葉協(xié)鋒，李志鵬，于曉娜，劉浩，程昌新，王勇，代先強，周涵君，張曉帆

1 河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，國家煙草栽培生理生化研究基地，煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室，鄭州 450002；2 紅云紅河煙草（集團）有限責任公司，昆明 650000；3 重慶市煙草公司，重慶 404100；4 重慶市煙草公司彭水煙草分公司，彭水 409600

腐熟有機肥在烤煙生長期田間養(yǎng)分礦化釋放特征的研究

葉協(xié)鋒1，李志鵬1，于曉娜1，劉浩2，程昌新2，王勇3，代先強4，周涵君1，張曉帆1

1 河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，國家煙草栽培生理生化研究基地，煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室，鄭州 450002；2 紅云紅河煙草（集團）有限責任公司，昆明 650000；3 重慶市煙草公司，重慶 404100；4 重慶市煙草公司彭水煙草分公司，彭水 409600

【目的】探究腐熟有機肥田間養(yǎng)分釋放規(guī)律，為精準施用有機肥提供參考?！痉椒ā坑?015年采用尼龍網(wǎng)袋田間原位培養(yǎng)的方法進行有機肥礦化及土壤培肥效果研究。【結果】（1）有機肥還田后，有機碳、有機氮迅速礦化，在掩埋70 d內(nèi)礦化的有機碳和有機氮分別占整個掩埋期礦化量的86.51%和90.59%；（2）施用有機肥可以使土壤速效磷、速效鉀、腐殖酸、胡敏酸、富里酸含量維持在相對較高的水平；（3）施用有機肥可對土壤速效養(yǎng)分及腐殖酸變化起緩沖作用。（4）有機肥施入土壤后，初期土壤胡富比降低，經(jīng)過腐殖酸轉(zhuǎn)化后，土壤胡富比開始提升。【結論】在本試驗條件下，于煙株移栽前20 d施入充分腐熟的有機肥，其碳氮礦化規(guī)律能較好的滿足烤煙對養(yǎng)分的需求規(guī)律。

有機肥礦化規(guī)律；土壤培肥；腐殖酸

針對我國農(nóng)田土壤質(zhì)量逐年下降的現(xiàn)狀，農(nóng)業(yè)部及時提出了“一控兩減三基本”原則。國家煙草專賣局也將土壤保育作為行業(yè)“十三五”重大專項之一，開始推行有機肥與化肥配施的栽培模式。目前，有機肥已在廣大煙區(qū)初步應用，但對有機肥養(yǎng)分釋放規(guī)律及用量了解較少，導致有機肥的合理施肥時間和施肥用量無法正確確定。

烤煙是一種對氮素敏感的作物[1]，全生育期吸收的氮素中約2/3來自于土壤礦化氮[2]。在煙株生長后期氮素需求量較少，過多氮素會造成煙葉落黃困難、耐烤性差、上部葉煙堿含量過高、煙葉香氣差等問題，造成煙葉品質(zhì)降低[3]。有機肥中的氮素等養(yǎng)分在土壤中礦化釋放一般需要較長時間，不合理使用有機肥時可能導致煙株生長后期吸收氮素過多而延誤了煙葉正常的落黃成熟。因此，研究有機肥在施入土壤后礦化過程中的養(yǎng)分釋放規(guī)律，對于指導煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及土壤保育中合理施用有機肥具有重要意義。目前，研究有機肥氮素礦化常用室內(nèi)培養(yǎng)的方法[4-5]。室內(nèi)培養(yǎng)雖然可以精確控制溫度和濕度對土壤微生物活性的影響估算有機氮礦化速率，但是該方式無法真實反應有機肥在煙田的礦化情況。因此，本試驗在大田條件下進行有機肥礦化研究，以期深入了解煙田有機肥養(yǎng)分釋放規(guī)律、土壤培肥效果等，為科學指導煙農(nóng)合理施肥提供理論與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2015年在重慶市彭水縣進行，供試煙葉品種為云煙97，土壤為黃棕壤。土壤有機質(zhì)25.47 g/kg，堿解氮148.33 mg/kg，速效磷19.17 mg/kg，速效鉀512.59 mg/kg，pH 5.59。供試有機肥以玉米秸稈、豬糞、牛糞為原料（玉米秸稈：豬糞：牛糞：石灰=50:25:20:5），采用條垛式好氧高溫堆漚方式經(jīng)35 d充分腐熟發(fā)酵而成。發(fā)酵成熟時有機肥堆體呈黑褐色，較為松散，無結塊，肉眼看不見未腐熟的秸稈，有泥土芳香味。堆肥C/N為11.54，T值為0.52(腐熟成熟時T值為0.49～0.59)，滿足判定有機肥腐熟完全的物理和化學指標[6-9]，有機質(zhì)392.60 g/kg，總氮22.34 g/kg，全磷8.22 g/kg，全鉀39.57 g/kg，含水率28.05%。

有機肥養(yǎng)分釋放規(guī)律及土壤培肥效果研究設置兩個處理：CK為在尼龍網(wǎng)袋中裝入煙田原位過10目篩土壤200.00 g；T為在CK基礎上每個尼龍網(wǎng)袋中再裝入烘干（40℃）磨碎過10目篩有機肥20.00 g，有機肥與土壤混勻。每處理各埋48袋，每個小區(qū)面積為333 m2。尼龍網(wǎng)袋規(guī)格為300目尼龍紗網(wǎng)制成的20 cm × 20 cm可封口袋子，具有透氣、透水和不易降解的特點，可有效阻隔植物根系對尼龍網(wǎng)袋內(nèi)養(yǎng)分吸收[10-12]。4月15日整地起壟，起壟時埋入尼龍網(wǎng)袋，煙株于5月5日移栽。尼龍網(wǎng)袋埋入兩煙株移栽苗穴位置之間的壟體上距土表10 cm處，澆少量的原土懸濁液使之與土壤接觸，設置3次重復。煙田整地后，壟體上覆蓋地膜。從尼龍網(wǎng)袋掩埋日算起，每隔10 d在兩處理中各取3個尼龍網(wǎng)袋，用于測量各項指標。

1.2 測定項目與方法

全氮采用CNS元素分析儀（vario MACRO cube）測定；有機碳采用重鉻酸鉀氧化法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提——鉬銻抗顯色分光光度法；速效鉀采用火焰光度計法；銨態(tài)氮采用2 mol/L KCl浸提法，具體操作參照鮑士旦主編《土壤農(nóng)化分析》[13]。硝態(tài)氮采用流動分析儀測定[14]。腐殖酸、胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的樣品分離和制備采用國際腐殖酸協(xié) 會（International humic substance society，IHSS）分析方法[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010、SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 有機肥養(yǎng)分礦化特征研究

2.1.1 有機肥有機碳礦化特征

有機肥碳氮比相對較低，裝入尼龍網(wǎng)袋掩埋后分解速度較快，掩埋30 d后有機碳礦化率達到52.31%，占110 d總礦化量的62.90%（圖1）。掩埋40 d后，有機碳礦化速率趨緩，表明有機肥中易礦化的有機物質(zhì)含量已較低，逐漸進入復雜有機物質(zhì)的分解階段。掩埋50 d、70 d時有機肥中有機碳礦化率分別達到63.63%和71.95%，分別占110 d總礦化量的76.51%和86.51%。試驗結束即掩埋110 d時，有機肥有機碳礦化率達到83.17%。

圖1 有機肥有機碳礦化特征Fig.1 Mineralization of organic C in organic fertilizer

2.1.2 有機肥有機氮礦化特征

從圖2中可以看出，有機肥中的氮在尼龍網(wǎng)袋掩埋過程中礦化速率變化與有機碳類似，均表現(xiàn)為掩埋前期礦化速率較快，后期礦化速率較慢。有機肥在掩埋30 d時其有機氮礦化率達到32.84%，占110 d總礦化率的70.34%；掩埋50 d和70 d時礦化率分別為37.29%和42.30%，分別占110 d總礦化率的79.87%和90.60%。在掩埋110 d時，有機肥中約有46.69%的有機氮被礦化。

圖2 有機肥有機氮礦化特征Fig.2 Mineralization of organic N in organic fertilizer

2.2 土壤速效養(yǎng)分變化研究

2.2.1 有機肥礦化對土壤速效磷含量的影響

在掩埋期兩處理土壤速效磷含量均呈現(xiàn)波動式上升趨勢（圖3）。尼龍網(wǎng)袋掩埋10 d ～ 20 d，CK和處理T土壤速效磷含量稍有下降，20 d時達到最低值。此后，兩處理的土壤速效磷含量均開始呈上升趨勢，但上升軌跡不盡相同。處理T速效磷含量在掩埋40 d略有下降趨勢。50 d ～ 70 d，處理T土壤速效磷含量在22.90 mg/kg ～ 25.73 mg/kg，之后速效磷含量迅速上升。在整個掩埋期，處理T速效磷含量均高于CK，施用有機肥有助于提高土壤速效磷含量。

圖3 有機肥礦化對土壤速效磷含量的影響Fig.3 Effect of organic fertilizer mineralization on soil rapidly available phosphorus

2.2.2 有機肥礦化對土壤速效鉀含量的影響

尼龍網(wǎng)袋掩埋10 d時，CK和處理T速效鉀含量差異不顯著（圖4）。掩埋20 d ～ 40 d，處理T速效鉀含量穩(wěn)步上升，且顯著高于CK。掩埋30 d ～ 70 d，處理T速效鉀含量在613.85 mg/kg ～ 761.07 mg/kg之間波動。掩埋70 d ～110 d，處理T和CK速效鉀含量均出現(xiàn)“V”形變化趨勢。CK速效鉀含量變化波動幅度較大，且在整個掩埋階段均低于處理T，說明添加有機肥可以顯著增加煙株生育期土壤速效鉀含量，且對土壤速效鉀含量變化起緩沖作用。

圖4 有機肥礦化對土壤速效鉀含量的影響Fig.4 Effect of organic fertilizer mineralization on rapidly available potassium

2.2.3 有機肥礦化對土壤硝態(tài)氮含量的影響

從圖5中可以看出，在整個掩埋期，CK和處理T硝態(tài)氮含量呈逐漸升高的趨勢。掩埋30 d內(nèi)，處理T硝態(tài)氮含量略低于CK；掩埋30 d后處理T硝態(tài)氮含量逐漸高于CK；掩埋110 d后處理T的硝態(tài)氮含量比CK高24.06 mg/kg。有機肥在掩埋前期供給土壤的硝態(tài)氮含量較低。

圖5 有機肥礦化對土壤硝態(tài)氮含量的影響Fig.5 Effect of organic fertilizer mineralization on nitric nitrogen

2.2.4 有機肥礦化對土壤銨態(tài)氮含量的影響

在掩埋過程中土壤銨態(tài)氮含量總體呈現(xiàn)出先快速下降后趨于平穩(wěn)的趨勢（圖6）。掩埋10 d時，處理T銨態(tài)氮含量達到68.14 mg/kg，遠高于 CK。掩埋10 d ～ 50 d處理T和CK銨態(tài)氮含量均迅速下降。掩埋50 d后，處理T和CK的銨態(tài)氮含量沒有顯著性差異。

圖6 有機肥礦化對土壤銨態(tài)氮含量的影響Fig.6 Effect of organic fertilizer mineralization on ammonium nitrogen

2.3 有機肥礦化對土壤腐殖酸的影響

2.3.1 有機肥礦化對土壤腐殖酸含量的影響

從圖7中可以看出，在整個掩埋期，處理T腐殖酸含量均顯著高于CK，可見施用有機家肥提高了土壤中的腐殖酸含量。處理T的腐殖酸含量在整個掩埋期相對穩(wěn)定，而CK中腐殖酸含量在掩埋后期波動較大，可能受到了外界環(huán)境的影響。

圖7 有機肥礦化對土壤腐殖酸含量的影響Fig.7 Effect of organic fertilizer mineralization on humus acid

2.3.2 有機肥礦化對土壤胡敏酸含量的影響

從圖8中可以看出處理T在掩埋80 d內(nèi)胡敏酸含量保持穩(wěn)定，之后呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。處理T和CK胡敏酸含量在掩埋90d時達到最低，分別為6.73 g/kg和4.54 g/kg，之后兩處理胡敏酸均呈上升趨勢。處理T土壤胡敏酸含量在整個掩埋期均顯著高于CK。

圖8 有機肥礦化對土壤胡敏酸含量的影響Fig.8 Effect of organic fertilizer mineralization on humic acid

2.3.3 有機肥礦化過程對土壤富里酸含量的影響

從圖9中可以看出，尼龍網(wǎng)袋掩埋40d內(nèi)，處理T富里酸含量呈波動狀態(tài)但波動幅度較小，CK富里酸含量則呈下降趨勢。掩埋40 d ～ 80 d時，處理T富里酸含量先下降后升高，CK呈波動式升高趨勢。兩處理富里酸含量在掩埋80 d時達到最大值分別為19.60 g/kg和16.15 g/kg，此后均呈“V”變化趨勢。處理T富里酸含量在尼龍網(wǎng)袋整個掩埋過程中均高于CK且變化幅度相對較小，說明施用有機肥可以提高土壤富里酸含量并對土壤富里酸變化起緩沖作用。

圖9 有機肥礦化對土壤富里酸含量的影響Fig.9 Effect of organic fertilizer mineralization on fulvic acid

2.3.4 有機肥礦化對土壤胡富比的影響

在掩埋40 d內(nèi)，CK土壤腐殖化程度顯著高于處理T，處理T土壤腐殖化程度相對較低（圖10）。掩埋40 d ～ 60 d時處理T土壤腐殖酸腐殖化程度增加；掩埋60 d ～ 70 d兩個處理土壤腐殖化程度均呈現(xiàn)下降趨勢；掩埋80 d ～ 90 d處理T土壤腐殖酸腐殖化程度超過CK；掩埋110 d時，處理T胡富比為0.55高于CK。

圖10 有機肥礦化對土壤胡富比的影響Fig.10 Effect of organic fertilizer mineralization on H/F

3 討論

煙葉栽培上施肥措施通常為“前促后控”?？緹熞圃?0 d后對氮素的吸收速率急劇增加，移栽40 d后對氮素的吸收量最多，移栽55 d時煙株已吸收總氮量的91%，之后吸收量急劇減少[17]。本研究結果表明，所選用的腐熟有機肥中氮素釋放規(guī)律與烤煙需氮規(guī)律基本吻合，即有機肥在掩埋70 d(煙株移栽50 d)內(nèi)釋放了掩埋期90.59%的氮素。研究表明，有機肥腐熟過程中，微生物將無機態(tài)氮和有機碳氮化合物進行轉(zhuǎn)化分解，部分氮素參與較穩(wěn)定的大分子有機物質(zhì)如腐殖酸的形成，增加了有機肥中碳氮的穩(wěn)定性[18]，同時腐熟處理可以降低有機肥有機氮的礦化量，而且腐熟程度越充分降低幅度越大[19-20]。此外，有機肥礦化也受原料組成、溫度、水分、土壤質(zhì)地等多種因素影響[4,21-23]。研究表明有機肥在煙株生育期內(nèi)有機氮礦化率在30% ～ 60%[12,24-26]。本試驗中，有機肥在掩埋110 d時，有機肥中僅有46.69%的有機氮被礦化，并且80%以上的氮素是在施入后50天內(nèi)釋放。因而，本試驗結果表明，合理施用有機肥可以在改良煙田整體土壤狀況的同時，也可避免煙株吸收過多氮素。即有機肥的養(yǎng)分釋放規(guī)律在符合烤煙需肥規(guī)律的同時避免對煙葉正常落黃產(chǎn)生負面影響。

有機氮在土壤動物和微生物作用下，轉(zhuǎn)化成無機態(tài)氮（主要是銨態(tài)氮），銨態(tài)氮可進一步發(fā)生硝化作用生成硝態(tài)氮[27]。在通氣不良和反硝化細菌作用下，硝態(tài)氮被還原成氮氣，造成氮素損失[28]。此外游離的氨和亞硝酸根對反硝化作用也有抑制效果[29]。本試驗煙田土壤pH值為5.59低于6.5，偏酸性，不利于反硝化作用的發(fā)生。試驗中硝態(tài)氮積累的時期在是5月～ 9月，或許是煙區(qū)溫度升高土壤中硝化酶活性較高，同時土壤游離氨含量的升高及對反硝化過程的抑制造成的。在掩埋10 d ～ 20 d時，土壤中銨態(tài)氮含量迅速下降，而硝態(tài)氮含量上升幅度卻較小，可能是煙株生長吸收大量銨態(tài)氮造成的；此外降水導致土壤中氧氣含量降低，反硝化作用增強，使土壤中的部分無機氮以氣體形式散失[30-31]，對硝態(tài)氮的產(chǎn)生也產(chǎn)生影響。

有機物料在土壤中的分解是形成新腐殖質(zhì)的前提。有機肥施入土壤后，土壤胡敏酸和富里酸的絕對數(shù)量增加，且最初富里酸的形成速度大于胡敏酸，與張晉京等[32]研究結果一致。在土壤中，影響腐殖酸穩(wěn)定性的因素很多[33]。王彥輝等[34]認為森林土壤有機質(zhì)的分解速率在很大程度上受控于環(huán)境條件，其中含水率起著關鍵作用，干旱和水分過多都會限制土壤微生物的活動。于水強[35]、關松[36]等都認為高氧條件下有利于土壤富里酸的分解與轉(zhuǎn)化，一方面高氧有利于富里酸的氧化、聚合，使其向胡敏酸轉(zhuǎn)化；另一方面，高氧可能不利于富里酸本身形成。在煙株生長后期，為除膜下雜草，部分地膜破裂，壟體土壤含水率和通氣性均得到提高[37]，易受雨水淋蝕，且新形成的胡敏酸和富里酸氧化程度和芳香程度低，脂族性較高，分子結構簡單，易被氧化分解[38-39]，這或是在尼龍網(wǎng)袋掩埋90 d時，兩處理土壤腐殖酸出現(xiàn)降低趨勢，其中富里酸含量下降趨勢最為明顯的原因。有機肥施入土壤初期主要是以有機肥本身所含類胡敏酸物質(zhì)為基礎腐解產(chǎn)物發(fā)生聚合作用形成新的胡敏酸，一段時間后碳水化合物和酰胺化合物以木質(zhì)素分解的殘體為核心發(fā)生聚合作用形成新的胡敏酸[38]，這使土壤胡敏酸得到補充；此外，有機肥施入土壤會活化土壤原有有機質(zhì)且新形成的富里酸比原有土壤中富里酸的分解速度快，向胡敏酸轉(zhuǎn)化的速度也比原有富里酸快[39]。故處理T在遇到外界環(huán)境影響時土壤腐殖酸變化表現(xiàn)出一定的緩沖性，而CK土壤腐殖酸含量易受外界環(huán)境的影響。

4 結論

充分腐熟的有機肥施入土壤后，有機碳、有機氮迅速礦化，在掩埋70 d內(nèi)礦化的有機碳和有機氮分別占整個掩埋期礦化量的86.51%和90.59%。充分腐熟的有機肥遵循“前期礦化快、后期礦化慢”的特點，符合烤煙“前促后控”的需肥規(guī)律，但硝態(tài)氮釋放具有一定延遲性，在施用時需注意。此外，施用有機肥可以提升土壤腐殖酸水平，促進腐殖酸轉(zhuǎn)化，對土壤速效養(yǎng)分變化起到緩沖作用。

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：YE Xiefeng, LI Zhipeng, YU Xiaona, et al. Study on release of nutrients from mineralized organic fertilizer during fl ue-cured tobacco growth period [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(3)

*Corresponding author.Email：yexiefeng@163.com

Study on release of nutrients from mineralized organic fertilizer during fl ue-cured tobacco growth period

YE Xiefeng1*, LI Zhipeng1, YU Xiaona1, LIU Hao2, CHENG Changxin2, WANG Yong3, DAI Xianqiang4, ZHOU Hanjun1，
ZHANG Xiaofan1
1 Tobacco Science College of Henan Agricultural University/National Tobacco Cultivation and Physiology and Biochemistry Research Centre/Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry, Zhengzhou 450002, China;2 Hongyun Honghe (Group) Tobacco Corporation, Kunming 650000,China;3 Chongqing Municipal Tobacco Company, Chongqing 404100,China;4 Chongqing Pengshui Tobacco Company, Pengshui 409600, Chongqing, China

Experiment was carried out to study nutrient release of mineralized organic fertilizer in order to use mineralized organic fertilizer more efficiently. Nutrient release of mineralized organic fertilizer was studied by method of nylon net bag. Results showed that (1) Organic carbon and organic nitrogen mineralized quickly, and their mineralization rate was 86.51% and 90.59% when buried for 70d. (2) Adding mineralized organic fertilizer could improve soil available phosphorus, soil available potassium, humus acid, humic acid and fulvic acid.(3) Using mineralized organic fertilizer had a bu ff er e ff ect on soil nutrients and humic acid of soil. (4) Using mineralized organic fertilizer could reduce soil H/F at early stage. Soil H/F increased after humic acid coversion. Fully rotten mineralized organic fertilizer applied 20 days before transplanting could meet nutrient demand.

organic fertilizer mineralization regularity; soil fertilizing; humus acid.

葉協(xié)鋒，李志鵬，于曉娜，等. 腐熟有機肥在烤煙生長期田間養(yǎng)分礦化釋放特征的研究[J]. 中國煙草學報，2017,23（3）

煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室資助項目（30800665）；重慶市煙草公司“云煙品牌導向型生態(tài)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術模式構建研究與推廣”項目（項目編號：NY20140401070010）

葉協(xié)鋒（1979—），博士，副教授，主要研究煙草栽培及土壤保育，Tel：0371-63558121，Email：yexiefeng@163.com

2016-08-24；< class="emphasis_bold">網(wǎng)絡出版日期：

日期：2017-02-28