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（三）

2.4 不同处理对土壤养分的影响

由表5可见，深耕和绿肥掩青条件下配施生物炭对土壤pH和CEC含量无显著影响。与单独深耕相比，深耕+生物炭3000kg/hm²或绿肥+生物炭1500kg/hm²及以上时显著提高了土壤有机质含量。与单独深耕或绿肥掩青相比，土壤DOC含量在生物炭用量3000kg/hm²及以上时显著增加，穴施750kg/hm²生物炭后DOC含量变化不大。与单独深耕相比，每公顷撒施量4500kg或绿肥+生物炭1500kg/hm²及以上后土壤总氮含量显著提高。与单独深耕或绿肥掩青相比，随着生物炭施用量的增加，土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量呈增加趋势；相同生物炭施用量条件下，与深耕处理相比，绿肥掩青后土壤有机质、DOC、总氮、碱解氮、速效磷、速效钾等养分含量的增幅相对较高。

2.5 不同处理对土壤微生物数量的影响

由表6可见，深耕条件下增施生物炭可显著增加细菌数量。绿肥掩青后，条施和撒施生物炭可显著增加圆顶期时的细菌数量，但穴施效果不明显。采烤结束后，绿肥掩青处理之间细菌数量无显著差异，但均显著高于深耕处理。圆顶期时，与单独深耕或绿肥掩青相比，配施生物炭显著增加了真菌数量，且绿肥掩青后的效果更显著。采收结束后，撒施4500kg/hm²生物炭配合深耕或绿肥掩青的真菌数量相对较高。圆顶期内不同处理间放线菌数量的变化趋势与采收结束后相似，与单独深耕或绿肥掩青相比，条施或撒施生物炭显著增加了放线菌数量，但穴施生物炭后无显著变化。

3 讨论

生物炭有利于提高农作物叶片净光合速率和干物质积累，并最终提升农作物产量和品质。施用生物炭后，水稻、玉米、大豆的株高、叶片面积及干物质积累量明显增加，烤烟的株高、有效叶片数、最大叶长宽、产量和产值等农艺性状和经济指标显著提高，这与本研究中的结论一致，主要原因可能是施用生物炭能改善土壤孔隙性质、微生态环境和烤烟根系的通气状况，促进根系的发育及对养分的吸收效率，增加烤烟叶片的类胡萝卜素和叶绿素含量，有利于光合能力的提高，从而促进了烤烟的干物质积累。烤烟生产过程中，有效叶片数和叶面积是产量的基础。张广雨通过盆栽和大田试验发现施用生物炭后烤烟苗期和旺长期时的有效叶片数显著增多；肖和友等发现生物炭对烤烟不同生育期有效叶片数的影响与生物炭的施用年限有关，施用生物炭的前2年有效叶片数增加，第3年则无显著变化；张志浩报道烤烟有效叶片数受土壤类型影响，在暗棕土壤中施加生物炭可增加烤烟叶片数，然而在褐土和水稻土中施加生物炭对烤烟叶片数的影响不显著。本研究中，生物炭显著提高了烤烟圆顶期时的有效叶片数，原因可能是生物炭改善了土壤保肥性能和养分有效性，叶片净光合速率增强，从而有利于烤烟中上部烟叶的营养吸收和开片，烤烟的产量、产值和上等烟比例也随之增加。从烟叶经济性状来看，绿肥掩青与生物炭结合（穴施750kg/hm²或撒施4500kg/hm²）效果较好。

一般认为，河南烤烟中部烟叶烟碱含量、糖碱比、氮碱比、钾氯比和两糖比的较合适范围分别为2.0%～2.8%、8.0～9.5、0.7～1.0、≥3.0和≥0.8。研究表明，增施生物炭能显著提高烤烟中部烟叶的总糖含量，降低烟碱含量，使化学成分更协调，烟叶的香吃味和口感得以改善。此外，生物炭能降低烤烟对铵态氮的吸收速率，提高土壤硝态氮和铵态氮的相对比例，减少植株对氮素的吸收，从而削弱烟叶中烟碱的合成。本研究中发现，生物炭可降低烤烟的烟碱和总氮含量，提高总糖、还原糖和钾含量，这与前人的研究结果一致。同时，生物炭改变了烟叶两糖及钾氯含量，提高了糖碱比、钾氯比和燃烧性，这可能与生物炭调节土壤碳/氮比值、改善土壤微生态环境、提高烟叶质体色素含量，进而提升烟叶品质有关。此外，关于生物炭对烤烟氯离子含量的影响，不同研究者的结论有所差异，烟叶氯离子含量有上升、不变和下降3种变化，并受生物炭用量、土壤类型等因素的影响。因此，生物炭对烤烟吸收氯离子方面的影响与生物炭种类、施用方式及土壤环境密切相关，其具体作用机理还需进一步研究。综合来看，深耕条件下配施生物炭撒施4500kg/hm²和穴施750kg/hm²，或绿肥掩青后撒施4500kg/hm²、条施生物炭3000kg/hm²和穴施750kg/hm²，均可改善烤烟化学成分的协调性。

由于生物炭含有大量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等盐基离子，且本身是碱性的，故可提高酸性土壤的pH，但其对偏碱性土壤的pH作用效果不明显。有报道指出，生物炭可提高土壤总碳和总氮含量，大田增施生物炭后土壤有机质、总氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量上升显著，且提升效果随着生物炭用量的增加而增加，本研究中也发现有类似趋势，这可能与生物炭和肥料的互补或协同作用有关，即生物炭丰富的官能团和巨大的比表面积可吸附多种离子，延缓肥料养分在土壤中释放并降低养分淋失，从而增加土壤保肥性能和养分的有效性。本研究中还发现，与深耕处理相比，相同用量的生物炭结合绿肥处理后土壤养分指标的增幅相对较高，这可能是由于油菜绿肥的养分较为丰富，碳氮比适中，还田后易于被微生物分解发酵，进而促进了土壤养分的增加。此外，生物炭可促进以羧酸类和多聚物类物质为碳源的土壤微生物生长，增强微生物对碳源的利用程度。

本研究中生物炭施入土壤后显著增加了圆顶期时土壤的细菌、真菌和放线菌数量，这与前人的研究结果一致，这可能与生物炭的多微孔结构为微生物提供了较好的栖息环境有关。生物炭对土壤微生物数量的影响与生物炭自身特性、土壤类型及试验地条件等多种综合因素密切相关，而土壤环境变化的复杂性，使生物炭对土壤微生物的数量和多样性的影响较难预计；本研究中穴施生物炭后圆顶期时细菌、放线菌数量无明显变化，可能与取样点位置距离生物炭穴施点相对较远、穴施生物炭用量相对有限等因素有关。

4 结论

深耕或绿肥掩青条件下配施生物炭，提高了烤烟株高、叶片数、茎围和叶面积等农艺性状指标，烤烟产量、产值和上等烟比例等经济性状也相应提升，烤烟化学成分的协调性得到明显改善。深耕或绿肥掩青条件下配施生物炭可提高土壤有机质、总氮、碱解氮、速效磷和速效钾、DOC及总氮等养分含量。与对照相比，条施和撒施生物炭显著增加了圆顶期时的微生物数量；相比深耕处理，绿肥掩青后土壤多种养分含量的增幅相对较高，更有利于微生物的繁殖。综合比较各处理，以撒施4500kg/hm²或穴施750kg/hm²效果较好。

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