生物炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用率的影响

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1、生物炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用率的影响基金项目：植烟土壤肥力培育及提高肥料利用率技术研究项目（30800665），基于土壤碳氮平衡的烟草专用肥工程化技术研发项目（ZW2014005）资助。14吴嘉楠，刘国顺*通讯作者（E-mail:liugsh1851@163.com）作者简介：吴嘉楠（1993-），女，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事烟草栽培方向的研究。E-mail:727539468@qq.com，闫海涛，吕世俊，张璐（国家烟草栽培生理生化研究中心/烟草行业烟草栽培重点实验室/河南省生物炭工程技术研究中心，郑

2、州450002）摘要：为探明生物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，设置四个处理：5g/盆纯氮（CK），5g/盆纯氮+100g/盆生物炭（T1），3.5g/盆纯氮+100g/盆生物炭（T2），2g/盆纯氮+100g/盆生物炭（T3），利用15N标记的氮肥，测定生物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、土壤微生物量氮和移栽后90d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

3、片对氮素的累积量。生物炭与氮肥配施时提高了肥料氮在烟叶中的占比，使15N利用率也提高了25.4%-63.3%。与对照相比，T2处理植烟土壤中铵态氮、硝态氮、碱解氮在移栽后75d比对照分别提高了17.3%、8.0%、7.2%，碱解氮和微生物量氮的含量在移栽后90d时也高于对照。在本试验条件下，生物炭与氮肥配施对土壤氮素的影响是显著的，施用生物炭时减少30%氮肥用量是可行的。关键词：生物炭；氮肥；15N；无机氮；氮素分配；氮素利用率中图分类号：S572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

4、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[1]，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、微生物的作用损失掉了[2]。近年来，由于氮肥的过量施用造成的资源浪费和环境问题日趋严重，提高肥料利用率，减少氮肥施用迫在眉睫[3]。生物炭是植物残体、有机废弃物和粪肥等生物质在低氧或缺氧条件下经过高温热解而产生的稳定的富碳产物[4]。已有许多研究报道指出生物炭可以减少土壤中NO3--N的淋失[5-6]，减少碱性

5、土壤中NO的排放[7]，提高铵态氮的持留作用[8]，改变氮素的迁移动态[9]，提高氮肥的利用效率。一些在菠菜、红枣等上的研究表明生物炭与氮肥配施可以提高土壤养分含量，提高作物产量和品质[10-11]。关于生物炭对烟草生长影响的研究已有不少，但大都是集中在生物炭的用量上[12-14]，而生物炭与氮肥配施的研究也多集中在对烤烟产质量和土壤特性的影响上[15-16]，针对烤烟氮素积累和土壤氮循环影响的研究较少。利用15N同位素示踪技术可以检测到土壤中肥料氮的含量变化和烟株中不同氮源的含量，进而14可以分析土壤中肥料氮与土壤中无机氮、

6、碱解氮、微生物量氮等指标的关系，较精确地计算出烤烟对于当季肥料的利用率。因此，本试验采用15N同位素示踪法，在施用生物炭的条件下设置不同的减氮梯度，探索生物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炭施用条件下氮肥运筹提供参考。1材料与方法1.1试验设计试验于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40cm，盆口直径37cm，盆底直径27cm，每盆装土25kg，土壤类型

7、为砂壤土，有机质含量12.77g/kg，碱解氮81.6mg/kg，速效磷2.5mg/kg，速效钾132.7mg/kg，pH7.56。试验生物炭为在400℃条件下制成的花生壳炭，全碳全氮含量为434.4g/kg和13.2g/kg，pH8.25；氮肥采用15N标记硫酸铵（上海化工研究院），丰度为10.16%。每个处理标记20株。磷肥为磷酸氢二钾，钾肥为硫酸钾和磷酸氢二钾，对照处理氮、磷、钾比例（N:P2O5:K2O）为1:1.5:3，其他处理磷钾肥用量不变，具体氮肥用量和生物炭用量见表1。移栽前将生物炭、肥料和土壤混匀后放入盆中。

8、室外自然条件下将塑料盆按120cm×50cm的行株距埋于垄上，5月7日移栽，移栽后70d打顶。表1试验设计Table1Testdesign试验处理氮N/(g/pot)磷P2O5/(g/pot)钾K2O/(g/pot)生物炭(g/pot)CK57.5150T157.515100