烟秆生物炭对土壤不同形态钾含量及烟草光合特性的影响

张红雪, 吴凤英, 陈宇琳, 何峥旋, 朱巧莲, 毛艳玲

(1.福建农林大学资源与环境学院；2.土壤生态系统健康与调控福建省高校重点实验室；3.自然生物资源保育利用福建省高校工程研究中心 福建 福州 350002)

钾是植物生长必需的三大营养元素之一，在营养物质运输、吸收，叶绿素合成及光合作用中起着至关重要的作用，是反馈、控制植物养分吸收的重要信号[1-4].烟草作为我国的重要经济作物，2020年种植面积高达1 012.86×103hm2，是典型的“喜钾”作物[5].钾能够促进烟叶利用光能，增强光合作用；同时促进致香物的增加，提升烤烟燃烧性，是评定烟叶质量的重要指标[6-8].研究表明，烟叶钾含量随着土壤速效钾含量的增加而增加，土壤特性对烤烟钾素的积累有重要作用[9].土壤中钾资源丰富，但是其在土壤中的不同形态对植物的有效性并不一致，根据土壤钾的化学形态，可分为水溶性钾、交换性钾、非交换性钾和矿物钾，不同形态钾素之间可以互相转化，其中水溶性钾和交换性钾能够被植物直接吸收利用，是速效钾的组成部分，但一般不超过土壤全钾的2%；非交换性钾又称缓效钾，能够向交换性钾进行转换，具备转化为土壤速效钾的潜力；矿物钾占土壤全钾的90%～98%，对植物的有效性非常低，几乎不能被当季植物吸收利用[1,10,11].随着烟草的大量种植，土壤钾素不断消耗，土壤钾素亏缺和钾素利用效率低已成为烟草产业可持续发展的限制因素[12].目前烟草产业主要通过增施化学钾肥或秸秆还田改善土壤钾素状况，2020年我国农用钾肥施用量约为541.91×104t[5]，然而我国钾肥资源短缺，钾肥价格持续走高且肥料利用率低；秸秆还田腐解周期比较长，易受淋洗、入渗、径流等环境因素影响，在当季的有效性与化学钾肥存在较大差异[13].因此亟需寻找一种既能减少钾肥施用量，又能有效满足烟草对钾素营养需求的钾肥资源，挖掘土壤供钾潜力[14].

生物炭通过直接或间接与其他有机无机肥料配合施用被广泛应用于土壤改良，生物炭中含大量N、P、K等营养元素，具有替代化学肥料的潜力[15].研究表明[16]，生物炭中全钾含量4～91 g·kg-1，并且具有很高的有效性，在施入土壤后迅速将表面的钾释放出来供植物利用，且生物炭中有效钾含量一般会随着总钾含量的增加而显著增加.受比重和添加量的限制，生物炭添加后，混合土样中的钾元素仍以土壤中的钾元素为主[17].但生物炭可以通过改善土壤理化性质促进土壤钾素转化，提升有效钾含量[18,19].胡敏[14]等研究发现烟秆中约含有3.0%～5.5%的K2O，钾含量丰富.在烟秆生物炭对连作条件下土壤性状和白芨生长影响的研究中，施用生物炭可显著提高土壤速效钾含量，同时促进白芨叶片宽度和叶绿素含量显著增加[20].因此，将废弃烟秆制成生物炭还田，不仅能够促进土壤有效钾利用、改善土壤环境、利于植物生长，还能解决因烟秆不合理利用造成的环境污染问题，是实现烟秆资源化利用与环境友好发展的双赢途径.目前尚未见到烟秆生物炭对土壤钾素有效性的专一研究，基于此，本试验以富钾的农业废弃物——烟秆为原料，研究烟秆生物炭对南方土壤不同形态钾含量及对烟草光合作用的影响，以期为拓宽钾肥资源途径、提高钾肥利用率和提升烟草光合作用能力提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验烟草由福建省烟草专卖公司提供，品种为‘翠碧一号’.试验于福建农林大学田间实验室进行，采用盆栽试验，供试土壤采自福建省农业科学院科教基地(119°04′10″E，26°13′31″N)，取自耕层(0～20 cm)土壤，土壤类型为渗育型水稻土， pH5.18，全氮0.96 g·kg-1，全磷0.41 g·kg-1，全钾13.48 g·kg-1，碱解氮68.72 mg·kg-1，有效磷218.09 mg·kg-1，速效钾118.10 mg·kg-1；生物炭以废弃烟秆为原材料，经风干后粉碎过1 cm筛，在500 ℃条件下采用便携式生物质炭化机(淮安华电环保机械制造有限公司研发制造)无氧炭化2 h后，冷却研磨过2 mm筛而成，其基本理化性质为pH9.74，全氮22.62 g·kg-1，全磷7.69 g·kg-1，全钾106.97 g·kg-1，碱解氮45.80 mg·kg-1，有效磷17.41 mg·kg-1，速效钾55.48 mg·kg-1.

1.2 试验设计

本试验共设置5个处理：对照(CK)；施化肥(F)；施烟秆生物炭(B)；施烟秆生物炭，施钾量减半化肥(KFB)；施烟秆生物炭，施化肥(FB)，每个处理设置3次重复.施化肥处理参考烟草种植专用肥养分含量(N∶P∶K=12∶7∶22)进行配比，供试氮肥为硫铵(含N 21%，施用量为206 kg·hm-2)，磷肥为磷酸二铵(含P2O546%，N18%，施用量为106 kg·hm-2)，钾肥为硫酸钾(含K2O 50%，施用量为709 kg·hm-2)，烟秆生物炭施用量为20 t·hm-2.各处理每盆施肥量具体如下：

分别称取统一过2 mm筛的风干土7 kg装入直径25 cm，高30 cm的塑料盆中，根据处理与生物炭、化肥搅拌混合均匀后，浇水保持土壤湿润，待土壤稳定后选择生长状况相似的健康烟苗进行移栽，每盆移栽1株，栽培期间按照烤烟种植方式进行管理.烟草成熟收获后采集表层(0～20 cm)土壤样品，拣去烟草根，采用四分法取样，自然风干后研磨过1 mm筛用于测定土壤水溶性钾、交换性钾和非交换性钾含量，过0.149 mm筛用于测定土壤全钾含量.将烟草整株连根挖出，将烟草植株根、茎、叶分离，用去离子水洗干净后取部分鲜叶用于测定叶绿素含量，其余部分装入信封，105 ℃杀青15 min，60 ℃烘干后用于测定各器官全钾含量.

表1 各处理每盆施肥量1)Table 1 Rates of fertilizers in each treatment

1.3 测定项目与方法

土壤及生物炭理化性质测定[21]：土壤pH采用pH计(PHS-3E, INESA, China)测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法进行测定，有效磷采用NaHCO3浸提—钼锑抗比色法进行测定，土壤全磷采用NaOH熔融—火焰光度计法进行测定，土壤全碳全氮采用全自动微量碳氮元素分析仪(LECO TruMac, USA)测定.

土壤中不同形态钾测定[21]：土壤水溶性钾含量采用离子水浸提—火焰光度计法进行测定；速效钾含量采用1.0 mol·L-1NH4OAc溶液浸提—火焰光度计法进行测定；酸溶性钾含量采用1.0 mol·L-1的热硝酸溶液浸提-火焰光度计法进行测定；交换性钾含量、非交换性钾含量采用差值法进行计算，交换性钾含量=速效钾含量-水溶性钾含量，非交换性钾含量=酸溶性钾含量-速效钾含量；全钾含量采用NaOH熔融-火焰光度计法进行测定.

烟草植株测定：在烟草成熟期测量烟草株高、叶长和叶宽，计算叶面积，记录叶片数量；烟草根、茎、叶的全钾含量采用H2SO4-H2O2消煮—火焰光度计法测定[21]；烟叶总糖、还原糖、烟碱、钾氯比等品质指标参考王瑞新方法进行测定[22].

烟叶光合特性测定[23]：在烟草生长的旺长期、成熟期选择天气晴朗的日子，采用Li-6400XT便携式光合作用测量系统(Li-COR, USA)测定烟草叶片细胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和净光合速率(Pn)，测定时选取长势一致、光照均一的叶片.烟草成熟期时，每个处理选取同等部位(约株高的1/2)的叶片10组，使用便携式叶绿素仪(SPAD-502, Minolta Camera, Osaka, Japan)测定叶绿素相对含量；采用分光光度法测定烟叶叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量.

1.4 数据处理

试验数据采用 Microsoft Excel 2019进行整理，用SPSS 20.0对试验各处理间差异性单因素方差分析(one-way analysis of variance, ANOVA,P<0.05)和Duncan法进行多重比较，采用Pearson相关系数法对数据进行相关性分析.

2 结果与分析

2.1 烟秆生物炭对土壤理化性质及不同形态钾含量的影响

2.1.1 烟秆生物炭对土壤理化性质的影响 烟秆生物炭的施用显著提高土壤pH值、速效氮磷钾及有机质含量.由表2可知，与CK相比，烟秆生物炭施用使土壤pH显著增加了12.98%，而施用化肥则显著降低土壤酸碱度，土壤pH值降低了6.11%；烟秆生物炭与化肥配施后，土壤pH值有所降低，与单施烟秆生物炭处理相比，KFB和FB处理分别降低了1.18%和0.84%，但处理之间差异不显著.与单施化肥相比，烟秆生物炭施用使土壤碱解氮含量显著提高3.68%，且土壤速效钾含量提高了近2倍；烟秆生物炭与化肥配施后，土壤速效氮、磷、钾含量显著提升.钾肥减半后与烟秆生物炭配施，与单施烟秆生物炭相比，土壤有效磷和速效钾含量分别显著增加22.03%和8.35%，而碱解氮含量无显著变化；与FB处理相比，钾肥减量施显著降低土壤碱解氮含量，而增加了有效磷含量，对土壤速效钾含量无显著影响.此外，添加烟秆生物炭可以显著提高土壤有机质含量.

表2 烟秆生物炭对土壤理化性质的影响1)Table 2 Effects of tobacco stem-derived biochar on physical and chemical properties of soil

2.1.2 烟秆生物炭对土壤不同形态钾含量的影响 土壤有效态钾指能够被植物直接吸收利用或具备潜在利用价值的钾形态，包括水溶性钾、交换性钾和非交换性钾[24].本研究表明，烟秆生物炭施用能够显著增加土壤有效态钾含量，减少化学钾肥利用，与化肥配施能够提高土壤全钾含量.由图1可知，化肥和烟秆生物炭的施用，均能有效促进土壤有效态钾含量的提高，且烟秆生物炭提升幅度较大，与单施化肥相比，烟秆生物炭使土壤水溶性钾、交换性钾和非交换性钾含量分别提高了2.88倍、4.38倍和2.70倍；与化肥配施后土壤水溶性钾和交换性钾含量增加更显著， FB处理与单施烟秆生物炭处理相比土壤水溶性钾和交换性钾分别提高了30.43%和4.29%，但土壤非交换性钾含量显著降低；钾肥减半后，与常规配施相比，土壤水溶性钾含量显著降低了16.67%，但土壤中交换性钾及非交换性钾含量与常规施用钾肥相比无显著变化.土壤全钾在施用化肥后显著提升，而烟秆生物炭处理与CK相比无显著差异，仅略微上升了1.41%.烟秆生物炭与化肥配施后，能够显著提升土壤全钾含量，FB处理较单施化肥处理显著增加了9.96%；将化肥中的钾肥减半后与烟秆生物炭配施，与FB处理相比土壤全钾含量降低了2.17%，但差异不显著.

2.2 烟秆生物炭对烟草生长及烟叶品质的影响

2.2.1 烟秆生物炭对烟草生长的影响 烟秆生物炭施用显著增加了烟草株高、茎围、叶片数、叶面积及生物量(表3).图中显示，化肥和烟秆生物炭施用均能促进烟草的生长，其中烟秆生物炭与化肥配施对烟草生长的促进作用最大，FB处理烟草株高、茎围、叶片数和最大叶面积数分别比对照处理显著提高48.82%、42.70%、29.04%和135.36%；与单施化肥相比，单施烟秆生物炭显著提高烟草株高约8.52%，而茎围、叶片数和最大叶面积无显著差异；烟秆生物炭、化肥配施与B处理相比，4项生长指标均无显著差异，而与F处理相比，株高、茎围和最大叶面积分别显著提高了13.45%、17.90%和34.82%；钾肥减半后与烟秆生物炭配施，烟草各生长指标无显著差异.各施肥处理烟株生物量较对照均显著增加，其中烟秆生物炭施用后烟草总生物量比F处理显著提高了16.61%，FB处理比B处理显著提高了30.79%，但钾肥减半处理与FB处理之间差异不显著.

CK：对照；F：施化肥；B：施烟秆生物炭；KFB：施烟秆生物炭、施钾量减半化肥；FB：施烟秆生物炭、施化肥.不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著.图1 烟秆生物炭对土壤不同形态钾素的影响Fig.1 Effects of tobacco stem-derived biochar on contents of different forms of soil potassium

表3 烟秆生物炭对烟草生长的影响1)Table 3 Effects of tobacco stem-derived biochar on tobacco growth

2.2.2 烟秆生物炭对烟草不同器官钾积累量的影响 烟秆生物炭施用能显著促进烟草不同器官全钾含量及积累量的提升(表4).除单施化肥处理外，各处理烟草茎中钾含量最高，烟草根部的钾含量最低.与单施化肥相比，施用烟秆生物炭显著增加了烟草根和茎的含钾量，根和茎中的钾含量分别提高了33.73%和40.68%，但对烟叶的含钾量影响不显著.与单施烟秆生物炭相比，烟秆生物炭与化肥配施能显著提高烟草根部钾含量，但对烟草茎和叶含钾量无显著影响；烟秆生物炭与含钾量减半化肥配施后，烟草各器官含钾量均呈最大值，且与FB处理相比，烟草茎含钾量显著提高了15.54%.对比烟草根、茎、叶及整株钾积累量，我们发现，烟秆生物炭施用能显著增加烟草各器官及整株烟草的钾积累量，与对照相比，烟草根、茎、叶的钾积累平均提高了3.5倍、4.16倍和3.01倍.各处理中以FB处理在烟草根、叶和整株中的钾积累量最高，但减量配施钾肥处理与常规配施钾肥处理在烟草茎秆、叶片及整株钾积累的含量差异不显著，且减量配施钾肥有助于烟草茎中钾的积累，使之达到最大值，与单施化肥相比提高了10.37%.

2.2.3 烟秆生物炭对烟叶品质的影响 一般认为烟叶还原糖含量为16%～18%，总糖含量18%～22%，烟碱含量1.5%～3.5%，还原糖与总糖比值≥0.9，糖碱比为8～12，钾氯比为4～10的烟叶为优质烟叶.由下图可知，与对照相比，烟秆生物炭施用显著提高了烟叶还原糖和总糖含量，而烟碱含量显著降低；烟秆生物炭显著提高了糖碱比和钾氯比，且均处于优质烟叶的范围，其中钾氯比提升幅度较大，B处理比CK显著提高了133.30%，但对两糖比影响不显著(图2).其与化肥配施后与单独施用烟秆生物炭处理相比，各评价因子无显著差异；钾肥减半后(KFB)与不减钾肥(FB)的配施处理相比，烟叶各指标均无显著差异.结果表明，烟秆生物炭能够促进烟叶品质评价指标的增长，对于改善烟叶品质具有良好效果.

表4 烟秆生物炭对烟草植株不同器官钾的影响1)Table 4 Effects of tobacco stem-derived biochar on potassium content and accumulation in different organs of tobacco

CK：对照；F：施化肥；B：施烟秆生物炭；KFB：施烟秆生物炭、施钾量减半化肥；FB：施烟秆生物炭、施化肥.不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著.图2 烟秆生物炭对烟叶品质的影响Fig.2 Effects of tobacco stem-derived biochar on tobacco leaf quality

2.3 烟秆生物炭对烟草光合作用的影响

2.3.1 烟秆生物炭对烟叶光合特性的影响 烟秆生物炭施用能够有效促进烟叶光合特性，显著提升烟叶净光合速率.细胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度在烟草的旺长期到成熟期阶段逐渐升高，不同施肥处理两个时期的细胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度均较对照显著提升，添加烟秆生物炭处理的细胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度均高于单施化肥处理，且均以FB处理为最大值(表5).旺长期时，添加烟秆生物炭处理烟叶细胞间CO2浓度较单施化肥处理显著提升13.63%.成熟期时，对比单施烟秆生物炭处理，烟秆生物炭与化肥配施后，细胞间CO2浓度、蒸腾速率和气孔导度分别提升了15.38%、31.69%和14.45%；钾肥施用量减半后，与FB处理相比无显著差异，烟叶细胞间CO2浓度、蒸腾速率仅降低了8.06%和13.44%，但气孔导度提高了3.10%.

烟秆生物炭对烟叶净光合速率的影响由表5可知，随着烟草生长由旺长期到成熟期，烟叶的净光合速率总体呈现下降趋势.对比CK，各施肥处理两个时期烟叶的净光合速率均有显著提升，且添加烟秆生物炭处理净光合速率均显著高于单施化肥处理，两个时期分别比F处理平均提高了29.46%和33.33%.旺长期时B、KFB、FB处理之间的净光合速率值呈FB>KFB>B趋势，而成熟期时呈B>FB>KFB趋势，两个时期内B、KFB、FB处理之间差异不显著，说明烟秆生物炭施用后，随着烟草生长，化肥在一定程度上会降低烟叶净光合速率，钾肥减量后降低幅度更大，与常规配施相比，降低了2.70%.

表5 烟秆生物炭对烟叶光合特性的影响1)Table 5 Effects of tobacco stem-derived biochar on photosynthetic characteristics of tobacco

2.3.2 烟秆生物炭对烟叶叶绿素的影响 SPAD值是衡量植物叶绿素的相对含量及绿色程度的重要参数，且叶绿素含量与SPAD值呈显著性正相关，可作为衡量叶绿素总量的指数[25].叶绿素作为植物的重要生理生化参数，含量多少可以反映出植物光合能力和营养生长状况，快速精确地估测植物体叶绿素含量，对植物长势监测等具有重要作用[26,27].本试验研究表明，烟秆生物炭施用显著提高烟叶SPAD值，增加烟叶叶绿素含量，尤其对类胡萝卜素的影响较明显.烟草成熟期，不同施肥处理烟草叶片SPAD值均有提升，其中单施烟秆生物炭和单施化肥处理相比对照分别提高了4.90%和1.00%，且三者之间无显著差异(表6).烟秆生物炭与化肥配施后叶片SPAD值显著提高，烟秆生物炭配施化肥后，相比单施烟秆生物炭显著提高了11.24%，但KFB处理与FB处理之间差异不显著；对比烟草叶片中3种叶绿素含量，发现除叶绿素b之外，烟秆生物炭施用能显著提高烟叶叶绿素a和类胡萝卜素含量，其中类胡萝卜素较单施化肥显著提高11.86%.钾含量减半后与烟秆生物炭配施，使3种叶绿素含量呈最高值，与FB处理相比，3种叶绿素含量分别提高了9.61%、3.80%和21.48%.

表6 烟秆生物炭对烟叶SPAD值及叶绿素含量的影响1)Table 6 Effects of tobacco stem-derived biochar on SPAD and chlorophyll content of tobacco leaves

3 讨论

3.1 烟秆生物炭对土壤理化性质及不同形态钾含量的影响

植烟土壤pH值与钾素含量是优质烤烟生长以及烟叶品质形成的重要因素，而养分投入的类型及用量会显著影响到烟株根际pH值、土壤钾素库容及供钾能力[28-30].试验结果表明，土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质在施用烟秆生物炭之后显著提高，这与有关生物炭改良土壤的大量研究结果类似[31-33].烟秆生物炭的施用能够显著增加土壤水溶性钾和交换性钾含量，且能够发挥一部分钾肥的作用.结合生物炭改良土壤特性，究其原因，一是烟秆生物炭中含有丰富的钾，且大多为可溶性交换性钾，在施入土壤后会在短时间内迅速释放[34]；另一方面，生物炭中的羧基功能团能够增加阳离子的吸附值，使其具有较高的阳离子交换量，可以增加土壤对Al3+等阳离子的吸附性能，使得K+进入层间穴位的机会更多，进而提高土壤钾含量[11].施用烟秆生物炭后土壤非交换性钾含量增加，原因可能是由于生物炭施入土壤后，迅速释放的钾素一部分被土壤黏土矿物固定起来；也有可能是随着土壤水溶性钾和交换性钾的增加，向非交换性钾进行转化，使非交换性钾含量升高.烟秆生物炭加入土壤后，能够增加土壤全钾含量，但是差异不显著.王亚琼[17]等通过盆栽试验研究不同施用生物炭水平下对土壤全钾的影响发现，虽然添加生物炭能在一定程度上提升塿土全钾含量，但未达显著水平.这可能与采样不均匀或生物炭与土壤搅拌不均匀有关.

3.2 烟秆生物炭对烟草生长和品质的影响

烟秆生物炭施用能够显著促进烟草株高、茎围、叶片生长和生物量增加，提高烟草各部分器官钾含量及积累量，提高烟叶品质.究其原因，生物炭对于烟草生长的促进研究报道已经非常广泛[35,36]，生物炭在直接为土壤提供作物所需养分的同时，改良土壤理化性质，但不同施用量、不同类型生物炭对烟草生长的影响并不一致.本试验发现烟秆生物炭施用能够提高烟草各部分器官钾含量，这可能是因为生物炭除本身能够提供大量的有效钾以外，还能够通过增加土壤有机质含量，改善土壤微生态环境，进而改善烟草生长环境，在氮磷等养分充足的情况下，烟秆生物炭能够持续释放钾素，增强烟草根系活力，促进烟草对钾的吸收.由表7可知，土壤水溶性钾和交换性钾对烟草植株的株高和烟叶的生长具有显著的正相关性，随着土壤有效钾含量的增加，烟草植株生长状况也更加优良.汪耀富等研究表明，随着氮肥施用量增加，烟草对K+的吸收、积累量逐渐增加，介晓磊等的盆栽试验同样证明，铵态氮和硝态氮均能促进叶片对钾素的积累[37,38].钾肥减半后与烟秆生物炭配施与常规配施相比，烟草的生长状况无显著差异，且减少化学钾肥的施入不会影响烟草对于钾的吸收，这可能是因为钾肥减量后土壤水溶性钾和全钾含量随有所降低，但其有效钾(水溶性钾、交换性钾和非交换性钾)含量并未有显著差异，且土壤pH、总氮和有机碳含量差异不明显，进而均为对烟草的生长造成显著影响.由此说明，烟秆生物炭能够补充钾肥施用，减少钾肥的施用量，降低农业成本.

表7 土壤化学性质与烟草生长的相关性分析1)Table 7 Correlation analysis between soil chemical properties and growth indicators of tobacco

3.3 烟秆生物炭对烟叶光合特性的影响

光合作用是植物干物质积累的过程，也是影响产量的重要机制，光合作用的强弱对植物生长发育及作物增产有直接影响[39,40].影响光合作用的因素有很多，如光照强度、CO2浓度、缺钾等生长环境的变化，使得植物光合特性发生变化，进而影响植物的光合作用[41,42].凡莉莉等研究表明[43]，随着生物炭施用量的增加，福建柏叶片净光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度和蒸腾速率呈现逐渐增加的趋势.张伟明等研究结果表明[44]，生物炭与化肥互作可以提高大豆叶片光合作用强度，提高了大豆苗期和结荚期净光合作用速率与蒸腾速率，大豆增产提质.本试验也取得了相似的结果，施用烟秆生物炭后烟草叶片净光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度和蒸腾速率均有显著提高，随着烟草发育从旺长期到成熟期，烟叶净光合速率呈下降趋势，气孔导度、细胞间CO2浓度和蒸腾速率均呈上升趋势，烟秆生物炭与化肥配施后对光合作用的促进效果更显著.本研究还发现，添加烟秆生物炭不仅有助于提高叶片光合效率，还能增加植株叶绿素含量，促进干物质积累.从表8可以看出，土壤不同形态钾与烟叶细胞间CO2浓度呈极显著正相关关系，与蒸腾速率、气孔导度呈显著正相关关系，但与叶片净光合速率呈极显著负相关关系，因此烟秆生物炭施用，能够通过影响土壤不同形态钾进而影响烟叶光合特性.李鹏珍等研究结果[45]与本研究结论一致，原因可能是由于烟秆生物炭中含有大量能被植物直接利用的钾，同时有丰富养分供给，促进烟草生长及对钾的吸收，提升烟草光合器官的光合能力，进而有效提高植株叶片光能利用率；二是生物炭施入土壤后，改善了土壤微环境，促进土壤微生物活动及根的生长，进而促进植株光合作用速率和干物质积累速率.

表8 土壤不同形态钾与烟叶光合特性的相关性1)Table 8 Correlation between different forms of potassium in soil and photosynthetic characteristics of tobacco leaves

4 结论

南方丘陵地区，将富钾的烟秆制成生物炭施入土壤后，能够显著提高土壤水溶性钾、交换性钾和非交换性钾含量，其中土壤水溶性钾和非交换性钾比常规施肥处理分别提升了4.09倍和6.21倍；将烟秆生物炭与化肥配施，虽然对土壤全钾影响不显著；此外，施用烟秆生物炭能够显著促进烟草生长发育及品质提升，烟草株高、茎围和最大叶面积分别提高了37.02%、29.02%和19.36%，且有利于钾素累积，提高烟叶细胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率和净光合速率，增加烟叶叶绿素含量，进而促进烟叶光合作用能力提升.总的来说，施用烟秆生物炭在有效提升土壤肥力、增加土壤有效态钾含量、促进烟草生长及烟叶光合作用的同时，减少化学钾肥的施用，拓宽钾肥资源途径，对植烟土壤钾补充及烟草种植产业具有深远意义.