彭玉龍,萬 軍,芶劍渝,王慎強(qiáng),李青山

(1.貴州省煙草公司遵義市公司,貴州 遵義 563000;2.中國科學(xué)院南京土壤研究所/土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210008;3.安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,安徽 安慶 246133)

【研究意義】煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,其種植面積和煙葉總產(chǎn)量均排世界第一[1]。2018 年烤煙種植面積達(dá)1.06×106hm2,年產(chǎn)量約2.24×106t,連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)工商稅利總額超萬億元,為國家和地方財(cái)政增收、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn),已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)不可或缺的重要組成部分[2]。長期以來,由于單施化肥及烤煙復(fù)種指數(shù)提高,植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量下降,土壤酸化、板結(jié),煙葉營養(yǎng)比例失調(diào)[3-5],導(dǎo)致烤煙生長發(fā)育不全、烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降。諸多研究表明,有機(jī)無機(jī)肥配施可促進(jìn)煙株生長發(fā)育[6],提高煙葉香氣量和協(xié)調(diào)化學(xué)成分[5,7],從而提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量[6,8]。全球氣候變暖是當(dāng)今世界面臨的重要挑戰(zhàn),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2、CH4和N2O等溫室氣體(GHG)排放是影響氣候變暖的重要驅(qū)動(dòng)因子[9]。有機(jī)肥還田可以替代部分化肥,減少化肥的施用量,但是有機(jī)肥還田對農(nóng)田土壤溫室氣體排放的研究結(jié)果存在不完全一致性[10-13]。因此,研究有機(jī)肥不同配施比例對植煙土壤供氮能力及溫室氣體排放的影響,對科學(xué)管理有機(jī)肥應(yīng)用、緩解氣候變化和保障我國烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前,有機(jī)無機(jī)肥配施這一措施已在我國大部分植煙區(qū)得到普遍認(rèn)可和應(yīng)用。在烤煙生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素中,氮素是影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)最為重要的營養(yǎng)元素[14],氮素不足或過量都會(huì)導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降[15]。施用有機(jī)肥有利于促進(jìn)烤煙對氮的吸收,煙葉香吃味有所改善[16-18];但也會(huì)出現(xiàn)煙株生長后期容易礦化出較多無機(jī)氮的現(xiàn)象,導(dǎo)致烤煙生長貪青晚熟[19-20],進(jìn)而增大鮮煙葉烘烤難度,降低烤后煙葉品質(zhì)。不同有機(jī)肥因其成分不同會(huì)影響其施用到農(nóng)田后的溫室氣體排放[21-22]。秸稈與化肥減量30%配施處理能降低土壤CO2和CH4排放,緩解溫室氣體的增溫潛勢,但對土壤N2O減排效果不顯著[21]。王曉嬌等[23]發(fā)現(xiàn),與不施肥和施用無機(jī)肥比較,施用有機(jī)肥顯著增加了CO2排放量;張冉等[24]研究表明,秸稈還田增加或降低農(nóng)田土壤N2O排放受區(qū)域、施氮量、土壤pH、土壤黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)和秸稈碳氮比等因素的影響。【本研究切入點(diǎn)】揭示短期內(nèi)無機(jī)肥配施不同有機(jī)肥對植煙土壤有機(jī)碳含量的影響,有利于及時(shí)了解土壤有機(jī)碳變化,對及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化施肥措施具有指導(dǎo)意義。另外,目前土壤溫室氣體排放的研究主要集中在水稻、小麥、玉米及設(shè)施蔬菜種植土壤上,針對植煙土壤的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用盆栽試驗(yàn)方法,研究不同有機(jī)肥等氮代替不同比例化肥氮后對植煙土壤供氮能力和溫室氣體排放的影響,同時(shí)探討短期內(nèi)土壤有機(jī)碳含量對配施不同有機(jī)肥的響應(yīng),為調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)中烤煙施肥措施提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為云煙85,由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所提供。

供試土壤多點(diǎn)采集于山東省諸城市洛莊煙草試驗(yàn)地。取0～20 cm耕作層,混合后挑出肉眼可見的植物殘?bào)w和石塊,過1 cm篩子后風(fēng)干備用。供試土壤為黃壤,全氮 1.63 g/kg,有機(jī)質(zhì)19.20 g/kg,有效磷20.6 mg/kg,速效鉀214 mg/kg,銨態(tài)氮 1.36 mg/kg,硝態(tài)氮 7.52 mg/kg,C/N 11.78,pH 7.3。

肥料:硝酸鉀[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13.5∶0∶44.5]、磷酸二銨m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=18∶46∶0]和硫酸鉀m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=0∶0∶50]由山東省諸城市洛莊農(nóng)業(yè)合作社提供,豬糞(N 3.46%,C 31.5%,C/N 9.1)、花生秸稈(N 1.72%,C 39.7%,C/N 23.1)和菜籽餅肥(N 5.87%,C 47.5%,C/N 8.1)收集于當(dāng)?shù)卦囼?yàn)站,炭基有機(jī)肥(N 2.6%,C/N 20.0)購買于上海時(shí)科生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山東省諸城市洛莊煙草試驗(yàn)站進(jìn)行,采用盆栽試驗(yàn)。總施氮量90 kg/hm2,化肥和有機(jī)肥[豬糞(PM)、花生秸稈(PS)、菜籽餅肥(RC)、炭基有機(jī)肥(BOF)]分別按70%、30%和50%、50%配施;磷肥(P2O5)和鉀肥(K2O)按m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶1∶3的比例施入,即P2O5和K2O施用量分別為90和270 kg/hm2;以不配施有機(jī)肥為對照(CK)。共9個(gè)施肥處理(表1),每個(gè)處理5次重復(fù),隨機(jī)排列。每個(gè)處理施氮量按1 hm2總施氮量與烤煙種植總株數(shù)的比值(以行距1.2 m,株距0.5 m計(jì)算烤煙棵數(shù))進(jìn)行計(jì)算;磷肥全作基肥施用,氮肥和鉀肥按m(基肥)∶m(追肥)為7∶3施用,基肥與土壤混勻裝入盆內(nèi),追肥在移栽后第30天環(huán)施。不同有機(jī)肥代替不同比例化肥氮的實(shí)際添加量按其含氮量計(jì)算。

表1 烤煙化肥配施有機(jī)肥各處理及用量Table 1 Different treatments and amount of combined application of chemical fertilizer and organic fertilizer of flue-cured tobacco (kg/hm2)

栽植盆內(nèi)徑29 cm,高25 cm,每盆裝土12.5 kg,煙苗為8片真葉時(shí)進(jìn)行移栽,每盆種植烤煙1株,移栽煙苗要求生長一致且健康無病。于2018年5月18日移栽,9月16日收獲,整個(gè)生育期120 d。試驗(yàn)管理與常規(guī)的煙草田間管理措施一致。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 烤煙農(nóng)藝學(xué)性狀測定 參照YC/T142—2010,于移栽后45、65和90 d分別測定株高、莖圍、葉長、葉寬和葉面積(葉長×葉寬×0.6345)[25],移栽后90 d選擇有代表性的3盆烤煙測定生物量。

1.3.3 溫室氣體測定 每個(gè)處理選取3盆,分別于煙苗移栽和追肥后的1、4、7 d采集氣體,每天1次,之后每隔14 d采集1次。氣體采集裝置為自主設(shè)計(jì)的圓筒狀靜態(tài)箱(直徑9.5 cm,高度13.5 cm),采集時(shí)將裝置罩在事先已插入土壤中的底座上(裝置罩中心距煙株莖大約10 cm),以水密封;立即采用醫(yī)用的注射器(搭配三通閥)抽氣20 mL,注入20 mL的真空玻璃瓶中,之后每隔15 min采集1次(采集時(shí)先用注射器反復(fù)抽氣3次,確保氣體充分混勻;并在采集第1次和最后1次的時(shí)候記錄箱體內(nèi)溫度),共采集4次。N2O和CO2濃度采用氣相色譜儀(Agilent Technologies 7890A)測定,其累積排放量的計(jì)算參照賈俊香等[26]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理。利用IBM Statistics SPSS 22.0軟件中單因素方差分析和LSD(P<0.05)檢驗(yàn)不同有機(jī)肥處理與對照處理間的差異顯著性。使用Origin 2018和Microsoft Excel 2010進(jìn)行繪圖和制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 配施不同有機(jī)肥土壤的供氮水平

圖2 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙各生育期土壤硝態(tài)氮含量Fig.2 Nitrate nitrogen content of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

2.1.3 礦質(zhì)氮含量 從圖3看出,在整個(gè)生育期,配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)和花生秸稈(PS)處理的土壤礦質(zhì)氮含量均顯著低于CK處理(P<0.05),菜籽餅(RC)豬糞(PM)花生秸稈(PS)團(tuán)棵期降幅分別為26.24%～26.80%、22.93%～28.06%和51.90%～57.84%,旺長期降幅分別為19.32%～32.06%、18.57%～19.29%和31.13%～66.04%,現(xiàn)蕾期降幅分別為26.85%～53.64%、44.65%～72.47%和55.08%～83.82%,成熟期降幅分別為49.29%～67.81%、33.58%～54.19%和64.98%～68.90%。配施炭基有機(jī)肥(BOF)處理菜籽餅(RC)豬糞(PM)花生秸稈(PS)整個(gè)生育期土壤礦質(zhì)氮含量均顯著降低(P<0.05),降低幅度分別為25.33% (團(tuán)棵期)、4.97%(旺長期)、25.59%(現(xiàn)蕾期)和42.19%(成熟期);BOF2處理團(tuán)棵期顯著降低,旺長期和現(xiàn)蕾期顯著增加,增幅度分別為21.74%和5.72%,成熟期相差不大。總體上來看,當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為30%時(shí),供氮能力團(tuán)棵期PM>BOF>RC>PS,旺長期BOF>PM>PS>RC,現(xiàn)蕾期BOF>RC>PM>PS,成熟期PM>BOF>RC>PS。而當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為50%時(shí),供氮能力團(tuán)棵期BOF>RC>PM>PS,旺長期BOF>PM、RC>PS,現(xiàn)蕾期BOF>RC>PM>PS,成熟期BOF>PM>PS>RC。

圖3 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙各生育期土壤礦質(zhì)氮含量Fig.3 Mineral nitrogen content of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

2.2 配施不同有機(jī)肥烤煙的農(nóng)藝性狀和生物量

從圖4看出,煙株株高:團(tuán)棵期和旺長期配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)、炭基有機(jī)肥(BOF)和花生秸稈(PS)處理與CK間差異均不顯著;現(xiàn)蕾期RC2、PM1、PS1和PS2處理均顯著低于CK處理(P<0.05),而RC1、PM2、BOF1和BOF2處理與CK間差異不顯著。煙株莖圍:團(tuán)棵期、旺長期和現(xiàn)蕾期配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)和花生秸稈(PS)處理與CK處理間差異均不顯著;配施炭基有機(jī)肥(BOF)處理中,在團(tuán)棵期和旺長期BOF1和BOF2處理與CK處理間的差異均不顯著,現(xiàn)蕾期BOF1處理顯著小于CK處理(P<0.05),BOF2處理與CK處理間差異不顯著。煙株葉面積:團(tuán)棵期、旺長期和現(xiàn)蕾期,配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)和炭基有機(jī)肥(BOF)與CK處理間差異均不顯著;配施花生秸稈(PS)處理在團(tuán)棵期和旺長期與CK處理間的差異不顯著,在現(xiàn)蕾期PS1和PS2處理均顯著小于CK處理。煙株生物量:與CK處理相比,配施菜籽餅(RC)和豬糞(PM)處理根莖葉的干物質(zhì)積累量未顯著增加或降低;配施炭基有機(jī)肥(BOF)的BOF1處理顯著提高了根的干物質(zhì)積累量;配施花生秸稈(PS)的PS1和PS2處理莖和葉的干物質(zhì)積累量顯著降低(P<0.05)。當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為30%和50%時(shí),烤煙株高、莖圍、葉面積和生物量均以配施炭基有機(jī)肥(BOF)處理的效果最優(yōu),而配施花生秸稈(PS)處理為顯著的負(fù)效應(yīng)。

圖4 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙各生育期煙株的農(nóng)藝性狀及生物量Fig.4 Agronomic traits and biomass of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

2.3 配施不同有機(jī)肥CO2和N2O的排放量

2.3.1 CO2排放量 從圖5看出,各處理的CO2排放在整個(gè)生育期內(nèi)有2個(gè)高峰,分別出現(xiàn)在移栽后7 d內(nèi)和追肥后3 d內(nèi)。配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)和花生秸稈(PS)處理在移栽后7 d內(nèi)CO2排放速率顯著增加(P<0.05),與CK處理相比,RC1和RC2處理的CO2排放速率分別增加1.61～3.45和1.48～4.59倍;PM1和PM2處理的CO2排放速率增加2.02～3.05和1.70～3.83倍,PS1和PS2處理的CO2排放速率增加3.14～9.40和3.99～9.50倍;而配施炭基有機(jī)肥(BOF)處理雖提高了CO2排放速率,但僅BOF2處理在移栽后3 d內(nèi)顯著增加。

黑色箭頭指示追肥添加時(shí)間,下同。The black arrows indicate topdressing time,the same as below.圖5 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙各生育期CO2排放速率和累積排放量Fig.5 CO2emission rate and its cumulative emission amount of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

與CK處理相比,配施豬糞(PM)和花生秸稈(PS)處理顯著增加CO2累積排放量(P<0.05),以花生秸稈(PS)處理的增幅最大,達(dá)61.75%～87.54%,豬糞(PM)處理次之,達(dá)23.74%～33.40%;而配施菜籽餅(RC)和炭基有機(jī)肥(BOF)處理CO2累積排放量與CK無顯著差異。當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為30%和50%時(shí),配施有機(jī)肥處理的CO2累積排放量為PS>PM>RC>BOF,與CK處理相比,PS和PM顯著增加CO2累積排放量(P<0.05)。

2.3.2 N2O排放 由圖6可知,各處理的N2O排放速率的變化趨勢基本一致,在移栽初期達(dá)最大值,然后呈不同幅度減小趨勢。有機(jī)肥施入量越大,N2O排放速率越大。整個(gè)生育期內(nèi),RC1、PM1、BOF1和PS1處理的N2O排放速率為CK處理的0.19～3.60、0.40～3.55、0.27～3.99和0.16～5.45倍;而RC2、PM2、BOF2和PS2處理的N2O排放速率則為CK處理的2.63～42.48、3.04～38.88、6.51～21.88和1.03～35.66倍。RC1、PM1、BOF1和PS1處理N2O累積排放量均高于對照,但差異均不顯著,僅為CK處理的1.60～1.94倍;而RC2、PM2、BOF2和PS2處理N2O的累積排放量較對照的增幅分別為7.73、7.82、14.20和21.89倍,差異顯著(P<0.05)。

圖6 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙各生育期N2O排放速率和排放量Fig.6 N2O emission rate and its cumulative emission amount of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

2.4 配施不同有機(jī)肥對土壤全氮、有機(jī)碳含量及碳氮比的影響

從圖7看出,土壤全氮含量:全氮含量隨有機(jī)肥施入量的增加而增大;與CK處理相比,配施菜籽餅(RC)和花生秸稈(PS)可以顯著增加土壤的全氮含量(P<0.05),增幅分別為5.52%～10.06%和14.59%～20.68%;配施豬糞(PM)處理的增幅為5.10%～13.31%,僅PM2處理與CK處理間差異達(dá)顯著水平;配施炭基有機(jī)肥(BOF)處理土壤全氮含量與CK處理間無顯著差異。土壤的有機(jī)碳含量:配施菜籽餅(RC)、豬糞(PM)、炭基有機(jī)肥(BOF)和花生秸稈(PS)處理均顯著高于CK處理(P<0.05),且土壤有機(jī)碳含量隨有機(jī)肥施入量的增加而增大,以菜籽餅(RC)處理的增幅最小,以花生秸稈(PS)處理的增幅最大,達(dá)9.12%～16.63%。土壤碳氮比:配施不同有機(jī)肥對土壤碳氮比的調(diào)節(jié)效果不同,與CK處理相比,配施花生秸稈(PS)處理顯著提高,達(dá)0.69～1.12;配施菜籽餅(RC)處理顯著降低(P<0.05),降低0.41～0.59;配施豬糞(PM)和炭基有機(jī)肥(BOF)處理分別降低0.31～0.49和0.34～0.50,差異不顯著。有機(jī)肥不同替代量下,土壤全氮含量提高效果以PS處理最優(yōu),BOF處理最差;土壤有機(jī)碳含量均顯著提高為PS>BOF>PM>RC;PS土壤C/N比均顯著提高,RC則顯著降低,PM和BOF對調(diào)控效果不顯著。

圖7 化肥配施不同有機(jī)肥烤煙土壤的全碳和全氮含量及碳氮比Fig.7 Total carbon,total nitrogen content and C/N ratio of flue-cured tobacco under different treatments at different growth stages

3 討 論

移栽后35～63 d是煙株需氮量較多的時(shí)期,供氮不足不利于煙株生長發(fā)育;移栽后63 d左右煙株進(jìn)入成熟期,此時(shí)需氮量減少,若土壤氮素供應(yīng)水平較高,將不利于煙葉的成熟落黃[35]?？傮w上看,當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為30%時(shí)供氮能力團(tuán)棵期為PM>BOF>RC>PS,旺長期為BOF>PM>PS>RC,現(xiàn)蕾期為BOF>RC>PM>PS,成熟期為PM>BOF>RC>PS;替代比例為50%時(shí)供氮能力團(tuán)棵期為BOF>RC>PM>PS,旺長期為BOF>PM、RC>PS,現(xiàn)蕾期為BOF>RC>PM>PS,成熟期為BOF>PM>PS>RC。配施菜籽餅、豬糞和秸稈均顯著降低了烤煙4個(gè)主要生育時(shí)期土壤礦質(zhì)氮含量,配施秸稈在則降低土壤供氮能力,降幅分別為51.90%～57.84%(團(tuán)棵期)、31.13%～66.04%(旺長期)、55.08%～83.82%(現(xiàn)蕾期)和64.98%～68.90%(成熟期)。配施花生秸稈(PS)處理顯著降低了煙株株高、莖圍、葉面積、莖和葉的生物量(P<0.05),充分說明配施秸稈處理的土壤供氮能力并不能滿足煙株的正常生長發(fā)育;配施菜籽餅和豬糞雖也降低了土壤的氮素供應(yīng)水平,但煙株株高、莖圍、葉面積、生物量未顯著降低,能夠滿足煙株的正常生長發(fā)育。有效降低烤煙生長后期的土壤氮素供應(yīng)水平是獲得優(yōu)質(zhì)煙葉的關(guān)鍵所在[36-37]。本研究中發(fā)現(xiàn),配施菜籽餅和豬糞可顯著降低烤煙成熟期土壤氮素的供應(yīng)水平,利于煙葉的正常成熟落黃和品質(zhì)提升。相較于菜籽餅和豬糞處理,配施炭基有機(jī)肥在團(tuán)棵期、旺長期和現(xiàn)蕾期的供氮水平更高,并在成熟期降低了土壤的供氮水平,這可能是其煙葉產(chǎn)質(zhì)量提高的原因之一[38]。配施炭基有機(jī)肥煙株株高、莖圍、葉面積、根莖葉生物量等方面明顯優(yōu)于其他有機(jī)肥。

在烤煙4個(gè)主要生育時(shí)期,配施不同有機(jī)肥處理的供氮水平隨施入量的增加而減小,綜合株高、莖圍、葉面積、根莖葉生物量等指標(biāo),RC1稍優(yōu)于RC2,PM1稍優(yōu)于PM2,BOF1稍優(yōu)于BOF2,PS1和PS2的效果差異不明顯,說明烤煙種植時(shí)有機(jī)肥的配施比例宜在30%左右,不宜高于50%。

有機(jī)碳礦化是土壤有機(jī)碳循環(huán)的重要過程,其礦化強(qiáng)度直接關(guān)系到土壤中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化、有效養(yǎng)分的釋放與供應(yīng)狀況及土壤質(zhì)量的保持[39]。Dou等[40-41]研究表明,土壤碳礦化速率與土壤中生物活性較高、穩(wěn)定性較差、易礦化活性有機(jī)碳密切相關(guān)。施用有機(jī)肥可促進(jìn)土壤CO2排放[42]。Shan等[43]發(fā)現(xiàn),秸稈還田不能顯著影響N2O排放,但可顯著提高土壤CO2排放;而Naser等[44]卻認(rèn)為,秸稈還田可降低CO2排放量。本研究中表明,配施花生秸稈可顯著增加CO2排放量,這與Shan等[43]的研究結(jié)果一致。配施豬糞可顯著增加CO2排放量,這可能是豬糞施入土壤能促進(jìn)微生物活性和酶活性所致。配施菜籽餅并未顯著增加有機(jī)碳礦化量,這可能是菜籽餅腐熟程度不夠,殘留抑制微生物生長的物質(zhì)而導(dǎo)致;也可能與施加的腐熟菜籽餅所含活性組分較少有關(guān)[45]。土壤有機(jī)碳礦化的激發(fā)效應(yīng)與土壤活性組分碳氮比(如可溶性有機(jī)碳氮比)呈正相關(guān)[46]。在本研究中,炭基有機(jī)肥處理顯著增加了土壤全碳含量,但有機(jī)碳礦化量未顯著增加,原因可能是生物炭可增加土壤有機(jī)碳含量的同時(shí)減少土壤CO2排放[42],而炭基有機(jī)肥兼顧有機(jī)肥和生物炭的特性,從而導(dǎo)致了CO2減排。

不同有機(jī)肥施入植煙土壤后N2O排放情況不盡相同,當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為30%時(shí),配施有機(jī)肥處理的N2O累積排放量為BOF>PM>RC>PS;而當(dāng)有機(jī)肥替代化肥氮比例為50%時(shí)為PS>BOF>PM>RC,同一有機(jī)肥隨施入量的增加N2O排放量呈增加趨勢。有機(jī)肥的含氮量、C/N比和碳源的有效性是決定其施入土壤后釋放或固持有效氮的重要因素[47-48],通過控制反硝化細(xì)菌所需物質(zhì)和能量,從而影響N2O排放[49]。劉韻等[50]研究表明,在施氮量相等的前提下,有機(jī)無機(jī)肥配施會(huì)顯著增加N2O排放;而孟磊等[51]的研究則表明,有機(jī)無機(jī)肥配施和單施化肥處理的N2O排放無顯著差異。本研究中,當(dāng)配施有機(jī)肥比例為30%時(shí),有機(jī)肥處理的N2O排放量均高于CK處理,但差異未達(dá)到顯著水平(P>0.05),且N2O排放量隨有機(jī)肥的C/N比的升高呈逐漸降低趨勢,這可能是C/N比高的有機(jī)肥通過促進(jìn)微生物同化作用,降低土壤中礦質(zhì)氮含量,從而減少N2O排放;而當(dāng)有機(jī)肥的配施比例為50%時(shí)顯著增加N2O排放量,且N2O排放量與有機(jī)肥的C/N比呈顯著正相關(guān),這與Huang等[52]的研究結(jié)果相反,區(qū)別在于其研究中所使用的有機(jī)肥均為秸稈類,說明僅C/N比并不能解釋N2O排放方面的差異[53-54]。不同有機(jī)肥中氮的存在形式、含量以及碳的有效性均有差異,影響土壤中氮素的釋放或固持,因此很難判定有機(jī)肥影響N2O排放的強(qiáng)弱。另外,氣候類型也是影響N2O排放的重要因素[23]。所以,針對特定的種植區(qū)域均應(yīng)開展相應(yīng)研究來明確不同有機(jī)肥對溫室氣體排放的影響。

配施有機(jī)肥相當(dāng)于向土壤中直接輸入外源有機(jī)質(zhì),能顯著增加土壤有機(jī)碳含量[55]。本研究表明,配施有機(jī)肥處理土壤有機(jī)碳含量顯著增加和土壤全氮含量中僅菜籽餅、豬糞(PM2)和花生秸稈顯著增加;司海麗等[56]研究也發(fā)現(xiàn),隨有機(jī)肥添加量的增加,土壤中的氮含量和有機(jī)質(zhì)含量均顯著增加。合適的土壤C/N比能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煙葉[57-58]。本研究中,配施菜籽餅土壤C/N顯著降低,花生秸稈顯著提高,豬糞和炭基有機(jī)肥降低但差異不顯著?？緹煼N植時(shí),可根據(jù)植煙土壤的C/N比選擇配施的有機(jī)肥各種類,對于C/N比較高的植煙土壤可選擇使用菜籽餅和豬糞等低C/N比的有機(jī)肥進(jìn)行調(diào)控;而碳氮比較低的植煙土壤應(yīng)適當(dāng)添加高C/N比的秸稈進(jìn)行調(diào)節(jié);對于C/N比適宜的植煙土壤,則不宜連續(xù)配施低或高C/N比的有機(jī)肥,應(yīng)根據(jù)植煙土壤的實(shí)際情況選擇施肥。

4 結(jié) 論

化肥配施30%或50%的菜籽餅、豬糞和花生秸稈,烤煙全生育期土壤礦質(zhì)氮含量均顯著降低,而配施50%炭基有機(jī)肥烤煙在旺長期和現(xiàn)蕾期土壤礦質(zhì)氮含量增加。除花生秸稈之外,配施菜籽餅、豬糞和炭基有機(jī)肥烤煙根、莖、葉的生物量無顯著變化。CO2排放量隨有機(jī)肥配施量的增加而增加,配施豬糞和花生秸稈顯著增加;隨著有機(jī)肥施入量的增加,N2O排放量呈增加趨勢,當(dāng)有機(jī)肥的配施比例為50%時(shí)N2O排放量顯著增加。配施有機(jī)肥增加土壤全氮含量的同時(shí)顯著增加了土壤全碳含量。配施菜籽餅土壤C/N顯著降低,配施花生秸稈則顯著增加,配施豬糞和炭基有機(jī)肥對土壤C/N比無顯著影響。

綜合分析植煙土壤供氮能力和N2O排放量,烤煙種植有機(jī)肥的配施比例以30%為宜,不高于50%。為維持植煙土壤碳氮平衡,低C/N比菜籽餅和高C/N比花生秸稈不宜單獨(dú)及連續(xù)配施。