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生物炭与化肥氮配施对土壤氮素及烤烟利用的影响

时间：2021-01-18 来源：作者：河南省生物炭工程技术研究中心

摘要：【目的】为探讨施用生物炭对土壤氮素及烤烟对氮素利用的影响。【方法】2015—2016年在河南省方城县金叶园大田条件下，设置了添加生物炭后不同氮水平，研究对土壤硝态氮、铵态氮、碱解氮以及烤烟对氮素吸收积累的影响。【结果】在烟株生育期内，添加生物炭后显著提高了土壤硝态氮含量。2015年硝态氮含量最高达到铵态氮含量15.72倍，2016年为34.56倍；2016年提高无机氮含量达6.70%~52.47%；添加生物炭对土壤碱解氮含量在烤烟生长前期有一定的提高作用，而在烟株打顶后有效降低了其含量，有利于顺应土壤供氮与烤烟需要适时落黄成熟规律。施加生物炭后，烤烟氮素积累速率前期较高，后期下降。连续施用2年后，氮素利用率可高达49.14%和47.62%。【结论】生物炭与氮肥配施，提高了土壤氮素含量，增施生物炭减少15%化肥氮仍能提高烤烟氮素利用，且连续施用对氮素固持和提高烤烟利用率效果明显。
氮肥利用率低是一个世界性难题，据统计，中国主要粮食作物的氮肥利用率为27.5%。因此，提高氮素利用率，减少氮素损耗是我国农业生产需要解决的关键问题。生物炭是指生物质在缺氧条件下热裂解产生的一种高碳、多孔、吸附能力强的固态产物，其理化性质稳定，具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，因此能够改良土壤，增强土壤对水分和营养元素的吸收固持能力，提高土壤的有效养分含量和生产性能。大量研究表明，添加生物炭可减轻土壤氮素淋洗，减少土壤有效形态氮素流失。Laird D 等通过生物炭养分淋洗试验表明，美国中西部典型土壤中添加生物炭可以持续降低土壤的养分淋洗量。生物炭具有多孔性和较强吸附力，减少土壤中氮素的挥发，同时通过改善微生物对氮素的反硝化作用，减缓氮素的损失。氮素易受土壤水热条件和生物活动的影响，已有研究与实践应用表明，施加生物炭可以提高土壤对氮的固持能力和作物对养分的吸收效率，从而提高作物产量。有研究通过¹⁵N标记肥料，证实了肥料中的¹⁵N经生物炭吸附后能够被植物吸收利用。生物炭的物理和化学稳定性较高，能够吸附土壤中的游离养分特别是铵态氮和硝态氮，从而减少无机氮素的损失。然而，目前研究大多为淋失试验，关于表层无机氮含量变化和不同形态氮素与烤烟氮素吸收关系的大田多年试验研究较少，本研究通过连续2年的大田试验，研究生物炭与化肥氮配施对土壤硝态氮，铵态氮和碱解氮及烤烟对氮素利用的影响，为生物炭在烟草生产中的应用提供科学依据。
试验于2015—2016年在河南省方城县金叶园开展，供试品种为云烟87。试验田为黄褐土，土壤基础肥力见表1。

本研究表明，连续2年生物炭与化肥氮素配施，可提高土壤中硝态氮含量和土壤颗粒对铵态氮的吸附能力，在烟株打顶后能有效降低土壤碱解氮的释放量，符合烟株对氮素的吸收规律。增施生物炭能显著提高烤烟氮肥利用率，施氮量减少15%时仍能提高烤烟氮素利用。连续二年添加生物炭2.4 t/hm²，提高了土壤氮素固持能力和烤烟氮肥利用率，减少了化肥氮用量；对促进农业可持续发展、保障土壤可持续利用有一定意义。

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