生物炭與氮肥配施對烤煙干物質(zhì)積累及土壤生物學特性的影響

李靜靜，丁松爽，李艷平，云 菲，閻海濤，王志萌，劉國順

(河南農(nóng)業(yè)大學 國家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002)

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生物炭與氮肥配施對烤煙干物質(zhì)積累及土壤生物學特性的影響

李靜靜，丁松爽，李艷平，云 菲，閻海濤，王志萌，劉國順

(河南農(nóng)業(yè)大學 國家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002)

為探討生物炭與氮肥配施對烤煙生長及植煙土壤生物學特性的影響，通過田間試驗，研究了生物炭與氮肥配施對烤煙不同生育階段干物質(zhì)積累、土壤酶活性、微生物量碳(MBC)、有機碳含量的影響。結(jié)果表明：N1(22.5 kg·hm-2)、N2(37.5 kg·hm-2)和N3水平(52.5 kg·hm-2)下，增施2.4 t·hm-2生物炭顯著提高了烤煙生育中后期的干物質(zhì)積累量和煙株移栽后90 d的氮肥利用率，且氮肥利用率以低氮(N1)水平下提高效果最明顯。3個氮水平下，施用生物炭對轉(zhuǎn)化酶活性整體表現(xiàn)為抑制作用；N1和N2水平下，增施生物炭可分別顯著增加脲酶和過氧化氫酶活性。此外，在N1和N2水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭還顯著提高了烤煙生育后期的MBC含量。生物炭與氮肥配施還顯著提高了烤煙全生育期的土壤有機碳含量?？傊?，生物炭與氮肥配施可以改善土壤生物學性狀，促進烤煙生長，且以低氮水平下增施2.4 t·hm-2生物炭效果較好。

生物炭；氮肥；烤煙；干物質(zhì)積累；土壤生物學特性

氮素是蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、磷脂、激素、酶、葉綠素和煙堿的組成成分，是構(gòu)成生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接參與煙株的形態(tài)建成，是煙草最重要的營養(yǎng)元素。氮素不足，煙株生長緩慢，莖細葉小，葉色發(fā)黃，煙葉產(chǎn)量低，烤后葉片小、淡、薄，含糖量高，煙堿含量低，少香無味；氮素過多，煙株生長過旺，成熟延遲，煙葉產(chǎn)量高，但烤后葉片大、深、厚，油分不足，糖低堿高，吃味辛辣，刺激性大。近年來，由于不合理的種植制度、栽培方式、施肥模式，尤其是對氮肥的過度依賴，土壤碳庫容量下降，土壤理化性狀和生物學特性逐步惡化，肥料利用率降低，施肥效益下降。因此，增加土壤碳庫容量，改良植煙土壤，提高煙草肥料利用率，是煙葉生產(chǎn)過程中的迫切任務(wù)。大量研究發(fā)現(xiàn)，生物炭是生物質(zhì)在沒有氧氣或者有微量氧氣存在的條件下，經(jīng)過低溫熱裂解后形成的固體副產(chǎn)物，性質(zhì)穩(wěn)定，吸附能力強，可作為土壤改良劑，能有效改善土壤的物理、化學及生物學性質(zhì)，且能修復(fù)被污染的土壤，提高土壤的生產(chǎn)能力及氮肥利用效率，提高某些作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[1-4]。

近年來，有關(guān)生物炭與其他肥料混合施用對土壤-作物系統(tǒng)影響的研究逐漸增多。喬志剛等[5]研究表明，施用生物炭和化肥混合制造的顆粒肥料，在減少氮肥施用量的條件下，水稻產(chǎn)量仍能保持在正常水平；張萬杰等[6]發(fā)現(xiàn)生物炭與氮肥配合施用能提高菠菜產(chǎn)量，且氮肥利用效率提高。何緒生等[3]認為，生物炭與肥料混合或復(fù)合后施用對作物的生長和產(chǎn)量均表現(xiàn)為積極的影響，肥料消除了生物炭養(yǎng)分含量低的缺陷，生物炭的吸附性發(fā)揮作用賦予肥料養(yǎng)分緩釋性能，與肥料形成互補與協(xié)同的關(guān)系。

以往關(guān)于生物炭與氮肥配施的研究多集中于水稻、菠菜等作物，在煙草方面的研究鮮有報道。另外，較少有研究關(guān)注生物炭對植煙土壤酶活性及不同組分有機碳的影響。本試驗擬通過生物炭與氮肥配施，探究其對烤煙生長發(fā)育、植煙土壤生物學特性的影響及其作用規(guī)律，以期尋找生物炭與氮肥的最佳互作模式，在促進烤煙生長的同時，達到改良植煙土壤、減少氮肥用量的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2014年在河南省方城縣金葉園科技園區(qū)開展試驗，烤煙品種為云煙87。試驗地土壤質(zhì)地為黃壤土，耕層土壤pH值7.48，有機質(zhì)11.45 g·kg-1，全氮0.72 g·kg-1，堿解氮55.00 mg·kg-1，速效磷12.56 mg·kg-1，速效鉀125.57 mg·kg-1。所用生物炭由小麥秸稈于400～500 ℃條件下，低氧、連續(xù)炭化12 h制得，粉碎后過2 mm篩備用。其基本理化性質(zhì)為：比表面積16.71 m2·g-1，容重0.21 g·cm-3，pH值9.15，全碳524.10 g·kg-1、全氮2.30 g·kg-1、全磷6.50 g·kg-1、全鉀9.87 g·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)9個處理，包含生物炭用量和氮用量(以純氮記)2個因素。其中，生物炭用量設(shè)3個水平，分別為0，2.4，4.8 t·hm-2，相應(yīng)地記作C0，C1，C2；氮用量設(shè)3個水平，分別為22.5，37.5，52.5 kg·hm-2，相應(yīng)地記作N1，N2，N3。肥料采用煙草專用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2)，以N1(22.5 kg·hm-2)水平來計算肥料施用量，用過磷酸鈣和硫酸鉀補足磷、鉀肥，確保各處理P，K肥水平一致，添加不同用量的硝酸銨(NH4NO3)來實現(xiàn)3個氮素水平處理。起壟時，將各處理所需化肥的70%和生物炭的65%條施做基肥，其余30%化肥和35%生物炭于移栽前穴施。每個處理144 m2，重復(fù)3次，于2014年4月30日移栽，行距1.1 m，株距0.55 m，試驗地四周設(shè)保護行，按照田間優(yōu)質(zhì)煙葉管理方法進行田間管理。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 煙株干物質(zhì)量

分別在烤煙移栽后30，45，60，75，90 d，每一個處理選取3株有代表性的煙株，將葉片、莖和根分別在105 ℃條件下殺青保持15 min，65 ℃烘干至恒重，然后稱重，并做好記錄，每個處理重復(fù)3次，取平均值。

1.3.2 土壤指標

土壤有機碳含量用常規(guī)容量—外加熱法測定[7]；采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性[8]；采用3，5-二硝基水楊酸(DNS)比色法測定土壤轉(zhuǎn)化酶活性[8]；脲酶活性的測定是以尿素作為基質(zhì)，根據(jù)酶促產(chǎn)物氨與苯酚-次氯酸鈉反應(yīng)生成藍色的靛酚量來分析其活性[8]；用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定土壤微生物量碳(MBC)[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 2010和SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭與氮肥配施對烤煙干物質(zhì)積累和氮肥利用率的影響

生物炭與氮肥配施對烤煙干物質(zhì)積累有明顯的影響(圖1)。隨著氮用量的增加，烤煙干物質(zhì)積累呈增加趨勢。移栽30 d，3個氮水平下，施生物炭處理的烤煙干物質(zhì)積累均低于不施生物炭處理的，且生物炭施用量越高，干物質(zhì)積累量越低。移栽45 d，N1水平下，C1，C2處理的干物質(zhì)積累量開始顯著高于對照(C0)，N2，N3水平下，C1處理干物質(zhì)積累量顯著高于對照。移栽60～90 d，3個氮水平下，C1，C2處理的干物質(zhì)積累量均高于C0，表現(xiàn)為C1>C2>C0，C1與C0處理間差異顯著，而C2和C0間差異不顯著。以上結(jié)果說明，在本試驗所設(shè)計的3個氮素水平下，向土壤中增施2.4或4.8 t·hm-2生物炭可增加烤煙煙株的干物質(zhì)積累量(移栽后30 d除外)，尤以向土壤中增施2.4 t·hm-2生物炭的處理效果更優(yōu)。

以大田中不施氮肥的處理為空白對照，計算烤煙移栽90 d后各處理的氮肥利用率(圖2)。在N1水平下，C0，C1和C2處理的氮肥利用率分別為27.0%，39.3%和34.5%，各處理間差異顯著；在N2水平下，C0，C1和C2處理的氮肥利用率分別為25.2%，31.8%和27.2%，C1和C0處理之間以及C1和C2處理之間差異顯著，而C2和C0之間差異不顯著；在N3水平下，C0，C1和C2處理的氮肥利用率分別為24.4%，29.1%和27.1%，C1和C0處理之間差異顯著，而C2和C0之間及C2和C1之間差異不顯著。從圖2還可以看出，N1水平下氮肥的利用率最高，隨氮素水平的升高，氮肥利用率逐漸下降。結(jié)合干物質(zhì)積累數(shù)據(jù)，認為N1水平下的C1處理較好。

圖中相同移栽天數(shù)各處理間無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。圖1 不同處理烤煙的干物質(zhì)量Fig.1 Dry matter accumulation of flue-cured tobacco under different treatments

圖2 移栽后90 d不同處理的氮肥利用率Fig.2 Utilization rate of nitrogen fertilizers under different treatments after 90 d of transplanting

2.2 生物炭與氮肥配施對土壤酶活性的影響

2.2.1 土壤脲酶活性

脲酶活性可反映土壤中的氮素狀況，與土壤中的有機質(zhì)含量、微生物數(shù)量、全氮和速效氮含量表現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。如表1所示，3個氮素水平下，煙株移栽后30 d，增施生物炭的處理土壤脲酶活性顯著高于對照，表現(xiàn)為C2>C1>C0。N1水平下，移栽后45 d，C2處理脲酶活性增加的幅度開始小于C1，移栽后60，75，90 d，各處理脲酶活性均表現(xiàn)為C1>C0>C2；N2水平下，除移栽后90 d，C1處理脲酶活性顯著大于C0和C2處理外，移栽后45，60，75 d，增施生物炭的處理對脲酶活性均表現(xiàn)為抑制作用；N3水平下，隨著烤煙生育期的推進，增施生物炭的處理與對照相比脲酶活性沒有一致的變化趨勢。可見，在低氮水平(22.5 kg·hm-2)下，增施2.4 t·hm-2的生物炭可顯著提高土壤脲酶活性，進而促進氮素的礦化。而N2，N3水平下的作用效果不穩(wěn)定。

表1 不同處理的土壤脲酶活性

Table 1 Soil urease activities under different treatments

氮素水平生物炭水平脲酶活性/(mg·g-1)30d45d60d75d90dN1C01.36±0.02h1.77±0.01cd1.49±0.02d1.41±0.02e1.88±0.04eC11.47±0.03f2.02±0.02ab1.84±0.01b1.73±0.01c1.97±0.01dC21.87±0.02e1.98±0.04b1.01±0.03g1.13±0.05f1.64±0.01fN2C01.95±0.01d1.80±0.01cd1.71±0.04c2.07±0.01a1.08±0.03gC12.04±0.01c1.78±0.02cd0.92±0.01h1.87±0.02b1.97±0.02dC22.92±0.01a1.24±0.05e0.94±0.01h0.83±0.01h1.01±0.02hN3C01.42±0.02g2.06±0.01a1.39±0.02e0.86±0.01h2.63±0.01aC11.93±0.01d1.75±0.02d2.03±0.01a1.66±0.02d2.49±0.03bC22.44±0.01b1.82±0.01c1.22±0.04f1.01±0.06g2.22±0.02c

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2.2 土壤過氧化氫酶活性

土壤生物呼吸和有機物的生物化學氧化反應(yīng)過程中會產(chǎn)生對土壤和生物均有毒害效應(yīng)的過氧化氫，而過氧化氫酶能夠酶促過氧化氫分解為水和氧氣，從而解除過氧化氫的毒害作用。從表2可以看出，N1和N2水平下，除移栽后45 d外，其余各時期，增施生物炭的處理過氧化氫酶活性均顯著高于對照，且整體隨生物炭用量的增加而增加。N3水平下，移栽后30和60 d，與C0相比，生物炭處理可增加過氧化氫酶活性，但在其他時間點，生物炭處理對過氧化氫酶活性的影響不穩(wěn)定。綜上，在低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)條件下，增施生物炭可顯著增加過氧化氫酶活性。

2.2.3 土壤轉(zhuǎn)化酶活性

由表3可知，N1水平，除移栽后30 d時C1處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于對照外，其余各處理轉(zhuǎn)化酶活性均低于對照(C0)，表現(xiàn)為抑制作用。N2水平下，移栽后45 d，C2處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于對照；移栽后75 d，C1處理轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于對照。N3水平下，移栽后30和90 d，增施生物炭的處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性均顯著高于對照；其余各時期，則顯著低于對照?？傮w來看，在本試驗所設(shè)計的各氮素水平下，增施生物炭并不能穩(wěn)定地提高土壤轉(zhuǎn)化酶的活性。

表2 不同處理的土壤過氧化氫酶活性

Table 2 Soil catalase activities under different treatments

氮素水平生物炭水平過氧化氫酶活性/(mL·g-1)30d45d60d75d90dN1C00.09±0.008g0.31±0.003de0.23±0.007e0.32±0.003de0.30±0.003cdC10.16±0.009e0.30±0.003e0.35±0.002b0.40±0.014b0.34±0.017bC20.14±0.009f0.43±0.013a0.26±0.014d0.50±0.018a0.35±0.002bN2C00.16±0.006e0.37±0.001b0.31±0.011c0.31±0.003e0.25±0.018eC10.17±0.007e0.34±0.017c0.35±0.002b0.34±0.017cd0.34±0.009bC20.25±0.005b0.32±0.014cde0.40±0.014a0.36±0.016c0.38±0.001aN3C00.19±0.007d0.33±0.012cd0.26±0.005d0.35±0.002c0.31±0.018cC10.23±0.008c0.31±0.003de0.32±0.012c0.32±0.012de0.35±0.002bC20.30±0.003a0.41±0.001a0.28±0.010d0.31±0.003e0.28±0.019d

表3 不同處理的土壤轉(zhuǎn)化酶活性

Table 3 Soil sucrase activities under different treatments

氮素水平生物炭水平轉(zhuǎn)化酶活性/(mg·g-1)30d45d60d75d90dN1C09.52±0.07c8.14±0.06c9.50±0.07b10.03±0.07a9.48±0.07aC111.19±0.01a7.88±0.06d8.38±0.06d6.51±0.05f9.44±0.07aC28.16±0.23d8.18±0.23c7.82±0.22e8.18±0.02e8.32±0.23bN2C07.96±0.03d7.75±0.03d8.80±0.03c8.55±0.03d7.47±0.03cC15.13±0.04f7.18±0.06e7.09±0.06f8.86±0.07c7.06±0.06dC26.77±0.01e8.76±0.02b7.82±0.02e8.60±0.02d7.69±0.02cN3C04.97±0.04f9.66±0.07a13.87±0.10a9.91±0.07a7.61±0.05cC111.32±0.02a7.67±0.01d7.87±0.01e9.34±0.01b8.14±0.01bC29.78±0.15b8.27±0.12c9.41±0.14b8.18±0.12e8.23±0.12b

2.3 生物炭與氮肥配施對土壤微生物量碳和有機碳含量的影響

2.3.1 土壤微生物量碳

微生物量碳(MBC)在土壤有機質(zhì)中較為活躍，并具有轉(zhuǎn)化迅速的特點，能夠反映土壤營養(yǎng)的有效狀況和生物活性，是更具敏感性的土壤質(zhì)量指標[10]。對不同時期MBC含量(表4)進行分析可知，3個氮水平下，在烤煙大田生育期內(nèi)，MBC含量均先升高后降低，在移栽后60 d時達最大值，可能是因為：一方面，該時期水熱狀況良好，促進了微生物的生長和繁殖；另一方面，此時烤煙生長較旺盛，促進了養(yǎng)分的分解與循環(huán)，從而增加了微生物的活性和更新。移栽后30 d，增施生物炭的處理MBC含量顯著低于對照。N1水平下，移栽后75和90 d，C1處理顯著增加MBC含量；N2水平下，移栽后75 d C1與C0處理MBC含量差異顯著，移栽后90 d，增施生物炭顯著增加了MBC含量，但C2與C1之間差異不顯著?？梢?，在低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)條件下，施用適量生物炭可提高烤煙生長發(fā)育后期的MBC含量。這可能是由于生物炭與氮肥配合施用，既可以增補土壤中的有機碳源，又能改良其物理特性，提高了土壤微生物的活性，從而增加MBC含量。

2.3.2 土壤有機碳

從圖3可以看出，在3個氮水平下，移栽后30～90 d，增施生物炭的處理土壤有機碳含量均比對照高，且有機碳含量隨生物炭用量的增加而升高。由此可見，在不同氮素水平下增施生物炭可以提高土壤有機碳含量。其中，C2處理在烤煙生長前期和后期能顯著提高土壤有機碳含量。

表4 不同處理的土壤微生物量碳含量

Table 4 Soil MBC contents under different treatments

氮素水平生物炭水平微生物量碳含量/(mg·kg-1)30d45d60d75d90dN1C0196.23±5.63b247.87±3.54c304.13±4.34c263.32±3.76cd241.15±3.44cC1154.02±1.09d246.23±3.15c324.27±2.29b289.20±2.04ab258.52±1.81bC2133.25±3.86e251.18±6.36c300.86±7.64c274.80±0.78bc248.86±2.71bcN2C0226.89±4.89a284.79±6.12ab353.40±7.61a259.26±5.59de246.46±5.32bcC1163.09±2.28cd298.29±4.19a369.65±5.18a303.46±4.24a274.05±3.83aC2172.69±1.23c278.84±1.98b350.64±2.49a247.29±1.77e278.74±7.98aN3C0236.29±1.16a278.46±1.46b361.28±3.20a271.83±1.34cd246.22±1.22bcC1197.88±12.05b278.54±12.73b358.82±10.54a273.05±6.63cd258.73±4.75bC2170.80±4.94c194.30±5.61d279.55±8.06d266.23±7.69cd226.04±6.53d

圖3 不同處理的土壤有機碳含量Fig.3 Soil organic carbon contents under different treatments

3 討論

烤煙移栽后干物質(zhì)積累量是反映煙株在大田時期生長發(fā)育狀況的重要指標[11]。在本研究中，3個氮水平下，在煙株移栽后30 d，施生物炭的處理干物質(zhì)積累量均低于同氮素水平下的對照，這與Glaser等[12]研究結(jié)果一致，可能是由于施加生物炭后引起土壤中的C/N升高，進而制約了土壤氮素的利用，還可能與生物炭的多孔性及巨大的陽離子交換量有關(guān)，生物炭吸附了根系周圍的氮素，導(dǎo)致煙株生長受阻。本研究中，隨著生育期的推進，生物炭吸附的氮素逐漸釋放，被煙株吸收。在烤煙生長中后期，施用生物炭的處理顯著增加了煙株干物質(zhì)積累量，最大增幅為40.9%(移栽后45 d N1C1處理)，這與王麗淵等[13]、張萬杰等[6]的研究結(jié)果一致，表明土壤中施用生物炭可以促進作物的生長，增加作物的生物量。Major等[14]在熱帶草原氧化土壤中連續(xù)4年施用生物炭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玉米產(chǎn)量在第1年內(nèi)并沒有增加，之后3年產(chǎn)量分別增加8%，30%，140%。綜上，本研究認為土壤肥力狀況、生物炭用量及其與土壤相互作用時間長短、礦質(zhì)肥管理、作物和土壤類型等因素均會影響生物炭對干物質(zhì)積累的作用。施用生物炭增加干質(zhì)量的原因，除生物炭本身含有一定的養(yǎng)分外，還可能與土壤特性改善、營養(yǎng)元素(K，P，Ca，Mg)的有效性增強有關(guān)[6]。

脲酶活性可反映土壤中氮素的供應(yīng)強度，蔗糖酶可以促進糖類的水解進而加速土壤碳素循環(huán)，土壤的腐殖化強度和有機質(zhì)積累程度則可通過過氧化氫酶活性來反映[12]。生物炭一方面能吸附反應(yīng)底物，另一方面又能吸附酶分子而抑制酶促反應(yīng)，當酶分子被生物炭吸附后，其結(jié)合位點會被保護起來[15-16]。本研究中，3個氮水平下，增施生物炭均可增加烤煙團棵期(移栽后30 d)土壤脲酶活性，這可能是因為生物炭吸附氮素增加了脲酶反應(yīng)底物，從而促進了脲酶活性增加。N1水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭可顯著提高土壤脲酶活性，這與張千豐[17]研究結(jié)果一致，而N2和N3水平下多表現(xiàn)為抑制作用，這可能跟試驗地土壤肥力較高有關(guān)。少量的氮肥施入對土壤脲酶活性可起到很大的激活作用；若肥力過高，則可能會對脲酶產(chǎn)生一定的抑制作用[18-19]，由于生物炭可促進脲酶活性的增強，因此，高氮與生物炭配施條件下對脲酶產(chǎn)生的作用變得更加復(fù)雜。N1，N2水平下增施生物炭顯著增加了土壤過氧化氫酶活性，這可能是因為施入生物炭后，改變了土壤的物理環(huán)境，因而引起土壤酶活性的相應(yīng)變化[17]。N3水平下，增施生物炭并不能提高過氧化氫酶活性。這表明，向土壤中添加適量生物炭可促進土壤的生物化學反應(yīng)，促進物質(zhì)循環(huán)，增強土壤養(yǎng)分有效性[20-21]；但當生物炭用量較大時，則可能會對土壤脲酶起到抑制作用[21]。3個氮水平下，施用生物炭對土壤轉(zhuǎn)化酶活性整體表現(xiàn)為抑制作用，這可能是因為生物炭自身含有的難以被分解的碳物質(zhì)不能很快被蔗糖酶所水解，且施用時間不長，對土壤肥力的改善作用尚不顯著[22]。

土壤微生物量碳含量的變化是反映土壤微生物對生物炭響應(yīng)的重要指標之一。本試驗中，在N1和N2條件下，C1處理在烤煙生長的中后期能顯著增加MBC含量，但C2處理的MBC含量與對照相比差異不顯著；N3條件下，在烤煙生育后期，C1處理的MBC含量與C0相比有所增加，但差異不顯著，說明施用生物炭可增加MBC含量[23-24]。MBC是土壤有機庫中的活性部分，可作為植物的養(yǎng)分庫。因此，MBC含量提高，也就意味著養(yǎng)分供應(yīng)的容量和強度提高。但黃超等[25]指出，生物炭對高肥力土壤的MBC水平具有抑制作用，且隨生物炭用量的加大而增強。游東海[26]研究表明，生物炭會降低石灰性土壤的MBC含量。這可能與土壤類型、田間管理等因素有關(guān)，也可能是由于生物炭對土壤的作用較為緩慢而且復(fù)雜。

在不同氮素水平下添加不同用量生物炭能夠提升土壤有機碳含量，C2處理在烤煙生長的前期和后期能顯著提高有機碳含量。章明奎等[27]通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可明顯提高土壤有機碳積累并增強其穩(wěn)定性，并能在較短時間內(nèi)提升土壤微生物量碳含量，降低土壤水溶性有機碳含量。生物炭提高有機碳含量水平的幅度主要由生物炭的用量和穩(wěn)定性決定。土壤有機碳含量增高會導(dǎo)致土壤C/N提高，增加土壤對氮素及其他營養(yǎng)元素的吸持容量，有利于土壤肥力的改善[28]。雖增施生物炭提升了土壤有機碳積累量，但這些有機碳中有多少是易于礦化、對植物養(yǎng)分供應(yīng)有直接作用的活性有機碳，尚需進一步研究。

4 小結(jié)

3個氮素水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭均可顯著提高烤煙生育中后期干物質(zhì)積累總量和移栽后90 d的氮肥利用率。低氮中量生物炭處理(N1C1)可顯著增加土壤脲酶和過氧化氫酶的活性，而低氮高量生物炭處理(N1C2)僅能顯著增加土壤過氧化氫酶活性，表現(xiàn)為N1C2>N1C1>N1C0；中氮水平(37.5 kg·hm-2)下，生物炭處理均顯著增加了土壤過氧化氫酶活性；但施用生物炭對土壤轉(zhuǎn)化酶活性整體表現(xiàn)為抑制作用。低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)條件下，中量生物炭處理對烤煙生育后期的MBC含量有顯著促進作用。綜合來看，生物炭與氮肥配施的各個處理中以低氮水平下中量生物炭處理(N1C1)表現(xiàn)的效果較好。

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(責任編輯 高 峻)

Effects of biochar and nitrogen fertilizers on dry matter accumulation of flue-cured tobacco and soil biological characteristics

LI Jing-jing， DING Song-shuang， LI Yan-ping， YUN Fei， YAN Hai-tao， WANG Zhi-meng， LIU Guo-shun*

(NationalTobaccoPhysiology&BiochemistryResearchCentre，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，China)

Changes of dry matter accumulation， enzymatic activity of flue-cured tobacco， microbial biomass carbon (MBC) and soil organic carbon were studied at different growth stages to explore the effects of biochar and nitrogen fertilizer on tobacco growth and soil biological characteristics via a field experiment. It was shown that at N1(22.5 kg·hm-2)， N2(37.5 kg·hm-2) and N3levels (52.5 kg·hm-2)， application of 2.4 t·hm-2biochar remarkably improved dry matter accumulation in the middle and late growth stage of flue-cured tobacco and utilization rate of nitrogen fertilizer after 90 d of transplanting， and the nitrogen utilization efficiency increased the most at low nitrogen level(N1). For all 3 N levels， application of biochar restrained sucrase activity. Meanwhile， for N1and N2levels， application of biochar could significantly increase urease and catalase activity. Besides， application of 2.4 t·hm-2biochar significantly increased MBC content in the late growth stage of flue-cured tobacco at N1and N2levels. Application of biochar with nitrogen fertilizers could remarkably increase soil organic carbon content during the whole growth period of flue-cured tobacco. In general， application of biochar and nitrogen fertilizer could improve soil biological characteristics and promote the growth of flue-cured tobacco， and at a low nitrogen level， application of 2.4 t·hm-2biochar exhibited a better effect.

biochar; nitrogen fertilizer; flue-cured tobacco; dry matter accumulation; soil biological characteristics

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.01.17

2015-07-09

中國煙草總公司濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項[110201101001(TS-01)]

李靜靜(1988—)，女，河南睢縣人，在讀碩士研究生，研究方向為煙草栽培生理。E-mail: 343324295@qq.com

*通信作者，劉國順，E-mail: liugsh1851@163.com

S572

A

1004-1524(2016)01-0096-08

浙江農(nóng)業(yè)學報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(1):96-103

李靜靜，丁松爽，李艷平，等. 生物炭與氮肥配施對烤煙干物質(zhì)積累及土壤生物學特性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學報，2016，28(1)：96-103.