生物质炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用的影响

摘要：为探明生物质炭与氮肥配施对土壤中氮素循环和烤烟氮素利用的影响，采用盆栽试验，设置4个处理：5 g/盆纯氮(CK)，5 g/盆纯氮+100 g/盆生物质炭(T1)，3.5 g/盆纯氮+100g/盆生物质炭(T2),2g/盆纯氮+100g/盆生物质炭(T3)，利用 ¹⁵N标记的氮肥，测定生物质炭与氮肥配施条件下烤烟生长不同时期土壤中¹⁵N的残留量、不同形态氮素的含量、土壤微生物生物量氮含量和移栽后90 d烤烟烟叶对不同氮源氮素的累积量。试验结果表明：相同施氮量时，生物质炭的施用可以提高土壤中 ¹⁵N 残留量、土壤无机氮、碱解氮、微生物量氮的含量和叶片对氮素的累积量。生物质炭与氮肥配施时提高了肥料氮在烟叶中的占比，使 15N 利用率提高了25.4% ~ 63.3%。与对照相比，T2处理植烟土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N、碱解氮在烤烟移栽后75d比对照分别提高17.3%、8.0%、7.2%，碱解氮和微生物生物量氮的含量在烤烟移栽后 90 d 也高于对照。在本试验条件下，生物质炭与氮肥配施对土壤氮素的影响是显著的，施用生物质炭时减少 30%氮肥用量是可行的。
    氮素是影响烟株形态建成的重要元素之一，是蛋白质、氨基酸、核酸、叶绿素等的重要组成部分，也是烟碱的主要构成元素，对烟叶的产量和品质有着至关重要的影响。土壤中的氮素水平直接影响烤烟对氮素的吸收利用，而施肥是调节土壤氮素水平的一个主要方式，但施入土壤中的氮肥除了被植株吸收利用之外，一部分却随着降水和微生物等的作用损失了。因此，本试验采用¹⁵N同位素示踪法，在施用生物质炭的条件下设置不同的减氮梯度，探索生物质炭与不同用量氮肥配施条件下土壤中氮素变化及其与肥料氮的关系，研究烟叶对不同来源氮素的累积和烤烟对肥料氮的利用率，以期为烤烟生产中生物质炭施用条件下氮肥运筹提供参考。
     试验于2016年4月至9月在河南农业大学许昌校区现代烟草农业科技园进行。供试烤烟品种为中烟100，采用盆栽方式，盆高40 cm，盆口直径37cm，盆底直径27 cm，每盆装土25kg，土壤类型为砂壤土，有机质含量 12.77 g/kg，碱解氮81.6mg/kg，有效磷2.5mg/kg，速效钾132.7mg/kg，pH7.56。试验生物质炭为在400℃条件下制成的花生壳炭，全碳、全氮含量为434.4 g/kg 和 13.2 g/kg，pH8.25。

生物质炭与氮肥配施能够显著增加土壤中¹⁵N残留量、土壤无机氮、碱解氮、微生物生物量氮的含量，提高肥料氮在烟叶中的占比。生物质炭与氮肥配施使烤烟对当季肥料氮的利用率提高了25.4%~63.3%，减小烤烟对土壤氮的依存率。生物质炭与减量30% 氮肥配施的处理植烟土壤氮素水平与对照差异不大或略高于对照，完全可以保证烟株正常生长和成熟，且氮肥减量施用降低了面源污染的风险，从而达到节约资源保护环境的目的。但是由于生物质炭的来源不同、土壤质地和环境条件的不同等，不同地区减氮潜力可能会有一定的差异，仍然需要开展更多相关性研究，探索生物质炭促进氮肥利用的机理。