不同類型土壤保氮?jiǎng)┨岣邿熖锏б婧蜔熑~產(chǎn)質(zhì)量研究

摘要：我國(guó)氮肥利用率偏低，較低的氮肥利用率不僅增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還造成環(huán)境威脅，為此，依據(jù)氮肥平衡原理，采用大田試驗(yàn)，設(shè)置不施氮肥處理，以計(jì)算氮肥利用率，并以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥作對(duì)比，研究沸石、麥飯石、腐殖酸、煙梗水熱生物炭、硝化抑制劑（DMPP）、脲酶抑制劑（NBPT）等6種保氮?jiǎng)?duì)郴州烤煙氮肥利用率和煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，篩選出適宜郴州煙田使用的保氮?jiǎng)?，進(jìn)行大田示范驗(yàn)證。結(jié)果顯示：（1）施用DMPP、NBPT和自制煙梗水熱生物炭可以改善土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮組成結(jié)構(gòu)，減少銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使施入煙田的化肥氮多數(shù)以銨態(tài)氮的形式固持在土壤中供作物吸收利用，其中施用DMPP對(duì)銨態(tài)氮的固持效果最好。（2）施用DMPP、NBPT和煙梗水熱生物炭可以增加煙株干重、提升煙株各部位含氮量、改善煙葉化學(xué)成分、提高煙田氮肥利用率以及煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值，其中施用DMPP處理煙株干重、總氮含量、煙田氮肥利用率、煙葉產(chǎn)量、煙葉產(chǎn)值、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥產(chǎn)投比分別為264.2 g/株、9.18 g/株、29.57%、2 293.80 kg/hm2、76 407.45元/hm2、11.03 kg/kg和8.58元/元，較常規(guī)施肥處理分別提升44.61%、28.75%、125.73%、10.88%、11.18%、13.71%和0.91%。（3）在肥料中添加礦物保氮?jiǎng)┓惺Ⅺ滐埵?，生物保氮?jiǎng)└乘帷煿Ｋ疅嵘锾?，化學(xué)保氮?jiǎng)〥MPP、NBPT對(duì)煙田氮素均有固持作用，效果由低到高為礦物保氮?jiǎng)忌锉５獎(jiǎng)蓟瘜W(xué)保氮?jiǎng)?。?）通過DMPP和自制煙梗水熱生物炭大田示范中較高的氮效益和煙葉產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)一步驗(yàn)證了其保氮效果。綜合來看，DMPP對(duì)郴州煙稻輪作系統(tǒng)下烤煙氮肥利用率提升比例最大，作用效果最好，其次為NBPT和煙梗水熱生物炭。

關(guān)鍵詞：土壤保氮?jiǎng)?；郴州；煙田；氮肥利用率；氮效益；烤煙；產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：S572.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）12-0269-08

氮是植物生長(zhǎng)所必需的大量元素之一［1］，在植物體內(nèi)分布最廣，直接參與并影響植物的諸多生理活動(dòng)［2］。氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成起著關(guān)鍵作用［3］。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤中的氮如果不能有效地保存，潛在的氮損失將對(duì)氣候、環(huán)境甚至人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響［4］。近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)的氮肥施用量不斷增加，但是氮肥利用率卻偏低［5］，特別是南方水田，僅在20%左右［6］。偏低的氮肥利用率和大量的氮肥損失不僅增加農(nóng)業(yè)成本，還造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、土壤酸化、大氣污染、溫室效應(yīng)等一系列環(huán)境問題［7］。氮素是煙草的核心營(yíng)養(yǎng)元素［8］，楊秉庚等的研究表明，即使施用氮肥，作物吸收的氮素營(yíng)養(yǎng)仍有一半來自土壤［9］。因此，提高土壤保氮和供氮能力，是降低煙田氮損失，提高氮肥利用率的關(guān)鍵［10］。

目前，土壤的改良技術(shù)有很多［11］，如合理輪作、種植綠肥和有機(jī)肥與化肥配施等［12］。近年來，許多學(xué)者通過添加外源物質(zhì)作為保氮?jiǎng)﹣磉M(jìn)行新型土壤改良技術(shù)研究［13-14］，該技術(shù)能有效改善土壤理化性狀和養(yǎng)分狀況，并對(duì)土壤微生物活動(dòng)產(chǎn)生積極影響，為植物生長(zhǎng)提供良好條件，促進(jìn)植物生長(zhǎng)［15］。外源保氮?jiǎng)┓N類很多，不同保氮?jiǎng)?duì)氮肥利用率的影響和作用機(jī)理有所不同，主要分為3類：（1）礦物保氮?jiǎng)?。主要包括蛭石、膨?rùn)土、沸石和麥飯石等，作用機(jī)理為通過礦物質(zhì)較強(qiáng)的離子交換性和吸附性來提高土壤的養(yǎng)分有效性。鄭瑞生等研究發(fā)現(xiàn)，在酸性植煙土壤中施入沸石能提高土壤養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)烤煙對(duì)肥料的吸收利用，提高烤煙干物質(zhì)積累量，改善烤煙品質(zhì)［16］。（2）化學(xué)保氮?jiǎng)?。主要包括過磷酸鈣、硫酸亞鐵、硝化抑制劑和脲酶抑制劑等，其中硝化抑制劑（DMPP）是一類能夠抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的化學(xué)物質(zhì)，該類物質(zhì)除能夠減少氮肥損失、提高氮肥利用率、增加農(nóng)作物產(chǎn)量外，還可降低農(nóng)作物中的亞硝酸鹽含量，提高農(nóng)作物品質(zhì)，減少施肥量過高時(shí)對(duì)土壤、地下水和環(huán)境產(chǎn)生的污染［17］。脲酶抑制劑（NBPT）可以降低尿素水解為銨態(tài)氮的速度，減少銨態(tài)氮的揮發(fā)和硝化。（3）生物保氮?jiǎng)Ｖ傅氖抢酶鞣N生物源材料制成的有機(jī)土壤保氮?jiǎng)?，其主要成分包括微生物、有機(jī)物質(zhì)和活性元素等，可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提供養(yǎng)分以及增加土壤保水保肥能力。如李鳳梅等在翅堿蓬濕地土壤中添加改良生物炭、腐殖土、有機(jī)肥、稻草秸稈和生物菌肥等5種生物有機(jī)改良劑后，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量增高，土壤質(zhì)量得到有效改善和提升，是克服肥料氮素?fù)p失的有效辦法［18］。

湖南郴州屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，自然條件優(yōu)越，降水量充沛，是我國(guó)濃香型煙葉主產(chǎn)區(qū)之一［19］。但郴州較多的降水量和煙農(nóng)的不合理施肥對(duì)土壤、環(huán)境和煙葉質(zhì)量造成很大影響，筆者所在實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮肥的氨揮發(fā)與硝態(tài)氮肥以徑流、淋溶形式損失是造成郴州煙田氮素?fù)p失的主要途徑［20-22］，目前大多仍使用水肥一體化、覆蓋農(nóng)膜和秸稈還田等傳統(tǒng)方法進(jìn)行氮肥保育，保氮效果有限，而關(guān)于施用外源添加劑等新型保氮方法的研究鮮有報(bào)道，本試驗(yàn)通過結(jié)合添加礦物保氮?jiǎng)ǚ惺Ⅺ滐埵⑸锉５獎(jiǎng)ǜ乘?、自制煙梗水熱生物炭）、化學(xué)保氮?jiǎng)ㄏ趸种苿㈦迕敢种苿┑?個(gè)不同類型共6種土壤保氮?jiǎng)?，研究不同保氮?jiǎng)?duì)郴州煙田氮肥利用率的提升效果，旨在為降低煙田氮損失、提高氮肥利用率和提升煙葉產(chǎn)質(zhì)量提供一種新型技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2022年3月在湖南省桂陽(yáng)縣方元鎮(zhèn)（112°41′24″E，25°38′24″N）進(jìn)行，并依據(jù)2022年試驗(yàn)結(jié)果于2023年3月進(jìn)行大田示范驗(yàn)證。試驗(yàn)地海拔424 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，光照充足，雨量充沛，無霜期長(zhǎng)，年平均氣溫18 ℃，年均無霜期210 d，日照時(shí)數(shù)1 780 h，年平均降水量1 500～1 800 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種：云煙87。

試驗(yàn)地情況：土壤類型為水稻土，種植方式為煙稻輪作，土壤質(zhì)地為粉壤土。耕層硝態(tài)氮含量28.21 mg/kg、銨態(tài)氮含量6.94 mg/kg、速效磷含量34.58 mg/kg、堿解氮含量37.92 mg/kg、速效鉀含量273.94 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量25.05 g/kg，pH值為7.8。

供試肥料：高碳基土壤修復(fù)肥，由河南惠農(nóng)土質(zhì)保育有限公司提供，總養(yǎng)分含量為5.02%，氮（N）含量17.6 g/kg，P2O5含量11.5 g/kg，K2O含量21.1 g/kg，全碳含量303.5 g/kg；生物發(fā)酵菜籽餅肥，氮磷鉀（N+P2O5+K2O）總養(yǎng)分含量≥8%，N含量50.0 g/kg，P2O5含量21.6 g/kg，K2O含量10.3 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量≥70%，全碳含量 404.6 g/kg；郴州煙草專用基肥，N、P2O5、K2O含量分別為8%、17%、7%，硝態(tài)氮含量/總氮含量≥15%）；硫酸鉀（含K2O 52%），過磷酸鈣（含P2O5 12%）和磷酸二氫鉀（N、P2O5、K2O含量分別為0、52%、34%）；提苗肥（N、P2O5、K2O含量分別為20%、9%、0，硝態(tài)氮含量/總氮含量≥40%），煙草專用追肥（N、P2O5、K2O含量分別為11%、0、31%，硝態(tài)氮含量/總氮含量≥50%）。

供試保氮物料：沸石（由河南瑞林凈水材料有限公司提供，硬度98HRB，密度1.7 g/cm3，鹽酸可溶率0.3%）；麥飯石（由河南瑞林凈水材料有限公司提供，硬度98HRB，密度1.7 g/cm3，鹽酸可溶率0.3%）；腐殖酸（由靈石縣綠洲生物肥業(yè)有限公司提供，礦源腐殖酸含量≥50g/L，黃腐酸含量≥95%）；煙梗水熱生物炭實(shí)驗(yàn)室自制，黑色顆粒狀，制備條件為粉碎煙梗15 kg，近臨界水60 L，反應(yīng)溫度（160±5） ℃，反應(yīng)釜壓力＞3 MPa，反應(yīng)停留時(shí)間15 min［23］；硝化抑制劑（由河南神雨生物有限公司提供，白色晶體，相對(duì)密度1.40，熔點(diǎn)202～212 ℃，溶于水和乙醇，微溶于乙醚和苯，有效成分含量98%，酸度≤7.5%）；脲酶抑制劑（由河南神雨生物有限公司提供，有效成分含量98%，酸度≤7%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)9個(gè)處理，分別為CK0（不施氮肥）、CK1（僅施化肥氮，不施有機(jī)肥）、CK2（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥）、T1（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥+沸石）、T2（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥+麥飯石）、T3（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥+腐殖酸）、T4（常規(guī)氮磷鉀肥+煙梗水熱生物炭）、T5（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥+顆粒態(tài)硝化抑制劑）、T6（常規(guī)氮磷鉀肥+常規(guī)有機(jī)肥+脲酶抑制劑）。除CK0處理外，其他各處理總氮量均為169.5 kg/hm2，各處理施用的磷鉀肥相同。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3行，每行27株煙，試驗(yàn)地兩邊各設(shè)2行保護(hù)行。2022年3月28日移栽煙草幼苗，栽培密度為 1 100株/667 m2。按照郴州煙草優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大田施肥和管理，試驗(yàn)地?zé)熤暧?月20—30日進(jìn)行打頂抹腋芽，6月20日開始采收下部葉，分3次采收，7月10日采收結(jié)束。

示范試驗(yàn)共設(shè)計(jì)3個(gè)處理，分別為對(duì)照：常規(guī)施肥；DMPP示范：常規(guī)施肥，增施硝化抑制劑DMPP；自制煙梗水熱生物炭示范：常規(guī)施肥，配施自制煙梗水熱生物炭。每塊示范地面積0.667 hm2，2023年3月20日移栽煙草幼苗，栽培密度為1 100株/667 m2。按照郴州煙草優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大田施肥和管理，示范地?zé)熤暧?月13—20日進(jìn)行打頂抹腋芽，6月20日開始采收下部葉，分3次采收，7月5日采收結(jié)束。

土壤改良劑使用方法：自制煙梗水熱生物炭、腐殖酸、沸石、麥飯石于移栽時(shí)穴施，每穴10 g。

DMPP使用方法：將氮肥或煙草專用肥與DMPP摻勻后使用。摻配比例為通過計(jì)算復(fù)混肥中純氮量，按照純氮的1%添加DMPP。追肥和基肥均需要先與DMPP摻混后使用。

NBPT使用方法：將氮肥或者煙草專用肥與NBPT摻勻后使用。摻配比例為通過計(jì)算復(fù)混肥中純氮量，按照純氮的0.5%添加NBPT。追肥和基肥均需要先與NBPT摻混后使用。

1.4 樣品采集及測(cè)定方法

在煙株移栽后60 d，根據(jù)YC/T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》測(cè)定株高、莖圍、節(jié)距、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀；從煙株移栽后15 d開始每隔15 d取根際土壤測(cè)定土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量，共取樣3次；在煙株打頂前1周，每個(gè)小區(qū)取5株煙，于105 ℃下殺青15 min后，在60 ℃下烘干至恒重，分別測(cè)量根、莖、葉干重。殺青樣粉碎后過60目篩，用德國(guó)Elementar公司的碳氮元素分析儀測(cè)量各部位總氮含量。

根據(jù)打頂前1周煙株干物質(zhì)積累量及各部位總氮含量，通過差減法計(jì)算各處理氮肥利用率，計(jì)算公式為：

氮肥利用率=（施氮處理煙株氮素吸收量-不施氮處理煙株氮素吸收量）/施氮量×100%。

煙葉采烤結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)各處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，計(jì)算氮效益，計(jì)算公式為：

氮肥農(nóng)學(xué)效率=（施氮處理煙葉產(chǎn)量-不施氮處理煙葉產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥產(chǎn)投比=（施氮處理煙葉產(chǎn)值-不施氮處理煙葉產(chǎn)值）/氮肥投入成本。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進(jìn)行整理，利用DPS軟件的LSD法（α=0.05）進(jìn)行差異顯著性分析，使用Origin 2019pro繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理農(nóng)藝性狀

從表1可以看出，煙株移栽60 d后，CK1處理的葉長(zhǎng)、葉寬和莖圍與CK2處理相近，株高、節(jié)距和葉片數(shù)均低于CK2處理。T1、T2處理的各個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)除葉片數(shù)外均與CK2處理無顯著性差異。T3～T6處理的莖圍、節(jié)距、葉長(zhǎng)和葉片數(shù)等指標(biāo)均與CK2處理相比略有提高，但差異均未達(dá)到顯著水平。CK2處理的株高和葉寬分別為99.0、32.5 cm，T3～T6處理與之相比分別增加4.04%、5.05%、13.13%、12.12%和10.77%、6.15%、19.38%、16.92%，其中T3、T4處理與CK2處理相比差異不顯著，T5、T6處理顯著高于CK2處理。綜合來看，T3、T4處理對(duì)煙株生長(zhǎng)有促進(jìn)作用但效果不明顯，T5、T6處理對(duì)煙株的生長(zhǎng)促進(jìn)效果較大，主要表現(xiàn)為煙株較高，葉片較寬，說明化學(xué)保氮?jiǎng)?duì)煙株生長(zhǎng)的促進(jìn)效果最好，其次為生物保氮?jiǎng)?/p>

2.2 各處理土壤硝態(tài)氮含量和銨態(tài)氮含量

由表2可知，在采樣第1時(shí)期，除對(duì)照組外處理間T5處理銨態(tài)氮含量最大且硝態(tài)氮含量最低，可能是因?yàn)門5處理施入的DMPP是一類能夠抑制銨態(tài)氮轉(zhuǎn)向硝態(tài)氮進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的化學(xué)物質(zhì)，通過抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，減少了氮肥損失，因此銨態(tài)氮含量較高，為48.69 mg/kg，較CK2處理提高91.24%，硝態(tài)氮含量為71.09 mg/kg，較CK2處理降低了35.29%。T3處理銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量都較低，銨態(tài)氮含量為19.20 mg/kg，相對(duì)于CK2處理降低了24.59%，硝態(tài)氮含量為76.83 mg/kg，相對(duì)于CK2低了30.07%，這可能是因?yàn)門3處理施入的腐殖酸是一種具有較強(qiáng)吸附緩沖性和螯合能力的大分子膠體物質(zhì)，其陽(yáng)離子交換量大，對(duì)游離態(tài)銨根離子吸附性較強(qiáng)，使T3處理土壤中的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量減少。T1、T2、T4、T6處理的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量較接近，銨態(tài)氮含量均略高于CK2處理，分別較CK2增加8.20%、10.76%、8.87%、1.50%，說明在施肥早期加入的沸石、麥飯石、煙梗水熱生物炭和NBPT對(duì)土壤中的銨根離子有固持作用，可降低煙田氮損失，且效果相近。

在采樣第2時(shí)期，T5處理和T3處理的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量在各處理中的表現(xiàn)與第1時(shí)期相似，T5處理銨態(tài)氮含量較高，為27.29 mg/kg，較CK2處理高46.80%，硝態(tài)氮含量較低，為99.12 mg/kg，較CK2處理低2.49%，可以看出，硝化抑制劑在第2時(shí)期對(duì)土壤中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的抑制作用有所減弱，效果弱于第1時(shí)期，說明硝化抑制劑在施肥初期效果較好。除對(duì)照組外處理間T3處理硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量均為各處理間最低，說明腐殖酸對(duì)土壤中游離態(tài)銨根離子的吸附作用依然較強(qiáng)。T1處理和T2處理的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量相近，銨態(tài)氮含量分別為25.32、20.28 mg/kg，硝態(tài)氮含量分別為105.29、100.39 mg/kg，均略高于CK2處理，說明沸石和麥飯石的性質(zhì)功能以及保氮效果較為相似。T4處理銨態(tài)氮含量為29.33 mg/kg，較CK2處理提高57.78%，可以看出，煙梗水熱生物炭降低煙田氮損失的作用較施肥早期有所提高，可能是因?yàn)闊煿Ｋ疅嵘锾坑休^小的顆粒尺寸、較大的比表面積，在施肥早期吸附能力較強(qiáng)，吸附土壤中的氮素，使土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量減少。T6處理銨態(tài)氮含量為38.05 mg/kg，較CK2處理提高104.68%，可以看出，脲酶抑制劑的保氮效果較施肥早期有較大提高，可能是因?yàn)殡迕敢种苿┰缙趯?duì)脲酶活性的抑制效果不明顯，隨著使用量的增加對(duì)脲酶的抑制效果逐漸增大。

在采樣第3時(shí)期，T5處理的硝態(tài)氮含量大幅減少，銨態(tài)氮含量增加，可以看出，在施肥后期硝化抑制劑的作用降低，硝態(tài)氮向銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化量增加。T1～T6處理銨態(tài)氮含量比較穩(wěn)定，銨態(tài)氮含量為27.45、22.73、22.08、20.62、26.67、22.95 mg/kg，相對(duì)于CK2均有所增加，說明T1～T6處理所添加的物料均對(duì)土壤銨根離子有固持作用?？傮w來看，硝化抑制劑處理（T5處理）的效果最好，其次為脲酶抑制劑處理（T6處理）。

2.3 各處理煙株干重

從表3可以看出，T1、T2處理的煙株總干重與CK2處理相近，T3、T4處理略高于CK2處理，T5處理最高，為264.2 g/株，其次為T6處理，為231.6 g/株。說明T5處理中加入的硝化抑制劑對(duì)煙株干重的提升效果最好，T3、T4處理中加入的腐殖酸、煙梗水熱生物炭對(duì)煙株干重略有提升，效果最差的為T1、T2處理。從部位來看，葉和莖干重最高的均為T5處理，分別為126.2、79.8 g/株，根干重最高的為T4處理，為66.6 g/株。綜合來看，對(duì)煙株干物質(zhì)積累促進(jìn)效果最好的為硝化抑制劑處理（T5處理），其次為脲酶抑制劑處理（T6處理）。

2.4 各處理煙株不同部位含氮量

由表4可知，各處理中煙株整株含氮量最高的為T5處理，最低的為CK0處理，T1～T6處理煙株含氮量較CK2處理均有所提高，分別提升1.12%、4.06%、5.05%、22.30%、28.75%和24.54%。對(duì)于根含氮量，T4、T5、T6處理較高，其中最高的為T6處理，較低的為T1、T2、T3處理，其中最低的為T2處理；從莖含氮量來看，除對(duì)照組外處理間最高的為T5處理，最低的為T1處理，除T1、T4處理外，其他處理相對(duì)于CK2處理均有提升；從葉含氮量來看，最高的為T4處理，最低的為T2處理，整體上除CK0處理外，T1、T5、T6處理的葉含氮量與CK2差異不大，T2、T3處理顯著小于CK2處理。綜合以上分析，T4、T5、T6處理的煙株含氮量表現(xiàn)最好，T1、T2、T3處理略低但仍優(yōu)于對(duì)照組。

2.5 各處理氮肥利用率

根據(jù)差減法計(jì)算試驗(yàn)地各處理氮肥利用率，結(jié)果（圖1）可以看出，單施化肥的CK1處理氮肥利用率為13.1%，與之相比，CK2、T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的氮肥利用率均有所增加，分別為15.95%、16.78%、17.87%、18.34%、26.51%、29.57%和27.58%。各處理氮肥利用率表現(xiàn)為T5處理gt;T6處理gt;T4處理gt;T3處理gt;T2處理gt;T1處理gt;CK2處理gt;CK1處理，CK2處理以及T1～T6處理均可在一定程度上增強(qiáng)煙株對(duì)氮素的吸收能力。其中T4、T5、T6處理的氮肥利用率較高，最高的為T5處理，其次為T6處理，說明DMPP、NBPT和煙梗水熱生物炭對(duì)氮肥利用率提升效果較大。

2.6 各處理烤后煙化學(xué)成分

由表5可知，試驗(yàn)地各處理中橘三（C3F）煙葉的煙堿含量和氯含量最高的為T5處理，且T5處理的鉀含量也在較高水平，各個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉水平?？偺呛孔罡叩臑镃K0處理，但CK0處理的煙堿、氯、鉀含量均為最低，未達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉水平。總糖含量達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉水平（18%～22%）的只有T4、T5、T6處理，其余處理總糖含量整體處于較高水平。綜合來看，T5處理對(duì)煙葉化學(xué)成分改善效果最好。

2.7 各處理經(jīng)濟(jì)性狀

從表6可以看出，試驗(yàn)地?zé)熑~產(chǎn)量和產(chǎn)值最高的為T5處理，分別為2 293.80 kg/hm2和 76 407.45元/hm2，可能是因?yàn)門5處理的上等煙比例較高，中上等煙比例各處理間差異不大。T1、T2處理產(chǎn)量、產(chǎn)值相近，可能是因?yàn)榉惺c麥飯石作用相似。處理組除T5處理外其余處理相對(duì)于常規(guī)施肥CK2處理經(jīng)濟(jì)形狀均略有提升，提升比例最小的為T1處理，其上等煙與中上等煙比例也為處理間最小。

CK2處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率為9.70 kg/kg，CK1處理與之相比減少6.49%，說明施用有機(jī)氮可以增加氮效益，T1、T2、T3、T4、T5、T6處理與CK2處理相比分別提升4.12%、1.86%、6.08%、10.21%、13.71%和8.76%，說明施用固氮?jiǎng)?duì)氮肥農(nóng)學(xué)效率的提升具有促進(jìn)作用，其中T5處理作用最大。CK2處理的氮肥產(chǎn)投比為7.86元/元，相對(duì)于CK1處理有所減少，說明施用有機(jī)肥會(huì)增加施肥成本，但施用有機(jī)肥增加的高成本也會(huì)帶來高收入。處理組除T1處理外其余處理氮肥產(chǎn)投比相對(duì)于CK2均有所增加，說明增施固氮?jiǎng)淼氖找孢h(yuǎn)大于其增加的成本，收益最高的為硝化抑制劑處理（T5處理），其次為煙梗水熱生物炭（T4處理）和脲酶抑制劑處理（T6處理）。

從表7可以看出，2個(gè)示范地?zé)熑~產(chǎn)量和產(chǎn)值較對(duì)照均有很大幅度的提升，DMPP示范地?zé)熑~產(chǎn)量提升20.79%，產(chǎn)值提升了27.52%，上等煙比例和上中等煙比例也有所提高。DMPP示范地氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥產(chǎn)投比分別為12.40 kg/kg和 9.49元/元，較對(duì)照分別提高26.02%和31.81%；對(duì)氮肥利用率提升效果最大，較對(duì)照提升101.48%。自制煙梗水熱生物炭示范地?zé)熑~產(chǎn)量和產(chǎn)值較對(duì)照分別提升14.83%和18.96%，氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥產(chǎn)投比提升75.70%、18.59%和21.81%。大田示范驗(yàn)證了DMPP和自制煙梗水熱生物炭對(duì)郴州煙田保氮效果的提升作用。

3 討論

不同保氮物料的施用均可在不同程度上影響作物產(chǎn)量，施用保氮物料在今后可能會(huì)成為減少煙田氮損失，提高氮肥利用率的重要舉措［14］。本研究結(jié)果表明，施用保氮物料與烤煙的氮素積累、內(nèi)在品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性狀的變化有著密不可分的關(guān)系，不同種類的物料特征不同，對(duì)烤煙的生長(zhǎng)、品質(zhì)及產(chǎn)質(zhì)量的影響也不同。從農(nóng)藝性狀來看，T1、T2處理中的礦物保氮?jiǎng)?duì)煙株生長(zhǎng)促進(jìn)效果不明顯，T3、T4處理中的生物保氮?jiǎng)?duì)煙株生長(zhǎng)有促進(jìn)效果但效果不大，T5、T6處理中的化學(xué)保氮?jiǎng)?duì)煙株生長(zhǎng)促進(jìn)效果最好，主要表現(xiàn)在株高和葉寬上。從銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量來看，在施肥早期，加入的沸石、麥飯石、煙梗水熱生物炭和脲酶抑制劑（NBPT）對(duì)土壤中的銨根離子有固持作用，可降低煙田氮損失，且效果相近。硝化抑制劑（DMPP）可以抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化［24，17］，減少氮肥損失，并且在施肥初期效果較好。腐殖酸的陽(yáng)離子交換量大，對(duì)游離態(tài)銨根離子吸附性較強(qiáng)［25］，可使土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量減少，施肥后期硝化抑制劑的作用降低，硝態(tài)氮向銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化量增加。沸石和麥飯石的性質(zhì)組成以及保氮效果相似，因此各成分含量相近。煙梗水熱生物炭在施肥早期吸附能力較強(qiáng)［26］，隨施肥量的增加降低煙田氮損失的作用有所提高。脲酶抑制劑早期對(duì)脲酶活性的抑制效果不明顯，隨著施用量的增加，對(duì)脲酶的抑制效果逐漸增大?？傮w來看，硝化抑制劑的處理效果最好，其次為脲酶抑制劑。綜合煙株干重、總氮含量、煙田氮肥利用率、煙葉產(chǎn)量、煙葉產(chǎn)值、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥產(chǎn)投比來看，DMPP處理分別為264.2 g/株、9.18 g/株、29.57%、2 293.80 kg/hm2、76 407.45元/hm2、11.03 kg/kg和8.58元/元，較常規(guī)施肥分別提升44.61%、28.75%、125.73%、10.88%、11.18%、13.71%和0.91%，效果最優(yōu)，其次為脲酶抑制劑處理和煙梗水熱生物炭處理。同時(shí)通過對(duì)比單施化肥處理（CK1處理）與常規(guī)施肥（CK2處理）也可以發(fā)現(xiàn)，化肥配施有機(jī)肥對(duì)煙株生長(zhǎng)以及氮素利用率的增加有一定的效果。

DMPP的化學(xué)名稱為3，4-二甲基吡唑磷酸鹽，可以通過抑制土壤中的氨氧化微生物活性來延緩氨氧化反應(yīng)，減少硝態(tài)氮的產(chǎn)生，使得土壤中的氮主要以銨態(tài)氮形式存在，這可以延長(zhǎng)供氮時(shí)間、增加供氮強(qiáng)度，從而提高植株的氮吸收量，進(jìn)而提高產(chǎn)量和氮素利用率。目前，DMPP在馬鈴薯［24］、小麥［27］、水稻［28］等各種農(nóng)作物中均有研究且固氮效果較好，楊新強(qiáng)等通過設(shè)置在減氮條件下添加DMPP的處理發(fā)現(xiàn)，在隴中旱作馬鈴薯田使用DMPP，與相同施氮量處理相比，馬鈴薯的氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力、水分利用效率和降水利用效率均有一定幅度的提升［29］；王靜等研究了NBPT、DMPP及其組合對(duì)稻茬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因子、氮素利用效率和土壤氮素的影響，結(jié)果表明，尿素配施DMPP或DMPP+NBPT均可以有效增加小麥產(chǎn)量，提高氮素利用效率［30］；張聞漢等研究發(fā)現(xiàn)，在中性稻田土中，氨氧化細(xì)菌（AOB）主導(dǎo)了土壤N2O的排放和硝化作用，DMPP和2-氯-6-三氯甲基吡啶（CP）可通過有效降低AOB豐度來抑制硝化作用和減少N2O排放［31］。關(guān)于DMPP在煙田中的作用尚未有研究。從本研究中2022年的試驗(yàn)結(jié)果來看，DMPP在郴州煙田施用前中期的保氮效果較好，而隨著時(shí)間的推移，抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的作用逐漸減弱，這可能與DMP硝化抑制效率高、見效快的特點(diǎn)有關(guān)。因此，次年設(shè)置DMPP處理與常規(guī)施肥處理的大田對(duì)比示范試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證DMPP在煙田中的保氮效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DMPP處理的煙葉經(jīng)濟(jì)性狀相對(duì)于對(duì)照組依然有較大提升。由此可以確認(rèn)，DMPP對(duì)郴州煙田保氮作用的提升是有效的。自制煙梗水熱生物炭相比生物炭具有更高的比表面積和孔體積，使其物理吸附能力有所增強(qiáng)，作為土壤凈化劑、保氮?jiǎng)┯懈髢?yōu)勢(shì)。自制煙梗水熱生物炭具有較好的示范效果，原因可能是實(shí)驗(yàn)室自制煙梗水熱生物炭作為生物保氮?jiǎng)哂蓄w粒尺寸較小、比表面積較大、吸附能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，相比于化學(xué)保氮?jiǎng)┰谕寥乐懈臃€(wěn)定，不易流失，且煙梗水熱生物炭保氮效果高于其余生物保氮?jiǎng)ǜ乘幔?，因此煙梗水熱生物炭在土壤保氮方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)果表明，在肥料中添加不同保氮?jiǎng)?duì)煙田氮素均有固持作用，效果由低到高為礦物保氮?jiǎng)忌锉５獎(jiǎng)蓟瘜W(xué)保氮?jiǎng)Ｆ渲蠨MPP的固氮效果最好，它可以有效抑制硝化過程的進(jìn)行，減少銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使施入煙田的化肥氮多數(shù)以銨態(tài)氮的形式固持在土壤中供作物吸收利用，從而提高氮肥利用率，減少氮損失。

4 結(jié)論

在郴州煙稻輪作生態(tài)系統(tǒng)中，施用腐殖酸、沸石、麥飯石、煙梗水熱生物炭、硝化抑制劑（DMPP）和脲酶抑制劑（NBPT）等保氮物料均可在不同程度上減少煙田氮損失，提高氮肥利用率，保氮效果由低到高為礦物保氮?jiǎng)忌锉５獎(jiǎng)蓟瘜W(xué)保氮?jiǎng)?，其中最?yōu)為施用DMPP的處理，氮肥利用率為29.57%，其次為NBPT處理和煙梗水熱生物炭處理，均顯著提高煙田氮效益和煙葉產(chǎn)質(zhì)量。

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收稿日期：2024-01-25

基金項(xiàng)目：湖南省煙草公司郴州市公司科技項(xiàng)目（編號(hào)：2020431000240132、2021431000240173）。

作者簡(jiǎn)介：陳 卓（1998—），男，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事煙草栽培與生理研究。E－mail：912488946@qq.com。

通信作者：殷全玉，博士，副教授，主要從事煙草資源微生物利用與土壤保育研究。E-mail：quanyuy@126.com。