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提高烤烟氮肥利用率的增碳控氮技术试验初报
作者：李铭 赵世民 陈彦春 董宁禹 王伟 蒋士君 来源：《河南农业·科技版》2018年第03期
摘 要：为了降低烟田土壤化肥的残留量，特别是氮素的残留量，通过连续2 a的田间定位试验，采用正交设计法，研究不同施用量生物炭、饼肥和烟用复合肥三因素组合对烟田土壤有机质、全氮、微生物数量以及烟草成熟期茎叶含氮量、烟叶产量的影响。结果表明，当生物炭肥施用量为900 kg/hm2和1 500 kg/hm2时，可使土壤有机质含量、土壤全氮和细菌数量显著提高，同时增施生物炭肥能降低30 cm处土壤全氮含量的提升幅度，提高氮素利用率，减少氮的淋溶，有利于氮肥的吸收和利用；而且随着生物炭施用量的增加，中上等烟叶及烟叶总质量均显著提高。结合各处理对烟叶氮含量的影响，当生物炭肥施用量为1 500 kg/hm2，饼肥正常施用，烟用复合肥降低15%时，产生的价值最大，有利于生态烟叶的开发。 关键词：烟草；土壤；增碳控氮；氮素利用
我国烤烟种植分布广，各烟区气候条件和土壤条件差异大，加之烤烟生长有其自身营养规律的要求，形成烤烟特有的施肥技术和施肥特点。目前，我国烤烟施肥普遍存在以下问题：一是营养不平衡，尤其是偏施氮肥，是目前我国烤烟生产上的突出问题；二是烟田土壤有机质不同程度地出现下降趋势，土壤碳氮比不合理；三是氮素营养利用率不高，一方面致使烟草晚熟、品质下降，另一方面导致烟田土壤氮素大量残留及环境污染，制约着优质烟叶的可持续发展。针对以上情况，国家烟草总局提出“控制种植面积和控制产量”的“两控”方针，农业部提出要控制农业用水总量，要划定总量的红线和利用系数率的红线，把化肥、农药的施用总量减下来的“一控、双减”方针。增碳减氮技术已成为今后优质烟叶可持续发展的关键技术。目前，利用增施生物炭和饼肥以提高土壤碳氮比、提高肥料利用率已有较多研究报道[1-6]。例如，Chan等[7]研究发现，生物质炭能够显著提高萝卜的氮肥利用率；刘国顺等[8]研究报道，生物质炭在低氮的情况下对氮素的利用效果更好。但对生物炭、饼肥和烟用复合肥三者互作来提高烟株氮素利用率的研究不足。因此，本试验拟通过向田间定位试验，研究增碳（生物炭、饼肥）和减氮（减少烟用复合肥氮素用量）的协同互作对烟株氮素利用的促進作用，为优质生态烟叶的开发提供技术支撑。 一、材料与方法 （一）试验材料
试验在河南省洛阳市汝阳县靳村乡沙沟村进行。供试品种为云烟87，按1 100株/667 m2的密度进行移栽。供试土壤为褐土，基础土壤信息见表1。供试生物炭由河南益禾利科农业科
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技有限公司生产，供试饼肥为烟草专用饼肥，供试化肥为烟草专用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）。土壤全氮测定仪器为海能K9840。
每个处理为450株，每个处理重复3次，随机区组排列。生物炭于烟草移栽前1 d一次性施入，并与基肥拌匀，其他操作参照当地常规管理。 （三）取样与分析方法 1.取样
本试验区烟草移栽期为5月1日前后，分别在移栽30、60、90 d对每个处理进行五点取样，每点取样500 g，混匀后取500 g装入采样袋，标明样品相关信息，作为该处理的测定用土样。土样放于阴凉处自然风干，对土样的有机碳、全氮、土壤细菌数量进行检测。 2.测定方法及数据处理
有机碳用重铬酸法[9]进行测定，土壤和烟草茎叶中全氮用凯氏定氮法进行测定，细菌用大豆酪蛋白琼脂培养基稀释平板法计数进行测定。试验所得数据采用Excel 2013和SPSS 19.0软件进行统计分析，用新复极差法进行平均数的显著性检验（P 二、结果与分析
（一）增碳减氮后对土壤特性的影响
从表3的土壤养分变化情况看，随着生物炭肥施用量的增加，土壤有机质含量和土壤细菌数量也逐步增加，且各处理间达到极显著性差异；生物炭的增加对土壤10、30 cm处全氮含量各处理间也达到了极显著性影响，且随着生物炭使用量的增加，30 cm深处土壤全氮增加幅度降低。随着饼肥施用量的增加，土壤有机质含量和土壤细菌数量增加，且各处理间达到显著性差异；饼肥对土壤10、30 cm处全氮各处理间也达到了极显著性影响，随着饼肥使用量的增加，30 cm深处土壤全氮增加幅度降低。烟用复合肥的减施在烟草移栽后30、60 d对土壤有机质含量的影响没有显著性差异，移栽后90 d对有机质含量的影响有显著性差异；随着烟用复合肥使用量的减少，土壤细菌含量在30、60 d处各处理没有差异，在90 d处各处理达到显著性差异；随着复合肥使用量的减少，在土壤10 cm深处烟草移栽后30、90 d时各处理有显著性差异，在60 d时没有显著性差异；在土壤30 cm深处各个处理没有差异。 （二）增碳控氮对成熟期烟草茎、叶全氮的影响
从表4烟草茎叶全氮含量变化情况可以看出，茎、叶中全氮随着生物炭肥的增加而增加，且各处理之间达到极显著性差异；随着饼肥使用量的增加，茎、叶中全氮含量随之增加，但是不用饼肥和饼肥正常量50%的处理变化幅度较小，饼肥正常用量处理变化幅度较大，且与其他处理达到极显著性差异；随着烟用复合肥使用量的减少，茎、叶中全氮先增加再减少，复合肥
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正常用量和复合肥纯氮减少30%处理茎叶全氮含量接近，复合肥纯氮量减15%处理与其他2个处理之间达到显著性差异。
（三）增碳控氮对烟草产量和品质的影响
增碳控氮处理对烤烟生长发育的影响最终表现在对烤烟产量和品质的影响上。从表5可以看出，随着生物炭肥施用量的增加，上等烟叶产量随之增加，且各处理间达到极显著差异，中等烟叶和烟叶总质量在900 kg/hm2和1 500 kg/hm2
时达到极显著差异。饼肥对烟草中、上等烟叶及烟草总质量没有显著影响，但随着施用量的增加，质量有所增加。烟用复合肥对烟草中上等烟叶及烟草总质量没有显著影响，但随着施用量的减少，中上等烟质量和烟叶总质量都是先增加后减少。 三、结论
目前，造成氮素利用率较低的原因是化肥过量施用，单一使用化肥造成养分不能够有效利用，施肥方法不合理造成大量氮素挥发等[10]。本试验以烤烟云烟87为种植品种，以河南崤山牌生态烟区土壤为研究对象，通过增碳控氮的研究发现，增施生物炭肥后土壤的养分和微生物数量均发生了不同程度的改变。试验结果表明，增施生物炭能显著提高土壤有机质的含量和土壤细菌数量，当生物碳肥施用量为900 kg/hm2和
1 500 kg/hm2时，可显著提高土壤有机质含量和细菌数量，这与杜相革等研究结果一致[11]。对土壤全氮各处理间达到显著差异，增施生物炭肥能降低30 cm处土壤全氮含量的提升幅度，提高土壤氮素的利用率，减少氮的淋溶，有利于氮肥的吸收和利用，这可能是因为生物炭本身的多孔性及较大的比表面积，施入土壤后增加了其对养分元素的吸持能力，同时由于有大量的微孔，为微生物栖息与繁殖提供了良好的场所和营养，导致了30 cm处氮素虽然增加，但是增加幅度减缓。同时，随着生物炭施用量的增加，烟草中上等烟叶及烟叶总质量均显著提高，且处理间达到显著差异，这与杜相革研究一致。增施生物炭肥适当减少化肥的施用后，烟草的产量不减反而增加，且中上等烟叶比例增加，这与杜相革等的研究有一定的不同，可能是因为杜相革等的研究只是生物炭一种，而本试验是生物炭、饼肥一起作用的结果。这有利于生态烟叶的发展，既保证产量又保证了质量，同时降低了农残对环境的 污染。
生物炭肥对土壤理化特性和微生物群落结构的综合作用决定了其对土壤肥力的影响。Novak[12]研究认为，在生物炭相对丰富的土壤中，生物炭对土壤将起到一定作用，并改善土壤物理结构。Steiner[13]也认为在土壤中施入生物炭对提高土壤性能有积极的促进作用。施用生物炭，可以改善土壤团粒结构，对于提高土壤保肥能力和作物对肥料的吸收利用效率、增加作物产量等都有重要作用。生物炭能吸附土壤溶液中的铵态氮和硝态氮，减少淋溶损失，提高土壤中有效成分的含量，从而为作物提供更多的有效养分。生物炭本身具有轻质且多孔结
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构，使其施入土壤后可直接影响土壤容质量，而土壤容质量与土壤孔隙程度密切相关，土壤总孔隙度与通气孔隙度明显提高，有利于土壤的微生态环境，进而影响土壤微生物的活动。微生物活动的增强和微生物群落的丰富，又将对土壤肥力与作物生长等起到积极的促进作用。 综上所述，生物炭作为土壤改良剂增施到土壤中，能增加土壤有机质含量，减少土壤养分流失，增加肥料利用率。生物炭和传统化肥的配施能起到协同作用，生物碳肥延缓了肥料养分的释放，降低养分损失，而化肥弥补了生物碳肥本身化学元素不足的缺陷。将生物碳肥用于烟田，可改良和肥沃土地，同时提高烟田肥料的利用率，对促进烟草农业的可持续发展有重大意义。（基金项目：中国烟草总公司科技项目，项目编号：110201502013；河南省烟草公司科技重大专项，项目编号：HYKJZD201503） 参考文献：
[1]张嘉炜，杨永霞，冯小虎，等.添加生物炭对烤烟碳氮代谢的影响[J].江西农业学报，2016（3）：1-6.
[2]张伟明，孟军，王嘉宇，等.生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响[J].作物学报，2013（8）：1445-1451.
[3]刘新源，刘国顺，刘宏恩，等.生物炭施用量对烟叶生长、产量和品质的影响[J].河南农业科学，2014（2）：58-62.
[4]李雪利，叶协锋，顾建国，等.土壤C/N比对烤烟碳氮代谢关键酶活性和烟叶品质影响的研究[J].中国烟草学报，2011（3）：32-36.
[5]张伟明.生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用[D].沈阳：沈阳农业大学，2012. [6]陈懿，陈伟，林叶春，等.生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响[J].应用生态学报，2015（12）：3781-3787.
[7]Chan KY，Zwieten LV，Meszaros I，et al. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment[J]. Australian Journal of Soil Research，2007（8）：629-634.
[8]李靜静，丁松爽，李艳平，等.生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响[J].浙江农业学报，2016（1）：96-103.
[9]中华人民共和国农业部.土壤有机质测定法：NY/T 85—1988[S].北京：中国标准出版社，1988.
[10]张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008（5）：915-924.
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[11]陈敏，杜相革.生物炭对土壤特性及烟草产量和品质的影响[J].中国土壤与肥料，2015（1）：80-83.
[12]Novak JM，Busscher WJ，Laird DL，et al. Impact of biochar amendment on fertility of a southeastern Coastal Plain soil[J]. Soil Science，2009（2）：105-112.
[13]Steiner C，Glaser B，Geraldes TW，et al. Nitrogen retention and plant uptake on a highly weathered central Amazonian Ferralsol amended with compost and charcoal[J]. Journal of Plant Nutrition & Soil Science，2008（6）：3-9. 通讯作者：蒋士君。
