不同类型土壤保氮剂提高烟田氮效益和烟叶产质量研究

摘要：我国氮肥利用率偏低，较低的氮肥利用率不仅增加农业生产成本，还造成环境威胁，为此，依据氮肥平衡原理，采用大田试验，设置不施氮肥处理，以计算氮肥利用率，并以当地常规施肥作对比，研究沸石、麦饭石、腐殖酸、烟梗水热生物炭、硝化抑制剂（DMPP）、脲酶抑制剂（NBPT）等6种保氮剂对郴州烤烟氮肥利用率和烟叶产质量的影响，筛选出适宜郴州烟田使用的保氮剂，进行大田示范验证。结果显示：（1）施用DMPP、NBPT和自制烟梗水热生物炭可以改善土壤中铵态氮和硝态氮组成结构，减少铵态氮向硝态氮的转化，使施入烟田的化肥氮多数以铵态氮的形式固持在土壤中供作物吸收利用，其中施用DMPP对铵态氮的固持效果最好。（2）施用DMPP、NBPT和烟梗水热生物炭可以增加烟株干重、提升烟株各部位含氮量、改善烟叶化学成分、提高烟田氮肥利用率以及烟叶产量产值，其中施用DMPP处理烟株干重、总氮含量、烟田氮肥利用率、烟叶产量、烟叶产值、氮肥农学效率和氮肥产投比分别为264.2 g/株、9.18 g/株、29.57%、2 293.80 kg/hm2、76 407.45元/hm2、11.03 kg/kg和8.58元/元，较常规施肥处理分别提升44.61%、28.75%、125.73%、10.88%、11.18%、13.71%和0.91%。（3）在肥料中添加矿物保氮剂沸石、麦饭石，生物保氮剂腐殖酸、烟梗水热生物炭，化学保氮剂DMPP、NBPT对烟田氮素均有固持作用，效果由低到高为矿物保氮剂＜生物保氮剂＜化学保氮剂。（4）通过DMPP和自制烟梗水热生物炭大田示范中较高的氮效益和烟叶产质量指标进一步验证了其保氮效果。综合来看，DMPP对郴州烟稻轮作系统下烤烟氮肥利用率提升比例最大，作用效果最好，其次为NBPT和烟梗水热生物炭。

关键词：土壤保氮剂；郴州；烟田；氮肥利用率；氮效益；烤烟；产质量

中图分类号：S572.06 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）12-0269-08

氮是植物生长所必需的大量元素之一［1］，在植物体内分布最广，直接参与并影响植物的诸多生理活动［2］。氮肥在农业生产中被广泛应用，对作物产量和品质的形成起着关键作用［3］。在农业生产中，土壤中的氮如果不能有效地保存，潜在的氮损失将对气候、环境甚至人类健康产生负面影响［4］。近年来，我国农业的氮肥施用量不断增加，但是氮肥利用率却偏低［5］，特别是南方水田，仅在20%左右［6］。偏低的氮肥利用率和大量的氮肥损失不仅增加农业成本，还造成水体富营养化、土壤酸化、大气污染、温室效应等一系列环境问题［7］。氮素是烟草的核心营养元素［8］，杨秉庚等的研究表明，即使施用氮肥，作物吸收的氮素营养仍有一半来自土壤［9］。因此，提高土壤保氮和供氮能力，是降低烟田氮损失，提高氮肥利用率的关键［10］。

目前，土壤的改良技术有很多［11］，如合理轮作、种植绿肥和有机肥与化肥配施等［12］。近年来，许多学者通过添加外源物质作为保氮剂来进行新型土壤改良技术研究［13-14］，该技术能有效改善土壤理化性状和养分状况，并对土壤微生物活动产生积极影响，为植物生长提供良好条件，促进植物生长［15］。外源保氮剂种类很多，不同保氮剂对氮肥利用率的影响和作用机理有所不同，主要分为3类：（1）矿物保氮剂。主要包括蛭石、膨润土、沸石和麦饭石等，作用机理为通过矿物质较强的离子交换性和吸附性来提高土壤的养分有效性。郑瑞生等研究发现，在酸性植烟土壤中施入沸石能提高土壤养分的有效性，促进烤烟对肥料的吸收利用，提高烤烟干物质积累量，改善烤烟品质［16］。（2）化学保氮剂。主要包括过磷酸钙、硫酸亚铁、硝化抑制剂和脲酶抑制剂等，其中硝化抑制剂（DMPP）是一类能够抑制铵态氮向硝态氮进行生物转化的化学物质，该类物质除能够减少氮肥损失、提高氮肥利用率、增加农作物产量外，还可降低农作物中的亚硝酸盐含量，提高农作物品质，减少施肥量过高时对土壤、地下水和环境产生的污染［17］。脲酶抑制剂（NBPT）可以降低尿素水解为铵态氮的速度，减少铵态氮的挥发和硝化。（3）生物保氮剂。指的是利用各种生物源材料制成的有机土壤保氮剂，其主要成分包括微生物、有机物质和活性元素等，可以改善土壤结构、提供养分以及增加土壤保水保肥能力。如李凤梅等在翅碱蓬湿地土壤中添加改良生物炭、腐殖土、有机肥、稻草秸秆和生物菌肥等5种生物有机改良剂后，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量增高，土壤质量得到有效改善和提升，是克服肥料氮素损失的有效办法［18］。

湖南郴州属亚热带季风性湿润气候区，自然条件优越，降水量充沛，是我国浓香型烟叶主产区之一［19］。但郴州较多的降水量和烟农的不合理施肥对土壤、环境和烟叶质量造成很大影响，笔者所在实验室前期研究发现，铵态氮肥的氨挥发与硝态氮肥以径流、淋溶形式损失是造成郴州烟田氮素损失的主要途径［20-22］，目前大多仍使用水肥一体化、覆盖农膜和秸秆还田等传统方法进行氮肥保育，保氮效果有限，而关于施用外源添加剂等新型保氮方法的研究鲜有报道，本试验通过结合添加矿物保氮剂（沸石、麦饭石）、生物保氮剂（腐殖酸、自制烟梗水热生物炭）、化学保氮剂（硝化抑制剂）、脲酶抑制剂等3个不同类型共6种土壤保氮剂，研究不同保氮剂对郴州烟田氮肥利用率的提升效果，旨在为降低烟田氮损失、提高氮肥利用率和提升烟叶产质量提供一种新型技术。

1 材料与方法

1.1 试验条件

试验于2022年3月在湖南省桂阳县方元镇（112°41′24″E，25°38′24″N）进行，并依据2022年试验结果于2023年3月进行大田示范验证。试验地海拔424 m，属亚热带季风气候，四季分明，雨热同季，光照充足，雨量充沛，无霜期长，年平均气温18 ℃，年均无霜期210 d，日照时数1 780 h，年平均降水量1 500～1 800 mm。

1.2 试验材料

供试品种：云烟87。

试验地情况：土壤类型为水稻土，种植方式为烟稻轮作，土壤质地为粉壤土。耕层硝态氮含量28.21 mg/kg、铵态氮含量6.94 mg/kg、速效磷含量34.58 mg/kg、碱解氮含量37.92 mg/kg、速效钾含量273.94 mg/kg、有机质含量25.05 g/kg，pH值为7.8。

供试肥料：高碳基土壤修复肥，由河南惠农土质保育有限公司提供，总养分含量为5.02%，氮（N）含量17.6 g/kg，P2O5含量11.5 g/kg，K2O含量21.1 g/kg，全碳含量303.5 g/kg；生物发酵菜籽饼肥，氮磷钾（N+P2O5+K2O）总养分含量≥8%，N含量50.0 g/kg，P2O5含量21.6 g/kg，K2O含量10.3 g/kg，有机质含量≥70%，全碳含量 404.6 g/kg；郴州烟草专用基肥，N、P2O5、K2O含量分别为8%、17%、7%，硝态氮含量/总氮含量≥15%）；硫酸钾（含K2O 52%），过磷酸钙（含P2O5 12%）和磷酸二氢钾（N、P2O5、K2O含量分别为0、52%、34%）；提苗肥（N、P2O5、K2O含量分别为20%、9%、0，硝态氮含量/总氮含量≥40%），烟草专用追肥（N、P2O5、K2O含量分别为11%、0、31%，硝态氮含量/总氮含量≥50%）。

供试保氮物料：沸石（由河南瑞林净水材料有限公司提供，硬度98HRB，密度1.7 g/cm3，盐酸可溶率0.3%）；麦饭石（由河南瑞林净水材料有限公司提供，硬度98HRB，密度1.7 g/cm3，盐酸可溶率0.3%）；腐殖酸（由灵石县绿洲生物肥业有限公司提供，矿源腐殖酸含量≥50g/L，黄腐酸含量≥95%）；烟梗水热生物炭实验室自制，黑色颗粒状，制备条件为粉碎烟梗15 kg，近临界水60 L，反应温度（160±5） ℃，反应釜压力＞3 MPa，反应停留时间15 min［23］；硝化抑制剂（由河南神雨生物有限公司提供，白色晶体，相对密度1.40，熔点202～212 ℃，溶于水和乙醇，微溶于乙醚和苯，有效成分含量98%，酸度≤7.5%）；脲酶抑制剂（由河南神雨生物有限公司提供，有效成分含量98%，酸度≤7%）。

1.3 试验设计

试验共设计9个处理，分别为CK0（不施氮肥）、CK1（仅施化肥氮，不施有机肥）、CK2（常规氮磷钾肥+常规有机肥）、T1（常规氮磷钾肥+常规有机肥+沸石）、T2（常规氮磷钾肥+常规有机肥+麦饭石）、T3（常规氮磷钾肥+常规有机肥+腐殖酸）、T4（常规氮磷钾肥+烟梗水热生物炭）、T5（常规氮磷钾肥+常规有机肥+颗粒态硝化抑制剂）、T6（常规氮磷钾肥+常规有机肥+脲酶抑制剂）。除CK0处理外，其他各处理总氮量均为169.5 kg/hm2，各处理施用的磷钾肥相同。每个处理3次重复，每个重复3行，每行27株烟，试验地两边各设2行保护行。2022年3月28日移栽烟草幼苗，栽培密度为 1 100株/667 m2。按照郴州烟草优质烟叶生产标准进行大田施肥和管理，试验地烟株于5月20—30日进行打顶抹腋芽，6月20日开始采收下部叶，分3次采收，7月10日采收结束。

示范试验共设计3个处理，分别为对照：常规施肥；DMPP示范：常规施肥，增施硝化抑制剂DMPP；自制烟梗水热生物炭示范：常规施肥，配施自制烟梗水热生物炭。每块示范地面积0.667 hm2，2023年3月20日移栽烟草幼苗，栽培密度为1 100株/667 m2。按照郴州烟草优质烟叶生产标准进行大田施肥和管理，示范地烟株于5月13—20日进行打顶抹腋芽，6月20日开始采收下部叶，分3次采收，7月5日采收结束。

土壤改良剂使用方法：自制烟梗水热生物炭、腐殖酸、沸石、麦饭石于移栽时穴施，每穴10 g。

DMPP使用方法：将氮肥或烟草专用肥与DMPP掺匀后使用。掺配比例为通过计算复混肥中纯氮量，按照纯氮的1%添加DMPP。追肥和基肥均需要先与DMPP掺混后使用。

NBPT使用方法：将氮肥或者烟草专用肥与NBPT掺匀后使用。掺配比例为通过计算复混肥中纯氮量，按照纯氮的0.5%添加NBPT。追肥和基肥均需要先与NBPT掺混后使用。

1.4 样品采集及测定方法

在烟株移栽后60 d，根据YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》测定株高、茎围、节距、叶长、叶宽、叶片数等农艺性状；从烟株移栽后15 d开始每隔15 d取根际土壤测定土壤硝态氮、铵态氮含量，共取样3次；在烟株打顶前1周，每个小区取5株烟，于105 ℃下杀青15 min后，在60 ℃下烘干至恒重，分别测量根、茎、叶干重。杀青样粉碎后过60目筛，用德国Elementar公司的碳氮元素分析仪测量各部位总氮含量。

根据打顶前1周烟株干物质积累量及各部位总氮含量，通过差减法计算各处理氮肥利用率，计算公式为：

氮肥利用率=（施氮处理烟株氮素吸收量-不施氮处理烟株氮素吸收量）/施氮量×100%。

烟叶采烤结束后，统计各处理烟叶产量、产值，计算氮效益，计算公式为：

氮肥农学效率=（施氮处理烟叶产量-不施氮处理烟叶产量）/施氮量；

氮肥产投比=（施氮处理烟叶产值-不施氮处理烟叶产值）/氮肥投入成本。

1.5 数据分析方法

试验数据采用Excel 2019软件进行整理，利用DPS软件的LSD法（α=0.05）进行差异显著性分析，使用Origin 2019pro绘图。

2 结果与分析

2.1 各处理农艺性状

从表1可以看出，烟株移栽60 d后，CK1处理的叶长、叶宽和茎围与CK2处理相近，株高、节距和叶片数均低于CK2处理。T1、T2处理的各个农艺性状指标除叶片数外均与CK2处理无显著性差异。T3～T6处理的茎围、节距、叶长和叶片数等指标均与CK2处理相比略有提高，但差异均未达到显著水平。CK2处理的株高和叶宽分别为99.0、32.5 cm，T3～T6处理与之相比分别增加4.04%、5.05%、13.13%、12.12%和10.77%、6.15%、19.38%、16.92%，其中T3、T4处理与CK2处理相比差异不显著，T5、T6处理显著高于CK2处理。综合来看，T3、T4处理对烟株生长有促进作用但效果不明显，T5、T6处理对烟株的生长促进效果较大，主要表现为烟株较高，叶片较宽，说明化学保氮剂对烟株生长的促进效果最好，其次为生物保氮剂。

2.2 各处理土壤硝态氮含量和铵态氮含量

由表2可知，在采样第1时期，除对照组外处理间T5处理铵态氮含量最大且硝态氮含量最低，可能是因为T5处理施入的DMPP是一类能够抑制铵态氮转向硝态氮进行生物转化的化学物质，通过抑制铵态氮向硝态氮的转化，减少了氮肥损失，因此铵态氮含量较高，为48.69 mg/kg，较CK2处理提高91.24%，硝态氮含量为71.09 mg/kg，较CK2处理降低了35.29%。T3处理铵态氮、硝态氮含量都较低，铵态氮含量为19.20 mg/kg，相对于CK2处理降低了24.59%，硝态氮含量为76.83 mg/kg，相对于CK2低了30.07%，这可能是因为T3处理施入的腐殖酸是一种具有较强吸附缓冲性和螯合能力的大分子胶体物质，其阳离子交换量大，对游离态铵根离子吸附性较强，使T3处理土壤中的铵态氮、硝态氮含量减少。T1、T2、T4、T6处理的铵态氮、硝态氮含量较接近，铵态氮含量均略高于CK2处理，分别较CK2增加8.20%、10.76%、8.87%、1.50%，说明在施肥早期加入的沸石、麦饭石、烟梗水热生物炭和NBPT对土壤中的铵根离子有固持作用，可降低烟田氮损失，且效果相近。

在采样第2时期，T5处理和T3处理的铵态氮、硝态氮含量在各处理中的表现与第1时期相似，T5处理铵态氮含量较高，为27.29 mg/kg，较CK2处理高46.80%，硝态氮含量较低，为99.12 mg/kg，较CK2处理低2.49%，可以看出，硝化抑制剂在第2时期对土壤中铵态氮向硝态氮转化的抑制作用有所减弱，效果弱于第1时期，说明硝化抑制剂在施肥初期效果较好。除对照组外处理间T3处理硝态氮、铵态氮含量均为各处理间最低，说明腐殖酸对土壤中游离态铵根离子的吸附作用依然较强。T1处理和T2处理的铵态氮、硝态氮含量相近，铵态氮含量分别为25.32、20.28 mg/kg，硝态氮含量分别为105.29、100.39 mg/kg，均略高于CK2处理，说明沸石和麦饭石的性质功能以及保氮效果较为相似。T4处理铵态氮含量为29.33 mg/kg，较CK2处理提高57.78%，可以看出，烟梗水热生物炭降低烟田氮损失的作用较施肥早期有所提高，可能是因为烟梗水热生物炭有较小的颗粒尺寸、较大的比表面积，在施肥早期吸附能力较强，吸附土壤中的氮素，使土壤铵态氮、硝态氮含量减少。T6处理铵态氮含量为38.05 mg/kg，较CK2处理提高104.68%，可以看出，脲酶抑制剂的保氮效果较施肥早期有较大提高，可能是因为脲酶抑制剂早期对脲酶活性的抑制效果不明显，随着使用量的增加对脲酶的抑制效果逐渐增大。

在采样第3时期，T5处理的硝态氮含量大幅减少，铵态氮含量增加，可以看出，在施肥后期硝化抑制剂的作用降低，硝态氮向铵态氮的转化量增加。T1～T6处理铵态氮含量比较稳定，铵态氮含量为27.45、22.73、22.08、20.62、26.67、22.95 mg/kg，相对于CK2均有所增加，说明T1～T6处理所添加的物料均对土壤铵根离子有固持作用。总体来看，硝化抑制剂处理（T5处理）的效果最好，其次为脲酶抑制剂处理（T6处理）。

2.3 各处理烟株干重

从表3可以看出，T1、T2处理的烟株总干重与CK2处理相近，T3、T4处理略高于CK2处理，T5处理最高，为264.2 g/株，其次为T6处理，为231.6 g/株。说明T5处理中加入的硝化抑制剂对烟株干重的提升效果最好，T3、T4处理中加入的腐殖酸、烟梗水热生物炭对烟株干重略有提升，效果最差的为T1、T2处理。从部位来看，叶和茎干重最高的均为T5处理，分别为126.2、79.8 g/株，根干重最高的为T4处理，为66.6 g/株。综合来看，对烟株干物质积累促进效果最好的为硝化抑制剂处理（T5处理），其次为脲酶抑制剂处理（T6处理）。

2.4 各处理烟株不同部位含氮量

由表4可知，各处理中烟株整株含氮量最高的为T5处理，最低的为CK0处理，T1～T6处理烟株含氮量较CK2处理均有所提高，分别提升1.12%、4.06%、5.05%、22.30%、28.75%和24.54%。对于根含氮量，T4、T5、T6处理较高，其中最高的为T6处理，较低的为T1、T2、T3处理，其中最低的为T2处理；从茎含氮量来看，除对照组外处理间最高的为T5处理，最低的为T1处理，除T1、T4处理外，其他处理相对于CK2处理均有提升；从叶含氮量来看，最高的为T4处理，最低的为T2处理，整体上除CK0处理外，T1、T5、T6处理的叶含氮量与CK2差异不大，T2、T3处理显著小于CK2处理。综合以上分析，T4、T5、T6处理的烟株含氮量表现最好，T1、T2、T3处理略低但仍优于对照组。

2.5 各处理氮肥利用率

根据差减法计算试验地各处理氮肥利用率，结果（图1）可以看出，单施化肥的CK1处理氮肥利用率为13.1%，与之相比，CK2、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的氮肥利用率均有所增加，分别为15.95%、16.78%、17.87%、18.34%、26.51%、29.57%和27.58%。各处理氮肥利用率表现为T5处理gt;T6处理gt;T4处理gt;T3处理gt;T2处理gt;T1处理gt;CK2处理gt;CK1处理，CK2处理以及T1～T6处理均可在一定程度上增强烟株对氮素的吸收能力。其中T4、T5、T6处理的氮肥利用率较高，最高的为T5处理，其次为T6处理，说明DMPP、NBPT和烟梗水热生物炭对氮肥利用率提升效果较大。

2.6 各处理烤后烟化学成分

由表5可知，试验地各处理中橘三（C3F）烟叶的烟碱含量和氯含量最高的为T5处理，且T5处理的钾含量也在较高水平，各个化学成分指标均达到优质烟叶水平。总糖含量最高的为CK0处理，但CK0处理的烟碱、氯、钾含量均为最低，未达到优质烟叶水平。总糖含量达到优质烟叶水平（18%～22%）的只有T4、T5、T6处理，其余处理总糖含量整体处于较高水平。综合来看，T5处理对烟叶化学成分改善效果最好。

2.7 各处理经济性状

从表6可以看出，试验地烟叶产量和产值最高的为T5处理，分别为2 293.80 kg/hm2和 76 407.45元/hm2，可能是因为T5处理的上等烟比例较高，中上等烟比例各处理间差异不大。T1、T2处理产量、产值相近，可能是因为沸石与麦饭石作用相似。处理组除T5处理外其余处理相对于常规施肥CK2处理经济形状均略有提升，提升比例最小的为T1处理，其上等烟与中上等烟比例也为处理间最小。

CK2处理的氮肥农学效率为9.70 kg/kg，CK1处理与之相比减少6.49%，说明施用有机氮可以增加氮效益，T1、T2、T3、T4、T5、T6处理与CK2处理相比分别提升4.12%、1.86%、6.08%、10.21%、13.71%和8.76%，说明施用固氮剂对氮肥农学效率的提升具有促进作用，其中T5处理作用最大。CK2处理的氮肥产投比为7.86元/元，相对于CK1处理有所减少，说明施用有机肥会增加施肥成本，但施用有机肥增加的高成本也会带来高收入。处理组除T1处理外其余处理氮肥产投比相对于CK2均有所增加，说明增施固氮剂带来的收益远大于其增加的成本，收益最高的为硝化抑制剂处理（T5处理），其次为烟梗水热生物炭（T4处理）和脲酶抑制剂处理（T6处理）。

从表7可以看出，2个示范地烟叶产量和产值较对照均有很大幅度的提升，DMPP示范地烟叶产量提升20.79%，产值提升了27.52%，上等烟比例和上中等烟比例也有所提高。DMPP示范地氮肥农学效率和氮肥产投比分别为12.40 kg/kg和 9.49元/元，较对照分别提高26.02%和31.81%；对氮肥利用率提升效果最大，较对照提升101.48%。自制烟梗水热生物炭示范地烟叶产量和产值较对照分别提升14.83%和18.96%，氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥产投比提升75.70%、18.59%和21.81%。大田示范验证了DMPP和自制烟梗水热生物炭对郴州烟田保氮效果的提升作用。

3 讨论

不同保氮物料的施用均可在不同程度上影响作物产量，施用保氮物料在今后可能会成为减少烟田氮损失，提高氮肥利用率的重要举措［14］。本研究结果表明，施用保氮物料与烤烟的氮素积累、内在品质和经济性状的变化有着密不可分的关系，不同种类的物料特征不同，对烤烟的生长、品质及产质量的影响也不同。从农艺性状来看，T1、T2处理中的矿物保氮剂对烟株生长促进效果不明显，T3、T4处理中的生物保氮剂对烟株生长有促进效果但效果不大，T5、T6处理中的化学保氮剂对烟株生长促进效果最好，主要表现在株高和叶宽上。从铵态氮、硝态氮含量来看，在施肥早期，加入的沸石、麦饭石、烟梗水热生物炭和脲酶抑制剂（NBPT）对土壤中的铵根离子有固持作用，可降低烟田氮损失，且效果相近。硝化抑制剂（DMPP）可以抑制铵态氮向硝态氮的转化［24，17］，减少氮肥损失，并且在施肥初期效果较好。腐殖酸的阳离子交换量大，对游离态铵根离子吸附性较强［25］，可使土壤中铵态氮、硝态氮含量减少，施肥后期硝化抑制剂的作用降低，硝态氮向铵态氮的转化量增加。沸石和麦饭石的性质组成以及保氮效果相似，因此各成分含量相近。烟梗水热生物炭在施肥早期吸附能力较强［26］，随施肥量的增加降低烟田氮损失的作用有所提高。脲酶抑制剂早期对脲酶活性的抑制效果不明显，随着施用量的增加，对脲酶的抑制效果逐渐增大。总体来看，硝化抑制剂的处理效果最好，其次为脲酶抑制剂。综合烟株干重、总氮含量、烟田氮肥利用率、烟叶产量、烟叶产值、氮肥农学效率和氮肥产投比来看，DMPP处理分别为264.2 g/株、9.18 g/株、29.57%、2 293.80 kg/hm2、76 407.45元/hm2、11.03 kg/kg和8.58元/元，较常规施肥分别提升44.61%、28.75%、125.73%、10.88%、11.18%、13.71%和0.91%，效果最优，其次为脲酶抑制剂处理和烟梗水热生物炭处理。同时通过对比单施化肥处理（CK1处理）与常规施肥（CK2处理）也可以发现，化肥配施有机肥对烟株生长以及氮素利用率的增加有一定的效果。

DMPP的化学名称为3，4-二甲基吡唑磷酸盐，可以通过抑制土壤中的氨氧化微生物活性来延缓氨氧化反应，减少硝态氮的产生，使得土壤中的氮主要以铵态氮形式存在，这可以延长供氮时间、增加供氮强度，从而提高植株的氮吸收量，进而提高产量和氮素利用率。目前，DMPP在马铃薯［24］、小麦［27］、水稻［28］等各种农作物中均有研究且固氮效果较好，杨新强等通过设置在减氮条件下添加DMPP的处理发现，在陇中旱作马铃薯田使用DMPP，与相同施氮量处理相比，马铃薯的氮肥农学效率、氮肥偏生产力、水分利用效率和降水利用效率均有一定幅度的提升［29］；王静等研究了NBPT、DMPP及其组合对稻茬小麦产量及构成因子、氮素利用效率和土壤氮素的影响，结果表明，尿素配施DMPP或DMPP+NBPT均可以有效增加小麦产量，提高氮素利用效率［30］；张闻汉等研究发现，在中性稻田土中，氨氧化细菌（AOB）主导了土壤N2O的排放和硝化作用，DMPP和2-氯-6-三氯甲基吡啶（CP）可通过有效降低AOB丰度来抑制硝化作用和减少N2O排放［31］。关于DMPP在烟田中的作用尚未有研究。从本研究中2022年的试验结果来看，DMPP在郴州烟田施用前中期的保氮效果较好，而随着时间的推移，抑制铵态氮向硝态氮转化的作用逐渐减弱，这可能与DMP硝化抑制效率高、见效快的特点有关。因此，次年设置DMPP处理与常规施肥处理的大田对比示范试验，进一步验证DMPP在烟田中的保氮效果。结果发现，DMPP处理的烟叶经济性状相对于对照组依然有较大提升。由此可以确认，DMPP对郴州烟田保氮作用的提升是有效的。自制烟梗水热生物炭相比生物炭具有更高的比表面积和孔体积，使其物理吸附能力有所增强，作为土壤净化剂、保氮剂有更大优势。自制烟梗水热生物炭具有较好的示范效果，原因可能是实验室自制烟梗水热生物炭作为生物保氮剂，具有颗粒尺寸较小、比表面积较大、吸附能力较强等特点，相比于化学保氮剂在土壤中更加稳定，不易流失，且烟梗水热生物炭保氮效果高于其余生物保氮剂（腐殖酸），因此烟梗水热生物炭在土壤保氮方面具有较高的应用价值。

结果表明，在肥料中添加不同保氮剂对烟田氮素均有固持作用，效果由低到高为矿物保氮剂＜生物保氮剂＜化学保氮剂。其中DMPP的固氮效果最好，它可以有效抑制硝化过程的进行，减少铵态氮向硝态氮的转化，使施入烟田的化肥氮多数以铵态氮的形式固持在土壤中供作物吸收利用，从而提高氮肥利用率，减少氮损失。

4 结论

在郴州烟稻轮作生态系统中，施用腐殖酸、沸石、麦饭石、烟梗水热生物炭、硝化抑制剂（DMPP）和脲酶抑制剂（NBPT）等保氮物料均可在不同程度上减少烟田氮损失，提高氮肥利用率，保氮效果由低到高为矿物保氮剂＜生物保氮剂＜化学保氮剂，其中最优为施用DMPP的处理，氮肥利用率为29.57%，其次为NBPT处理和烟梗水热生物炭处理，均显著提高烟田氮效益和烟叶产质量。

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收稿日期：2024-01-25

基金项目：湖南省烟草公司郴州市公司科技项目（编号：2020431000240132、2021431000240173）。

作者简介：陈 卓（1998—），男，河南南阳人，硕士研究生，主要从事烟草栽培与生理研究。E－mail：912488946@qq.com。

通信作者：殷全玉，博士，副教授，主要从事烟草资源微生物利用与土壤保育研究。E-mail：quanyuy@126.com。