作物茬口对土壤酶活性及烟叶化学成分的影响

陈彦春 卜婷 赵遂生 杨军杰 董昆乐 王惠

摘要：在大田条件下研究玉米、大豆、甘薯、煙草等4种不同作物茬口的土壤有机质、酶活性及对烟草化学成分的影响。结果表明，玉米茬的土壤有机质含量高于其他作物茬口，土壤脲酶、磷酸酶活性以玉米茬较高，土壤转化酶、过氧化氢酶的活性以甘薯茬、大豆茬较高；烟叶内在品质则表现为甘薯茬>大豆茬>烟草茬>玉米茬。

关键词：作物茬口；酶活性；烟草；化学成分

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）04-0047-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.04.012

Effects of Crop Stubble on Soil Enzyme Activity and

Chemical Composition of Tobacco Leaf

CHEN Yan-chun1，BU Ting2，ZHAO Sui-sheng1，YANG Jun-jie1，DONG Kun-le2，WANG hui2

（1.Sanmenxia Tobacco Company，Sanmenxia 472000，Henan，China；2.Luoyang Tobacco Company，Luoyang 471003，Henan，China）

Abstract： The effects of the soil organic matter and enzymatic activity from four different crop stubbles （maize，soya，sweet potato and tobacco etc.） and chemical composition of tobacco leaf were analyzed in field conditions. The results showed that the soil organic matter content of maize stubble was higher than other crop stubbles and the soil urease and phosphatase of maize stubble were more active. Moreover，the activity of soil invertase and catalase was higher in sweet potato stubble and soya stubble. As a results，the interior quality of tobacco were sweet potato stubble>soya stubble>tobacco stubble>maize stubble.

Key words： crop stubble； enzyme activities； tobacco； chemical composition

烟草是一种特殊的叶用经济作物，优质是烟草栽培的关键，烟叶的内在质量主要是在田间环境条件作用下逐渐形成的，环境条件的不同导致烟株的生长发育、产量及品质具有明显的差异[1，2]。作物对土壤养分的利用方式不同，其根系产生的代谢物各异，导致作物茬口对土壤养分、土壤生物和土壤微生物产生不同的作用。土壤酶是一种具有生物催化活性的高分子蛋白质，酶活性的大小不仅反映土壤养分的转化水平以及土壤供应植物根系养分的潜在能力，而且是评价土壤供肥能力大小、土壤环境质量优劣的一个重要指标[3-5]。前人对作物茬口特性与土壤肥力的关系、不同类型土壤的酶活性等进行了较为深入的研究[6-14]。但各种作物在其生长发育过程中的代谢物不同，其植株残体的分解方式各异，尤其对土壤微生物、土壤酶活性及土壤养分的利用产生较大差异。不同作物茬口的土壤特性及对烟草品质影响的研究鲜有报道。本研究探讨了不同作物茬口对烟田土壤酶活性及烟草内在化学成分的影响，以期为生产上烟草的轮作倒茬、合理安排作物茬口提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

在豫西地区选择种植面积比较大的玉米、大豆、甘薯、烟草4种作物的前茬为研究对象。供试土壤为红黏土，0～20 cm土壤耕层有机质14.2 g/kg，碱解氮73.15 mg/kg，速效磷6.61 mg/kg，速效钾176.8 mg/kg，土壤pH 8.16。该地区年平均降雨量为600 mm左右，年平均气温为14.6 ℃，年日照时数 2 291.6 h，全年无霜期为184～224 d。

1.2 试验设计

供试烤烟品种为秦烟96，由洛阳市烟草公司提供。

试验采取大区对比方法进行，每区面积0.1 hm2，田间种植采用起垄覆膜栽培，起垄时条施600 kg/hm2烟草专用复合肥作基肥。烟苗于2015年5月6日进行移栽，行距110 cm，株距55 cm，密度16 530株/hm2，田间管理参照优质烟栽培技术规范进行管理。

土壤采集按照“完全随机、多点混合”的原则，在每个田块选10～15个点，采集烟株根际5～10 cm，深20 cm之内的土样，剔除杂物，混合制样后备用。

烤后烟叶样品的制备：不同茬口烟叶单独采收、单独烤制并单独存放，烘烤结束后按照GB-2635-92进行分级。将各茬口烘烤后B2F、C3F的烟叶分别取3～5 kg，去掉烟叶主脉，粉碎后过60目筛，装袋保存备用。

1.3 测定项目与方法

有机质含量参照季天委[15]的重铬酸钾容量法进行测定。

土壤脲酶活性测定采用靛酚比色法测定；磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定[16]。

烟叶产量、品质测定：各处理烟叶成熟后分区采收，单独编杆装炕烘烤，烘烤后按照GB2635-92进行分级、计产、计值；化学成分采用连续流动分析仪测定烟叶中的总糖、还原糖、烟碱、钾和氯含量等，方法参照《中华人民共和国烟草行业标准》。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据用Excel、SAS进行统计分析，用Excel 2003绘制相应的图表。

2 结果与分析

2.1 不同作物茬口对烟田土壤有机质的影响

土壤有机质是土壤中包括原状的或处于不同分解阶段的全部有机物质的总称，土壤有机质可改善土壤的理化性状，提高土壤的保水保肥及供肥能力，是衡量土壤肥力高低的重要指标。由图1可以看出，随着烤烟生长发育进程的推进，不同作物茬口烟田土壤有机质含量呈逐渐降低的趋势。团棵期，土壤有机质含量表现为玉米茬>大豆茬>烟草茬>甘薯茬；成熟期，土壤有机质含量表现为玉米茬>烟草茬>大豆茬>甘薯茬。

2.2 不同作物茬口对烟田土壤酶活性的影响

土壤脲酶能够分解有机物，催化反应生成氨，氨是烟草生长主要的氮素来源，脲酶活性与土壤中氮的供应与利用密切相关。由图2可知，在烟草的生长期内，玉米、甘薯、大豆、烟草4种茬口烟田土壤脲酶活性的动态变化呈现先增加后减小的趋势。旺长期，土壤脲酶活性达到最高，脲酶活性的增加促进了土壤中有机氮向无机态氮转化，以供应烟株对氮素的需求。在烟草旺长期以玉米茬烟田土壤脲酶活性最大，且与另外3种茬口相比达到显著性差异。成熟期，脲酶活性较旺长期有所降低，脲酶活性的降低减少了土壤有机物的分解，对烟叶适时落黄、成熟较为有利。

蔗糖酶又称转化酶，是土壤中参与碳循环的一种重要酶，它使蔗糖水解为果糖和葡萄糖，产生容易被植物吸收利用的有机物质，给土壤微生物提供能源[17]。由图3可以看出，蔗糖酶活性随着烟草生育期的推进呈增加趋势，除玉米茬外其他茬口的蔗糖酶活性均在成熟期达到最大值，不同茬口的蔗糖酶活性则均表现为甘薯茬>大豆茬>玉米茬>烟草茬。

土壤磷酸酶可催化磷酸脂类或磷酸酐的水解，使蓄态磷向有效磷转化，其活性的大小影响着土壤有机磷的分解转化及其生物有效性。由图4可知，不同作物茬口的磷酸酶活性随着烟草的生长发育，呈先升高后降低的趋势，在旺长期，磷酸酶活性达到高峰，磷酸酶活性强有利于土壤活化更多的有效态磷，为烟草的生长发育提供更多的磷素。从不同茬口来看，玉米茬、烟草茬的磷酸酶活性大于甘薯茬和大豆茬，在成熟期土壤磷酸酶活性表现为玉米茬>大豆茬>烟草茬>甘薯茬。

土壤过氧化氢酶能催化H2O2分解，降解H2O2对烟草的毒害，其活性大小可表征土壤消除呼吸过程所产生H2O2的能力。由图5可知，在烤烟整个生育期内，土壤过氧化氢酶活性有先增高后降低的趋势。从团棵期看，不同茬口土壤过氧化氢酶活性表现为大豆茬>甘薯茬>玉米茬>烟草茬。

2.3 不同作物茬口对烟叶内在化学成分的影响

烟叶烘烤后的内在化学成分是评价烟叶质量的重要指标之一。烤烟的糖含量在一定的范围内与评吸质量呈正相关，过低或过高均会对烟气产生不良影响[1]。由表1可知，在C3F和B2F等级的烟叶中总糖、还原糖含量表现为甘薯茬>大豆茬>烟草茬>玉米茬，甘薯茬、大豆茬的还原糖含量在22.98%～24.01%，有利于优质烟叶品质的形成。

烟叶的劲头、吃味受烟碱含量的影响，烟碱最适含量范围在2.2%～2.8%。由表1可知，烟碱含量表现为甘薯茬>豆茬>烟草茬>玉米茬；在C3F等级中，烟草茬、玉米茬烟叶的烟碱含量低于最适范围，在B2F等级中，玉米茬烟叶的烟碱含量略低于最适范围。

烟草是忌氯作物，烟草中的氯离子含量影响其燃烧性，若氯离子含量过高，烟叶易发生黑灰熄火，烟叶中氯离子含量适宜范围在0.4%～0.6%。由表1可知，在C3F和B2F等級的烟叶中，氯离子含量表现为玉米茬>烟草茬>大豆茬>甘薯茬，甘薯茬的氯离子含量较低，玉米茬和烟草茬的氯离子含量较高。

钾能促进烟株体内碳水化合物的运转，增加烟叶的燃烧性，提高烟叶品质。由表1可知，在C3F和B2F等级的烟叶中，钾含量表现为甘薯茬>大豆茬>烟草茬>玉米茬。

还原糖与烟碱含量的比值称为糖碱比，其比值适宜范围在8～10。由表1可知，C3F、B2F等级烟叶中，甘薯茬、大豆茬烟叶的糖碱比在适宜范围内，表明甘薯茬、大豆茬烟田的烤烟品质相对较好。

3 小结与讨论

茬口特性是指种植某一作物后土壤所表现出的生产性能，不同的作物其茬口特性有较大差异[18]。彭云等[19]研究认为不同的作物前茬能够显著影响烟株的生长发育及产量和评吸质量，烟草的前茬以小麦、油菜或绿肥为最佳。王欣英等[20]研究认为玉米茬根际和非根际土壤的氮、磷含量低于甘薯茬，而钾和氯的含量则高于甘薯茬，甘薯茬与玉米茬相比对提高烟草的产量和品质更为有利；刘优雄等[21]研究认为水稻茬和油菜茬能够促进烤烟生长，增加烟叶内在化学成分的协同性，有利于烟叶产量和化学品质的提高，而玉米茬和烟草茬则不利于烤烟的生长，烤后烟叶的化学成分比例不协调，降低了烟叶的产量和品质。本试验结果表明，玉米茬的土壤有机质含量、脲酶、磷酸酶的活性高于其他作物茬口，而蔗糖酶、过氧化氢酶活性则低于大豆茬和甘薯茬，不同作物茬口对土壤有机质含量及酶活性有显著影响，从而影响到烟株的生长发育，这与彭云等[19]的研究结果基本一致。从不同茬口烟叶的化学成分来看，以甘薯茬、大豆茬烟叶的内含物协调性好，品质最佳，这一结果与王欣英等[20]、刘优雄等[21]的研究结果一致。在豫西烟区，以甘薯茬或豆茬有利于烟株生长，烟叶内在化学成分比较协调，烟叶内在品质较好。而玉米茬对烟草生育及品质的不利影响则有待进一步深入研究。

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