提高烤煙氮肥利用率的增碳控氮技術試驗初報

摘 要：為了降低煙田土壤化肥的殘留量，特別是氮素的殘留量，通過連續2 a的田間定位試驗，采用正交設計法，研究不同施用量生物炭、餅肥和煙用復合肥三因素組合對煙田土壤有機質、全氮、微生物數量以及煙草成熟期莖葉含氮量、煙葉產量的影響。結果表明，當生物炭肥施用量為900 kg/hm2和1 500 kg/hm2時，可使土壤有機質含量、土壤全氮和細菌數量顯著提高，同時增施生物炭肥能降低30 cm處土壤全氮含量的提升幅度，提高氮素利用率，減少氮的淋溶，有利于氮肥的吸收和利用；而且隨著生物炭施用量的增加，中上等煙葉及煙葉總質量均顯著提高。結合各處理對煙葉氮含量的影響，當生物炭肥施用量為1 500 kg/hm2，餅肥正常施用，煙用復合肥降低15%時，產生的價值最大，有利于生態煙葉的開發。

關鍵詞：煙草；土壤；增碳控氮；氮素利用

我國烤煙種植分布廣，各煙區氣候條件和土壤條件差異大，加之烤煙生長有其自身營養規律的要求，形成烤煙特有的施肥技術和施肥特點。目前，我國烤煙施肥普遍存在以下問題：一是營養不平衡，尤其是偏施氮肥，是目前我國烤煙生產上的突出問題；二是煙田土壤有機質不同程度地出現下降趨勢，土壤碳氮比不合理；三是氮素營養利用率不高，一方面致使煙草晚熟、品質下降，另一方面導致煙田土壤氮素大量殘留及環境污染，制約著優質煙葉的可持續發展。針對以上情況，國家煙草總局提出“控制種植面積和控制產量”的“兩控”方針，農業部提出要控制農業用水總量，要劃定總量的紅線和利用系數率的紅線，把化肥、農藥的施用總量減下來的“一控、雙減”方針。增碳減氮技術已成為今后優質煙葉可持續發展的關鍵技術。目前，利用增施生物炭和餅肥以提高土壤碳氮比、提高肥料利用率已有較多研究報道[1-6]。例如，Chan等[7]研究發現，生物質炭能夠顯著提高蘿卜的氮肥利用率；劉國順等[8]研究報道，生物質炭在低氮的情況下對氮素的利用效果更好。但對生物炭、餅肥和煙用復合肥三者互作來提高煙株氮素利用率的研究不足。因此，本試驗擬通過向田間定位試驗，研究增碳（生物炭、餅肥）和減氮（減少煙用復合肥氮素用量）的協同互作對煙株氮素利用的促進作用，為優質生態煙葉的開發提供技術支撐。

一、材料與方法

（一）試驗材料

試驗在河南省洛陽市汝陽縣靳村鄉沙溝村進行。供試品種為云煙87，按1 100株/667 m2的密度進行移栽。供試土壤為褐土，基礎土壤信息見表1。供試生物炭由河南益禾利科農業科技有限公司生產，供試餅肥為煙草專用餅肥，供試化肥為煙草專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）。土壤全氮測定儀器為海能K9840。

每個處理為450株，每個處理重復3次，隨機區組排列。生物炭于煙草移栽前1 d一次性施入，并與基肥拌勻，其他操作參照當地常規管理。

（三）取樣與分析方法

1.取樣

本試驗區煙草移栽期為5月1日前后，分別在移栽30、60、90 d對每個處理進行五點取樣，每點取樣500 g，混勻后取500 g裝入采樣袋，標明樣品相關信息，作為該處理的測定用土樣。土樣放于陰涼處自然風干，對土樣的有機碳、全氮、土壤細菌數量進行檢測。

2.測定方法及數據處理

有機碳用重鉻酸法[9]進行測定，土壤和煙草莖葉中全氮用凱氏定氮法進行測定，細菌用大豆酪蛋白瓊脂培養基稀釋平板法計數進行測定。試驗所得數據采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件進行統計分析，用新復極差法進行平均數的顯著性檢驗（P<0.05）。

二、結果與分析

（一）增碳減氮后對土壤特性的影響

從表3的土壤養分變化情況看，隨著生物炭肥施用量的增加，土壤有機質含量和土壤細菌數量也逐步增加，且各處理間達到極顯著性差異；生物炭的增加對土壤10、30 cm處全氮含量各處理間也達到了極顯著性影響，且隨著生物炭使用量的增加，30 cm深處土壤全氮增加幅度降低。隨著餅肥施用量的增加，土壤有機質含量和土壤細菌數量增加，且各處理間達到顯著性差異；餅肥對土壤10、30 cm處全氮各處理間也達到了極顯著性影響，隨著餅肥使用量的增加，30 cm深處土壤全氮增加幅度降低。煙用復合肥的減施在煙草移栽后30、60 d對土壤有機質含量的影響沒有顯著性差異，移栽后90 d對有機質含量的影響有顯著性差異；隨著煙用復合肥使用量的減少，土壤細菌含量在30、60 d處各處理沒有差異，在90 d處各處理達到顯著性差異；隨著復合肥使用量的減少，在土壤10 cm深處煙草移栽后30、90 d時各處理有顯著性差異，在60 d時沒有顯著性差異；在土壤30 cm深處各個處理沒有差異。

（二）增碳控氮對成熟期煙草莖、葉全氮的影響

從表4煙草莖葉全氮含量變化情況可以看出，莖、葉中全氮隨著生物炭肥的增加而增加，且各處理之間達到極顯著性差異；隨著餅肥使用量的增加，莖、葉中全氮含量隨之增加，但是不用餅肥和餅肥正常量50%的處理變化幅度較小，餅肥正常用量處理變化幅度較大，且與其他處理達到極顯著性差異；隨著煙用復合肥使用量的減少，莖、葉中全氮先增加再減少，復合肥正常用量和復合肥純氮減少30%處理莖葉全氮含量接近，復合肥純氮量減15%處理與其他2個處理之間達到顯著性差異。

（三）增碳控氮對煙草產量和品質的影響

增碳控氮處理對烤煙生長發育的影響最終表現在對烤煙產量和品質的影響上。從表5可以看出，隨著生物炭肥施用量的增加，上等煙葉產量隨之增加，且各處理間達到極顯著差異，中等煙葉和煙葉總質量在900 kg/hm2和1 500 kg/hm2

時達到極顯著差異。餅肥對煙草中、上等煙葉及煙草總質量沒有顯著影響，但隨著施用量的增加，質量有所增加。煙用復合肥對煙草中上等煙葉及煙草總質量沒有顯著影響，但隨著施用量的減少，中上等煙質量和煙葉總質量都是先增加后減少。

三、結論

目前，造成氮素利用率較低的原因是化肥過量施用，單一使用化肥造成養分不能夠有效利用，施肥方法不合理造成大量氮素揮發等[10]。本試驗以烤煙云煙87為種植品種，以河南崤山牌生態煙區土壤為研究對象，通過增碳控氮的研究發現，增施生物炭肥后土壤的養分和微生物數量均發生了不同程度的改變。試驗結果表明，增施生物炭能顯著提高土壤有機質的含量和土壤細菌數量，當生物碳肥施用量為900 kg/hm2和

1 500 kg/hm2時，可顯著提高土壤有機質含量和細菌數量，這與杜相革等研究結果一致[11]。對土壤全氮各處理間達到顯著差異，增施生物炭肥能降低30 cm處土壤全氮含量的提升幅度，提高土壤氮素的利用率，減少氮的淋溶，有利于氮肥的吸收和利用，這可能是因為生物炭本身的多孔性及較大的比表面積，施入土壤后增加了其對養分元素的吸持能力，同時由于有大量的微孔，為微生物棲息與繁殖提供了良好的場所和營養，導致了30 cm處氮素雖然增加，但是增加幅度減緩。同時，隨著生物炭施用量的增加，煙草中上等煙葉及煙葉總質量均顯著提高，且處理間達到顯著差異，這與杜相革研究一致。增施生物炭肥適當減少化肥的施用后，煙草的產量不減反而增加，且中上等煙葉比例增加，這與杜相革等的研究有一定的不同，可能是因為杜相革等的研究只是生物炭一種，而本試驗是生物炭、餅肥一起作用的結果。這有利于生態煙葉的發展，既保證產量又保證了質量，同時降低了農殘對環境的

污染。

生物炭肥對土壤理化特性和微生物群落結構的綜合作用決定了其對土壤肥力的影響。Novak[12]研究認為，在生物炭相對豐富的土壤中，生物炭對土壤將起到一定調控作用，并改善土壤物理結構。Steiner[13]也認為在土壤中施入生物炭對提高土壤性能有積極的促進作用。施用生物炭，可以改善土壤團粒結構，對于提高土壤保肥能力和作物對肥料的吸收利用效率、增加作物產量等都有重要作用。生物炭能吸附土壤溶液中的銨態氮和硝態氮，減少淋溶損失，提高土壤中有效成分的含量，從而為作物提供更多的有效養分。生物炭本身具有輕質且多孔結構，使其施入土壤后可直接影響土壤容質量，而土壤容質量與土壤孔隙程度密切相關，土壤總孔隙度與通氣孔隙度明顯提高，有利于土壤的微生態環境，進而影響土壤微生物的活動。微生物活動的增強和微生物群落的豐富，又將對土壤肥力與作物生長等起到積極的促進作用。

綜上所述，生物炭作為土壤改良劑增施到土壤中，能增加土壤有機質含量，減少土壤養分流失，增加肥料利用率。生物炭和傳統化肥的配施能起到協同作用，生物碳肥延緩了肥料養分的釋放，降低養分損失，而化肥彌補了生物碳肥本身化學元素不足的缺陷。將生物碳肥用于煙田，可改良和肥沃土地，同時提高煙田肥料的利用率，對促進煙草農業的可持續發展有重大意義。（基金項目：中國煙草總公司科技項目，項目編號：110201502013；河南省煙草公司科技重大專項，項目編號：HYKJZD201503）

參考文獻：

[1]張嘉煒，楊永霞，馮小虎，等.添加生物炭對烤煙碳氮代謝的影響[J].江西農業學報，2016（3）：1-6.

[2]張偉明，孟軍，王嘉宇，等.生物炭對水稻根系形態與生理特性及產量的影響[J].作物學報，2013（8）：1445-1451.

[3]劉新源，劉國順，劉宏恩，等.生物炭施用量對煙葉生長、產量和品質的影響[J].河南農業科學，2014（2）：58-62.

[4]李雪利，葉協鋒，顧建國，等.土壤C/N比對烤煙碳氮代謝關鍵酶活性和煙葉品質影響的研究[J].中國煙草學報，2011（3）：32-36.

[5]張偉明.生物炭的理化性質及其在作物生產上的應用[D].沈陽：沈陽農業大學，2012.

[6]陳懿，陳偉，林葉春，等.生物炭對植煙土壤微生態和烤煙生理的影響[J].應用生態學報，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]李靜靜，丁松爽，李艷平，等.生物炭與氮肥配施對烤煙干物質積累及土壤生物學特性的影響[J].浙江農業學報，2016（1）：96-103.

[9]中華人民共和國農業部.土壤有機質測定法：NY/T 85—1988[S].北京：中國標準出版社，1988.

[10]張福鎖，王激清，張衛峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008（5）：915-924.

[11]陳敏，杜相革.生物炭對土壤特性及煙草產量和品質的影響[J].中國土壤與肥料，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）：893-899.

通訊作者：蔣士君。