外源碳添加對(duì)植煙土壤氮素轉(zhuǎn)化及N2O排放的影響

李青山 王德權(quán) 杜傳印 李現(xiàn)道 張國(guó)超 王術(shù)科 管恩森 王慎強(qiáng)

摘 ?要：為探尋有效調(diào)控烤煙生長(zhǎng)后期植煙土壤氮素水平的措施，采用室內(nèi)培養(yǎng)的試驗(yàn)方法，研究了葡萄糖、木屑及二者混合物對(duì)植煙土壤氮素轉(zhuǎn)化及N2O排放的影響。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)添加等量碳（純碳3000 mg/kg）處理及1個(gè)對(duì)照：G1S0，葡萄糖：木屑=1：0 （以純碳計(jì)，下同）;G2S1，葡萄糖：木屑=2：1;G1S1，葡萄糖：木屑=1：1;G1S2，葡萄糖：木屑=1：2;G0S1，葡萄糖：木屑=0：1;CK，不添加外源碳。結(jié)果表明，在培養(yǎng)1 d后，與對(duì)照處理相比，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理的無(wú)機(jī)氮含量分別降低了51.71、61.78、62.33、62.46 mg/kg，而G0S1處理的無(wú)機(jī)氮含量卻增加了4.12 mg/kg;G1S0，G2S1，G1S1，G1S2和G0S1處理的無(wú)機(jī)氮含量分別在培養(yǎng)7，14，14，14和28 d后達(dá)到最小值后呈不斷增大的趨勢(shì)。在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，與對(duì)照處理相比，添加碳源處理的無(wú)機(jī)氮降低量為96.80～148.10 mg/kg;除G0S1外，添加碳源處理較CK處理顯著增加了CO2和N2O累積排放量（p<0.05）。可見(jiàn)，添加葡萄糖、木屑及其混合物能夠顯著降低土壤中無(wú)機(jī)氮含量（p<0.05）;葡萄糖與木屑混施較單施木屑可以加快微生物對(duì)氮素的固持并增強(qiáng)固持強(qiáng)度，較單施葡萄糖能夠延長(zhǎng)微生物對(duì)氮素的固持時(shí)間;添加外源碳增強(qiáng)了土壤微生物活性，同時(shí)也刺激了N2O排放。綜合來(lái)看，葡萄糖和木屑混施降低無(wú)機(jī)氮含量的效果最好。因此，添加外源碳可作為一種調(diào)控植煙土壤氮素水平的措施。

關(guān)鍵詞：外源碳;植煙土壤;氮素轉(zhuǎn)化;N2O

Abstract： In order to explore the effective measures to regulate soil nitrogen （N） content in tobacco planting soil during the late growth stage of flue-cured tobacco. An incubation experiment was conducted to study the effects of glucose， sawdust and their mixture on N transformation and N2O emissions in tobacco planting soil. Based on the equal carbon content （3000 mg/kg） addition， the experiment included 5 treatments： G1S0， glucose： sawdust =1： 0 （Calculated by pure carbon， the same below）; G2S1， glucose： sawdust=2：1; G1S1， glucose： sawdust=1：1; G1S2， glucose： sawdust=1：2; G0S1， glucose： sawdust =0：1; and no carbon added as control （CK）. The results showed that the soil inorganic N content was decreased by 51.71， 61.78， 62.33 and 62.46 mg/kg in G1S0， G2S1， G1S1and G1S2 treatments respectively， but increased by 4.12 mg/kg in G0S1 treatment compared with that in CK at the first day of the incubation. The contents of soil inorganic N in G1S0， G2S1， G1S1， G1S2 and G0S1 treatments all showed increasing trends after reaching the minimum values at the 7， 14， 14， 14 and 28 days of the incubation， respectively. The soil inorganic N contents in treatments amended with exogenous carbon sources were all decreased by 96.80～148.10 mg/kg compared with that in CK at the end of the incubation. Meanwhile， the cumulative emissions of CO2 and N2O in all carbon sources amended treatments except for G0S1 were increased significantly （p<0.05） compared with those in CK， So， the addition of glucose， sawdust and their mixture could significantly decrease the content of soil inorganic N （p<0.05）. Combined application of glucose and sawdust could accelerate and enhance the intensity of soil microbial immobilization of N compared with single application of sawdust. And it could also prolong the time of soil microbial immobilization of N compared with single application of glucose. In addition， the addition of exogenous carbon source could increase soil microbial activity and stimulate N2O emissions simultaneously. In general， the mixed application of glucose and sawdust had the best effect on reducing the soil inorganic N content. Therefore， application of exogenous carbon source could be a useful measure to regulate soil N content in tobacco planting soil.

Keywords： exogenous carbon; tobacco planting soil; inorganic N; N2O

煙草是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物，然而與先進(jìn)烤煙生產(chǎn)國(guó)如津巴布韋和美國(guó)相比較，我國(guó)煙葉的內(nèi)外在品質(zhì)仍存在差距，表現(xiàn)在整體香氣量不足，上部煙葉煙堿含量較高和葉片過(guò)厚等方面[1]。

氮素是烤煙生產(chǎn)中最重要的營(yíng)養(yǎng)元素[2]，氮素不足或過(guò)量都會(huì)對(duì)煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。國(guó)外優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)中的氮素管理是確保在煙株快速生長(zhǎng)期間有足夠的氮素供應(yīng)，而在煙株開(kāi)花打頂后土壤中的氮素儲(chǔ)備快速耗盡[3-4]。李春儉等[1]研究表明，我國(guó)部分植煙區(qū)的烤煙在打頂后仍大量吸收氮素，與國(guó)外優(yōu)質(zhì)烤煙的吸氮曲線有很大差異，這是導(dǎo)致我國(guó)上部煙葉整體質(zhì)量得不到提升的重要原因。因此，有學(xué)者認(rèn)為通過(guò)合適的措施來(lái)調(diào)控烤煙生長(zhǎng)后期土壤氮素供應(yīng)是獲得優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉的關(guān)鍵所在[5-6]。

微生物同化作用在調(diào)節(jié)土壤有效氮含量方面起著重要的作用[7]。土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮被微生物同化，成為生物體有機(jī)組成部分，稱為無(wú)機(jī)氮的微生物固持，又稱微生物同化作用[8]。研究表明，微生物同化作用受土壤中有效碳含量的調(diào)控，增加土壤中有效碳含量將促進(jìn)微生物對(duì)無(wú)機(jī)氮的同化作用[9-11]。研究發(fā)現(xiàn)向土壤添加葡萄糖可顯著降低土壤中無(wú)機(jī)氮含量[12]。也有研究表明，添加不同來(lái)源和不同質(zhì)量的有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤中氮素轉(zhuǎn)化具有不同影響[13-15]，添加低C/N有機(jī)質(zhì)（C/N<20）表現(xiàn)為氮素的凈礦化[16];而添加高C/N比有機(jī)質(zhì)則表現(xiàn)為微生物對(duì)氮素的凈固持[17]。例如，巨曉棠等[18]研究發(fā)現(xiàn)，添加苜蓿秸稈或雞糞（低C/N比）顯著提高土壤中的無(wú)機(jī)氮量，而添加小麥秸稈（高C/N比）則顯著降低土壤中的無(wú)機(jī)氮含量。

綜上所述，我們?cè)O(shè)想在烤煙生長(zhǎng)后期向土壤中添加外源碳可以作為一種調(diào)控土壤氮素水平的措施，然而有關(guān)添加外碳源對(duì)植煙土壤氮素轉(zhuǎn)化的研究少有報(bào)道。因此，本文以植煙土壤為研究對(duì)象，選取葡萄糖和木屑作為外源碳，并通過(guò)添加硝酸銨模擬植煙土壤后期含有大量有效氮的情景，采用實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)培養(yǎng)的方法探究外源碳對(duì)植煙土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響。

1 ?材料與方法

1.1 ?供試土壤與材料

供試土壤取自貴州省遵義市務(wù)川縣煙草科技示范園（107.40° E，28.28° N）內(nèi)煙田0～20 cm表層。該地屬中亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，山體氣候特征明顯。年均氣溫15.9 ℃，年平均無(wú)霜期280 d，年降水量1271.7 mm。土壤類(lèi)型為棕黃壤。供試土壤的基本理化性質(zhì)為：全氮1.63 g/kg，全碳19.20 g/kg，有機(jī)質(zhì)11.10 g/kg，碳氮比11.78，pH 7.3。供試土壤多點(diǎn)采集混合后，挑出肉眼可見(jiàn)的植物殘?bào)w和石塊，過(guò)2 mm篩后保存于4 ℃冰箱。

外源碳包括葡萄糖和木屑。木屑的基本理化性質(zhì)為：全氮1.2 g/kg，全碳470 g/kg，碳氮比461，pH 5.1。木屑用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)100目篩備用;葡萄糖按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的添加量提前配置成不同濃度的葡萄糖溶液。

1.2 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理：CK，硝酸銨（200 mg/kg，以純氮計(jì)，下同）;G1S0，葡萄糖（3000 mg/kg，以純碳計(jì)，下同）+硝酸銨;G2S1，葡萄糖（2000 mg/kg）+木屑（1000 mg/kg）+硝酸銨;G1S1，葡萄糖（1500 mg/kg）+木屑（1500 mg/kg）+硝酸銨;G1S2，葡萄糖（1000 mg/kg）+木屑（2000 mg/kg）+硝酸銨;G0S1，木屑（3000 mg/kg）+硝酸銨。除CK處理外，外源碳在所有處理中按等碳量（3000 mg/kg）加入，葡萄糖和木屑的實(shí)際添加量通過(guò)各自的含碳量來(lái)計(jì)算。

稱取相當(dāng)于20 g干土的新鮮土樣于250 mL玻璃瓶中，培養(yǎng)開(kāi)始前把土壤混勻，使其厚度均勻地平鋪在瓶底，放在25 ℃室內(nèi)預(yù)培養(yǎng)1 d。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，向每組處理的玻璃瓶中添加外源碳，其中葡萄糖用移液管添加，木屑通過(guò)與土壤充分混勻的方式添加。同時(shí)向每個(gè)玻璃瓶中加NH4NO3溶液（N 200 mg/kg），含NH4+-N和NO3?-N各100 mg/kg。用去離子水將所有處理的土壤含水量調(diào)整為最大田間持水量的67%。然后用硅膠塞將玻璃瓶密封，繼續(xù)在25 ℃下恒溫培養(yǎng)60 d，每隔2 d去塞通氣0.5 h左右，每2～3天補(bǔ)水1 次以補(bǔ)充因蒸發(fā)導(dǎo)致的水分損失。分別在添加外源碳后的第1、3、5、7、14、28、60天結(jié)束時(shí)采集氣體樣品。采集氣體樣品之前，需要提前6 h進(jìn)行換氣密封。換氣前用南京大學(xué)研制的704硅膠將橡膠塞與瓶口縫隙密封，待硅膠干燥之后，用真空泵抽取三角瓶中的氣體3 min，接著通入新鮮空氣，使三角瓶中的氣體與外界的氣體平衡，再次進(jìn)行上述操作，如此反復(fù)3次，確保三角瓶中充滿新鮮的空氣。在最后一次通入空氣時(shí)，采集此時(shí)的空氣于20 mL的真空瓶中，作為初始?xì)怏w濃度，記錄采樣時(shí)間。密封培養(yǎng)6 h之后，從每組處理中隨機(jī)取出3個(gè)玻璃瓶作為重復(fù)，用注射器快速反復(fù)抽提5次以確保三角瓶?jī)?nèi)氣體充分混勻，用帶有三通閥的注射器立即采集20 mL的氣體，注入20 mL的真空瓶中用于測(cè)定N2O和CO2的濃度[19]。

分別在培養(yǎng)過(guò)程中的第1、7、14、28、60天結(jié)束時(shí)，從每組處理中隨機(jī)取出3個(gè)土壤樣品作為重復(fù)，按水土比5：1向玻璃瓶中加入100 mL的2 mol/L KCl溶液，振蕩，過(guò)濾，收集濾液于塑料瓶中，并于4 ℃下低溫保存，用于測(cè)定土壤中NO3?-N和NH4+-N濃度。

1.3 ?測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤用KCl溶液提取后的濾液用Skalar連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定NO3?-N和NH4+-N濃度，土壤pH用電位法（KCl浸提液）測(cè)定。氣體樣品中的N2O和CO2濃度采用氣相色譜儀（Agilent Technologies 7890A）測(cè)定。

1.4 ?數(shù)據(jù)分析處理

凈礦化速率按照公式（1）進(jìn)行計(jì)算：

凈礦化速率=[（NO3?-N+NH4+-N）tn?（NO3?-N+ NH4+-N）t0]/（tn-t0） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：（NO3?-N+NH4+-N）tn和（NO3?-N+NH4+-N）t0分別為培養(yǎng)n d和 0 d時(shí)NO3?-N和NH4+-N含量之和（mg/kg）。

無(wú)機(jī)氮（DIN）=NO3?-N+NH4+-N ? ? ? （2）

CO2和N2O排放速率計(jì)算公式[19]為：

F = ρ× dc/dt× V × 273/（273+T）/m ? ? ? ? （3）

式中：F 為氣體的排放速率[N2O，μg/（kg·d），以N計(jì);CO2， mg/（kg·d），以C計(jì)];ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2和N2O的密度（分別以純氮和純碳計(jì)，kg/m3）;dc/dt為單位時(shí)間內(nèi)三角瓶?jī)?nèi)氣體濃度增加量[mg/（L·d）];V代表三角瓶中氣體的有效空間體積（mL）;T代表培養(yǎng)溫度（℃），m代表干土的質(zhì)量（kg）。兩次排放通量測(cè)定間隔時(shí)間內(nèi)的N2O和CO2排放量用兩次測(cè)定的平均排放通量乘以時(shí)間間隔計(jì)算。整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中的N2O和CO2總排放量則為N2O和CO2累積排放量。

文中的pH、可溶性氮組分、N2O和CO2排放數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)數(shù)據(jù)。采用SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，用LSD方法（p<0.05）分析處理間差異顯著性，用OriginPro 2018進(jìn)行作圖和線性擬合。

2 ?結(jié) ?果

2.1 ?培養(yǎng)過(guò)程中土壤可溶性氮變化

2.1.1 ?銨態(tài)氮（NH4+-N） ?由圖1A可以看出，與CK處理相比，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理在培養(yǎng)1 d后顯著降低了土壤NH4+-N含量（p<0.05）;而G0S1處理則與CK處理間差異不明顯。在培養(yǎng)7 d后，與CK處理相比，所有添加外源碳處理均顯著降低了土壤NH4+-N含量（p<0.05）;G1S0、G2S1、G1S1、G1S2、G0S1處理的NH4+-N含量較CK處理分別降低了60.52、56.98、41.59、44.50、44.75 mg/kg。在培養(yǎng)14 d后，各處理的土壤NH4+-N含量在剩余的培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)均極低，差異不顯著。

2.1.2 ?硝態(tài)氮（NO3?-N） ?由圖1B可以看出，在培養(yǎng)1 d后，G1S0和G2S1處理較CK處理顯著降低了土壤NO3?-N含量（p<0.05），而G0S1處理較CK處理顯著提高（p<0.05）。在培養(yǎng)7 d后，除G0S1處理外，添加外源碳處理較CK處理均顯著降低了土壤NO3?-N含量（p<0.05），其中G1S0和G2S1處理的NO3?-N含量在此時(shí)達(dá)到最低值。從培養(yǎng)14 d到培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，所有添加外源碳處理的NO3?-N含量均顯著小于CK處理（p<0.05）。在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2、G0S1處理的NO3?-N含量分別比CK處理降低了136.73、145.58、17.48、121.45、97.08 mg/kg。

2.1.3 ?無(wú)機(jī)氮（DIN） ?由圖2A可以看出，與CK處理相比，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中均顯著降低了土壤DIN含量（p<0.05）。G1S0和G2S1處理的DIN含量均在培養(yǎng)7 d后達(dá)到最低值，與CK處理DIN含量的差值最大，分別為162.23和158.10 mg/kg;G1S1和G1S2處理的DIN含量均在培養(yǎng)14 d達(dá)到最低值，與CK處理DIN含量的差值最大，分別為177.52和100.56 mg/kg。G0S1處理的DIN含量在培養(yǎng)1 d后與CK處理差 異不顯著，在培養(yǎng)7 d后開(kāi)始顯著低于CK，在培養(yǎng) 28 d后達(dá)到最小值，與CK處理的差值最大，為91.89 mg/kg。

2.1.4 ?凈礦化速率 ?由圖2B可以看出，所有添加外源碳處理在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中的凈礦化速率均低于CK處理，且均為負(fù)值;而CK處理在第1天內(nèi)的凈礦化為負(fù)值，在之后的培養(yǎng)過(guò)程中凈礦化速率均為正值，說(shuō)明添加外源碳后土壤中氮素轉(zhuǎn)化表現(xiàn)為微生物凈固持。

2.2 ?CO2排放速率和累積排放量

在室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，CO2排放速率可表征為土壤呼吸速率。由圖3A可以看出，CK、G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理的土壤呼吸速率隨培養(yǎng)時(shí)間增加呈不斷減小的趨勢(shì);而G0S1處理的土壤呼吸速率則呈先增大后減小的趨勢(shì)，在培養(yǎng)7 d后達(dá)到最大值。與CK處理相比，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理在培養(yǎng)14 d內(nèi)均顯著提高了土壤呼吸速率（p<0.05），G0S1處理在培養(yǎng)7～28 d顯著提高了土壤呼吸速率。但G0S1處理的土壤呼吸速率在培養(yǎng)前7天內(nèi)顯著低于其他添加碳源處理（p<0.05）。

由圖3B可以看出，與CK處理相比，添加外源碳處理顯著增加了CO2累積排放量（p<0.05），以G1S0處理最大，G0S1處理最小。除G2S1與G1S1處理間差異不顯著，其他添加碳源處理間差異顯著（p<0.05）。

2.3 ?N2O排放速率和累積排放量

由圖4A可以看出，各處理的土壤N2O排放速率隨培養(yǎng)時(shí)間增加呈不斷減小的趨勢(shì)。與CK處理相比，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理顯著提高了土壤N2O排放速率（p<0.05）;而G0S1處理卻顯著降低了土壤N2O排放速率（p<0.05）。由圖4B可以看出，G1S0、G2S1、G1S1、G1S2處理較CK處理顯著增加了土壤N2O累積排放量（p<0.05）;G0S1處理較CK處理明顯減少了N2O累積排放量，但未達(dá)顯著差異。

3 ?討 ?論

在土壤氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程中，有效碳含量顯著影響著微生物同化作用。增加土壤中有效碳含量將增加微生物生長(zhǎng)量，并增強(qiáng)微生物對(duì)無(wú)機(jī)氮的需求，從而導(dǎo)致無(wú)機(jī)氮的凈固持效應(yīng)[20]。張樂(lè)等[21]研究表明，外加葡萄糖明顯提高了土壤微生物活性，并增強(qiáng)了微生物同化作用，導(dǎo)致土壤中無(wú)機(jī)氮含量顯著降低。MA等[12]研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)葡萄糖添加量≥1000 mg/kg（以純碳計(jì)）時(shí)，土壤中無(wú)機(jī)氮含量顯著降低。巨曉棠等[18]研究發(fā)現(xiàn)，添加高C/N比有機(jī)物料能夠顯著降低土壤中的無(wú)機(jī)氮含量。REICHEL等[22]通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)的方法，研究了小麥秸稈、云杉木屑和木質(zhì)素作為高有機(jī)碳土壤改良劑提高農(nóng)業(yè)固氮能力的潛力，結(jié)果表明添加小麥秸稈和木屑能夠以微生物生物量氮的形式快速固定土壤中過(guò)量的氮素。本研究中也發(fā)現(xiàn)，所有添加外源碳處理在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)較CK處理顯著降低了土壤無(wú)機(jī)氮含量（圖2A），說(shuō)明葡萄糖和木屑適合作為外源碳來(lái)調(diào)控土壤中有效氮含量。

本研究中，G1S0處理（單施葡萄糖）的無(wú)機(jī)氮含量在培養(yǎng)1 d后較CK處理降低了51.71 mg/kg，而G0S1處理（單施木屑）與CK處理間差異并不明顯，這說(shuō)明微生物會(huì)首先利用能直接提供能量的葡萄糖[23]，有效碳源充足促進(jìn)了微生物對(duì)氮素的快速固持，而添加C/N較高、難分解的木屑時(shí)，微生物由于受有效碳的限制，對(duì)氮素的固定速度偏慢[24]。OCIO等[25]在田間試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，與葡萄糖作為碳源相比，以秸稈類(lèi)物質(zhì)為碳源時(shí)對(duì)無(wú)機(jī)氮的固持進(jìn)程相對(duì)較慢。另有研究表明，蔗糖和木屑的混合物在降低無(wú)機(jī)氮含量的效果上更有效，這是因?yàn)檎崽窃诮档蜔o(wú)機(jī)氮含量上更快更強(qiáng)烈，而木屑在降低無(wú)機(jī)氮含量上可保持穩(wěn)定的時(shí)間更長(zhǎng)[26]。在本試驗(yàn)中，葡萄糖和木屑混施在培養(yǎng)1 d后較單施葡萄糖在降低無(wú)機(jī)氮含量上效果更明顯（圖2A），這與TOROK等的研究結(jié)果一致。我們還注意到不同碳源處理的無(wú)機(jī)氮含量在培養(yǎng)過(guò)程中降低到最小值的時(shí)間不同，葡萄糖和木屑混施較單施葡萄糖推遲了無(wú)機(jī)氮含量降低到最小值的時(shí)間;而葡萄糖和木屑混施較單施木屑明顯增大了無(wú)機(jī)氮含量的降低幅度。此外，G1S2處理在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中無(wú)機(jī)氮含量的浮動(dòng)幅度最小。以上結(jié)果說(shuō)明葡萄糖和木屑混施比單施木屑能夠加快微生物固持氮素和增大微生物固持氮素的強(qiáng)度，而比單施葡萄糖可以延長(zhǎng)微生物固持氮素的時(shí)間。

氮和碳是影響N2O排放的重要因素。土壤中的NH4+-N和NO3?-N是硝化和反硝化作用的直接底物，一般認(rèn)為N2O產(chǎn)生或排放隨土壤中NH4+-N和NO3?-N含量的增加而增強(qiáng)[27-28]。反硝化細(xì)菌絕大多數(shù)是化能異養(yǎng)型的，作為反硝化作用的主要作用者，反硝化細(xì)菌需要有機(jī)質(zhì)提供電子供體和能源[29]。本研究中，外源碳和硝酸銨在培養(yǎng)初始同時(shí)加入土壤中，為N2O產(chǎn)生或排放提供了有利條件。單施葡萄糖及葡萄糖和木屑混施處理較CK處理顯著增加了N2O排放速率和累積排放量（圖4），說(shuō)明添加外源碳不僅促進(jìn)了微生物同化作用同時(shí)也增強(qiáng)了土壤微生物反硝化作用。

TILSTON等[30]研究表明，添加外源碳可以提高微生物活性，本研究中，添加外源碳處理較CK處理均顯著提高了土壤呼吸速率和CO2累積排放量（圖3），也說(shuō)明添加碳源提高了微生物活性，增強(qiáng)了微生物呼吸作用。另外，微生物呼吸作用增強(qiáng)，加快了土壤中氧氣的消耗，容易形成厭氧環(huán)境而促進(jìn)反硝化作用[31]，導(dǎo)致N2O排放量的增加。HUANG等[32]研究表明N2O累積排放量與CO2累積排放量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，本研究中除單施木屑處理外，其他添加碳源處理均較CK處理顯著增加了CO2和N2O累積排放量，與之結(jié)果相同。但單施木屑處理與之不同，較CK處理明顯減少了N2O排放量。而有研究表明氮肥配施木屑較單施氮肥顯著增加了N2O排放量[22]。因此，本研究中添加木屑導(dǎo)致N2O排放量減少的緣由有待進(jìn)一步探索。

綜上所述，本研究表明向植煙土壤添加葡萄糖和木屑以及兩者混合物能夠顯著降低無(wú)機(jī)氮含量，增加CO2和N2O排放，但是對(duì)于添加外源碳影響植煙土壤氮素轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)仍不完整。外源碳添加量與無(wú)機(jī)氮降低量之間存在何種關(guān)系？已被微生物固持的無(wú)機(jī)氮何時(shí)再礦化出來(lái)，再礦化的速率是多少？外源碳促進(jìn)微生物同化作用的強(qiáng)度是否與其某種性質(zhì)有關(guān)？這些問(wèn)題有待進(jìn)一步去探究和解釋。此外，不容忽視的另一個(gè)問(wèn)題是添加外源碳顯著提高了CO2和N2O排放量，兩者均為溫室氣體。CO2和N2O排放量的增加將給大氣環(huán)境造成負(fù)面影響。因此，將添加外源碳作為調(diào)控植煙土壤氮素水平的措施時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境成本。

另外，在種植煙草的田間條件下，煙株生長(zhǎng)會(huì)吸收利用一部分氮素;根系分泌物也會(huì)對(duì)氮素轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一定影響;氮素還會(huì)發(fā)生徑流、淋洗損失等。在大田環(huán)境下，土壤水分和溫度也會(huì)發(fā)生不確定變化。因此，添加葡萄糖、木屑及兩者混合物對(duì)氮素轉(zhuǎn)化的影響可能會(huì)與室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)所得結(jié)果有一定差異。所以，在大田種植煙草條件下，添加葡萄糖、木屑及兩者混合物是否能夠有效調(diào)控植煙土壤氮素供應(yīng)需做進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 ?結(jié) ?論

添加葡萄糖、木屑及二者混合物均能顯著降低土壤無(wú)機(jī)氮含量。葡萄糖與木屑混施較單施木屑可以加快微生物固持氮素和提高固持強(qiáng)度;葡萄糖與木屑混施較單施葡萄糖可以延長(zhǎng)微生物固持氮素的時(shí)間。添加外源碳可作為一種調(diào)控植煙土壤氮素水平的措施。但是，添加葡萄糖、葡萄糖和木屑混合物提高了微生物活性的同時(shí)也刺激了N2O排放，在實(shí)際操作中需要統(tǒng)籌考慮。

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