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深耕和绿肥掩青条件下生物炭对烟叶产质量和土壤养分的影响(三)

来源:时间:2025-04-21 21:50:42

2.4 不同處理對土壤養分的深耕生物影響

由表5可見,深耕和綠肥掩青條件下配施生物炭對土壤pH和CEC含量無顯著影響。和绿與單獨深耕相比,肥掩深耕+生物炭3000kg/hm2或綠肥+生物炭1500kg/hm2及以上時顯著提高了土壤有機質含量。青条與單獨深耕或綠肥掩青相比,炭对土壤土壤DOC含量在生物炭用量3000kg/hm2及以上時顯著增加,烟叶养分穴施750kg/hm2生物炭後DOC含量變化不大。产质與單獨深耕相比,量和每公頃撒施量4500kg或綠肥+生物炭1500kg/hm2及以上後土壤總氮含量顯著提高。深耕生物與單獨深耕或綠肥掩青相比,和绿隨著生物炭施用量的肥掩增加,土壤堿解氮、青条速效磷和速效鉀含量呈增加趨勢;相同生物炭施用量條件下,炭对土壤與深耕處理相比,烟叶养分綠肥掩青後土壤有機質、产质DOC、總氮、堿解氮、速效磷、速效鉀等養分含量的增幅相對較高。

2.5 不同處理對土壤微生物數量的影響

由表6可見,深耕條件下增施生物炭可顯著增加細菌數量。綠肥掩青後,條施和撒施生物炭可顯著增加圓頂期時的細菌數量,但穴施效果不明顯。采烤結束後,綠肥掩青處理之間細菌數量無顯著差異,但均顯著高於深耕處理。圓頂期時,與單獨深耕或綠肥掩青相比,配施生物炭顯著增加了真菌數量,且綠肥掩青後的效果更顯著。采收結束後,撒施4500kg/hm2生物炭配合深耕或綠肥掩青的真菌數量相對較高。圓頂期內不同處理間放線菌數量的變化趨勢與采收結束後相似,與單獨深耕或綠肥掩青相比,條施或撒施生物炭顯著增加了放線菌數量,但穴施生物炭後無顯著變化。

3 討論

生物炭有利於提高農作物葉片淨光合速率和幹物質積累,並最終提升農作物產量和品質。施用生物炭後,水稻、玉米、大豆的株高、葉片麵積及幹物質積累量明顯增加,烤煙的株高、有效葉片數、最大葉長寬、產量和產值等農藝性狀和經濟指標顯著提高,這與本研究中的結論一致,主要原因可能是施用生物炭能改善土壤孔隙性質、微生態環境和烤煙根係的通氣狀況,促進根係的發育及對養分的吸收效率,增加烤煙葉片的類胡蘿卜素和葉綠素含量,有利於光合能力的提高,從而促進了烤煙的幹物質積累。烤煙生產過程中,有效葉片數和葉麵積是產量的基礎。張廣雨通過盆栽和大田試驗發現施用生物炭後烤煙苗期和旺長期時的有效葉片數顯著增多;肖和友等發現生物炭對烤煙不同生育期有效葉片數的影響與生物炭的施用年限有關,施用生物炭的前2年有效葉片數增加,第3年則無顯著變化;張誌浩報道烤煙有效葉片數受土壤類型影響,在暗棕土壤中施加生物炭可增加烤煙葉片數,然而在褐土和水稻土中施加生物炭對烤煙葉片數的影響不顯著。本研究中,生物炭顯著提高了烤煙圓頂期時的有效葉片數,原因可能是生物炭改善了土壤保肥性能和養分有效性,葉片淨光合速率增強,從而有利於烤煙中上部煙葉的營養吸收和開片,烤煙的產量、產值和上等煙比例也隨之增加。從煙葉經濟性狀來看,綠肥掩青與生物炭結合(穴施750kg/hm2或撒施4500kg/hm2)效果較好。

一般認為,河南烤煙中部煙葉煙堿含量、糖堿比、氮堿比、鉀氯比和兩糖比的較合適範圍分別為2.0%~2.8%、8.0~9.5、0.7~1.0、≥3.0和≥0.8。研究表明,增施生物炭能顯著提高烤煙中部煙葉的總糖含量,降低煙堿含量,使化學成分更協調,煙葉的香吃味和口感得以改善。此外,生物炭能降低烤煙對銨態氮的吸收速率,提高土壤硝態氮銨態氮的相對比例,減少植株對氮素的吸收,從而削弱煙葉中煙堿的合成。本研究中發現,生物炭可降低烤煙的煙堿和總氮含量,提高總糖、還原糖和鉀含量,這與前人的研究結果一致。同時,生物炭改變了煙葉兩糖及鉀氯含量,提高了糖堿比、鉀氯比和燃燒性,這可能與生物炭調節土壤碳/氮比值、改善土壤微生態環境、提高煙葉質體色素含量,進而提升煙葉品質有關。此外,關於生物炭對烤煙氯離子含量的影響,不同研究者的結論有所差異,煙葉氯離子含量有上升、不變和下降3種變化,並受生物炭用量、土壤類型等因素的影響。因此,生物炭對烤煙吸收氯離子方麵的影響與生物炭種類、施用方式及土壤環境密切相關,其具體作用機理還需進一步研究。綜合來看,深耕條件下配施生物炭撒施4500kg/hm2和穴施750kg/hm2,或綠肥掩青後撒施4500kg/hm2、條施生物炭3000kg/hm2和穴施750kg/hm2,均可改善烤煙化學成分的協調性。

由於生物炭含有大量K+、Ca2+、Mg2+等鹽基離子,且本身是堿性的,故可提高酸性土壤的pH,但其對偏堿性土壤的pH作用效果不明顯。有報道指出,生物炭可提高土壤總碳和總氮含量,大田增施生物炭後土壤有機質、總氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量上升顯著,且提升效果隨著生物炭用量的增加而增加,本研究中也發現有類似趨勢,這可能與生物炭和肥料的互補或協同作用有關,即生物炭豐富的官能團和巨大的比表麵積可吸附多種離子,延緩肥料養分在土壤中釋放並降低養分淋失,從而增加土壤保肥性能和養分的有效性。本研究中還發現,與深耕處理相比,相同用量的生物炭結合綠肥處理後土壤養分指標的增幅相對較高,這可能是由於油菜綠肥的養分較為豐富,碳氮比適中,還田後易於被微生物分解發酵,進而促進了土壤養分的增加。此外,生物炭可促進以羧酸類和多聚物類物質為碳源的土壤微生物生長,增強微生物對碳源的利用程度。

本研究中生物炭施入土壤後顯著增加了圓頂期時土壤的細菌、真菌和放線菌數量,這與前人的研究結果一致,這可能與生物炭的多微孔結構為微生物提供了較好的棲息環境有關。生物炭對土壤微生物數量的影響與生物炭自身特性、土壤類型及試驗地條件等多種綜合因素密切相關,而土壤環境變化的複雜性,使生物炭對土壤微生物的數量和多樣性的影響較難預計;本研究中穴施生物炭後圓頂期時細菌、放線菌數量無明顯變化,可能與取樣點位置距離生物炭穴施點相對較遠、穴施生物炭用量相對有限等因素有關。

4 結論

深耕或綠肥掩青條件下配施生物炭,提高了烤煙株高、葉片數、莖圍和葉麵積等農藝性狀指標,烤煙產量、產值和上等煙比例等經濟性狀也相應提升,烤煙化學成分的協調性得到明顯改善。深耕或綠肥掩青條件下配施生物炭可提高土壤有機質、總氮、堿解氮、速效磷和速效鉀、DOC及總氮等養分含量。與對照相比,條施和撒施生物炭顯著增加了圓頂期時的微生物數量;相比深耕處理,綠肥掩青後土壤多種養分含量的增幅相對較高,更有利於微生物的繁殖。綜合比較各處理,以撒施4500kg/hm2或穴施750kg/hm2效果較好。

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