量，以及烤后烟叶的化学成分与香气 量，旨在探明添加高碳基肥对植烟土壤及烤烟生 长和品质的影响，为抚州烟区生产合理施用高碳 基肥提供理论依据。

   讨论
      在一般情况下，增施高碳基肥能够促进作物生长发育，并且随着施用量的增加，对土壤改善的效果和对作物增产的效果越来越明显。在本研究中，施用高碳基肥后，随着生育期的推进，烟株根系活力呈现先增后减的趋势，这与大田烤烟根系活力的变化趋势一致。这是由于高碳基肥能够有效提高土壤的矿化能力，且对肥力与水分有较强的保持能力，故高碳基肥促进了根系活力的提高。有研究表明，根际土壤 pH值是影响烤烟早生快发的重要因素。由于本研究的试验田土壤酸性较强，所以施用高碳基肥可以提高植烟土壤后期的 pH值，此也有可能是本研究中随高碳基 肥施用量增加根系活力先升后降的原因，故高碳基肥的施用量以1050 kg/hm² 为宜。
     土壤酶活性能够在一定程度上反映出土壤的养分供应能力及植株吸收养分的效果，在土壤养分循环以及植物生长所需养分的供给过程中起着重要作用。本研究发现，高碳基肥中的活性物质促进了微生物繁殖，且其所含有的氮刺激土壤微生物活性，加速其对氮的利用，脲酶活性从移栽后30d开始升高，在移栽后90d时，T3处理的脲酶活性达到最大值；此后随着生物质炭施用量的进一步增加，其发达的孔隙结构和较低密度使土壤中脲酶的载体微团聚体含量大量减少，导致脲酶活性降低，这与王健、王飞 等的研究结果一致。烤烟在旺长期对养分的需求增大，根系代谢能力增强，根系分泌物增加，高碳基肥的施用为酶促反应提供了充足的基质，从而有助于土壤蔗糖酶活性的增强，且在移栽后 75 d时达到最大值，以处理 T3的蔗糖酶活性最强，这与申进文等的研究结果一致。施入高碳基肥对土壤过氧化 氢酶活性的影响亦较为显著，T3处理的过氧化氢酶活性在整个生育期内一直处于较高水平，生物碳的吸附力又可为微生物提供基础养分，从而可以明显提高土壤过氧化氢酶的活性；但随着高碳基肥用量的进一步增加，土壤有机碳含量也增加，C/N增大，C/N过高对过氧化氢酶活性的抑制作用要远大于促进作用，导致过氧化氢酶的活性出现降低的趋势，故中高水平的生物碳添加对土壤过氧化氢酶活性的促进作用显著高于高水平添加。土壤多酚氧化酶主要来源于土壤微 生物、植物根系分泌物及动植物残体分解释放的复合酶，能把土壤中芳香族化合物氧化成醌，完成 土壤芳香族化合物的循环。
      在本研究中，土壤多 酚氧化酶的活性在移栽后60d开始明显升高，这与李娇等施用生物有机肥后土壤多酚氧化酶活性增加的结果一致，表明该酶的活性在烟株生长中后期较强，从而促进了土壤有机质的分解，改善了烟株的生长发育。有研究表明，土壤多酚氧化酶可以促进土壤中酚酸类物质的降解，对消除连作障碍具有积极作用，且增施高碳基肥处理的土壤多酚氧化酶活性明显高于对照的，这可能主要因为处理使增加的微生物能加速对有机化合物的分解，可以为土壤酶活反应提供足量的底物。另外，本试验还发现，不同种类土壤酶活性的变化趋势并不完全相同，土壤蔗糖、过氧化氢酶以及酸性磷酸酶的活性均在烟株生长旺盛的旺长期达到最大值，这说明这些土壤酶的活性与烤烟的生长关系密切；但是土壤 脲酶和多酚氧化酶的活性在烤烟生育后期也依然保 持着较高的水平，这说明不同种类土壤酶对周围环境变化的响应并不完全相同。
     土壤微生物菌群数量及其活性是评价土壤肥力的重要指标。土壤微生物数量多、区系复杂，表示土壤微生态系统平衡，有利于作物健康生长。 本研究中高碳基肥的主要成分生物碳所具的空隙 结构为土壤微根菌和细菌提供了良好的生长繁殖 条件，在大多数情况下，细菌喜欢相对碱性的环境；在碱性土壤中嗜碱性的放线菌数量较多；而真菌喜酸性土壤。细菌数量的增多通过对生长底物的竞争也会抑制真菌的数量，这在本研究中也有明显的体现。微生物菌群数量随有机肥用量在一定范围内增加而增加，这主要是由于有机肥本身含有一些活性物质，施入土壤后不仅可以为微生物提供大量的能源和营养物质，还能促进根系对周围养分的吸收。
      本研究结果显示：施用高碳基土壤修复肥可以降低烤烟中部叶的烟碱含量，增加总糖和还原糖含量，可以调节糖碱比，这与周小红等的研究结果一致；钾含量随着高碳基肥料施用量的增多呈 现递增趋势，这是由于生物碳丰富的孔隙结构能够竞争吸附土壤中较多的离子，进而可以促进烟株对所需养分的吸收。烟碱是烟草化学成分的核心物质，随着高碳基肥施用量的增加，烟叶中的烟碱含量递增，其主要在根部合成，再运送到地上部分并在叶中积累，因此根系中烟碱含量的高低在一定程度上与根系活力相关，并对地上部分叶片烟碱的含量有一定的影响。
     本试验结果表明，添加生物碳的处理使得烟叶中的中性致香物质的总量增加。高碳基肥中的主要物质生物碳可以调控土壤养分平衡，提高土壤碳氮比，在不同程度上提高烟叶碳氮关键酶的活性，有利于促进烟株的碳氮代谢平衡，这种平衡有助于内含物质的转化，进而增加中性致香物质含量。
  结论
      本研究结果表明：基肥配施高碳基肥可显著提 高烤烟的品质；施用一定量的高碳基肥可以有效提高烤烟根系活力、土壤酶活性及土壤微生物数量，改善烟叶品质，使烟叶化学成分更加协调，香味物质含量更高。虽然可以改良土壤特有的理化特性，但抚州烟区对高碳基肥的需求量并非越多 越有效，而是在较高施用量（1050 kg/hm² ）的情况下效果最好。