施氮肥對烤煙生長及養(yǎng)分吸收的影響

施氮肥對烤煙生長及養(yǎng)分吸收的影響

氮素是許多植物生長發(fā)育所必需的養(yǎng)分之一。它也是組成體內(nèi)蛋白質(zhì)、酶、維生素、堿性、蔬菜和其他生化物質(zhì)的重要組成部分。因此，適當(dāng)使用氮肥對促進作物的生長發(fā)育和養(yǎng)分生產(chǎn)影響最為顯著?？緹熓俏覈匾?jīng)濟作物之一,在我國西南山區(qū)種植極為廣泛。氮素參與煙草植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和煙堿等合成的關(guān)鍵功能酶表達與催化作用,是促進烤煙生長發(fā)育重要元素之一。在一定范圍內(nèi)適量提高施氮水平能夠提高煙葉產(chǎn)量、改善煙葉品質(zhì);但過多的氮素供應(yīng)又會導(dǎo)致煙堿含量過高、葉片過厚等不利于煙草品質(zhì)形成的現(xiàn)象。因此,合理施用氮素是保障烤煙正常生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。土壤理化特性是影響土壤肥力的內(nèi)在條件,也是綜合反映土壤質(zhì)量的重要組成部分,它對作物生長發(fā)育具有重要的影響。土壤酶是土壤中的生物催化劑,土壤酶活性是評價土壤生物活性和土壤肥力的重要指標(biāo)[5~6],其活性的增強能促進土壤代謝作用,從而使土壤養(yǎng)分形態(tài)發(fā)生變化,可以影響作物對養(yǎng)分吸收利用。因而研究土壤酶活性的變化,將有助于了解土壤肥力的現(xiàn)狀和演化。近年來,關(guān)于氮肥施用量與烤煙的農(nóng)藝經(jīng)濟性狀及煙堿含量、生長和植物堿積累、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)質(zhì)量、酶活性及主要化學(xué)成分和葉面積系數(shù)與冠層光譜參數(shù)相互之間關(guān)系已有相關(guān)研究報道。李琰琰等研究了植煙土壤不同土層養(yǎng)分含量及土壤酶活性的變化規(guī)律,但還未研究不同施氮水平下植煙土壤同一土層深度的pH值、養(yǎng)分含量和酶活性的動態(tài)變化規(guī)律。本文在大田試驗條件下,研究了不同氮肥施用量對種植烤煙云煙87后植煙土壤同一土層深度的理化特性和酶活性動態(tài)變化規(guī)律,以期了解施氮量對植煙土壤理化特性和酶活性動態(tài)影響情況,為提高烤煙施氮經(jīng)濟效益及其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培和植煙土壤改良提供科技參考。1材料和方法1.1試驗材料以不同施氮處理下種植目前重慶市推廣面積最大的烤煙品種云煙87后,30~90d時期內(nèi)同一土層深度的土壤為試驗材料。1.2測試方法1.2.1施氮水處理本試驗在重慶市彭水縣靛水鄉(xiāng)新田村實施,試驗地海拔1100m,土壤為黃壤土。試驗采用大區(qū)設(shè)計,設(shè)低氮和高氮2個處理,低氮處理為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮水平,氮素用量118.5kg/hm2;高氮處理比低氮處理增加氮素供應(yīng)31.3%,氮素用量155.6kg/hm2。每個施氮處理設(shè)3次重復(fù),行距為1.10m,株距為0.6m,低氮處理移栽云煙87面積295m2,高氮處理移栽云煙87面積245m2。1.2.2土壤酶活性主要指標(biāo)測定植煙土壤理化特性主要指標(biāo)為土壤pH值及有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀等土壤養(yǎng)分含量。采用中科院南京土壤研究所提出常規(guī)方法測定土壤理化特性主要指標(biāo),即pH值采用酸度計法、有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法、速效氮含量采用堿解擴散硼酸吸收法、速效磷含量采用0.5mol/L碳酸氫鈉浸提與鉬銻抗比色法和速效鉀含量采用火焰光度法。測定植煙土壤酶活性主要指標(biāo)為土壤蔗糖酶、蛋白酶和過氧化氫酶活性。采用關(guān)松蔭提出的方法測定土壤酶活性主要指標(biāo),即蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法、蛋白酶活性采用茚三酮比色法和過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法。1.2.3處理數(shù)據(jù)應(yīng)用DPS軟件進行土壤理化特性及酶活性測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,柱形圖上a、b等小寫英文字母表示處理間差異顯著性(P<0.05)。2結(jié)果與分析2.1各指標(biāo)含量測定種植云煙87前的土壤本底理化指標(biāo)(對照)為pH值5.65、有機質(zhì)含量22.3mg/g、速效氮含量0.04mg/g、速效磷含量0.02mg/g和速效鉀含量0.182mg/g。種植云煙87后的低氮和高氮2種不同施氮處理下,30~90d時期內(nèi)植煙土壤的pH值及有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分含量動態(tài)變化測定數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析結(jié)果如圖1~5。2.1.1植煙土壤ph值分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤pH值先增后降,在同一時間條件下前期土壤pH值隨施氮量增加呈上升趨勢而后期則相反,土壤還出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象(圖1)。從圖1可以看出,在同一施氮水平下,低氮處理植煙土壤pH值變化范圍為4.89~5.83,高氮處理植煙土壤pH值變化范圍為4.94~5.43,低氮處理比高氮處理植煙土壤pH值變化幅度大了0.45;2種施氮處理植煙土壤pH值在煙苗移栽30~75d期間均表現(xiàn)出緩慢增加的趨勢,在75d時都達到最大值,75~90d期間均出現(xiàn)緩慢下降趨勢。在同一時間條件下,75d前土壤pH值隨施氮量增加而上升,75d后植煙土壤pH值隨施氮量增加而下降。2種處理植煙土壤在測試期間pH值總體比土壤本底pH值5.65低,表明出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象。在30、60和75d時低氮處理和高氮處理兩種施氮水平下,植煙土壤pH值差異還達到了顯著水平。2.1.2施氮水平對土壤有機質(zhì)含量的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤有機質(zhì)含量變化趨勢復(fù)雜,在同一時間條件下土壤有機質(zhì)含量隨施氮量增加呈上升趨勢(圖2)。從圖2可以看出,在同一施氮水平下,低氮處理的植煙土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加后降低再增加再降低的復(fù)雜變化趨勢,其含量變化范圍為1.57%~2.38%;高氮處理的植煙土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)先降低后增加再降低的復(fù)雜變化趨勢,其含量變化范圍為1.63%~2.44%,低氮處理和高氮處理2種施氮水平下的植煙土壤有機質(zhì)含量變化幅度均為0.81%,在75d時均出現(xiàn)最高值并高于土壤本底水平2.23%。2種施氮處理所有測試時間點的植煙土壤有機質(zhì)含量隨施氮量增加而呈上升趨勢,2種施氮處理植煙土壤的有機質(zhì)含量差異均達到顯著水平。2.1.3高氮處理對煙苗移栽土壤速效氮含量的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤速效氮含量先增后減再增,在同一時間條件下土壤速效氮含量隨施氮量增加呈上升趨勢(圖3)。從圖3可以看出,低氮處理植煙土壤速效氮含量變化范圍為0.035~0.078mg/g,高氮處理植煙土壤速效氮含量變化范圍為0.044~0.098mg/g,高氮處理比低氮處理植煙土壤速效氮含量變化幅度大了0.011mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮處理水平下,從煙苗移栽后30~45d土壤中速效氮含量快速增加,45~60d土壤中速效氮含量降低,60~90d土壤中速效氮含量又增加,在煙苗移栽后90d時土壤中速效氮含量最高。土壤速效氮含量低氮處理30、60d時低于土壤本底水平0.04mg/g,高氮處理的全部測試時間點均高于土壤本底水平。而所有測試時間點低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤速效氮含量差異均達到顯著水平。2.1.4不同氮處理對土壤低氮氧氧體系中低氮磷含量的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤速效磷含量先減后增,在同一時間條件下土壤速效磷含量隨著施氮量增加呈上升趨勢(圖4)。從圖4可以看出,低氮處理植煙土壤速效磷含量變化范圍為0.013~0.039mg/g,高氮處理植煙土壤速效磷含量變化范圍為0.024~0.044mg/g,低氮處理比高氮處理植煙土壤速效磷含量變化幅度大了0.006mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,從煙苗移栽后30~75d時土壤速效磷含量緩慢降低,在90d時土壤速效磷含量成倍增加并達到最大值。土壤速效磷含量低氮處理30~75d時均低于土壤本底水平0.02mg/g,但在90d時高達0.039mg/g;高氮處理全部測試時間點土壤速效磷均高于土壤本底水平。所有測試時間點,低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤速效磷含量差異均達到顯著水平。2.1.5高氮處理對植煙土壤速效鉀的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤速效鉀含量先增后減再增,在同一時間條件下土壤速效鉀含量隨著施氮量增加呈上升趨勢(圖5)。從圖5可以看出,低氮處理植煙土壤速效鉀含量變化范圍為6.5~16.73mg/g,高氮處理植煙土壤速效磷含量變化范圍為10.37~19.37mg/g,低氮處理比高氮處理植煙土壤速效鉀含量變化幅度大了1.23mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,在90d時植煙土壤速效鉀含量達到最高值。所有測試時間點低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤速效磷含量均高于土壤本底水平0.182mg/g,土壤速效磷含量差異均達到顯著水平。2.2不同的氮處理對蔬菜表面酶活性的影響2.2.1不同氮素對植煙土壤蔗糖酶活性的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤蔗糖酶活性呈現(xiàn)先增后降趨勢,在同一時間條件下土壤蔗糖酶活性隨施氮量增加而呈上升趨勢(圖6)。從圖6可以看出,低氮處理植煙土壤蔗糖酶活性變化范圍為0.0018~0.43mg/g,高氮處理植煙土壤蔗糖酶活性變化范圍為0.47~2.39mg/g,高氮處理比低氮處理植煙土壤蔗糖酶活性變化幅度大了1.92mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤蔗糖酶活性最高值分別出現(xiàn)在45d時和60d時。高氮處理的土壤蔗糖酶活性在煙苗移栽后的各個時間段都要高于低氮處理,低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤蔗糖酶活性差異均達到顯著水平。2.2.2不同氮處理對土壤消化酶活性的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下或在同一時間條件下土壤蛋白酶活性變化趨勢復(fù)雜(圖7)。從圖7可以看出,低氮處理植煙土壤蛋白酶活性變化范圍為1.23~2.66mg/g,呈現(xiàn)先增后減的趨勢;高氮處理植煙土壤蛋白酶活性變化范圍為1.16~2.32mg/g,呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢;低氮處理比高氮處理植煙土壤蛋白酶活性變化幅度大0.27mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,植煙土壤蛋白酶活性最高值分別出現(xiàn)在75d和30d時。植煙土壤蛋白酶活性低氮處理在煙苗移栽后的前期低于高氮處理、后期高于高氮處理,低氮處理和高氮處理2種施氮水平下植煙土壤蛋白酶活性差異均達到顯著水平。2.2.3不同氮處理對植煙土壤過氧化氫酶活性的影響分析測定數(shù)據(jù)結(jié)果表明:2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平下土壤過氧化氫酶活性先增后降,在同一時間條件下土壤過氧化氫酶活性隨施氮量增加而呈下降趨勢(圖8)。從圖8可以看出,低氮處理植煙土壤過氧化氫酶活性變化范圍為3.70~5.02mg/g,高氮處理植煙土壤過氧化氫酶活性變化范圍為3.96~4.65mg/g;低氮處理比高氮處理植煙土壤過氧化氫酶活性變化幅度大了0.63mg/g;低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,植煙土壤過氧化氫酶活性最高值均出現(xiàn)在75d時。低氮處理下的植煙土壤過氧化氫酶活性在煙苗移栽后的30和90d時低于高氮處理、其它時段高于高氮處理,低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,植煙土壤過氧化氫酶活性差異均達到顯著水平。3土壤養(yǎng)分元素活性、三應(yīng)素及養(yǎng)分活性的變化本試驗研究結(jié)果表明,種植云煙87后低氮處理和高氮處理2種施氮水平下,植煙土壤理化特性(pH及養(yǎng)分含量)和酶活性表現(xiàn)出不同的動態(tài)變化規(guī)律。2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平條件下,隨著煙苗移栽天數(shù)增多,土壤的pH、蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢,速效氮、速效鉀含量呈現(xiàn)先增后減再增的變化趨勢,速效磷含量呈現(xiàn)先減后增的變化趨勢,有機質(zhì)含量、蛋白酶活性變化趨勢復(fù)雜。2種施氮處理植煙土壤在同一時間條件下,隨著施氮量增加,土壤的pH、有機質(zhì)含量、速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量及蔗糖酶活性隨施氮量增加呈上升趨勢,土壤過氧化氫酶活性隨施氮量增加而呈下降趨勢,土壤蛋白酶活性變化趨勢復(fù)雜,土壤pH、養(yǎng)分含量及酶活性在各處理間差異均達到顯著水平,2種施氮處理植煙土壤還出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象。分析上述研究結(jié)果表明,在土壤酶-土壤養(yǎng)分相互作用的體系中,土壤的pH、養(yǎng)分含量和酶活性隨著煙苗移栽天數(shù)或施氮量增加表現(xiàn)出不同的動態(tài)變化規(guī)律,造成這一結(jié)果的可能原因眾多,現(xiàn)分類進行討論之。2種施氮處理植煙土壤在同一施氮水平條件下,隨著煙苗移栽天數(shù)增多,土壤的pH、蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢,這可能是因為在酸性條件下植物會更多的吸收陰離子,同時抑制陽離子的吸收,放出OH-,使環(huán)境向中介點移動,因此前期土壤pH在增加,在后期,煙株又會吸收較多的陽離子,放出H+,使土壤pH降低;在煙株生長前期,土壤中的微生物數(shù)目較多,使得蔗糖酶和過氧化氫酶的活性增加,隨著煙株不斷從土壤中吸收養(yǎng)分,微生物的數(shù)量也在相應(yīng)減少,因此,導(dǎo)致蔗糖酶和過氧化氫酶活性降低。速效氮、速效鉀含量呈現(xiàn)先增后減再增的變化趨勢,主要是因為煙株在生長前期長勢較緩慢,對土壤養(yǎng)分的吸收較少,而微生物的活動又促使土壤中的速效氮和速效鉀含量增多,最終使得土壤中速效氮和速效鉀的含量增加,在煙株的旺長期,其對土壤中各種養(yǎng)分的吸收增多,雖然微生物的活動也在促使速效氮和速效鉀含量的增多,但是整體表現(xiàn)為減少;在煙株生長后期,由于其長勢基本穩(wěn)定,對養(yǎng)分的吸收也較少,因此速效氮和速效鉀的含量又相應(yīng)的增多。速效磷含量呈現(xiàn)先減后增的變化趨勢,主要是因為土壤pH在煙苗移栽后75d之前都在降低,使得土壤中的有機酸含量降低,因此土壤中的遲效難溶性的無機磷轉(zhuǎn)化為速效磷的量就較少,致使土壤中速效磷的含量降低;而在煙苗移栽后75~90d,土壤pH增加,有機酸含量增加,因此將土壤中遲效難溶性的無機磷轉(zhuǎn)化為速效磷的量就增多,致使土壤中的速效磷含量增加。有機質(zhì)含量、蛋白酶活性變化趨勢復(fù)雜,可能是因為土壤有機質(zhì)含量和蛋白酶活性都受土壤微生物種類及數(shù)量影響較大,而土壤微生物種類及數(shù)量比較容易受到外界條件的影響,可能是在煙株的整個生育期,不同時期的降雨、溫度等外界條件不同,對微生物的影響也不同,導(dǎo)致最終的結(jié)果無規(guī)律。2種施氮處理植煙土壤在同一時間條件下,隨著施氮量的增加,植煙土壤的pH、有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀含量以及土壤蔗糖酶活性均呈現(xiàn)增加的變化趨勢。這可能是因為隨著氮肥施用量的增加,土壤中的微生物活動比較活躍,加速了土壤中無機磷和礦物鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樗傩Я缀退傩р?、也加速了土壤中腐殖質(zhì)等的形成,從而導(dǎo)致土壤中速效磷、速效鉀和有機質(zhì)的含量增加。植煙土壤蔗糖酶活性的增加可能是因為施氮量的增多,土壤微生物種類及數(shù)量增長,促進了蔗糖酶更多的水解二糖[15~16]。土壤過氧化氫酶活性隨著施氮量的增加呈降低的變化趨勢,這可能是因為隨著施氮量增多降低了土壤的