深耕和绿肥掩青条件下生物炭对烟叶产质量和土壤养分的影响（一）

生物炭是有机物料如农作物秸秆、木质物、畜禽粪便等在低氧环境下经过高温热解后产生的一种富含碳的材料。由于生物炭具有比表面积大、疏松多孔、吸附能力强和稳定性高的特点，在改良土壤、修复生态环境和降低温室气体排放等方面的应用价值较大。研究表明，施用生物炭可提高土壤的通气性和保水保肥能力，改善烤烟根系形态生理特征，促进作物生长及品质改良。深耕条件下施用生物炭可促进烤烟根系对钾元素的吸收，增加土壤微生物数量，提高成熟期叶片叶绿素含量。在生物炭的还田方式上，目前已有生物炭条施、穴施、表土层掺混等多种施用技术。由于生物炭自身具有密度低、质量轻的特点，导致其在运输和直接还田过程中易产生损耗，因此生物炭常作为肥料增效载体与一定量的肥料配伍后施于大田，在不增加劳动力成本的前提下，完成生物炭还田及其他营养元素补充的双重工序。

河南是浓香型烟叶的典型代表性产区。近年来，随着工业化和农业生产方式的转变，烟区普遍存在长期连作、化肥施用过量及土地重用轻养等不科学的种植方式与耕作措施，导致烟田耕层浅、土壤黏重、土壤养分不协调、生物活性下降等现象，影响了烟株根系生长和烟叶品质提升，成为限制河南浓香型烟叶生产持续健康发展的瓶颈。针对以上问题，本研究中选择豫中典型烟田土壤，通过设置大田深耕与绿肥掩青条件下不同生物炭用量和施用方式的多个处理组合，探究生物炭对烟株农艺性状、经济性状、烟叶化学成分以及土壤养分和微生物数量的影响，旨在探明适合河南烟区土壤改良的生物炭施用组合技术，为生物炭在土壤保育、烤烟营养和品质调控上的应用提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018—2019年在河南省许昌市襄城县汾陈乡双楼张村进行，试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。试验地前茬作物为烟草，供试烟草品种为中烟100，土壤类型为褐土。2018年10月下旬拔除前茬烟秆和杂草后采集基础土样，检测土壤理化指标，分别为pH7.20、有机质14.6g/kg、总氮0.81g/kg、全磷0.64g/kg、全钾1.60%（质量分数）、碱解氮79.5mg/kg、速效磷16.8mg/kg、速效钾134.2mg/kg、阳离子交换量（Cationexchangecapacity，CEC）12.7cmol/kg。生物炭（玉米秸秆）理化性质为：有机质50.1%、氮（N）0.74%、磷（P₂O₅）0.28%、钾（K₂O）0.86%（均为质量分数，下同）、含水率22.6%，pH7.89。

分别为试验设置12个处理，包括2个对照（深耕、绿肥掩青）、生物炭用量复合深耕、生物炭用量复合绿肥掩青等10个处理（表1）。条施是在烟垄行的侧下方开沟，深度为15～20cm，与烟株行平行距离3～5cm，施入生物炭后用田间本土覆盖；撒施是在旋耕后将生物炭均匀撒在大田上，随后起垄将之翻入土壤中；穴施是将生物炭施入按行株距挖好的离烟株2～3cm深度10cm左右的穴内，之后覆土。各处理间氮、磷、钾用量相同，分别为每亩3.5kg、3.5kg、12.25kg，生物炭含氮量按比例折算为当地施氮量，磷钾不计算在内，氮肥不足部分用硝酸铵补充，磷钾肥分别为重过磷酸钙、硫酸钾。其他各项田间生产管理措施统一按当地规范化措施进行。绿肥掩青用油菜于2018年10月播种，播种量15.0kg/hm²，次年4月10日掩青。先将油菜田间机械粉碎，然后翻压20cm掩青，掩青鲜草量21750kg/hm²。油菜含水率93.25%，鲜样中碳、氮、磷、钾养分积累量分别为2.54%、0.21%、0.05%和0.48%。

试验采用区组随机排列，行株距为110cm×50cm，重复3次，每个处理面积333.4m2。每个小区选择有代表性的烟株15株挂牌作标记，圆顶期时测定株高、茎围、有效叶片数、最大叶长、叶宽等农艺性状，叶面积=叶片长×叶片宽×叶面积指数（0.6345）。采收后烟叶统一装于烤房中部，按照当地常规烘烤工艺烘烤，挑选烤后C3F等级烟叶用于烟叶化学指标的测定。分别于圆顶期和采收结束后，在两个烟株间中心点位置耕层（0～20cm）处采集土样，采用多点取样法在每个小区选10棵烟株间的土壤混成1个样品，混匀后将土壤样品过2mm筛后装入无菌瓶中，冷藏带回实验室并保存于-4℃冰箱中用于土壤细菌及真菌数量的测定；采收结束后，将采集的垄体耕层土壤样品装于布袋中，带回实验室自然风干，过筛后用于土壤养分指标的测定。

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