不同前作作物對植煙土壤氮結構的影響

摘要：土壤氮含量和氮素結構在煙草生長和煙草品質中起著至關重要的作用，不同的前作作物對植煙土壤的影響也有所不同。本研究通過田間試驗，對煙草、大麥、油菜不同作物進行前作處理，研究不同作物對土壤氮結構的影響。結果表明，不同的前期作物對植煙土壤中不同氮形式的含量有不同的影響。氨態氮和硝態氮是受前作作物影響最大的兩種氮形態，與煙草單作相比，大麥和油菜作為前作作物的土壤氨態氮含量分別增加了82.88%和63.56%；大麥作為前作作物的植煙土壤中硝態氮含量高26.97%，油菜作為前作作物的植煙土壤中硝態氮含量高24.39%。

關鍵詞：植煙土壤；前作作物；土壤氮素形態

土壤中的氮含量對煙草植株的生長和產量起著至關重要的作用。煙草植物需要氮元素來支持蛋白質合成、葉綠素形成和其他生物分子合成等過程，這些對煙草植物的正常生長和發育至關重要。充足的氮供應有助于促進葉片生長和根系發育，從而維持植物的整體健康。此外，適當水平的土壤氮含量也可以提高煙草產量和葉片品質。在氮素充足的條件下，煙草植株可以更有效地進行光合作用，吸收和利用更多的營養物質，從而導致葉片數量和大小的增加，提高總產量和產品質量。此外，土壤氮水平的波動直接影響煙草的化學成分[1]。通常，土壤中較高的氮供應會導致煙草中尼古丁含量的降低[2]。這些化學成分的變化對煙草產品的質量和用途具有重大影響。

煙草作為茄科的一員，通常與其他作物輪作種植。不同的前作作物由于其不同的生長發育特征，對煙草土壤產生不同的影響。研究表明，某些植物，如豆科植物和草類植物，具有較高的生物量產量和根系殘留量，可以顯著提高土壤有機質含量[3]。研究表明，一些前作作物可以促進土壤中氮的積累，特別是有機氮和氨態氮等有機形式[4]。這些氮形式更有利于煙草的生長，因為它們不僅提供氮營養，而且減少了硝態氮對煙草的影響。因此，選擇合適的前作作物可以改善土壤中氮形態的分布，提高煙草產量和質量。

我們推測，不同前作作物可能會引起煙草生長土壤中氮組成的變化。這些變化可能是土壤氮循環變化的一個促進因素。煙草生長土壤的氮結構與土壤內部發生的氮循環過程之間存在著很強的相關性。

1材料和方法

1.1試驗田塊設計

本試驗于2022年12月在云南省大理自治州巍山彝族回族自治縣（E100.30，N25.23，海拔2000m）進行。土壤的主要理化性質為：土壤容重1.21g/cm3，pH6.47，有機質含量28.00g/kg，總氮含量為1.68g/kg，

總磷含量為1.46g/kg，總鉀含量為34.54g/kg，有效磷18.13mg/kg，可用鉀270.23mg/kg，堿性可水解氮含量為35.23mg/kg。

現場試驗采用隨機組設計，3個處理，每個處理3個重復，每個重復地塊占地面積為100m2。地塊之前的作物均為煙草，品種為‘紅花大金元’。三種處理方式如下：A，不種植任何作物；B，大麥（品種‘昆侖15’）；C，油菜（品種‘華油5’）。‘昆侖15’和‘華油5’都是被廣泛使用的本地品種。所有其他的現場管理實踐均遵循當地的現場管理標準，并于2023年

5月進行收獲。

1.2土壤樣品的采集與測定

本試驗在2023年作物收獲后進行土壤樣本采集。對于每次處理，在收獲后選擇10個殘余作物。根被挖掘，根表面的土壤被剝離。輕刷以去除和收集仍然粘在根上的根際土壤。將部分土壤立即保存在液氮中，用以測定土壤氮循環相關的基因表達水平；另一部分放置在陰涼的陰影區域進行空氣干燥，用于確定土壤中不同形式的氮。

試驗測定了土壤中四種氮形態：總氮（TN）、可溶性氮（STN）、銨態氮（AMN）和硝酸鹽氮（NIN）。此外，還計算了四種氮形式：無機氮（IN）、有機氮（ON）、可溶性有機氮（SON）和不溶性有機氮（ION）。土壤中總氮采用連續流動法（LY/T1228-2015），可溶性氮采用堿性擴散法（LY/T1228-2015），銨態氮和硝酸鹽氮采用連續流動法（LY/T1228-2015）。無機氮=銨態氮+硝酸氮；有機氮=總氮-無機氮；可溶性有機氮=可溶性氮-無機氮；不溶性有機氮=有機氮-可溶性有機氮。

1.3數據分析

數據使用SPSS19.0軟件包（IBM）進行統計分析。使用Excel進行繪圖。所有數據的差異均采用單因素方差分析進行評估，然后采用P≤為0.05時的Tukey’sHSD檢驗。

2結果分析

不同前作作物對植煙土壤中不同形式氮含量的影響各不相同（圖1）。然而，當數據進行降維時

（圖2），可以觀察到A比B和C表現出更高的差異性，而B和C表現出更高的相似性。對于氨態氮（AMN），三種之間均有顯著差異，且Bgt;Cgt;A。B的AMN含量比A高82.88%，比C高63.56%。A的硝態氮（NIN）含量顯著高于B，而B與C的NIN含量無顯著差異。

A組NIN含量比B組高26.97%，比C組高24.39%。與NIN相似，A的無機氮（IN）含量顯著高于B和C，而B和C之間無顯著差異，A的IN含量比B高22.58%，比C高20.87%。有機氮（ON）在不同處理下的植煙土壤含量存在顯著差異，C的ON含量比A高13.45%，比B高8.29%。而對于可溶性有機氮（SON）來說A處理下的植煙土壤中的SON含量顯著低于B和C，比B低22.36%，比C低23.93%。同時，A，B，C處理下煙草土壤總氮TN）、土壤總氮（STN）和無機氮（ION）含量無顯著差異。

3討論

植煙土壤中的氮形態因不同的前作作物而改變，長時間的煙草種植會導致土壤連作障礙，而作物輪作是打破這些連作障礙的最直接和最有效的方法。當煙草與不同的作物輪作時，煙草對土壤改良的影響就會有所不同。Zhou等對四種不同的種植方法進行了研究，包括冬乳菜、冬菜、冬大蒜、馬鈴薯、乳菜和油菜的冬季輪作強化。他們發現，作物輪作對水稻產量和土壤碳-氮含量的影響在不同的作物之間存在差

異[5]。煙草作為一種對連作敏感的作物，在云南地區面臨著嚴重的連作障礙。本研究結果表明，大麥-煙草和油菜-煙草兩種種植方法均顯著提高了植煙土壤中銨態氮和可溶性有機氮的含量。同時，由于油菜和大麥在生長發育階段對氮的需求較高，其硝態氮和無機氮的含量顯著降低。因此，油菜和大麥的種植改變了煙草生長土壤中銨態氮與硝態氮的比例。此外，研究結果還表明，與連續種植煙草相比，在土壤氮結構上的其他作物輪作模式存在顯著差異。雖然大麥-煙草和油菜-煙草種植方法的土壤氮結構差異不明顯，但特定的氮形式仍存在差異。Jiang等通過一項為期12年的試驗證明，作物輪作和連作改變了土壤微生物多樣性、微生物網絡穩定性、生物量、營養池和微生物資源[6]。因此，我們得出結論，不同的前作作物會導致煙草生長土壤中氮素結構的改變。同時，植煙土壤中的土壤微生物的變化可能是導致土壤氮素結構改變的一個促成因素。

4結論

不同作物對植煙土壤中不同氮形態含量的影響不同，銨態氮和硝態氮是受不同作物影響最顯著的兩種氮結構。因此，在煙草種植過程中選擇作物進行輪作時，建議選擇前作作物收獲后土壤中銨態氮與硝態氮比例合適的作物。

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