通过大田小区试验,研究烟蒜轮作、套作对烤烟产量和土壤不同形态磷的影响.结果表明: 烟蒜轮作、套作下烤烟产量和上中等烟比例较烤烟单作显著提高,下部叶成熟期根际土壤有效磷含量分别是烤烟单作的1.3和1.7倍.不同种植方式根际和非根际土壤无机磷组分含量均以O-P和Fe-P含量最高,Ca2-P和Al-P次之,Ca8-P和Ca10-P含量最低.与烤烟单作和烟蒜套作处理相比,烟蒜轮作在上部叶成熟期根际土壤Ca2-P含量最低,Ca8-P在下部叶成熟期含量最低,Ca10-P含量在中部叶成熟期最低.烟蒜轮作和套作在下部叶成熟期和中部叶成熟期根际土壤Al-P含量分别是烤烟单作的1.6和1.9倍、1.2和1.9倍.烟蒜轮作和套作根际土壤O-P含量均显著低于烤烟单作.烟蒜轮作较烟蒜套作更能活化土壤中难溶的O-P、Ca10-P和高稳性有机磷,提高烤烟产量和中上等烟比例.
A field plot experiment was conducted to investigate the tobacco yield and different forms of soil phosphorus under tobacco garlic crop rotation and intercropping patterns. The results showed that compared with tobacco monoculture, the tobacco yield and proportion of middle/high class of tobacco leaves to total leaves were significantly increased in tobacco garlic crop rotation and intercropping, and the rhizosphere soil available phosphorus contents were 1.3 and 1.7 times as high as that of tobacco monoculture at mature stage of lower leaf. For the inorganic phosphorus in rhizos phere and non-rhizosphere soil in different treatments, the contents of O-P and Fe-P were the highest, followed by Ca2-P and Al-P, and Ca8-P and Ca10-P were the lowest. Compared with tobacco monoculture and tobacco garlic crop intercropping, the Ca2-P concentration in rhizosphere soil under tobacco garlic crop rotation at mature stage of upper leaf, the Ca8-P concentration at mature stage of lower leaf, and the Ca10-P concentration at mature stage of middle leaf were lowest. The Al-P concentrations under tobacco garlic crop rotation and intercropping were 1.6 and 1.9 times, and 1.2 and 1.9 times as much as that under tobacco monoculture in rhizosphere soil at mature stages of lower leaf and middle leaf, respectively. The OP concentrations in rhizosphere soil under tobacco garlic crop rotation and intercropping were significantly lower than that under tobacco monoculture. Compared with tobacco garlic crop intercropping, the tobacco garlic crop rotation could better improve tobacco yield and the proportion of high and middle class leaf by activating O-P, Ca10-P and resistant organic phosphorus in soil.
全 文 :烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤
磷组分的影响∗
唐 彪1 张锡洲1∗∗ 阳显斌1,2
( 1四川农业大学资源环境学院, 四川温江 611130; 2贵州省烟草公司遵义市公司, 贵州遵义 563000)
摘 要 通过大田小区试验,研究烟蒜轮作、套作对烤烟产量和土壤不同形态磷的影响.结果
表明: 烟蒜轮作、套作下烤烟产量和上中等烟比例较烤烟单作显著提高,下部叶成熟期根际
土壤有效磷含量分别是烤烟单作的 1.3 和 1.7 倍.不同种植方式根际和非根际土壤无机磷组
分含量均以 O⁃P 和 Fe⁃P 含量最高,Ca2⁃P 和 Al⁃P 次之,Ca8⁃P 和 Ca10⁃P 含量最低.与烤烟单作
和烟蒜套作处理相比,烟蒜轮作在上部叶成熟期根际土壤 Ca2⁃P 含量最低,Ca8⁃P 在下部叶成
熟期含量最低,Ca10⁃P 含量在中部叶成熟期最低.烟蒜轮作和套作在下部叶成熟期和中部叶成
熟期根际土壤 Al⁃P 含量分别是烤烟单作的 1.6 和 1.9 倍、1.2 和 1.9 倍.烟蒜轮作和套作根际
土壤 O⁃P 含量均显著低于烤烟单作.烟蒜轮作较烟蒜套作更能活化土壤中难溶的 O⁃P、Ca10⁃P
和高稳性有机磷,提高烤烟产量和中上等烟比例.
关键词 烟蒜轮作; 烟蒜套作; 根际土壤; 无机磷组分; 有机磷组分
文章编号 1001-9332(2015)07-1977-08 中图分类号 S153.6 文献标识码 A
Effects of tobacco garlic crop rotation and intercropping on tobacco yield and rhizosphere
soil phosphorus fractions. TANG Biao1, ZHANG Xi⁃zhou1, YANG Xian⁃bin1,2 ( 1College of Re⁃
sources and Environment, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, Sichuan, China;
2Zunyi Branch of Guizhou Tobacco Corporation, Zunyi 563000, Guizhou, China) . ⁃Chin. J. Appl.
Ecol., 2015, 26(7): 1977-1984.
Abstract: A field plot experiment was conducted to investigate the tobacco yield and different forms
of soil phosphorus under tobacco garlic crop rotation and intercropping patterns. The results showed
that compared with tobacco monoculture, the tobacco yield and proportion of middle / high class of
tobacco leaves to total leaves were significantly increased in tobacco garlic crop rotation and inter⁃
cropping, and the rhizosphere soil available phosphorus contents were 1.3 and 1.7 times as high as
that of tobacco monoculture at mature stage of lower leaf. For the inorganic phosphorus in rhizosphere
and non⁃rhizosphere soil in different treatments, the contents of O⁃P and Fe⁃P were the highest, fol⁃
lowed by Ca2⁃P and Al⁃P, and Ca8⁃P and Ca10⁃P were the lowest. Compared with tobacco monocul⁃
ture and tobacco garlic crop intercropping, the Ca2⁃P concentration in rhizosphere soil under tobac⁃
co garlic crop rotation at mature stage of upper leaf, the Ca8⁃P concentration at mature stage of low⁃
er leaf, and the Ca10⁃P concentration at mature stage of middle leaf were lowest. The Al⁃P concen⁃
trations under tobacco garlic crop rotation and intercropping were 1.6 and 1.9 times, and 1.2 and
1.9 times as much as that under tobacco monoculture in rhizosphere soil at mature stages of lower
leaf and middle leaf, respectively. The O⁃P concentrations in rhizosphere soil under tobacco garlic
crop rotation and intercropping were significantly lower than that under tobacco monoculture. Com⁃
pared with tobacco garlic crop intercropping, the tobacco garlic crop rotation could better improve
tobacco yield and the proportion of high and middle class leaf by activating O⁃P, Ca10⁃P and resis⁃
tant organic phosphorus in soil.
Key words: tobacco garlic crop rotation; tobacco garlic crop intercropping; rhizosphere soil; inor⁃
ganic phosphorus fraction; organic phosphorus fraction.
∗贵州省烟草公司遵义市公司科技项目(2012⁃05)和四川省科技支撑计划项目(2013NZ0044)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: zhangxzhou@ 163.com
2014⁃10⁃09收稿,2015⁃03⁃29接受.
应 用 生 态 学 报 2015年 7月 第 26卷 第 7期
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2015, 26(7): 1977-1984
磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一,
也是植物最重要的养分限制因子之一,它能参与植
物体内的各种代谢过程和许多化合物的合成[1-2] .土
壤中全磷含量一般为 0.02%~0.11%,大部分以难溶
的有机态和无机态存在,有效性不高,能直接被植物
吸收利用的磷仅为全磷的 1%[3-4] .由于土壤中磷移
动慢,有效性低,过多的化学磷肥被施入以提高作物
的产量,然而过分依赖磷肥总量的投入而忽视磷素
利用效率的提高,不仅造成过量磷素向环境迁移的
风险,还增加了生产成本[5-6] .作物对磷素的吸收利
用不仅取决于土壤磷的含量和形态,而且与作物根
际活化能力有关.作物轮作、套作不仅有助于维持和
恢复土壤肥力,还利用不同作物对磷吸收强度上的
差异促进磷高效利用[7] .无机磷作为作物直接有效
的磷素来源,其在土壤中的含量和形态影响作物的
吸收利用.有研究表明,土壤中 Ca2⁃P 易被作物吸
收,是作物的有效磷源,其次为 Ca8⁃P、Al⁃P 和 Fe⁃P,
而 O⁃P、Ca10⁃P 在短时期内不易被作物吸收利用,是
作物的潜在磷源[8] .土壤中有机磷具有移动性大于
被固定的特点,土壤活性有机磷、中活性有机磷、中
稳性有机磷和高稳性有机磷的含量不仅与土壤类型
有关,还与耕作形式、种植方式等人类活动有
关[9-10] .烤烟与玉米轮作、烤烟与小麦套作较烤烟单
作能提高烤烟产量和中上等烟比例[11-12] .在小麦季
施磷肥对后茬玉米产量无明显影响,且土壤中 Ca2⁃
P、Ca8⁃P 和 Al⁃P 含量显著降低[13] .燕麦与野豌豆、
玉米与豇豆轮作有利于有机磷积累[14] .近年来,关
于作物轮作、套作的研究较多,而有关烤烟的研究主
要集中在与水稻、小麦、油菜、玉米的轮作、套作上,
但对烤烟与大蒜轮作、套作及其土壤中磷组分特征
的研究还鲜见报道.因此,本研究以南江 3 号烤烟、
西河大蒜为材料,探讨烤烟与大蒜轮作、套作对土壤
磷组分的影响,为提高植烟土壤磷有效性提供一定
的科学依据.
1 材料与方法
1 1 供试材料
供试大蒜为当地品种(西河大蒜),烤烟品种为
南江 3号(贵州省烟草科学研究院提供).
供试土壤为黄壤, pH 5. 44, 有机质 35 1
g·kg-1,全氮 0.19 g·kg-1,速效氮 77.99 mg·kg-1,
有效磷 14.36 mg·kg-1,速效钾 55.47 mg·kg-1 .
基肥型烟草专用复合肥(N ∶ P2O5 ∶ K2O比例为
9 ∶ 11 ∶ 24)、追肥型烟草专用复合肥(N ∶ P2O5 ∶ K2O
比例为 15 ∶ 0 ∶ 30)均由贵州赤天化集团有限责任公
司生产.
1 2 试验设计
试验于 2012 年 10 月—2013 年 10 月在贵州省
遵义市湄潭县兴隆镇兴乐科技园进行.采用田间小
区试验的方式,随机区组设计.小区面积 5. 5 m ×
5.4 m,小区四周开边沟和设置保护行.设烤烟单作
(TM)、烤烟与大蒜轮作( TGR)、烤烟与大蒜套作
(TGI)3 个处理,每处理 3 次重复.大蒜种植规格为
30 cm(行距) × 10 cm (株距),烤烟种植规格为
110 cm(行距)×60 cm(株距).大蒜种植时间 2012 年
10月至 2013年 5月,种植方式为直播.在种植大蒜之
前,施用 150 g·m-2商品有机肥.烤烟种植时间 2013
年 4月至 2013 年 9 月,烤烟种植施用基肥型烟草专
用复合肥 82.5 g·m-2,追肥型烟草专用复合肥 22 5
g·m-2,于 2013年 7月 13日打顶,每株留叶 20片.
在烤烟下部叶成熟期、中部叶成熟期和上部叶
成熟期采用抖土法采集土样,将轻轻抖落下来的土
壤作为非根际土,然后用力抖动收集紧密粘附在根
系表面的土壤作为根际土,土壤样品风干后,研磨备
用.烟叶于成熟期采烤,备用.
1 3 测定项目与方法
土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提⁃钼锑抗比色法
测定,无机磷组分采用顾益初⁃蒋柏藩法测定,有机
磷组分采用 Bowman⁃Cole 法测定[15] .烤后烟叶依据
国家标准 GB 2635292[16]进行分级测定.
1 4 数据处理
采用 DPS 11.5软件进行数据处理,LSD 法进行
多重比较(α = 0.05).采用 Origin 8.0 和 Excel 2007
软件作图.图表中数据为平均值±标准差.
2 结果与分析
2 1 不同种植方式下烤烟产量
由表1可知,烟蒜轮作和烟蒜套作下烤烟的产
表 1 不同种植方式下烤烟产量和比例
Table 1 Tobacco yield and proportion under different
cropping patterns
种植方式
Cropping
pattern
产量
Yield
(kg·hm-2)
上等烟比例
Proportion
of high
class leaf
(%)
中等烟比例
Proportion
of middle
class leaf
(%)
下等烟比例
Proportion
of inferior
class leaf
(%)
TM 2166.84±155.42c 30.2 37.5 32.3
TGR 2927.42±65.50a 42.2 31.5 26.3
TGI 2548.27±102.05b 30.7 40.9 28.4
TM:烤烟单作Tobacco monoculture; TGR:烤烟与大蒜轮作Tobacco garlic
crop rotation; TGI:烤烟与大蒜套作Tobacco garlic crop intercropping.不同
小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different small letters meant sig⁃
nificant difference among treatments at 0.05 level. 下同 The same below.
8791 应 用 生 态 学 报 26卷
量显著高于烤烟单作,且以烟蒜轮作效果最好.烟蒜
轮作与套作分别是烤烟单作的 1.4、1.2 倍.烟蒜轮作
与套作处理上等烟比例较烤烟单作提高了 12.0%和
0.5%,且上中等烟比例也以烟蒜轮作最高.表明烟蒜
轮作、烟蒜套作均能提高烤烟的产量和上中等烟比
例,以烟蒜轮作效果最明显.
2 2 不同种植方式下土壤有效磷含量
由图 1 可知,不同种植方式下不同生育期烤烟
根际土壤有效磷含量显著高于非根际土壤.烟蒜轮
作和烟蒜套作非根际土壤有效磷含量显著高于烤烟
单作非根际土壤;在烤烟下部叶成熟期、中部叶成熟
期和上部叶成熟期,其根际土壤有效磷含量是烤烟
单作的 1.3和 1.7 倍、1.1 和 1.5 倍、1.1 和 1.1 倍.在
下部叶成熟期和中部叶成熟期,以烟蒜套作处理根
际和非根际土壤有效磷含量最高;在上部叶成熟期,
以烟蒜轮作处理根际和非根际土壤有效磷含量最
高.这表明烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式均能提高
土壤中有效磷的含量,尤其是根际土壤有效磷含量.
2 3 不同种植方式下土壤无机磷组分含量
2 3 1 Ca2⁃P、Ca8⁃P、Ca10⁃P 含量 由图 2 可知,烤烟
单作种植方式在不同生育期根际土壤 Ca2⁃P 含量显
著高于非根际土壤.烟蒜轮作和烟蒜套作处理非根
际土壤 Ca2⁃P 含量显著高于烤烟单作非根际土壤.
在下部叶成熟期,烟蒜套作根际土壤 Ca2⁃P 含量是
烤烟单作的 85.9%;烟蒜轮作和烟蒜套作在中部叶
成熟期根际土壤 Ca2⁃P 含量是烤烟单作的 88.3%和
48.3%.而在上部叶成熟期,烟蒜轮作处理根际土壤
Ca2⁃P 含量最低,为烤烟单作和烟蒜套作处理的
81 8%和 65.0%.不同种植方式根际土壤 Ca8⁃P 含量
显著高于非根际土壤.烟蒜轮作处理根际土壤 Ca8⁃P
含量在下部叶成熟期显著低于烤烟单作根际土壤;
烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式在中部叶成熟期和上
部叶成熟期根际土壤 Ca8⁃P 含量高于烤烟单作根际
土壤,在上部叶成熟期达显著水平.在下部叶成熟
期,非根际土壤 Ca10⁃P 含量高于根际土壤.烟蒜轮作
和烟蒜套作处理在中部叶成熟期根际土壤 Ca10⁃P
含量低于烤烟单作根际土壤,烟蒜轮作根际土壤
Ca10⁃P 含量最低.烟蒜轮作处理在上部叶成熟期根
际土壤 Ca10⁃P 含量低于非根际土壤;根际土壤 Ca10⁃
P 含量低于烤烟单作和烟蒜套作根际土壤.可见,不
同种植方式下 Ca⁃P 形态差异主要体现在 Ca2⁃P 上,
主要是由于 Ca2⁃P 对作物有效性最强.
2 3 2 Al⁃P、Fe⁃P、O⁃P 含量 由图 3可知,不同种植
方式根际土壤中 Al⁃P、Fe⁃P 含量显著高于非根际土
壤.烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式非根际土壤 Al⁃P
含量显著高于烤烟单作非根际土壤.烟蒜轮作和烟
蒜套作处理在下部叶成熟期根际土壤 Al⁃P 含量是
烤烟单作根际土壤的 1.6 和 1.9 倍,非根际土壤 Al⁃
P 含量是烤烟单作的 1.4和 1.1倍;烟蒜轮作和烟蒜
套作处理中部叶成熟期根际土壤 Al⁃P 含量是烤烟
单作根际土壤的 1.2和 1.9倍,非根际土壤中是烤烟
单作的 1.2和 1.1倍.烟蒜轮作上部叶成熟期根际土
壤中 Al⁃P 含量显著低于烤烟单作和烟蒜套作根际
土壤.烟蒜轮作和烟蒜套作处理根际土壤 Fe⁃P 含量
高于烤烟单作根际土壤,在下部叶成熟期,烟蒜轮作
和烟蒜套作较烤烟单作高 47.92和 70.67 mg·kg-1;
在上部叶成熟期,烟蒜轮作和烟蒜套作较烤烟单作
高 38 16和32 87 mg·kg-1 .在下部叶成熟期和上部
图 1 不同种植方式下土壤有效磷含量
Fig.1 Available phosphorus content in soil under different cropping patterns.
NR: 非根际土 Non rhizosphere soil; R: 根际土 Rhizosphere soil. Ⅰ: 下部叶成熟期 Mature stage of lower leaf; Ⅱ: 中部叶成熟期 Mature stage of
middle leaf; Ⅲ: 上部叶成熟期 Mature stage of upper leaf. TM: 烤烟单作 Tobacco monoculture; TGR: 烤烟与大蒜轮作 Tobacco garlic crop rotation;
TGI: 烤烟与大蒜套作 Tobacco garlic crop intercropping. 不同大写字母表示同一种植方式根际和非根际间差异显著,不同小写字母表示不同种植
方式间差异显著(P<0.05)Different capital letters meant significant difference between rhizosphere and non⁃rhizosphere in the same cropping pattern,
and different small letters meant significant difference among different cropping patterns at 0.05 level. 下同 The same below.
97917期 唐 彪等: 烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤磷组分的影响
图 2 不同种植方式下土壤 Ca2 ⁃P、Ca8 ⁃P 和 Ca10 ⁃P 含量
Fig.2 Ca2 ⁃P, Ca8 ⁃P and Ca10 ⁃P contents in soil under different cropping patterns.
叶成熟期,非根际土壤 Fe⁃P 含量以烟蒜轮作最高;
而烟蒜轮作非根际土壤 Fe⁃P 含量在中部叶成熟期
最低.烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式下非根际土壤
O⁃P 含量显著高于烤烟单作非根际土壤;根际土壤
则相反.烤烟单作处理根际土壤 O⁃P 含量显著高于
非根际土;而烟蒜轮作和烟蒜套作处理相反.这表明
烟蒜轮作和烟蒜套作处理增强了烤烟根际的活化能
力,促使有效性较低的 O⁃P 向有效性较高的无机磷
形态转化.
2 4 不同种植方式土壤有机磷组分含量
由表 2 可知,烤烟根际和非根际土壤有机磷组
分中,以中活性有机磷和高稳性有机磷含量最高,其
次为中稳性有机磷,而活性有机磷含量最低.烟蒜轮
作和烟蒜套作处理根际土壤活性有机磷含量显著高
于非根际土壤;而烤烟单作处理则相反,且随生育期
的推进,根际土壤活性有机磷含量逐渐下降.在下部
叶成熟期、中部叶成熟期、上部叶成熟期,烟蒜轮作
和烟蒜套作处理根际土壤活性有机磷含量是烤烟单
作的 2.3和 1.6倍、2.1和 2.0 倍、5.1 和 6.2 倍;烟蒜
轮作和烟蒜套作处理非根际土壤活性有机磷含量高
于烤烟单作非根际土壤.不同种植方式表现出根际
土壤中活性有机磷含量高于非根际土壤.在下部叶
成熟期、中部叶成熟期、上部叶成熟期,烟蒜轮作根
际土壤中活性有机磷含量较烤烟单作和烟蒜套作根
际土壤低 37.08 和 74.56 mg·kg-1、58.76 和 55.18
mg·kg-1、60.83 和 53.79 mg·kg-1 .在下部叶成熟
期,烤烟单作处理根际和非根际土壤中稳性有机磷
含量显著高于烟蒜轮作和烟蒜套作根际和非根际土
壤;在中部叶成熟期,不同种植方式根际土壤中稳性
有机磷含量无显著差异;在上部叶成熟期,烟蒜轮作
根际和非根际土壤中稳性有机磷含量高于烤烟单作
和烟蒜轮作根际和非根际土壤.烤烟单作处理根际
土壤高稳性有机磷含量显著高于非根际土壤.烟蒜
轮作处理根际和非根际土壤高稳性有机磷含量无差
异;烟蒜轮作处理根际土壤高稳性有机磷含量低于
烤烟单作和烟蒜套作根际土壤,且在下部叶成熟期
0891 应 用 生 态 学 报 26卷
表 2 不同种植方式下土壤有机磷组分含量
Table 2 Organic phosphorus content in soil under different cropping patterns (mg·kg-1)
生育期
Growth stage
种植方式
Cropping pattern
土壤
Soil
活性有机磷
Labile organic
phosphorus
中活性有机磷
Moderately labile
organic phosphorus
中稳性有机磷
Moderately resistant
organic phosphorus
高稳性有机磷
Highly resistant
organic phosphorus
下部叶成熟 烤烟单作 NR 26.52±3.02Aa 197.49±5.83Ba 67.96±3.78Ba 218.83±1.03Bb
Mature stage of Tobacco monoculture R 21.84±1.36Ac 271.56±2.90Ab 79.21±5.16Aa 309.63±19.51Aa
lower leaf 烟蒜轮作 NR 32.03±3.99Ba 208.46±5.22Ba 48.66±1.67Ac 276.27±5.24Aa
Tobacco garlic crop rotation R 49.22±1.81Aa 234.48±10.80Ac 55.77±4.91Ab 263.15±8.49Ab
烟蒜套作 NR 26.77±0.45Ba 202.17±7.99Ba 59.26±2.06Bb 259.64±14.01Ba
Tobacco garlic crop intercropping R 34.78±1.32Ab 309.04±12.53Aa 27.25±4.33Ac 310.45±10.11Aa
中部叶成熟 烤烟单作 NR 30.14±0.35Ab 262.29±19.89Aa 92.93±4.09Aa 184.27±10.83Bc
Mature stage of Tobacco monoculture R 19.63±0.48Bb 301.82±14.84Aa 76.94±3.27Ba 283.40±4.24Aa
middle leaf 烟蒜轮作 NR 30.87±1.01Bb 197.61±3.89Bb 76.23±7.74Ab 211.27±12.34Ab
Tobacco garlic crop rotation R 41.40±4.07Aa 243.06±9.67Ab 82.25±5.43Aa 211.37±2.95Ac
烟蒜套作 NR 33.29±0.27Ba 267.39±18.82Aa 48.52±8.32Bc 241.34±3.32Ba
Tobacco garlic crop intercropping R 40.09±2.66Aa 298.24±10.80Aa 78.95±2.96Aa 261.88±1.24Ab
上部叶成熟 烤烟单作 NR 13.13±0.61Ab 232.75±6.57Ba 73.65±4.04Ab 195.66±12.66Bb
Mature stage Tobacco monoculture R 6.62±1.33Bc 303.65±12.35Aa 50.35±4.39Bc 272.42±9.66Aa
of upper leaf 烟蒜轮作 NR 29.98±3.52Aa 232.99±4.54Ba 53.89±1.65Bc 267.88±7.776Aa
Tobacco garlic crop rotation R 33.72±0.19Ab 242.82±2.59Ab 70.63±3.75Ab 259.17±11.56Aa
烟蒜套作 NR 14.49±2.76Bb 259.03±25.69Aa 83.33±3.33Aa 258.96±10.80Aa
Tobacco garlic crop intercropping R 41.26±6.10Aa 296.61±5.27Aa 87.98±12.96Aa 275.44±6.08Aa
NR: 非根际土 Non⁃rhizosphere soil; R: 根际土 Rhizosphere soil. 不同大写字母表示同一种植方式根际和非根际间差异显著,不同小写字母表示
不同种植方式间差异显著(P<0.05)Different capital letters meant significant difference among rhizosphere and non⁃rhizosphere treatments in the same
cropping pattern, and different small letters meant significant difference among different cropping patterns at 0.05 level.
图 3 不同种植方式下土壤 Al⁃P、Fe⁃P 和 O⁃P 含量
Fig.3 Al⁃P, Fe⁃P and O⁃P contents in soil under different cropping patterns.
18917期 唐 彪等: 烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤磷组分的影响
和中部叶成熟期达显著水平.
3 讨 论
3 1 根际与非根际土壤有效磷含量差异
由于土壤中磷的移动性很差,植物对有效磷的
吸收通常出现根际土壤有效磷含量亏缺[17] .但有些
植物可以通过对磷产生较强的活化能力来减弱或掩
盖根际有效磷亏缺的现象,茶树、苜蓿的根际土壤有
效磷含量高于非根际土壤,表现出根际土壤磷富
集[18-19] .在冬小麦⁃夏玉米的轮作体系中,土壤有效
磷含量较高,大棚茄子⁃水稻轮作也能显著提高土壤
中有效磷含量[13,20] .本研究表明,在不同种植方式
下,烤烟根际土壤有效磷含量未因为烤烟的吸收而
减少,出现根际亏缺,反而表现出增加的趋势,表明
烤烟根系分泌物、根际微生物活动等根际微域环境
的变化可能促进了根际土壤磷的活化,提高了磷的
有效性,这种活化作用产生的有效磷含量大于烤烟
对磷的吸收量.烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式土壤
中有效磷含量显著高于烤烟单作种植方式,这可能
是轮作、套作处理下提高了土壤微生物活动,增加磷
酸酶含量,从而增强根际活化能力,表现出更强的磷
富集能力.
3 2 根际与非根际土壤无机磷组分含量差异
土壤中不同组分无机磷生物有效性差异较大,
其中 Ca2⁃P 和 Ca8⁃P 有效性最高,Ca10⁃P 和 O⁃P 有
效性最低[21] .对紫色土壤莴笋白菜轮作 3 年的 12
季定位施肥土壤无机磷形态分布特征研究表明,各
形态无机磷呈 Ca10⁃P >Ca8⁃P >Fe⁃P≈Al⁃P≈O⁃P >
Ca2⁃P 序列变化[22] .在相同施肥条件下,轮作能增加
土壤中各形态无机磷含量,且长期轮作明显增加土
壤中有效磷养分含量,尤其对 Ca2⁃P 含量的提高更
显著[23] .本研究表明,不同种植方式根际及非根际
土壤无机磷组分含量表现为 O⁃P 和 Fe⁃P 含量最高,
Ca2⁃P 和 Al⁃P 次之,Ca8⁃P 和 Ca10⁃P 含量最低,而
O⁃P和 Fe⁃P 含量之和占无机磷总量的 70%以上.玉
米单作导致土壤中 Ca2⁃P 含量下降,而轮作能增加
Ca2⁃P 含量,作物轮作能活化大部分施入土壤中的
化学磷肥,转化为有效态在土壤中积累,以供作物吸
收利用[24-25] .不同种植方式烤烟根际土壤 Ca2⁃P 含
量在下部叶成熟期高于非根际土壤,烤烟单作和烟
蒜轮作差异达显著水平;烟蒜轮作在中部叶成熟期
和上部叶成熟期则相反.烤烟单作处理根际土壤
Ca2⁃P 含量高于烟蒜轮作根际土壤,在中部叶成熟
期和上部叶成熟期达显著水平.在下部叶成熟期,烟
蒜轮作和烟蒜套作处理根际土壤 Ca8⁃P 含量低于烤
烟单作根际土壤;在中部叶成熟期和上部叶成熟期
则相反.烟蒜轮作处理根际土壤 Ca10⁃P 含量低于非
根际土壤,而烟蒜套作处理只在下部叶成熟期和中
部叶成熟期表现出这种趋势,烤烟单作则只有下部
叶成熟期出现.在中部叶成熟期和上部叶成熟期,烟
蒜轮作处理根际土壤 Ca10⁃P 含量最低.表明烤烟对
Ca2⁃P 的吸收和对 Ca8⁃P、Ca10⁃P 的活化能力的差异
不仅与生育期有关,还与作物的种植方式有关.烤烟
根际土壤中 Al⁃P、Fe⁃P 含量高于非根际土壤;烟蒜
轮作种植方式根际土壤 O⁃P 含量显著低于非根际
土壤,烟蒜套作处理只在下部叶成熟期和上部叶成
熟期表现出这种现象.因此,烟蒜轮作和烟蒜套作种
植方式能促进烤烟根系分泌物增加,增强根际对
O⁃P、Ca10⁃P 的活化,使根际土壤 Al⁃P、Fe⁃P 含量较
非根际土壤增加,在烤烟成熟后期,烟蒜轮作仍能保
持较高的活化能力.烟蒜轮作和烟蒜套作处理根际
土壤在中部叶成熟期以及烟蒜轮作在上部叶成熟期
Ca2⁃P 表现明显亏缺,而烟蒜轮作下部叶成熟期未
出现亏缺,这可能是由于此生育期烤烟根际活化
Ca8⁃P、Ca10⁃P 所产生的 Ca2⁃P 含量大于烤烟吸收的
量所致.
3 3 根际与非根际土壤有机磷组分含量差异
土壤中有机磷可以矿化为有效磷,作物可以吸
收利用,其供磷作用同样重要.有机磷组分中易被作
物吸收利用的形态相对含量较少,而轮作能降低土
壤高稳性有机磷的含量[24,26] .杉木与烟草等作物轮
作育苗能提高土壤活性有机磷和中活性有机磷含
量[27] .本研究表明,不同生育期,不同种植方式下烤
烟根际和非根际土壤有机磷组分中,均以中活性有
机磷和高稳性有机磷含量最高,其次为中稳性有机
磷,而活性有机磷含量最低,这与前人的研究结果有
所不同[28] .玉米根际土壤活性有机磷和中活性有机
磷含量显著低于非根际土壤;而中稳性有机磷和高
稳性有机磷则相反[29] .本研究中,烤烟单作种植方
式根际土壤活性有机磷显著低于非根际土壤;烟蒜
轮作和烟蒜套作种植方式下根际土壤活性有机磷和
中活性有机磷含量高于非根际土壤.烟蒜轮作处理
根际和非根际土壤中活性有机磷含量低于烤烟单作
和烟蒜套作根际和非根际土壤.在上部叶成熟期,烟
蒜轮作处理根际土壤活性有机磷、中稳性有机磷显著
高于烤烟单作根际土壤;不同种植方式下,不同生育
期根际和非根际土壤中活性有机磷和高稳性有机磷
变化不明显,但烟蒜轮作处理根际土壤中活性有机磷
2891 应 用 生 态 学 报 26卷
和高稳性有机磷低于烤烟单作和烟蒜套作根际土壤.
表明烟蒜轮作能增强根际活化能力,使土壤中难溶性
有机磷组分向有效性较高的有机磷形态转化.
4 结 论
烟蒜轮作和烟蒜套作种植方式具有较强的物质
生产能力以及使烤烟中上等烟比例提高,烟蒜轮作
种植方式效果更优.烟蒜轮作和烟蒜套作处理能提
高土壤有效磷含量.
烤烟根际与非根际土壤无机磷组分含量为 O⁃P
和 Fe⁃P 含量最高, Ca2⁃P 和 Al⁃P 次之, Ca8⁃P 和
Ca10⁃P 含量最低.烟蒜轮作能促进烤烟根系活化吸
收根际土壤中的 Ca10⁃P 和 O⁃P 等其他有效性低的
磷素形态,且在烤烟成熟前期对 O⁃P 活化能力更
强,烤烟成熟后期对 Ca10⁃P 活化能力更强.
不同种植方式下,不同生育期烤烟根际和非根际
土壤中,以中活性有机磷和高稳性有机磷含量最高,
活性有机磷含量最低.烟蒜轮作处理根际和非根际土
壤高稳性有机磷含量差异不明显,且低于烤烟单作和
烟蒜套作处理;烟蒜轮作能促使难溶的有机磷组分活
化,在下部叶成熟期和中部叶成熟期更明显.
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作者简介 唐 彪,男,1987年生,硕士研究生. 主要从事养
分资源高效利用研究. E⁃mail: cherish880103@ sina.com
责任编辑 孙 菊
4891 应 用 生 态 学 报 26卷