生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响

李静静，丁松爽，李艳平，云 菲，阎海涛，王志萌，刘国顺

(河南农业大学 国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002)



生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响

李静静，丁松爽，李艳平，云 菲，阎海涛，王志萌，刘国顺

(河南农业大学 国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002)

为探讨生物炭与氮肥配施对烤烟生长及植烟土壤生物学特性的影响，通过田间试验，研究了生物炭与氮肥配施对烤烟不同生育阶段干物质积累、土壤酶活性、微生物量碳(MBC)、有机碳含量的影响。结果表明：N1(22.5 kg·hm-2)、N2(37.5 kg·hm-2)和N3水平(52.5 kg·hm-2)下，增施2.4 t·hm-2生物炭显著提高了烤烟生育中后期的干物质积累量和烟株移栽后90 d的氮肥利用率，且氮肥利用率以低氮(N1)水平下提高效果最明显。3个氮水平下，施用生物炭对转化酶活性整体表现为抑制作用；N1和N2水平下，增施生物炭可分别显著增加脲酶和过氧化氢酶活性。此外，在N1和N2水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭还显著提高了烤烟生育后期的MBC含量。生物炭与氮肥配施还显著提高了烤烟全生育期的土壤有机碳含量。总之，生物炭与氮肥配施可以改善土壤生物学性状，促进烤烟生长，且以低氮水平下增施2.4 t·hm-2生物炭效果较好。

生物炭；氮肥；烤烟；干物质积累；土壤生物学特性

氮素是蛋白质、氨基酸、核酸、磷脂、激素、酶、叶绿素和烟碱的组成成分，是构成生命活动的物质基础，直接参与烟株的形态建成，是烟草最重要的营养元素。氮素不足，烟株生长缓慢，茎细叶小，叶色发黄，烟叶产量低，烤后叶片小、淡、薄，含糖量高，烟碱含量低，少香无味；氮素过多，烟株生长过旺，成熟延迟，烟叶产量高，但烤后叶片大、深、厚，油分不足，糖低碱高，吃味辛辣，刺激性大。近年来，由于不合理的种植制度、栽培方式、施肥模式，尤其是对氮肥的过度依赖，土壤碳库容量下降，土壤理化性状和生物学特性逐步恶化，肥料利用率降低，施肥效益下降。因此，增加土壤碳库容量，改良植烟土壤，提高烟草肥料利用率，是烟叶生产过程中的迫切任务。大量研究发现，生物炭是生物质在没有氧气或者有微量氧气存在的条件下，经过低温热裂解后形成的固体副产物，性质稳定，吸附能力强，可作为土壤改良剂，能有效改善土壤的物理、化学及生物学性质，且能修复被污染的土壤，提高土壤的生产能力及氮肥利用效率，提高某些作物的产量与品质[1-4]。

近年来，有关生物炭与其他肥料混合施用对土壤-作物系统影响的研究逐渐增多。乔志刚等[5]研究表明，施用生物炭和化肥混合制造的颗粒肥料，在减少氮肥施用量的条件下，水稻产量仍能保持在正常水平；张万杰等[6]发现生物炭与氮肥配合施用能提高菠菜产量，且氮肥利用效率提高。何绪生等[3]认为，生物炭与肥料混合或复合后施用对作物的生长和产量均表现为积极的影响，肥料消除了生物炭养分含量低的缺陷，生物炭的吸附性发挥作用赋予肥料养分缓释性能，与肥料形成互补与协同的关系。

以往关于生物炭与氮肥配施的研究多集中于水稻、菠菜等作物，在烟草方面的研究鲜有报道。另外，较少有研究关注生物炭对植烟土壤酶活性及不同组分有机碳的影响。本试验拟通过生物炭与氮肥配施，探究其对烤烟生长发育、植烟土壤生物学特性的影响及其作用规律，以期寻找生物炭与氮肥的最佳互作模式，在促进烤烟生长的同时，达到改良植烟土壤、减少氮肥用量的目的。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2014年在河南省方城县金叶园科技园区开展试验，烤烟品种为云烟87。试验地土壤质地为黄壤土，耕层土壤pH值7.48，有机质11.45 g·kg-1，全氮0.72 g·kg-1，碱解氮55.00 mg·kg-1，速效磷12.56 mg·kg-1，速效钾125.57 mg·kg-1。所用生物炭由小麦秸秆于400～500 ℃条件下，低氧、连续炭化12 h制得，粉碎后过2 mm筛备用。其基本理化性质为：比表面积16.71 m2·g-1，容重0.21 g·cm-3，pH值9.15，全碳524.10 g·kg-1、全氮2.30 g·kg-1、全磷6.50 g·kg-1、全钾9.87 g·kg-1。

1.2 试验设计

试验设9个处理，包含生物炭用量和氮用量(以纯氮记)2个因素。其中，生物炭用量设3个水平，分别为0，2.4，4.8 t·hm-2，相应地记作C0，C1，C2；氮用量设3个水平，分别为22.5，37.5，52.5 kg·hm-2，相应地记作N1，N2，N3。肥料采用烟草专用复合肥(N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2)，以N1(22.5 kg·hm-2)水平来计算肥料施用量，用过磷酸钙和硫酸钾补足磷、钾肥，确保各处理P，K肥水平一致，添加不同用量的硝酸铵(NH4NO3)来实现3个氮素水平处理。起垄时，将各处理所需化肥的70%和生物炭的65%条施做基肥，其余30%化肥和35%生物炭于移栽前穴施。每个处理144 m2，重复3次，于2014年4月30日移栽，行距1.1 m，株距0.55 m，试验地四周设保护行，按照田间优质烟叶管理方法进行田间管理。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 烟株干物质量

分别在烤烟移栽后30，45，60，75，90 d，每一个处理选取3株有代表性的烟株，将叶片、茎和根分别在105 ℃条件下杀青保持15 min，65 ℃烘干至恒重，然后称重，并做好记录，每个处理重复3次，取平均值。

1.3.2 土壤指标

土壤有机碳含量用常规容量—外加热法测定[7]；采用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性[8]；采用3，5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定土壤转化酶活性[8]；脲酶活性的测定是以尿素作为基质，根据酶促产物氨与苯酚-次氯酸钠反应生成蓝色的靛酚量来分析其活性[8]；用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法测定土壤微生物量碳(MBC)[9]。

1.4 数据分析

采用 Excel 2010和SPSS 20.0对数据进行统计、分析。

2 结果与分析

2.1 生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累和氮肥利用率的影响

生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累有明显的影响(图1)。随着氮用量的增加，烤烟干物质积累呈增加趋势。移栽30 d，3个氮水平下，施生物炭处理的烤烟干物质积累均低于不施生物炭处理的，且生物炭施用量越高，干物质积累量越低。移栽45 d，N1水平下，C1，C2处理的干物质积累量开始显著高于对照(C0)，N2，N3水平下，C1处理干物质积累量显著高于对照。移栽60～90 d，3个氮水平下，C1，C2处理的干物质积累量均高于C0，表现为C1>C2>C0，C1与C0处理间差异显著，而C2和C0间差异不显著。以上结果说明，在本试验所设计的3个氮素水平下，向土壤中增施2.4或4.8 t·hm-2生物炭可增加烤烟烟株的干物质积累量(移栽后30 d除外)，尤以向土壤中增施2.4 t·hm-2生物炭的处理效果更优。

以大田中不施氮肥的处理为空白对照，计算烤烟移栽90 d后各处理的氮肥利用率(图2)。在N1水平下，C0，C1和C2处理的氮肥利用率分别为27.0%，39.3%和34.5%，各处理间差异显著；在N2水平下，C0，C1和C2处理的氮肥利用率分别为25.2%，31.8%和27.2%，C1和C0处理之间以及C1和C2处理之间差异显著，而C2和C0之间差异不显著；在N3水平下，C0，C1和C2处理的氮肥利用率分别为24.4%，29.1%和27.1%，C1和C0处理之间差异显著，而C2和C0之间及C2和C1之间差异不显著。从图2还可以看出，N1水平下氮肥的利用率最高，随氮素水平的升高，氮肥利用率逐渐下降。结合干物质积累数据，认为N1水平下的C1处理较好。

图中相同移栽天数各处理间无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。下同。图1 不同处理烤烟的干物质量Fig.1 Dry matter accumulation of flue-cured tobacco under different treatments

图2 移栽后90 d不同处理的氮肥利用率Fig.2 Utilization rate of nitrogen fertilizers under different treatments after 90 d of transplanting

2.2 生物炭与氮肥配施对土壤酶活性的影响

2.2.1 土壤脲酶活性

脲酶活性可反映土壤中的氮素状况，与土壤中的有机质含量、微生物数量、全氮和速效氮含量表现正相关关系。如表1所示，3个氮素水平下，烟株移栽后30 d，增施生物炭的处理土壤脲酶活性显著高于对照，表现为C2>C1>C0。N1水平下，移栽后45 d，C2处理脲酶活性增加的幅度开始小于C1，移栽后60，75，90 d，各处理脲酶活性均表现为C1>C0>C2；N2水平下，除移栽后90 d，C1处理脲酶活性显著大于C0和C2处理外，移栽后45，60，75 d，增施生物炭的处理对脲酶活性均表现为抑制作用；N3水平下，随着烤烟生育期的推进，增施生物炭的处理与对照相比脲酶活性没有一致的变化趋势。可见，在低氮水平(22.5 kg·hm-2)下，增施2.4 t·hm-2的生物炭可显著提高土壤脲酶活性，进而促进氮素的矿化。而N2，N3水平下的作用效果不稳定。

表1 不同处理的土壤脲酶活性

Table 1 Soil urease activities under different treatments

氮素水平生物炭水平脲酶活性/(mg·g-1)30d45d60d75d90dN1C01.36±0.02h1.77±0.01cd1.49±0.02d1.41±0.02e1.88±0.04eC11.47±0.03f2.02±0.02ab1.84±0.01b1.73±0.01c1.97±0.01dC21.87±0.02e1.98±0.04b1.01±0.03g1.13±0.05f1.64±0.01fN2C01.95±0.01d1.80±0.01cd1.71±0.04c2.07±0.01a1.08±0.03gC12.04±0.01c1.78±0.02cd0.92±0.01h1.87±0.02b1.97±0.02dC22.92±0.01a1.24±0.05e0.94±0.01h0.83±0.01h1.01±0.02hN3C01.42±0.02g2.06±0.01a1.39±0.02e0.86±0.01h2.63±0.01aC11.93±0.01d1.75±0.02d2.03±0.01a1.66±0.02d2.49±0.03bC22.44±0.01b1.82±0.01c1.22±0.04f1.01±0.06g2.22±0.02c

注：同列数据后无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2.2 土壤过氧化氢酶活性

土壤生物呼吸和有机物的生物化学氧化反应过程中会产生对土壤和生物均有毒害效应的过氧化氢，而过氧化氢酶能够酶促过氧化氢分解为水和氧气，从而解除过氧化氢的毒害作用。从表2可以看出，N1和N2水平下，除移栽后45 d外，其余各时期，增施生物炭的处理过氧化氢酶活性均显著高于对照，且整体随生物炭用量的增加而增加。N3水平下，移栽后30和60 d，与C0相比，生物炭处理可增加过氧化氢酶活性，但在其他时间点，生物炭处理对过氧化氢酶活性的影响不稳定。综上，在低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)条件下，增施生物炭可显著增加过氧化氢酶活性。

2.2.3 土壤转化酶活性

由表3可知，N1水平，除移栽后30 d时C1处理土壤转化酶活性显著高于对照外，其余各处理转化酶活性均低于对照(C0)，表现为抑制作用。N2水平下，移栽后45 d，C2处理土壤转化酶活性显著高于对照；移栽后75 d，C1处理转化酶活性显著高于对照。N3水平下，移栽后30和90 d，增施生物炭的处理土壤转化酶活性均显著高于对照；其余各时期，则显著低于对照。总体来看，在本试验所设计的各氮素水平下，增施生物炭并不能稳定地提高土壤转化酶的活性。

表2 不同处理的土壤过氧化氢酶活性

Table 2 Soil catalase activities under different treatments

氮素水平生物炭水平过氧化氢酶活性/(mL·g-1)30d45d60d75d90dN1C00.09±0.008g0.31±0.003de0.23±0.007e0.32±0.003de0.30±0.003cdC10.16±0.009e0.30±0.003e0.35±0.002b0.40±0.014b0.34±0.017bC20.14±0.009f0.43±0.013a0.26±0.014d0.50±0.018a0.35±0.002bN2C00.16±0.006e0.37±0.001b0.31±0.011c0.31±0.003e0.25±0.018eC10.17±0.007e0.34±0.017c0.35±0.002b0.34±0.017cd0.34±0.009bC20.25±0.005b0.32±0.014cde0.40±0.014a0.36±0.016c0.38±0.001aN3C00.19±0.007d0.33±0.012cd0.26±0.005d0.35±0.002c0.31±0.018cC10.23±0.008c0.31±0.003de0.32±0.012c0.32±0.012de0.35±0.002bC20.30±0.003a0.41±0.001a0.28±0.010d0.31±0.003e0.28±0.019d

表3 不同处理的土壤转化酶活性

Table 3 Soil sucrase activities under different treatments

氮素水平生物炭水平转化酶活性/(mg·g-1)30d45d60d75d90dN1C09.52±0.07c8.14±0.06c9.50±0.07b10.03±0.07a9.48±0.07aC111.19±0.01a7.88±0.06d8.38±0.06d6.51±0.05f9.44±0.07aC28.16±0.23d8.18±0.23c7.82±0.22e8.18±0.02e8.32±0.23bN2C07.96±0.03d7.75±0.03d8.80±0.03c8.55±0.03d7.47±0.03cC15.13±0.04f7.18±0.06e7.09±0.06f8.86±0.07c7.06±0.06dC26.77±0.01e8.76±0.02b7.82±0.02e8.60±0.02d7.69±0.02cN3C04.97±0.04f9.66±0.07a13.87±0.10a9.91±0.07a7.61±0.05cC111.32±0.02a7.67±0.01d7.87±0.01e9.34±0.01b8.14±0.01bC29.78±0.15b8.27±0.12c9.41±0.14b8.18±0.12e8.23±0.12b

2.3 生物炭与氮肥配施对土壤微生物量碳和有机碳含量的影响

2.3.1 土壤微生物量碳

微生物量碳(MBC)在土壤有机质中较为活跃，并具有转化迅速的特点，能够反映土壤营养的有效状况和生物活性，是更具敏感性的土壤质量指标[10]。对不同时期MBC含量(表4)进行分析可知，3个氮水平下，在烤烟大田生育期内，MBC含量均先升高后降低，在移栽后60 d时达最大值，可能是因为：一方面，该时期水热状况良好，促进了微生物的生长和繁殖；另一方面，此时烤烟生长较旺盛，促进了养分的分解与循环，从而增加了微生物的活性和更新。移栽后30 d，增施生物炭的处理MBC含量显著低于对照。N1水平下，移栽后75和90 d，C1处理显著增加MBC含量；N2水平下，移栽后75 d C1与C0处理MBC含量差异显著，移栽后90 d，增施生物炭显著增加了MBC含量，但C2与C1之间差异不显著。可见，在低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)条件下，施用适量生物炭可提高烤烟生长发育后期的MBC含量。这可能是由于生物炭与氮肥配合施用，既可以增补土壤中的有机碳源，又能改良其物理特性，提高了土壤微生物的活性，从而增加MBC含量。

2.3.2 土壤有机碳

从图3可以看出，在3个氮水平下，移栽后30～90 d，增施生物炭的处理土壤有机碳含量均比对照高，且有机碳含量随生物炭用量的增加而升高。由此可见，在不同氮素水平下增施生物炭可以提高土壤有机碳含量。其中，C2处理在烤烟生长前期和后期能显著提高土壤有机碳含量。

表4 不同处理的土壤微生物量碳含量

Table 4 Soil MBC contents under different treatments

氮素水平生物炭水平微生物量碳含量/(mg·kg-1)30d45d60d75d90dN1C0196.23±5.63b247.87±3.54c304.13±4.34c263.32±3.76cd241.15±3.44cC1154.02±1.09d246.23±3.15c324.27±2.29b289.20±2.04ab258.52±1.81bC2133.25±3.86e251.18±6.36c300.86±7.64c274.80±0.78bc248.86±2.71bcN2C0226.89±4.89a284.79±6.12ab353.40±7.61a259.26±5.59de246.46±5.32bcC1163.09±2.28cd298.29±4.19a369.65±5.18a303.46±4.24a274.05±3.83aC2172.69±1.23c278.84±1.98b350.64±2.49a247.29±1.77e278.74±7.98aN3C0236.29±1.16a278.46±1.46b361.28±3.20a271.83±1.34cd246.22±1.22bcC1197.88±12.05b278.54±12.73b358.82±10.54a273.05±6.63cd258.73±4.75bC2170.80±4.94c194.30±5.61d279.55±8.06d266.23±7.69cd226.04±6.53d

图3 不同处理的土壤有机碳含量Fig.3 Soil organic carbon contents under different treatments

3 讨论

烤烟移栽后干物质积累量是反映烟株在大田时期生长发育状况的重要指标[11]。在本研究中，3个氮水平下，在烟株移栽后30 d，施生物炭的处理干物质积累量均低于同氮素水平下的对照，这与Glaser等[12]研究结果一致，可能是由于施加生物炭后引起土壤中的C/N升高，进而制约了土壤氮素的利用，还可能与生物炭的多孔性及巨大的阳离子交换量有关，生物炭吸附了根系周围的氮素，导致烟株生长受阻。本研究中，随着生育期的推进，生物炭吸附的氮素逐渐释放，被烟株吸收。在烤烟生长中后期，施用生物炭的处理显著增加了烟株干物质积累量，最大增幅为40.9%(移栽后45 d N1C1处理)，这与王丽渊等[13]、张万杰等[6]的研究结果一致，表明土壤中施用生物炭可以促进作物的生长，增加作物的生物量。Major等[14]在热带草原氧化土壤中连续4年施用生物炭，结果发现，玉米产量在第1年内并没有增加，之后3年产量分别增加8%，30%，140%。综上，本研究认为土壤肥力状况、生物炭用量及其与土壤相互作用时间长短、矿质肥管理、作物和土壤类型等因素均会影响生物炭对干物质积累的作用。施用生物炭增加干质量的原因，除生物炭本身含有一定的养分外，还可能与土壤特性改善、营养元素(K，P，Ca，Mg)的有效性增强有关[6]。

脲酶活性可反映土壤中氮素的供应强度，蔗糖酶可以促进糖类的水解进而加速土壤碳素循环，土壤的腐殖化强度和有机质积累程度则可通过过氧化氢酶活性来反映[12]。生物炭一方面能吸附反应底物，另一方面又能吸附酶分子而抑制酶促反应，当酶分子被生物炭吸附后，其结合位点会被保护起来[15-16]。本研究中，3个氮水平下，增施生物炭均可增加烤烟团棵期(移栽后30 d)土壤脲酶活性，这可能是因为生物炭吸附氮素增加了脲酶反应底物，从而促进了脲酶活性增加。N1水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭可显著提高土壤脲酶活性，这与张千丰[17]研究结果一致，而N2和N3水平下多表现为抑制作用，这可能跟试验地土壤肥力较高有关。少量的氮肥施入对土壤脲酶活性可起到很大的激活作用；若肥力过高，则可能会对脲酶产生一定的抑制作用[18-19]，由于生物炭可促进脲酶活性的增强，因此，高氮与生物炭配施条件下对脲酶产生的作用变得更加复杂。N1，N2水平下增施生物炭显著增加了土壤过氧化氢酶活性，这可能是因为施入生物炭后，改变了土壤的物理环境，因而引起土壤酶活性的相应变化[17]。N3水平下，增施生物炭并不能提高过氧化氢酶活性。这表明，向土壤中添加适量生物炭可促进土壤的生物化学反应，促进物质循环，增强土壤养分有效性[20-21]；但当生物炭用量较大时，则可能会对土壤脲酶起到抑制作用[21]。3个氮水平下，施用生物炭对土壤转化酶活性整体表现为抑制作用，这可能是因为生物炭自身含有的难以被分解的碳物质不能很快被蔗糖酶所水解，且施用时间不长，对土壤肥力的改善作用尚不显著[22]。

土壤微生物量碳含量的变化是反映土壤微生物对生物炭响应的重要指标之一。本试验中，在N1和N2条件下，C1处理在烤烟生长的中后期能显著增加MBC含量，但C2处理的MBC含量与对照相比差异不显著；N3条件下，在烤烟生育后期，C1处理的MBC含量与C0相比有所增加，但差异不显著，说明施用生物炭可增加MBC含量[23-24]。MBC是土壤有机库中的活性部分，可作为植物的养分库。因此，MBC含量提高，也就意味着养分供应的容量和强度提高。但黄超等[25]指出，生物炭对高肥力土壤的MBC水平具有抑制作用，且随生物炭用量的加大而增强。游东海[26]研究表明，生物炭会降低石灰性土壤的MBC含量。这可能与土壤类型、田间管理等因素有关，也可能是由于生物炭对土壤的作用较为缓慢而且复杂。

在不同氮素水平下添加不同用量生物炭能够提升土壤有机碳含量，C2处理在烤烟生长的前期和后期能显著提高有机碳含量。章明奎等[27]通过盆栽试验发现，施用生物炭可明显提高土壤有机碳积累并增强其稳定性，并能在较短时间内提升土壤微生物量碳含量，降低土壤水溶性有机碳含量。生物炭提高有机碳含量水平的幅度主要由生物炭的用量和稳定性决定。土壤有机碳含量增高会导致土壤C/N提高，增加土壤对氮素及其他营养元素的吸持容量，有利于土壤肥力的改善[28]。虽增施生物炭提升了土壤有机碳积累量，但这些有机碳中有多少是易于矿化、对植物养分供应有直接作用的活性有机碳，尚需进一步研究。

4 小结

3个氮素水平下，增施2.4 t·hm-2生物炭均可显著提高烤烟生育中后期干物质积累总量和移栽后90 d的氮肥利用率。低氮中量生物炭处理(N1C1)可显著增加土壤脲酶和过氧化氢酶的活性，而低氮高量生物炭处理(N1C2)仅能显著增加土壤过氧化氢酶活性，表现为N1C2>N1C1>N1C0；中氮水平(37.5 kg·hm-2)下，生物炭处理均显著增加了土壤过氧化氢酶活性；但施用生物炭对土壤转化酶活性整体表现为抑制作用。低氮(22.5 kg·hm-2)和中氮(37.5 kg·hm-2)条件下，中量生物炭处理对烤烟生育后期的MBC含量有显著促进作用。综合来看，生物炭与氮肥配施的各个处理中以低氮水平下中量生物炭处理(N1C1)表现的效果较好。

[1] 宿贤超， 胡杨勇， 赵薇， 等. 添加竹炭对土壤化学性质和重金属有效性及水稻生长的影响[J]. 浙江农业学报， 2014， 26(2): 439-443.

[2] LEHMANN J， GAUNT J， RONDON M. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems[J].MitigationandAdaptationStrategiesforGlobalChange， 2006， 11: 403-427.

[3] 何绪生， 张树清， 佘雕， 等. 生物炭对土壤肥料的作用及未来研究[J]. 中国农学通报， 2011， 27(15): 16-25.

[4] 孟军， 陈温福. 中国生物炭研究及其产业发展趋势[J]. 沈阳农业大学学报(社会科学版)， 2013， 15(1): 1-5.

[5] 乔志刚， 陈琳， 李恋卿， 等. 生物质炭基肥对水稻生长及氮素利用率的影响[J]. 中国农学通报， 2014， 30(5): 175-180.

[6] 张万杰， 李志芳， 张庆忠， 等. 生物质炭和氮肥配施对菠菜产量和硝酸盐含量的影响[J]. 农业环境科学学报， 2011， 30(10): 1946-1952.

[7] 中国土壤学会. 土壤农化化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社， 2000.

[8] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 农业出版社， 1986.

[9] VANCE E D， BROOKES P C， JENKINSON D S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C[J].SoilBiologyandBiochemistry， 1987， 19: 703-707.

[10] 李焕春， 何文清， 安昊， 等. 长期有机无机肥料配施对干旱区栗钙土微生物量碳的影响[J]. 中国土壤与肥料， 2014(5): 22-26.

[11] 刘国顺， 乔新荣， 王芳，等. 弱光对烤烟干物质积累及矿质养分的影响[J]. 西南农业学报， 2008， 21(1)：130-133.

[12] GLASER B， HAUMAIER L， GUGGENBERGER G， et al. Black carbon in soils: the use of benzenecarboxylic acids as specific markers[J].OrganicGeochemistry， 1998， 29(4): 811-819.

[13] 王丽渊， 刘国顺， 王林虹， 等. 生物质炭对烤烟干物质积累量及根际土壤理化性质的影响[J]. 华北农学报， 2014， 29(1): 140-144.

[14] MAJOR J， RONDON M， MOLINA D， et al. Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J].PlantandSoil， 2010， 333(1): 117-128.

[15] CZIMCZIK C I， MASIELLO C A. Controls on black carbon storage in soils[J].GlobalBiogeochemistryCycles， 2007， 21(3): 113.

[16] LEHMANN J， JOSEPH S. Biochar for environmental management: Science and technology[M]. London: Earthscan Ltd， 2009.

[17] 张千丰. 作物残体生物炭基本特征及对白浆土、黑土改良效果的研究[D]. 北京: 中国科学院研究生院， 2013.

[18] 周礼恺. 土壤酶学[M]. 北京: 科学出版社， 1987: 241-254.

[19] 宋玉婷， 吕小红， 陈温福. 水稻土壤碱解氮与脲酶活性对不同氮素水平的响应[J]. 北方水稻， 2010(4): 8-12.

[20] 谢钰. 王草产量、品质和土壤性状对生物炭浓度梯度的响应[D]. 海口: 海南大学， 2012.

[21] 黄剑. 生物炭对土壤微生物量及土壤酶的影响研究[D]. 北京: 中国农业科学院， 2012.

[22] 陈心想， 耿增超， 王森， 等. 施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征[J]. 农业环境科学学报， 2014， 33 (4): 751-758.

[23] 吕伟波. 生物炭对土壤微生物生态特征的影响[D]. 杭州: 浙江大学， 2012.

[24] 匡崇婷. 生物质炭对红壤水稻土有机碳分解和重金属形态的影响[D]. 南京: 南京农业大学， 2012.

[25] 黄超， 刘丽君， 章明奎. 生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版)， 2011， 37(4): 439-445.

[26] 游东海. 秸秆直接还田效果及秸秆热解制成生物炭还田模拟研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学， 2012.

[27] 章明奎， 唐红娟. 生物质炭对土壤有机质活性的影响[J]. 水土保持学报， 2012， 26(2): 127-131， 137.

[28] 姜玉萍， 杨晓峰， 张兆辉， 等. 生物炭对土壤环境及作物生长影响的研究进展[J]. 浙江农业学报， 2013， 25(2): 410-415.

(责任编辑 高 峻)

Effects of biochar and nitrogen fertilizers on dry matter accumulation of flue-cured tobacco and soil biological characteristics

LI Jing-jing， DING Song-shuang， LI Yan-ping， YUN Fei， YAN Hai-tao， WANG Zhi-meng， LIU Guo-shun*

(NationalTobaccoPhysiology&BiochemistryResearchCentre，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，China)

Changes of dry matter accumulation， enzymatic activity of flue-cured tobacco， microbial biomass carbon (MBC) and soil organic carbon were studied at different growth stages to explore the effects of biochar and nitrogen fertilizer on tobacco growth and soil biological characteristics via a field experiment. It was shown that at N1(22.5 kg·hm-2)， N2(37.5 kg·hm-2) and N3levels (52.5 kg·hm-2)， application of 2.4 t·hm-2biochar remarkably improved dry matter accumulation in the middle and late growth stage of flue-cured tobacco and utilization rate of nitrogen fertilizer after 90 d of transplanting， and the nitrogen utilization efficiency increased the most at low nitrogen level(N1). For all 3 N levels， application of biochar restrained sucrase activity. Meanwhile， for N1and N2levels， application of biochar could significantly increase urease and catalase activity. Besides， application of 2.4 t·hm-2biochar significantly increased MBC content in the late growth stage of flue-cured tobacco at N1and N2levels. Application of biochar with nitrogen fertilizers could remarkably increase soil organic carbon content during the whole growth period of flue-cured tobacco. In general， application of biochar and nitrogen fertilizer could improve soil biological characteristics and promote the growth of flue-cured tobacco， and at a low nitrogen level， application of 2.4 t·hm-2biochar exhibited a better effect.

biochar; nitrogen fertilizer; flue-cured tobacco; dry matter accumulation; soil biological characteristics

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.01.17

2015-07-09

中国烟草总公司浓香型特色优质烟叶开发重大专项[110201101001(TS-01)]

李静静(1988—)，女，河南睢县人，在读硕士研究生，研究方向为烟草栽培生理。E-mail: 343324295@qq.com

*通信作者，刘国顺，E-mail: liugsh1851@163.com

S572

A

1004-1524(2016)01-0096-08

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(1):96-103

李静静，丁松爽，李艳平，等. 生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响[J].浙江农业学报，2016，28(1)：96-103.