不同前作作物对植烟土壤氮结构的影响

摘要：土壤氮含量和氮素结构在烟草生长和烟草品质中起着至关重要的作用，不同的前作作物对植烟土壤的影响也有所不同。本研究通过田间试验，对烟草、大麦、油菜不同作物进行前作处理，研究不同作物对土壤氮结构的影响。结果表明，不同的前期作物对植烟土壤中不同氮形式的含量有不同的影响。氨态氮和硝态氮是受前作作物影响最大的两种氮形态，与烟草单作相比，大麦和油菜作为前作作物的土壤氨态氮含量分别增加了82.88%和63.56%；大麦作为前作作物的植烟土壤中硝态氮含量高26.97%，油菜作为前作作物的植烟土壤中硝态氮含量高24.39%。

关键词：植烟土壤；前作作物；土壤氮素形态

土壤中的氮含量对烟草植株的生长和产量起着至关重要的作用。烟草植物需要氮元素来支持蛋白质合成、叶绿素形成和其他生物分子合成等过程，这些对烟草植物的正常生长和发育至关重要。充足的氮供应有助于促进叶片生长和根系发育，从而维持植物的整体健康。此外，适当水平的土壤氮含量也可以提高烟草产量和叶片品质。在氮素充足的条件下，烟草植株可以更有效地进行光合作用，吸收和利用更多的营养物质，从而导致叶片数量和大小的增加，提高总产量和产品质量。此外，土壤氮水平的波动直接影响烟草的化学成分[1]。通常，土壤中较高的氮供应会导致烟草中尼古丁含量的降低[2]。这些化学成分的变化对烟草产品的质量和用途具有重大影响。

烟草作为茄科的一员，通常与其他作物轮作种植。不同的前作作物由于其不同的生长发育特征，对烟草土壤产生不同的影响。研究表明，某些植物，如豆科植物和草类植物，具有较高的生物量产量和根系残留量，可以显著提高土壤有机质含量[3]。研究表明，一些前作作物可以促进土壤中氮的积累，特别是有机氮和氨态氮等有机形式[4]。这些氮形式更有利于烟草的生长，因为它们不仅提供氮营养，而且减少了硝态氮对烟草的影响。因此，选择合适的前作作物可以改善土壤中氮形态的分布，提高烟草产量和质量。

我们推测，不同前作作物可能会引起烟草生长土壤中氮组成的变化。这些变化可能是土壤氮循环变化的一个促进因素。烟草生长土壤的氮结构与土壤内部发生的氮循环过程之间存在着很强的相关性。

1材料和方法

1.1试验田块设计

本试验于2022年12月在云南省大理自治州巍山彝族回族自治县（E100.30，N25.23，海拔2000m）进行。土壤的主要理化性质为：土壤容重1.21g/cm3，pH6.47，有机质含量28.00g/kg，总氮含量为1.68g/kg，

总磷含量为1.46g/kg，总钾含量为34.54g/kg，有效磷18.13mg/kg，可用钾270.23mg/kg，碱性可水解氮含量为35.23mg/kg。

现场试验采用随机组设计，3个处理，每个处理3个重复，每个重复地块占地面积为100m2。地块之前的作物均为烟草，品种为‘红花大金元’。三种处理方式如下：A，不种植任何作物；B，大麦（品种‘昆仑15’）；C，油菜（品种‘华油5’）。‘昆仑15’和‘华油5’都是被广泛使用的本地品种。所有其他的现场管理实践均遵循当地的现场管理标准，并于2023年

5月进行收获。

1.2土壤样品的采集与测定

本试验在2023年作物收获后进行土壤样本采集。对于每次处理，在收获后选择10个残余作物。根被挖掘，根表面的土壤被剥离。轻刷以去除和收集仍然粘在根上的根际土壤。将部分土壤立即保存在液氮中，用以测定土壤氮循环相关的基因表达水平；另一部分放置在阴凉的阴影区域进行空气干燥，用于确定土壤中不同形式的氮。

试验测定了土壤中四种氮形态：总氮（TN）、可溶性氮（STN）、铵态氮（AMN）和硝酸盐氮（NIN）。此外，还计算了四种氮形式：无机氮（IN）、有机氮（ON）、可溶性有机氮（SON）和不溶性有机氮（ION）。土壤中总氮采用连续流动法（LY/T1228-2015），可溶性氮采用碱性扩散法（LY/T1228-2015），铵态氮和硝酸盐氮采用连续流动法（LY/T1228-2015）。无机氮=铵态氮+硝酸氮；有机氮=总氮-无机氮；可溶性有机氮=可溶性氮-无机氮；不溶性有机氮=有机氮-可溶性有机氮。

1.3数据分析

数据使用SPSS19.0软件包（IBM）进行统计分析。使用Excel进行绘图。所有数据的差异均采用单因素方差分析进行评估，然后采用P≤为0.05时的Tukey’sHSD检验。

2结果分析

不同前作作物对植烟土壤中不同形式氮含量的影响各不相同（图1）。然而，当数据进行降维时

（图2），可以观察到A比B和C表现出更高的差异性，而B和C表现出更高的相似性。对于氨态氮（AMN），三种之间均有显著差异，且Bgt;Cgt;A。B的AMN含量比A高82.88%，比C高63.56%。A的硝态氮（NIN）含量显著高于B，而B与C的NIN含量无显著差异。

A组NIN含量比B组高26.97%，比C组高24.39%。与NIN相似，A的无机氮（IN）含量显著高于B和C，而B和C之间无显著差异，A的IN含量比B高22.58%，比C高20.87%。有机氮（ON）在不同处理下的植烟土壤含量存在显著差异，C的ON含量比A高13.45%，比B高8.29%。而对于可溶性有机氮（SON）来说A处理下的植烟土壤中的SON含量显著低于B和C，比B低22.36%，比C低23.93%。同时，A，B，C处理下烟草土壤总氮TN）、土壤总氮（STN）和无机氮（ION）含量无显著差异。

3讨论

植烟土壤中的氮形态因不同的前作作物而改变，长时间的烟草种植会导致土壤连作障碍，而作物轮作是打破这些连作障碍的最直接和最有效的方法。当烟草与不同的作物轮作时，烟草对土壤改良的影响就会有所不同。Zhou等对四种不同的种植方法进行了研究，包括冬乳菜、冬菜、冬大蒜、马铃薯、乳菜和油菜的冬季轮作强化。他们发现，作物轮作对水稻产量和土壤碳-氮含量的影响在不同的作物之间存在差

异[5]。烟草作为一种对连作敏感的作物，在云南地区面临着严重的连作障碍。本研究结果表明，大麦-烟草和油菜-烟草两种种植方法均显著提高了植烟土壤中铵态氮和可溶性有机氮的含量。同时，由于油菜和大麦在生长发育阶段对氮的需求较高，其硝态氮和无机氮的含量显著降低。因此，油菜和大麦的种植改变了烟草生长土壤中铵态氮与硝态氮的比例。此外，研究结果还表明，与连续种植烟草相比，在土壤氮结构上的其他作物轮作模式存在显著差异。虽然大麦-烟草和油菜-烟草种植方法的土壤氮结构差异不明显，但特定的氮形式仍存在差异。Jiang等通过一项为期12年的试验证明，作物轮作和连作改变了土壤微生物多样性、微生物网络稳定性、生物量、营养池和微生物资源[6]。因此，我们得出结论，不同的前作作物会导致烟草生长土壤中氮素结构的改变。同时，植烟土壤中的土壤微生物的变化可能是导致土壤氮素结构改变的一个促成因素。

4结论

不同作物对植烟土壤中不同氮形态含量的影响不同，铵态氮和硝态氮是受不同作物影响最显著的两种氮结构。因此，在烟草种植过程中选择作物进行轮作时，建议选择前作作物收获后土壤中铵态氮与硝态氮比例合适的作物。

参考文献

[1]SinghBN，PadmanabhD，SarmaBK，etal.Trichoderma

asperellumT42ReprogramsTobaccoforEnhancedNitrogen

UtilizationEfficiencyandPlantGrowthWhenFedwith

NNutrients[J].FrontiersinPlantScience，2018（9）：26.

[2]CuiShang，AnweiChen，GuiqiuChen，etal.Microbial

BiofertilizerDecreasesNicotineContentbyImprovingSoil

NitrogenSupply[J].AppliedBiochemistryamp;Biotechnology，

2017，181（1）：1-14.

[3]NeupaneA，BulbulI，WangZ，etal.Longtermcrop

rotationeffectonsubsequentsoybeanyieldexplained

bysoilandroot-associatedmicrobiomesand

soilhealthindicators[J].NaturePublishingGroup，2021，11（1）：9200.

[4]YangR，LiuK，HarrisonM，etal.HowDoesCrop

RotationInfluenceSoilMoisture，Mineral

Nitrogen，andNitrogenUseEfficiency？[J].Frontiers

inPlantScience，2022（13）：854731.

[5]Zhou，Q，Zhang，P，Wang，Z，etal.Wintercrop

rotationintensificationtoincreasericeyield，soilcarbon，andmicrobialdiversity[J].Heliyon，2023，9（1）：12903.

[6]JIANGY，ZHANGJ，MANUELD.-B，etal.Rotation

croppingandorganicfertilizerjointlypromote

soilhealthandcropproduction[J].JournalofEnvironmental

Management，2022（315）：115190.