生物炭配施有机菌肥对豫中植烟土壤氮素迁移特征的影响

氮是烟草( Nicotiana tabacum L． ) 生长发育所需的首要元素，对烟草品质的影响最为明显。近年来土壤氮素损失严重、氮肥利用率低的问题多有报道。生物炭具有多孔性和比表面积大等特点，能够有效改良土壤理化性质，延缓土壤中肥料的释放，提高土壤肥力。研究表明，生物炭能显著提高氮肥利用率，促进作物的生长发育。生物炭施用后可有效减少土壤硝态氮的淋失，提高土壤对氮素的固持能力，从而提高对作物的供氮能力。陈心想等认为，生物炭可以吸附土壤中的硝态氮和铵态氮，减少土壤氮素淋失，同时能够促进土壤有机态氮的矿化，提高表层土壤速效氮含量。李文娟认为，生物炭的添加能降低硝态氮与铵态氮的穿透能力，延长穿透时间，使运移穿透点推迟出现。同时，施用生物炭能促进土壤微生物的生长，提高土壤微生物量碳氮。有机菌肥能够改善植烟土壤特性，并为烟草生长提供大量养分，是一种较理想的新型肥料。王立刚等研究表明，施用有机菌肥可直接影响土壤的保肥性和
保水性，能显著提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量。介晓磊等研究指出，增施生物有机肥可以有效激发土壤中氮素和磷素的释放; 常会庆等通过探究菌肥、有机肥和尿素配施对土壤微生物量碳氮的影响发现，3 种肥料配施对土壤微生物量氮有明显的提高作用。研究表明，施用生物有机肥可以减少土壤中氮素的流失，提高有机质和碱解氮含量。虽然对生物炭和有机菌肥施用对土壤氮素形态、迁移转化方面已进行了大量研究，但在生物炭配施有机菌肥对植烟土壤不同形态氮素含量及迁移的影响研究相对较少，且生物炭与有机菌肥不同比例配施对土壤氮素的影响存在差异。因此，本试验在已有研究的基础上，采用大田小区试验，设置了生物炭及其与不同比例有机菌肥配施处理，探究其对河南省中部主要烟叶产区植烟土壤氮素形态及迁移特征的影响，为豫中烟区烟草种植合理施用生物炭和有机菌肥提供理论依据。

      碱解氮是衡量土壤供氮能力的重要指标。李影等研究表明，有机菌肥可以显著提高土壤碱解氮含量。李静静研究指出，生物炭配施氮肥可以提高根际土壤碱解氮含量，减少肥料淋失。本研究表明，单施有机菌肥( OBBF) 显著提高了植烟土壤的碱解氮含量，且生物炭配施不同比例有机菌肥对土壤碱解氮含量有不同程度的提高。这与朱益等研究结果一致。生物炭配施不同比例有机菌肥对土壤碱解氮的影响效果不同，且施用有机菌肥比例越高对碱解氮的提高越显著。这可能因为施用有机菌肥中含有的细菌促进了有机氮素的分解，提高了土壤碱解氮含量。旱地土壤施用生物炭能减少土壤氮素损失，且土壤全氮随生物炭添加量的增加而增加。施用有机菌肥则直接影响土壤的保肥性和保水性，且能够显著提高土壤全氮、碱解氮含量，提高土壤肥力。本研究结果表明，有机菌肥及其配施生物炭处理明显提高了烟草移栽后 60 d 时 0 ～ 20 cm 土层中土壤全氮含量，而在其他时期各土层中并不明显。这与张弘等研究并不完全一致。这可能是因为土壤本身是一个较大的氮库，不同处理对烤烟生育期土壤全氮影响不大，这与氮素的投入量和氮素的输出量有关。烟草旺长期需要吸收大量氮素，而有机菌肥中含有固氮微生物，能够增强土壤固氮能力。
      硝态氮是烟草吸收利用的主要形态之一，不易被土壤胶体所吸附，是氮素淋失的主要形态。而铵态氮则容易被土壤胶体及矿物晶穴固定，但在一定条件下可以转化为硝态氮。吴丹等研究表明，生物炭可使硝态氮累计淋失总量减少 32% 。刘洋等研究指出，土壤中施用不同有机肥较单施化肥可以显著提高铵态氮和硝态氮含量。本研究表明，单施生物炭或有机菌肥能够提高土壤铵态氮和硝态氮含量，且生物炭配施有机菌肥显著提高了移栽后 60 d 土壤硝态氮的含量。这可能是因为供试有机菌肥中含有硝化细菌，且生物炭具有多孔性使其有较大的比表面积，为微生物的繁殖和栖息提供了良好的环境，减少硝态氮向下迁移同时增强了土壤的硝化作用。本研究表明，生物炭配施有机菌肥主要影响 0 ～ 20 cm 土层铵态氮。这与刘卫群等的研究结果一致。
       微生物量氮( SMBN) 是活性氮素的重要组分，在土壤氮素循环和转化过程中起调节作用。赵军等研究表明，施用生物炭增加了土壤微生物量氮。王满等研究指出，施用动植物有机肥明显增加烤烟移栽后 30 d 微生物量氮。张亚丽等对秸秆生物有机肥的施用对土壤供氮能力的影响研究指出，前期土壤中发生强烈的微生物增殖过程，中后期则发生无机氮释放过程。本研究表明，单施有机菌肥和施用 40% 生物炭 + 60% 有机菌肥( B-OBBF46) 能显著提高烟草移栽后 60 d 之前 0 ～40 cm 土层的微生物量氮，且随着移栽后时间和土层深度的增加而减少，这是因为随土层加深，微生物活性降低，从而减少了微生物量氮。烟草生长前期微生物量氮高可能与微生物的大量繁殖有关，有机菌肥中含有大量的有益菌能够改善土壤中微生物的群落结构，提高土壤微生物丰度和多样性。到烟草生长中后期，微生物活动剧烈，将氮素转化为无机氮导致了微生物量氮的下降。这与张亚丽等研究结果一致。本研究将硝态氮 /全氮、铵态氮 /全氮和微生物量氮 /全氮结合分析，以探究不同处理对不同形态氮素的影响程度，研究发现，生物炭配施有机菌肥显著提高了土壤速效氮中的硝态氮含量比例，提高了氮肥利用率。这与俞映倞等的研究一致。
      单施有机菌肥能够显著提高土壤碱解氮和土壤全氮含量，生物炭配施有机菌肥能够增强植烟土壤对碱解氮的固持能力，减少碱解氮向深层土壤的迁移; 50% 生物炭 + 50% 有机菌肥和 40% 生物炭 + 60% 有机菌肥能够增加烟草移栽后 60d后0 ～ 20cm土层的铵态氮和硝态氮含量，减少了硝态氮向下迁移。同时 50% 生物炭 + 50% 有机菌肥和 40% 生物炭 + 60% 有机菌肥能够显著提高烟草生长前期土壤碱解氮和微生物量氮，提高了土壤肥力。