全 文 ：中国生态农业学报 2010年 7月 第 18卷 第 4期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, July 2010, 18(4): 711−715


* 重大基础研究前期研究专项子专题(2003CCB00300)资助
** 通讯作者: 张杨珠(1956~), 男, 博士, 教授, 主要研究方向为土壤质量评价, E-mail: zhangyangzhu2006@163.com; 谭周进(1969~), 男,
博士, 教授, 主要研究方向为微生物生态学及资源微生物利用, E-mail: tanzhjin@sohu.com
肖嫩群(1975~), 女, 硕士研究生, 助理实验师, 研究方向为土壤微生物学。E-mail: xiaonenqun@sohu.com
收稿日期: 2009-10-14 接受日期: 2009-11-26
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00711
紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响*
肖嫩群 1,2 张洪霞 1 成 壮 2 张杨珠 1** 谭周进 2** 童巧珍 2 刘湘丹 2
(1. 湖南农业大学 长沙 410128; 2. 湖南中医药大学 长沙 410208)
摘 要 为在翻耕条件下合理施用紫云英, 保障农业的可持续性发展, 定位试验研究了 15 000 kg·hm−2、
22 500 kg·hm−2、30 000 kg·hm−2紫云英还田和 22 500 kg·hm−2紫云英还田减施化肥(施肥时扣除紫云英中
氮、磷、钾)及紫云英不还田 5 个处理对烟田土壤微生物数量、微生物活度、酶的影响。结果表明: 烟草生育
期内, 不同处理好气性细菌数量呈前期均迅速上升、中期均稍有上升, 但后期各有升降的趋势; 烟草生长早期,
紫云英还田减施化肥能增加好气性细菌数量。放线菌数量烟草生育前期略有下降, 中期有所回升, 后期又缓慢
下降; 烟草生长早期, 紫云英还田能增加放线菌数量; 整个烟草生育期, 紫云英还田减施化肥可减少放线菌数
量。真菌呈现烟草生育前中期迅速上升, 后期缓慢下降的趋势; 相对较少的紫云英还田量对土壤真菌数量增长
的刺激作用较为明显。微生物活度呈烟草生育前期下降、中期趋于平稳、后期迅速升高达到最高点的趋势; 烟
草成熟期, 紫云英还田的微生物活度明显高于不还田处理, 增加紫云英还田量, 微生物活度增加, 但紫云英还
田减施化肥会降低微生物活度。土壤纤维素酶活性以烟草旺长期为界点, 表现出前期增加、后期下降的特点;
烟草生长后期, 紫云英还田土壤的纤维素酶活性高于对照土壤。土壤脲酶活性呈先快速下降, 再缓慢上升, 最
后再快速上升趋势。土壤蛋白酶活性呈烟草生育前期下降, 后期缓慢上升的特点; 土壤蛋白酶活性与紫云英施
用量呈正相关。过氧化氢酶活性在烟草各生育期的变化不大。土壤生物学评价发现, 22 500 kg·hm−2紫云英翻
耕还田栽培烟草较佳。
关键词 紫云英还田 减施化肥 土壤微生物 土壤酶 烟草栽培
中图分类号: Q143; Q398 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)04-0711-05
Effect of incorporation of Astragalus sinicus on microbe and
enzyme dynamics in tobacco cultivated soils
XIAO Nen-Qun1,2, ZHANG Hong-Xia1, CHENG Zhuang2, ZHANG Yang-Zhu1,
TAN Zhou-Jin2, TONG Qiao-Zhen2, LIU Xiang-Dan2
(1. Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Hunan University of Traditional Chinese Medicine, Changsha 410208, China)
Abstract The organic fertilizer A. sinicus has a strong nitrogen fixing ability. The effect of returning A. sinicus to tobacco culti-
vated soils on microbial population, activity and enzyme activity was investigated with the aim of enhancing sustainable agro-devel-
opment. The treatments were set at 15 000 kg·hm−2, 22 500 kg·hm−2, 30 000 kg·hm−2 A. sinicus, as well as NPK-reduced 22 500
kg·hm−2 A. sinicus, in which NPK amount in A. sinicus was reduced from fertilizer, with non A. sinicus treatment as the control. The
results show that aerobic bacteria population rapidly increases in the early growth stage of tobacco, followed by a sluggish increase in
the middle stages, with the various population trend in the late growth stages under different treatments. During the early tobacco
growth stage, soil aerobic bacteria population is increased under NPK-reduced 22 500 kg·hm−2 A. sinicu treatment compared to the
CK. Actinomycete population slowly decreases in the early growth stage, minimally increases in the middle stage and then decreases
in the late stage of growth under different treatments. Actinomycete population in soils with A. sinicus is higher than in the CK at the
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early growth stage, and is lower under NPK-reduced 22 500 kg·hm−2 A. sinicu treatment during the whole growth stage. Fungi
population increases rapidly in the early and middle growth stages, and decreases afterwards. A little A. sinicus stimulates fungus
growth. Soil microbial activity decreases in the early stages, stabilizes in the middle stages, and gradually increases, reaching its peak
in the late growth stages. Microbial activity is significantly higher in soil with A. sinicus than in CK soil in tobacco mature stage. It
increases with increasing A. sinicus amount, but decreases in soils with NPK-reduced 22 500 kg·hm−2 A. sinicus. Cellulase activity
increases before blossom stage and decreases afterwards. Cellulase activity in soils with A. sinicus is higher than in soils without
A. sinicus in later growth stage. Initially, urease activity sharply declines, then increases slightly, but again sharply increases dur-
ing the late stage. Protease activity decreases in the early stage, and increases slightly in the late stage of growth. Protease activity
increases with increasing A. sinicus in the soil. Alterations in soil catalase activity are not severe in the entire tobacco growth
season. Based on the analysis and evaluation of the quantity and activity of soil microbes, the optimal application rate of A. sini-
cus is 22 500 kg·hm−2.
Key words Soil incorporation of Astragalus sinicus, NPK-reduction, Soil microbe, Soil enzyme, Tobacco cultivation
(Received Oct. 14, 2009; accepted Nov. 26, 2009)
紫云英含氮、磷、钾、有机质以及微量元素等,
其根瘤能固定氮素供作物利用。紫云英还田, 分解
快, 营养成分可为当季作物利用, 改良土壤理化性
状 , 提高土壤保水能力 , 调节地温 ; 还能平衡微生
物种群结构, 增强生物和多数酶的活性。紫云英还
田能增加作物产量, 平衡和调节农作物吸收氮、磷、
钾及中微量元素, 提高农产品品质[1]。研究表明, 紫
云英压青能加快土壤有机质的分解释放, 促进土壤
有机质转化, 增加土壤全氮含量[2]。Liu等[3]证明, 一
年蓬(Erigeron annuus)能够改良华南地区受酸雨侵
蚀土壤的养分状况。高喜等[4]研究发现, 绿肥种植提
高了石灰土有效态氮、磷、钾和全氮含量及脲酶活
性。王俊明[5]发现, 施用紫云英时适当减少化肥用量,
能使水稻增产。王允青等[6]发现, 减少 30%的化肥用
量, 配施 15 000 kg·hm−2和 22 500 kg·hm−2紫云
英 , 其早稻产量分别比 100%化学肥料处理提高
4.4%和 8.2%。因此, 作物栽培中合理使用紫云英还
田技术具有非常重要的意义。但有关紫云英还田影
响土壤微生物数量及酶的系统研究尚未见报道。
微生物在土壤有机质矿化、腐殖质形成和分解、
植物营养转化、土壤污染修复等过程中起着不可替
代的作用[7], 在土壤肥力、植物营养和可持续性农业
生产中具有重要作用。土壤微生物发育的好坏直接
影响着土壤营养物质的转化和腐殖质的形成与矿
化 [8], 通过选择种植制度和施肥技术来调控土壤微
生物, 可以改善土壤肥力。有机质转化所需能量的
90%以上来自微生物的分解作用, 土壤微生物活度
是土壤−植物体系中有机质转化的较好指标[9], 反映
微生物在土壤物质循环中的生化过程[10]。本试验研
究了翻耕时紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的
影响, 为制定紫云英的合理还田方式提供依据, 并
阐明紫云英还田的土壤培肥机制。
1 材料和方法
1.1 供试材料
田间试验设在湖南省龙山县烟草主要种植区 ,
黄灰土, 试验时间为 2008年。分别在压青前(4月 25
日, 即紫云英还田前, 作为“基础土壤”)、烟草团
棵期(6月 8日)、旺长期(6月 21日)和成熟期(7月 24
日)采集土壤样品。
1.2 试验设计
烟草栽培前将新鲜紫云英直接覆盖还田, 然后
一次性施用烟草专用复合肥, 翻耕整地。烟草专用
复合肥的 N︰P︰K=1︰1︰2.5, 施用标准按每 667
m2施用 N 7.5 kg、P 7.5 kg、K 17.75 kg进行。紫云
英鲜草养分为 0.35% N、0.09% P2O5、0.25% K2O。
试验设紫云英还田量 15 000 kg·hm−2(处理 1)、
22 500 kg·hm−2(处理 2)、30 000 kg·hm−2(处理 3)、
22 500 kg·hm−2(施肥时扣除紫云英中氮、磷、钾量,
处理 4)和紫云英不还田(对照)。小区面积 67 m2, 3
次重复。每小区栽 60株烟草, 烟草品种为“K326”。
1.3 样品采集与分析方法
用土钻采样, 每小区按梅花型采集 5钻 5~15 cm
土壤混匀(为排除环境因素对表层土壤微生物影响
所造成的误差, 去除 0~5 cm表层土壤), 装在无菌自
封袋中, 带回放于冰箱中保存。用新鲜土壤进行土
壤微生物数量及活度分析, 风干过 2 mm 孔径筛土
壤测定土壤酶。
土壤微生物计数用稀释平板法, 培养基的配制
按一般规程进行[11], 牛肉膏蛋白胨琼脂用于培养好
气性细菌, 高泽氏 1 号琼脂用于培养放线菌, 马丁−
孟加拉红链霉素琼脂用于培养真菌。好气性细菌
30 ℃培养 30 h, 放线菌和真菌 28~30 ℃培养 5 d。
微生物活度测定采用改进的 FDA法[10], 490 nm处记
录 OD值, 以隔日 2次高压湿热灭菌土壤为对照。3
第 4期 肖嫩群等: 紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响 713


次重复。
土壤纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性测定用比色
法[12−13]。纤维素酶活性以 10 g 土在 33.5 ℃恒温培
养 72 h水解生成 1 µg葡萄糖为 1个 U; 蛋白酶活性
以 1 g土在 27 ℃恒温培养 24 h水解生成 1 µg氨基
酸为 1个 U; 脲酶活性以 5 g土在 33.4 ℃恒温培养
24 h水解生成 1 µg NH3-N为 1个 U[13]; 过氧化氢酶
活性测定用滴定法, 以 2 g土在 30 ℃恒温振荡培养
20 min水解 1 mL 0.3% H2O2为 1个 U[13]。各指标均
3次重复。
将新鲜土壤或风干土壤分别在 105~110 ℃烘干,
计算含水量 , 土壤生物学指标以干土计。采用
Duncan新复极差法中的 Standard error of mean(SEM)
进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 紫云英还田对烟田土壤微生物数量的影响
由图 1a 可知, 基础土壤的好气性细菌数量为
1.09×106 cfu·g−1; 团棵期好气性细菌数量迅速上
升, 各处理分别较压青前上升 59%、106%、24%、
130%和 76%; 与团棵期好气性细菌数量相比, 旺长
期除处理 2 略有下降外, 其余处理均缓慢上升, 处
理 4>处理 1>处理 3>对照>处理 2; 与旺长期好气性
细菌数量相比, 成熟期处理 1 和处理 2 上升 4%和
102%, 处理 3、处理 4 和对照分别下降 58%、21%
和 16%, 且处理 2>处理 1>处理 4>对照>处理 3。由
上可知, 烟草生长早期, 紫云英还田减施化肥可增
加土壤好气性细菌的数量; 整个烟草生育期, 适量
紫云英还田有助于土壤好气性细菌的繁殖, 有益于
烟草生长。
由图 1b可知, 基础土壤的放线菌数量为 2.76×
106 cfu·g−1; 团棵期放线菌数量有所下降, 各处理
较压青前下降 20%、10%、9%、21%和 35%; 旺长
期, 处理 1、处理 2和对照放线菌数量比团棵期分别
增加 52%、12%和 66%, 达到最大值, 处理 1>对照>
处理 2>处理 3>处理 4; 与旺长期放线菌数量相比,
成熟期处理 1、处理 3 和对照明显下降, 分别下降
45%、32%和 38%, 且处理 2>处理 4>对照>处理 1>
处理 3。由上可知, 烟草生长早期, 紫云英还田可增
加土壤放线菌数量; 整个烟草生育期, 紫云英还田
减施化肥将减少土壤放线菌数量。
由图 1c可知, 基础土壤的真菌数量为 1.19×104
cfu·g−1; 团棵期真菌数量明显上升, 较压青前上升
163%、82%、155%、100%和 59%; 旺长期真菌数量
除处理 3 略有下降外, 其余继续上升, 处理 4>处理
1>对照>处理 2>处理 3; 成熟期, 真菌数量除处理 3

图 1 紫云英还田量对烟田土壤好气性细菌(a)、
放线菌(b)及真菌(c)的影响
Fig. 1 Effects of incorporating quantity of A. sinicus straw
into the soil on amounts of aerobic bacteria (a), actinomycetes
(b), and fungi (c) in tobacco soil
1: 15 000 kg·hm−2 紫云英还田 15 000 kg·hm−2 A. sinicu;
2: 22 500 kg·hm−2紫云英还田 22 500 kg·hm−2 A. sinicu; 3: 30 000 kg·hm−2
紫云英还田 30 000 kg·hm−2 A. sinicu; 4: 22 500 kg·hm−2紫云英还田
减施化肥 NPK-reduced 22 500 kg·hm−2 A. sinicus; CK: 无紫云英还
田 Non A. sinicu. 下同 The same below.

稍高于旺长期外, 其余均较旺长期有所下降, 表现
为处理 3>处理 4>处理 2>对照>处理 1。从上可知, 土
壤真菌数量呈前期急剧增加、中期缓慢增加、后期
急剧下降的变化趋势, 其变化幅度以处理 4 表现最
为明显, 处理 1和对照次之, 处理 2和处理 3表现相
对较为平稳, 说明相同施肥水平与翻耕栽培条件下,
相对较少紫云英还田量对土壤真菌数量增长的刺激
作用较为明显。
2.2 紫云英还田对烟田土壤微生物活度的影响
由图 2可知, 基础土壤微生物活度为 0.325 OD;
714 中国生态农业学报 2010 第 18卷


烟草团棵期, 微生物活度明显下降, 各处理分别比
烟草压青前下降 38%、31%、37%、40%和 32%, 处
理 2>对照>处理 3>处理 1>处理 4; 烟草旺长期, 处
理 1 和处理 4 微生物活度分别比团棵期下降 1%和
24%, 处理 2、处理 3 和对照分别上升 1%、27%和
12%, 表现为处理 3>对照>处理 2>处理 1>处理 4; 到
成熟期各处理微生物活度均有不同程度的提高, 分
别比烟草旺长期提高 144%、139%、121%、199%和
34%, 表现为微生物活度回升幅度随紫云英还田量
的增加而加大。在烟草生育期, 微生物活度呈前期
开始下降 , 中期趋于平稳 , 后期迅速升高的趋势 ,
该变化规律与稻草还田栽培晚稻相似[14]。烟草成熟


图 2 紫云英还田量对植烟稻田微生物活度的影响
Fig. 2 Effects of incorporating quantity of A. sinicus straw
into the soil on microbial activities in tobacco soil
期, 紫云英还田处理微生物活度明显高于不还田处
理 , 随紫云英还田量的增加 , 微生物活度增加 , 但
紫云英还田减少化肥用量会降低土壤微生物活度。
2.3 紫云英还田对烟田土壤酶活性的影响
由图 3a 可以看出, 基础土壤纤维素酶活性为
45.15 U; 团棵期纤维素酶活性迅速下降, 分别比压
青前下降 69%、58%、51%、44%和 39%, 且对照>
处理 4>处理 3>处理 2>处理 1, 说明紫云英还田并没
有增强团棵期纤维素酶活性; 旺长期, 纤维素酶活
性比团棵期有所回升 , 分别比烟草团棵期上升
180%、90%、1%、19%和 4%; 成熟期, 纤维素酶活
性都达到最低值, 且处理 4>处理 1>处理 3>对照>处
理 2。在整个烟草生长过程中, 各处理土壤纤维素酶
活性均低于压青前。在团棵期对照纤维素酶活性最高,
旺长期处理 1纤维素酶活性居首, 成熟期处理 4纤维
素酶活性高于其他处理。总体而言, 烟草生长后期,
紫云英还田处理土壤纤维素酶活性高于对照土壤。
由图 3b可知, 基础土壤脲酶活性为 0.83 U; 团
棵期脲酶活性迅速下降, 分别比压青前下降 76%、
43%、66%、73%和 71%, 处理 2>处理 3>对照>处理
4>处理 1; 旺长期, 处理 1、处理 3、处理 4 和对照
脲酶活性分别比团棵期上升 125%、13%、108%和
54%; 成熟期, 脲酶活性迅速升高, 依次比旺长期上
升 148%、239%、150%、143%和 204%, 处理 2>对
照>处理 1>处理 3>处理 4。脲酶活性在烟草生长期
呈先快速下降, 再缓慢上升, 最后快速升高的趋势。


图 3 紫云英还田量对烟田纤维素酶(a)、脲酶(b)、过氧化氢酶(c)和蛋白酶(d)活性的影响
Fig. 3 Effects of incorporating quantity of A. sinicus straw into the soil on activities of cellulase (a), urease (b), catalase (c)
and protease (d) in tobacco soil
第 4期 肖嫩群等: 紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响 715


图 3c表明, 基础土壤过氧化氢酶活性为 0.80 U;
团棵期, 过氧化氢酶活性有所下降, 5个处理间过氧
化氢酶的活性和动态无明显差异; 旺长期过氧化氢
酶活性比团棵期稍有回升, 处理 3>处理 4>处理 2>
处理 1>对照, 说明紫云英还田对过氧化氢酶活性有
一定的促进作用; 烟草成熟期, 过氧化氢酶活性处
理 2=处理 3>对照>处理 4>处理 1。在整个烟草生长
期内, 过氧化氢酶的活性变化趋于平稳, 不同紫云
英还田量之间无明显波动, 说明本研究中过氧化氢
酶活性受生长期和还田量、土壤养分的影响不大。
由图 3d 可知, 基础土壤蛋白酶活性为 4.11 U;
烟草团棵期, 蛋白酶活性略有下降, 分别比压青前
下降 10%、7%、4%、16%和 15%, 处理 3>处理 2>
处理 1>对照>处理 4; 旺长期蛋白酶活性比团棵期又
有所下降, 处理 3>处理 2>处理 4>处理 1>对照; 成
熟期蛋白酶活性处理 2>处理 3>处理 1>处理 4>对照,
且对照蛋白酶活性远低于其他各处理, 处理 4 的蛋
白酶活性明显低于处理 2。结果显示, 紫云英还田土
壤的蛋白酶活性高于对照, 土壤蛋白酶活性一定程
度上与紫云英施用量呈正相关。
3 结论与讨论
在烟草生长发育过程中, 紫云英翻耕还田土壤
好气性细菌数量呈现前期迅速上升, 中期稍有上升,
后期各有升降的趋势; 烟草生长早期, 紫云英还田
减少化肥用量能够增加好气性细菌的数量; 适量紫
云英还田有助于土壤好气性细菌的繁殖, 有益于烟
草生长。紫云英翻耕还田土壤放线菌数量前期略有
下降 , 中期有所回升 , 后期又缓慢下降 ; 烟草生长
早期, 紫云英还田能够增加放线菌的数量; 整个烟
草生育期, 紫云英还田减施化肥土壤放线菌数量降
低。紫云英翻耕还田土壤真菌前中期迅速上升, 后
期缓慢下降; 相对较少的紫云英还田量对土壤真菌
数量增长的刺激作用较为明显。
紫云英翻耕还田土壤微生物活度呈前期开始下
降, 中期趋于平稳, 后期迅速升高达到最高点的趋
势; 烟草成熟期, 紫云英还田处理的微生物活度明
显高于不还田处理, 随紫云英还田量的增加, 微生
物活度增加, 但紫云英还田减施化肥降低了土壤微
生物活度。
紫云英翻耕还田土壤纤维素酶活性以旺长期为
界点, 前期增加、后期下降; 烟草生长后期, 紫云英
还田土壤的纤维素酶活性高于对照土壤。土壤脲酶
活性在整个烟草生育期内呈现先迅速下降, 再缓慢
上升, 最后再迅速上升的趋势。土壤蛋白酶活性呈
现前期下降, 后期缓慢上升的特点; 紫云英还田土
壤的蛋白酶活性高于对照, 土壤蛋白酶活性在一定
程度上与紫云英施用量呈正相关。土壤过氧化氢酶
活性在整个烟草生育期中变化趋于缓和, 无大幅度
波动。
土壤微生物及酶可以反映土壤肥力。土壤微生
物代谢活跃, 对土壤系统的变化反应灵敏, 土壤酶
促作用直接影响到土壤有机物质的转化、合成过程
及植物生长发育, 因此, 土壤微生物及酶活性逐渐
被用来作为土壤质量评价的重要指标[15−16]。从紫云
英还田量对土壤微生物数量及活性的影响看 ,
22 500 kg·hm−2紫云英还田量更利于提高烟田土壤
质量。
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