關(guān)鍵詞：高碳基肥；烤煙：炯稻輪作系統(tǒng)；氮素分配；氮肥利用率；施氮效益

近年來(lái)我國(guó)氮肥用量不斷增加，但其利用率卻沒(méi)有提高，介于30%～35%之間，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。長(zhǎng)期氮肥利用率低，不僅增加施肥成本，還會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、土壤酸化、溫室效應(yīng)、大氣污染等一系列環(huán)境問(wèn)題。

大量研究證實(shí)化肥配施有機(jī)肥可提高氮肥利用率，如在西南黃壤性水稻土上采用有機(jī)肥替代50%化肥的施肥方法，水稻的氮肥利用率提高4.2%，玉米提高2.5%。對(duì)寧夏引黃灌區(qū)稻田的研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施氮和優(yōu)化施氮水平下配施有機(jī)肥，水稻的氮肥利用率分別提高1.9%和5.2%。

有機(jī)肥種類(lèi)很多，其肥效以及對(duì)氮肥利用率的影響有所不同，秸稈、牛羊糞、油枯是常用的有機(jī)肥肥源，其肥料碳氮比各不相同，薛慶鋒等研究表明，施用秸稈有機(jī)肥能提高氮肥利用率，減少面源污染，而且還增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力。馬宜林等研究發(fā)現(xiàn)，在洛陽(yáng)丘陵褐土區(qū)等量施肥條件下，配施40%～60%牛羊糞有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥更有利于滿(mǎn)足烤煙的需肥特性，提高氮肥利用率。研究表明，腐熟的菜籽餅肥對(duì)植煙土壤養(yǎng)分、烤煙根系生長(zhǎng)、煙株碳氮代謝協(xié)調(diào)性、氮素利用率和土壤碳、氮礦化提高均具有顯著影響：而有機(jī)肥中不同元素被微生物固定還是釋放至土壤供植物利用，在很大程度上取決于有機(jī)肥的碳氮比。餅肥和高碳基肥是目前煙草生產(chǎn)廣泛應(yīng)用的有機(jī)肥，餅肥養(yǎng)分以氮為主，碳氮比8～10左右：高碳基肥是一種以生物質(zhì)炭為主要原料并添加多種有機(jī)物料和礦物質(zhì)原料復(fù)配而成的新型有機(jī)肥料，含碳量相對(duì)較高，碳氮比約為17，生物炭由于其較大的比表面積和穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)被證明是碳封存理想物質(zhì)，使用高碳基肥能夠?qū)⑸镔|(zhì)轉(zhuǎn)化成的生物炭再利用，有效減少碳的排放，在目前碳達(dá)鋒、碳中和的背景下?lián)碛辛己玫膽?yīng)用推廣前景。高碳基肥具有改良土壤、提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力、促進(jìn)煙株生長(zhǎng)和改善烤煙品質(zhì)的功效。由于其含有大量生物炭，具有較強(qiáng)吸附性，可以增強(qiáng)土壤的保水保肥能力，尤其是可以降低氮肥淋失的風(fēng)險(xiǎn)．但也有研究顯示，生物炭會(huì)增大硝態(tài)氮在質(zhì)地較黏土壤中的淋失，降低氮肥利用效率。

湖南郴州屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，降雨量充沛，自然條件優(yōu)越，是我國(guó)濃香型煙葉主產(chǎn)區(qū)之一。長(zhǎng)期以來(lái)，煙農(nóng)為了追求煙葉的高產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)利益最大化而大量施用化肥，這對(duì)土壤、烤煙質(zhì)量和環(huán)境都造成了不利影響。較高的氮肥施用量和相對(duì)偏低的煙葉產(chǎn)量是郴州煙草生產(chǎn)面臨的問(wèn)題之一，本試驗(yàn)在煙稻輪作生態(tài)系統(tǒng)下，研究高碳基肥和餅肥兩種碳氮比有較大差異的有機(jī)肥配施化肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)和氮肥利用率的影響，以期為郴州煙田合理施用有機(jī)肥、提高氮肥利用率和經(jīng)濟(jì)效益、提升煙草品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年3月在湖南省郴州市桂陽(yáng)縣方元鎮(zhèn)開(kāi)展。該區(qū)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(wú)霜期長(zhǎng)。年均氣溫18℃，無(wú)霜期年平均210d，日照時(shí)數(shù)1780h，年均降水量1500～1800mm。試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量18.05g/kg、硝態(tài)氮23.85mg/kg、銨態(tài)氮7.42mg/kg、速效磷52.14mg/kg、速效鉀265.72mg/kg，pH值為7.5。

1.2試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為湘煙7號(hào)，由郴州市煙草公司提供。

供試肥料：高碳基土壤修復(fù)肥：總養(yǎng)分含量5.02%，含N17.6g/kg、P205 11.5g/kg、K2 21.1g/kg、全碳303.5g/kg，肥料碳氮比17.24，由河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司提供；生物發(fā)酵菜籽餅肥：氮磷鉀（N+P2 0s +K2 0）總養(yǎng)分≥8%，含N50.0 g/kg、P205 21.6 g/kg、K，0 10.3 g/kg、有機(jī)質(zhì)≥70%、全碳404.6g/kg，肥料碳氮比8.09；郴州煙草專(zhuān)用基肥（N：P205：K20= 8：17：7，硝態(tài)氮／總氮≥15%）、硫酸鉀（K20 52%）、過(guò)磷酸鈣（P20512%）和磷酸二氫鉀（P205：K20=52：34），提苗肥（N：P205：K，0=20：9：0，硝態(tài)氮／總氮≥40%），煙草專(zhuān)用追肥（N：P205：K20=11：0：31，硝態(tài)氮／總氮≥50%）。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置6個(gè)處理，分別為CKO：不施氮肥，CK1：僅施化肥氮，不施有機(jī)肥，N1：餅肥替代13%化肥氮，N2：餅肥替代26%化肥氮，N3：高碳基肥替代13%化肥氮，N4：高碳基肥替代26%化肥氮。除CKO外，其他各處理總氮量均為169.5kg/hm2．各處理磷鉀肥相同。重復(fù)3次，小區(qū)面積100m2，地邊設(shè)2行保護(hù)行。

2021年3月14日移栽煙草幼苗，栽培密度為16500株/hm2。按照郴州煙草優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)辦法進(jìn)行大田管理，煙株4月15日進(jìn)入旺長(zhǎng)期，5月5日現(xiàn)蕾，5月6-10日進(jìn)行打頂抹腋芽，6月10日開(kāi)始采收下部葉，分3次采收，7月1日采收結(jié)束。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

煙株移栽后60d，根據(jù)YC/T 142-2010中的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量株高、莖圍、節(jié)距、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀；煙株移栽后104d，每小區(qū)取3株煙，分別測(cè)量根、莖、葉和花鮮重，105℃殺青，60℃烘干至恒重，分別稱(chēng)量根、莖、葉和花干重后，粉碎過(guò)60目篩，用德國(guó)Elementar公司生產(chǎn)的碳氮元素分析儀測(cè)定各部位總氮含量。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用DPS軟件的LSD法進(jìn)行差異顯著性分析（Plt;0.05），使用Origin Pro 2019繪圖。

氮肥利用率計(jì)算方法：依據(jù)移栽后104d的煙株干物質(zhì)積累量及各部位總氮含量數(shù)據(jù)，通過(guò)差減法計(jì)算各處理氮肥利用率，計(jì)算公式：氮肥利用率（%）=（施氮處理煙株氮素吸收量一不施氮處理煙株氮素吸收量）／施氮量×100。

施氮效應(yīng)、效益及效率等經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算參照李燕山等的方法，具體計(jì)算方法如下：

施氮效應(yīng)（kg/hm2）=施氮處理煙葉產(chǎn)量一不施氮處理煙葉產(chǎn)量；氮肥農(nóng)學(xué)效率（AE，kg/kg）=施氮效應(yīng)／施氮量；施氮效益（元/hm2）=施氮處理各等級(jí)煙葉產(chǎn)值之和一不施氮處理各等級(jí)煙葉產(chǎn)值之和：氮肥投入（元/hm2）=施氮量×氮肥價(jià)格；施氮純收入（元/hm2）=施氮效益一氮肥投入；氮肥產(chǎn)投比（VCR，元／元）=施氮效益／氮肥投入。

2結(jié)果與分析

2.1高碳基肥不同替代比例對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表1可以看出，N1、N2、N3、N4處理的株高、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)和葉寬等指標(biāo)與CK1相比略有增加，但差異均未達(dá)顯著水平。葉長(zhǎng)在各施肥處理間存在顯著差異，與CK1相比，N1、N2、N3、N4處理分別增加2.40%、11.66%、2.73%、14.01%，其中N2、N4處理與CK1差異達(dá)顯著水平，說(shuō)明餅肥及高碳基肥高替代比例對(duì)煙葉的促生效果更好。在有機(jī)肥替代化肥比例相同情況下，碳氮比較高（17.24）的高碳基肥對(duì)煙葉的促生效果優(yōu)于碳氮比較低（8.09）的餅肥。

2.2高碳基肥不同替代比例對(duì)烤煙干物質(zhì)累積量的影響

移栽后104 d各處理干物質(zhì)積累量如表2所示，可以看出，N1、N2、N3和N4處理根、莖、葉和花的干物質(zhì)積累量均大于CK1，但僅花的干物質(zhì)量與CK1差異達(dá)顯著水平。與CK1相比，N1、N2、N3和N4處理煙株總干物質(zhì)積累量分別增加6.72%、13.19%、10.01%和11.01%，除N1處理外均與CK1達(dá)到顯著差異水平。干物質(zhì)積累量各處理間表現(xiàn)為N2gt;N4gt;N3gt;N1gt;CK1gt;CK0，說(shuō)明施肥有利于煙株的干物質(zhì)積累，且有機(jī)肥配施化肥顯著高于單施化肥處理，有機(jī)肥替代26%化肥氮處理高于替代13%處理，但處理間差異不顯著，餅肥和高碳基肥處理間差異也不顯著。

2.3高碳基肥不同替代比例對(duì)烤煙各部位氮含量及分配比例的影響

移栽后104 d烤煙植株各部位氮含量如表3所示。與CK1相比．N1、N2、N3和N4處理單株氮素積累量分別顯著增加8.93%、14.23%、12.67m和17.25%。其中葉片含氮量較CK1分別增加3.19%、9.04%、9.04%和14.36%，且N2、N4處理顯著高于CK1。CK1花的氮素含量為1.98g/株，小于N1、N2、N3和N4處理，但差異未達(dá)顯著水平。各配施肥處理根的氮素含量均略高于CK1，但無(wú)顯著性差異。N1、N2、N3和N4處理莖的氮素含量均顯著高于CK1，分別增加19.91%、26.55%、27.88%和26.99%。總體看來(lái)，在有機(jī)肥替代化肥比例相同的情況下，高碳基肥處理煙株氮素含量高于餅肥。施用相同有機(jī)肥時(shí)，替代比例為26%化肥氮處理的煙株氮素含量高于13%替代比例。

由表3還可看出，CKO煙株總氮量為6.15g/株，根、莖、葉和花的氮素分配比例分別為31%、14%、25%和30%。施肥不僅增加煙株的總氮量，還改變了氮素在各器官間的分配比例，主要表現(xiàn)為：?jiǎn)问┗侍幚?，煙株總氮量?.29g/株，其在根、莖、葉和花中的分配比例分別為26%、27%、23%和24%。與CKO相比，施肥處理顯著提高了氮素在莖中的分配比例，而降低了其在葉片、花和根中的分配比例：有機(jī)肥部分替代化肥進(jìn)一步提高了氮素在莖中的分配比例，略微降低了其在葉片和根中的分配比例：氮素分配比例在不同有機(jī)肥處理間差異不大。

2.4高碳基肥不同替代比例對(duì)烤煙氮肥利用率的影響

由圖1可以看出，單施化肥（CK1）的煙株氮肥利用率為25.59%，N1、N2、N3和N4處理分別為28.13%、32.39%、31.15%和34.86%，其中N2、N4較CK1氮肥利用率分別提高6.80、9.27個(gè)百分點(diǎn)。表明配施不同比例有機(jī)肥均可在一定程度上增強(qiáng)煙株對(duì)氮素的吸收能力，且有機(jī)肥替代化肥比例越高，氮肥利用率越高：在有機(jī)肥替代化肥比例相同條件下，高C/N的高碳基肥對(duì)氮肥利用率的提升效果優(yōu)于C/N較低的餅肥。

2.5高碳基肥不同替代比例對(duì)烤煙煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可以看出，與CK1相比，N1、N2、N3、N4處理煙葉產(chǎn)量均顯著提高，分別提高6.45%、7.61%、7.05%、12.32%，說(shuō)明在用氮量相同時(shí)餅肥和高碳基肥均有增產(chǎn)效果且后者效果更優(yōu)。從煙葉產(chǎn)值來(lái)看，N1、N2、N3、N4處理較CK1分別顯著增加4.91%、7.92%、5.87%和14.97%，并且N4處理顯著高于N1、N2和N3處理，說(shuō)明在高碳基肥替代化肥氮比例為26%時(shí)，對(duì)煙葉產(chǎn)值的提升效果更大。

由表4還可看出，不同有機(jī)肥替代化肥氮處理對(duì)煙葉的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生顯著影響，施氮效應(yīng)和效益均表現(xiàn)為N4gt;N2gt;N3gt;N1gt;CK1，其中N2、N4處理的施氮效益較CK1分別提高10.41%和19.79%，說(shuō)明不同有機(jī)肥部分替代化肥氮對(duì)煙葉的經(jīng)濟(jì)效益均有提升，且高碳基肥的提升效果優(yōu)于餅肥。同種有機(jī)肥替代化肥氮情況下，26%替代比例對(duì)煙葉施氮效應(yīng)和效益的提升最優(yōu)，說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥氮比例較高時(shí)經(jīng)濟(jì)效益提升效果較好。從氮肥投入來(lái)看，高碳基肥的投入雖然高于餅肥，但其較高的施氮效益也使得施氮純收入高于餅肥。

氮肥產(chǎn)投比分析結(jié)果表明，N1、N2、N3、N4處理相對(duì)于CK1均有所減少，呈現(xiàn)依次遞減趨勢(shì)，說(shuō)明有機(jī)肥部分替代化肥增加了肥料投入，使施肥成本增加，替代量越大成本越高，氮肥產(chǎn)投比減小，但施用有機(jī)肥花費(fèi)的高成本也能帶來(lái)更高的收益。N1、N2、N3、N4處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率較CK1均有不同程度的提升，分別顯著提高10.87%、12.82%、11.84%、20.76%，其中N2與N4處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率提升幅度高于N1、N3，說(shuō)明施用同種有機(jī)肥，有機(jī)氮占總氮比例越大，氮效益越高：替代比例相同時(shí)，高碳基肥優(yōu)于餅肥。

3討論

氮肥和有機(jī)肥的施用均能影響作物產(chǎn)量。有機(jī)肥代替部分化肥是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的一個(gè)重要舉措?？緹煹霓r(nóng)藝性狀、內(nèi)在品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性狀與肥料的種類(lèi)和用量關(guān)系密切，不同種類(lèi)肥料釋放養(yǎng)分的特征不同，對(duì)烤煙的生長(zhǎng)、品質(zhì)及產(chǎn)質(zhì)量的影響也不同。本試驗(yàn)表明，與單施化肥相比，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施顯著提高烤煙產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量，增幅分別為6.45%～12.32%和6.720%～13.19%。餅肥替代化肥氮比例為13%條件下，氮肥利用率為28.13%，替代比例增至26%時(shí)，氮肥利用率提高至32.39%：高碳基肥替代化肥氮比例為13%條件下，氮肥利用率為31.15%，替代比例增至26%時(shí)，氮肥利用率提高至34.86%，高碳基肥效果優(yōu)于餅肥，在此用量下煙株氮素累積量顯著增加，氮肥利用率和產(chǎn)質(zhì)量均為最優(yōu)。同時(shí)，施肥不僅增加煙株的總含氮量，還改變了氮素在煙株各部位的分配比例，有機(jī)肥配施化肥增加了氮素在莖中的分配比例，而降低了其在葉片、花和根中的分配比例。

有機(jī)肥配施化肥對(duì)煙株生長(zhǎng)和氮肥利用率的促生效果優(yōu)于單施化肥處理，原因可能是化肥是一種速效肥，易隨土壤水移動(dòng)從而被淋洗、揮發(fā)等，單施化肥時(shí)短時(shí)間內(nèi)大量養(yǎng)分不能被煙株根系及時(shí)吸收，而有機(jī)肥具有緩效養(yǎng)分，含有多種中微量元素，且能夠促進(jìn)土壤微生物繁殖，快速活化土壤養(yǎng)分。高碳基肥優(yōu)于餅肥的原因可能是C/N較高，含有較高比例生物炭對(duì)土壤氮素吸附力強(qiáng)，可以增強(qiáng)土壤的保水保肥能力，減少NH3揮發(fā)．以及N03 -N淋溶等的損失，保障了對(duì)煙株氮素的供應(yīng)，提高了氮肥利用效率。有機(jī)肥配施化肥提高氮素在莖中的分配比例，可能是因?yàn)槿~和莖是植株吸收氮素的主要器官，在煙草苗期的氮素分配比例較高，煙草在還苗期生長(zhǎng)發(fā)育較快，此時(shí)煙株根系對(duì)養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng)，而緩苗期施用的基肥中含氮量較高，土壤氮素對(duì)煙株供應(yīng)增加，莖成為氮素主要的匯集器官，氮素在莖中需要逆濃度梯度向上進(jìn)行氮營(yíng)養(yǎng)的運(yùn)輸，運(yùn)輸速率不及施用氮肥后根部對(duì)氮素吸收的速率，最終導(dǎo)致氮素主要在莖中積累，促進(jìn)了莖的生長(zhǎng)發(fā)育。煙株吸收的氮素在莖中積累而沒(méi)有充分在煙葉中利用，降低了氮素在煙葉中的分配比例，造成了經(jīng)濟(jì)效益的降低。在以后的研究中如何增加氮素在葉片中的分配比例，進(jìn)一步提高有機(jī)肥配施化肥的經(jīng)濟(jì)效益，是需要探討的問(wèn)題。

4結(jié)論

郴州煙稻輪作生態(tài)系統(tǒng)中，單施化肥烤煙氮肥利用率為25.59%，有機(jī)肥部分替代化肥氮顯著提高烤煙氮肥利用率2.54～9.27個(gè)百分點(diǎn)、氮肥農(nóng)學(xué)效率提高10.87%～20.76%；煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值分別提高6.45%～12.32%和4.91%～14.97%，且高碳基肥優(yōu)于餅肥，26%替代比例優(yōu)于13%。有機(jī)肥部分替代化肥增加了氮素向煙株莖部的分配比例。