不同来源氮素在烤烟体内的累积分配及对烟叶品质的影响

通过在云南省玉溪市赵桅村6组烟田（A）和赵桅实验基地（B）进行的大田15N示踪试验,研究了在不施氮和施氮90 kg/hm2条件下,水稻土烤烟干物质累积特征、肥料氮和土壤氮的吸收和分配及肥料氮和土壤氮对烟叶品质的影响。结果表明,施氮能显著提高烟株干物重,增加烟株吸氮量,但在生育后期施氮与不施氮处理,烟株均存在干物质和氮素累积过多问题。施氮90 kg/hm2情况下,烟株整个生育期中吸收的氮素主要来自于土壤氮,而且烟株吸收的土壤氮及其占总吸氮量的比例随生育期延长和烟叶着生部位的升高显著增加;到采收结束时,两试验田烟株吸收的土壤氮占总吸氮量的比例分别达69%和74%。不同施氮水平烟叶品质差异较大,不施氮处理各部位烟叶总氮和烟碱含量均偏低,糖碱比不协调;施氮处理各部位烟叶总氮含量均在适宜范围内,但由于烟株生育后期土壤供氮较多,上部烟叶存在烟碱含量偏高的问题。选择有机质含量适宜的土壤,控制烟株生育后期土壤供氮量,对降低上部烟叶总氮和烟碱含量,提高我国烟叶整体质量至关重要。     

结晶有机肥对土壤供钾能力及钾在烟株的分布特点

我国钾肥资源不足,缺钾面积大[1-2].钾是烟草品质重要指标,但国内烟叶含钾量偏低,施钾回收率往往不高[3 - 4].我国烟田土壤严重缺钾的面积达1/4,潜在缺钾面积更大[4].为解决烟叶含钾量偏低的问题,国内开展控制烟草K通道基因转移、筛选富钾育种材料和从栽培增钾渠道做了大量研究工作,但烟草钾量偏低现状仍未得到彻底解决[5].结晶有机肥在烟草生产中的应用已7年,2001年在全国11个种烟省的烟草新型肥料试验网的结果表明,它具有省肥、增产、改善烟叶品质的效果[6 - 8].最近又有报道关于结晶有机肥氮在土壤烟株中的分布[9].本文主要报道结晶有机肥对5种烟田土壤供钾能力的影响及结晶有机肥施用后,钾在烟叶中的含量和不同叶位的分布特点.     

有机质对红壤烤烟氮素累积分配特征的影响

利用15N示踪技术,研究了有机质含量对红壤烤烟氮累积分配特征的影响。结果表明,随着土壤有机质含量增加,烤烟氮素累积时期延长,且累积量增加。烤烟后期吸收的氮素,在低有机质含量红壤上来自土壤供氮,中有机质含量来自肥料供氮,高有机质含量来自肥料供氮与土壤供氮。烤烟吸收总氮量中29.07%~40.26%来自肥料供氮,59.74% ~70.93%来自土壤供氮,表明烤烟吸收氮素大部分来自土壤供氮。氮素在烟株不同部位分配量表现为:烟叶烟茎烟根;烟叶各部位中的分配量为:在低有机质含量的红壤,下、中、上3个部位分配量相等,中有机质含量和高有机质含量上则为上部叶中部叶下部叶。有机质含量对下部叶氮素分配量影响不大,其它部位均表现为有机质含量越高,氮素分配量越大。烤烟不同部位中肥料氮比例表现为下部叶中部叶烟根烟茎上部叶,土壤氮比例表现为上部叶烟茎烟根中部叶下部叶;并且土壤有机含量越高,各部位中土壤氮的比例越高,肥料氮的比例越低,上部叶受土壤供氮影响最大。红壤上烤烟氮肥利用率在25.42%~30.61%之间,低有机质含量土壤氮肥利用率较低,中、高有机质含量利用率相对较高。在施肥过程中,低有机质红壤上应在N 90 kg/hm2基础上适当增加氮肥施用量,中等有机质含量上保持不变,高有机质含量上应适当降低氮肥用量。     

黑钙土烤烟氮素积累、分配的研究

通过对黑钙土上烤烟氮素积累与分配研究,结果表明,从烟株全生育期内氮素含量与积累结果可看出,不施氮肥处理,烤烟氮积累总量为96.97 kghm-2,黑钙土土壤供氮能力强;施氮处理N1(52.5 kghm-2)和N2(67.5 kghm-2)氮积累总量分别为117.94和121.59 kghm-2,烟株氮积累量同施氮量成正比,各部位烟叶氮素含量范围适中,从不同部位烟叶氮积累表明,N1和N2处理上部叶氮积累量分别为42.93 kghm-2和43.90 kghm-2,下部叶、茎花氮积累量相差不大,增加氮肥用量,烟株氮素主要集中在上部烟叶。从烤烟经济效益角度考虑,黑钙土上施氮量应控制在52.5~67.5 kghm-2之间比较适宜。     

烤烟烟碱合成及其氮素来源与移栽期和氮肥的关系研究

采用田间试验与15N同位素示踪微区试验,在湖北襄樊植烟生态区老湾村(N 31°27,′E 111°14′,海拔1130 m)研究了3个不同移栽期和施用氮肥对烤烟烟碱含量和烟碱氮素来源的影响。研究结果表明,与5月5日移栽相比,推迟移栽期至5月15日2~5日,烟碱含量、烟碱氮占总氮比例以及烟碱肥料氮比例分别平均增加10%8~5%、5%1~10%和21%5~6%;与不施氮相比,施用氮肥提高烟碱含量12%5~9%,提高烟碱氮占总氮比例5%~127%。烤烟烟碱氮占总氮的比例随生育进程逐渐增加,而各部位烟叶烟碱肥料氮比例随生育进程和叶位上升逐渐下降。土壤氮是烟碱氮的主要来源,对烟叶烟碱含量有决定性影响。结果说明在当地条件下,控施氮肥和适当提前移栽期更有利于降低烟叶(尤其是中、上部叶)中的烟碱含量。     

肥料~(15)N对烟叶氮和烟碱含量的影响

利用15N示踪技术在黄壤烟区研究了烤烟不同部位烟叶氮和烟碱含量的变化及肥料氮在烟碱中的分配。结果表明,不施氮肥的情况下,烟株第10片以上烟叶烟碱含量达到3.54%;施氮量为97.5kghm-2时,10片以上烟叶烟碱含量达到4.13%以上。烟碱积累在整个生育期是呈不断增加的趋势,于移栽后7周内积累较少,烟碱积累主要集中在9～15周,到烟叶采收结束17周为122.55kghm-2。烟叶进入成熟期后,烟碱含量与各部位烟叶来自土壤氮素比例呈正相关,其中与上部烟叶相关系数达0.88。烟碱总氮中来自肥料氮于下部、中部和上部烟叶分别占28.31%,26.63%和25.45%;相应构成烟碱的氮素中,下、中、上部烟叶中有来自土壤氮分别为71.69%、73.37%和74.55%。追肥氮占施氮总量30%条件下,烟碱中氮来自追肥氮在下、中和上部烟叶分别占14.25%、15.30%和14.94%,追肥氮是烟叶烟碱总氮主要氮源。     

我国烤烟生产中的氮素管理及其与烟叶品质的关系

在诸多营养元素中,氮素既是土壤中最不稳定的元素,也是影响烟叶产量和品质最为重要的元素。为追求产量,在我国目前的烤烟生产中氮肥施用过量的现象较为普遍。施氮量过高往往造成烟叶品质下降。生产中普遍推荐的肥料施用技术所提供的氮素与烟株生长的需氮规律不吻合。生长后期土壤氮素矿化使得烟株生长过程中的氮素营养难以控制,并缺乏有效的检测手段。目前对于造成烟叶中烟碱含量升高的真正原因没有正确认识。结合我们的研究,本文就我国烤烟生产中存在的上述问题进行分析与讨论。旨在通过努力达到烤烟生产中的氮素营养平衡,烟叶的化学成分趋于协调,并达到提高氮肥利用率、减少环境污染的目的。     

肥料氮和土壤氮对烤烟氮素吸收和烟碱合成的影响

烤烟是我国重要的经济作物,氮素营养对烟草的产量和质量起着重要的作用。烟碱含量是评价烟叶质量的关键指标之一,有许多因素影响烟叶中烟碱含量。比如降雨[1]、外界温度、光照[2~4]、土壤特性[1]和栽培措施[5~11]。在可控制因素中,氮素营养对调控烟碱含量显得尤为重要[8,12~15]。肥料氮和土壤氮作为烤烟氮素的两种主要来源,其对烤烟氮素营养和烟碱合成影响如何?关于这方面的研究甚少。目前,许多研究[16~19]表明,农田肥料氮过多施用造成作物品质下降、土壤中肥料氮素残留过多乃至地下水体污染等问题。为此,选择了种烟大省———云南省的玉溪地区作为试验点,并用15N示踪技术[20,21]在烤烟全生育     

烤烟成熟期氮素灌淋调亏对烟叶生长发育及质量的影响

于豫中砂壤土设计田间试验,在两个施氮水平下(常规施氮水平、常规施氮水平上增加15%),研究成熟期统一氮素灌淋调亏对烟叶生长发育、烤后烟叶化学成分、中性香气成分以及感官质量等的影响。结果表明:烤烟成熟期氮素灌淋调亏处理,有利于控制烟株生长后期的长势,促进成熟落黄和降低烤后烟叶的蛋白质、烟碱、总氮、钾以及氯的含量,提高还原糖和总糖含量,化学成分更趋协调;增氮条件下调亏处理中上等烟比例和均价分别高出不调亏处理18.03%和20.23%,亩产值高出其他处理12.72%~32.97%,上部叶中性致香成分高出其他处理15.75%~23.55%。因此,适当增加施氮量并结合成熟期灌淋调亏处理既有利于促进烟株前中期发育和干物质积累,提高中性致香物质含量,同时也可促进成熟期烟叶成熟,提高烟叶感官质量、均价、产量以及亩产值,从而提高经济效益。     

配施菜籽饼对贵州省烟叶氮素和烟碱累积的影响

通过在黄壤烟田中配施生菜籽饼肥与腐熟菜籽饼肥,研究了不同配施处理对土壤氮素状况、烤烟氮素累积和烟碱累积的影响。结果表明:无机氮肥配施生菜籽饼肥与腐熟菜籽饼肥均能够显著提高黄壤烟田土壤碱解氮含量,促进烤烟旺长期间的氮素运移,降低上叶部烟碱累积量。与配施生菜籽饼肥相比,腐熟后的菜籽饼肥在烤烟生育期中对土壤氮素养分的影响更加缓和、平稳,降低烤烟生长末期土壤碱解氮含量达66.4%;施用腐熟菜籽饼肥的烤烟与施用生菜籽饼肥的烤烟相比,叶部氮素累积量降低21.3%,打顶后烟碱的累积强度降低幅度达16.7%,烟碱累积高峰期延迟40 d,降低了较高叶位的烟碱累积量,从而协调烤烟叶部和烟碱累积的关系,促进烤烟正常成熟,提升烟叶品质。因此,建议黄壤植烟地区施入腐熟菜籽饼配施无机肥。     

施氮对春玉米氮素利用及农田氮素平衡的影响

田间试验研究了玉米对不同土壤氮素供应水平下作物氮素吸收利用、土壤氮素供应以及农田氮素平衡的影响。结果表明,玉米产量随施氮量的增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量的增加逐渐降低。土壤中硝态氮含量在玉米整个生育时期呈现先迅速下降后缓慢升高的趋势;玉米成熟期,施氮处理的各层土壤中硝态氮含量显著高于不施氮处理,各层硝态氮含量基本随施氮量的增加而升高。适量施氮促进玉米对氮素的吸收和利用,进而提高玉米生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高了硝态氮淋溶风险。施氮处理显著提高了收获后土壤中残留无机氮(Nmin),土壤残留Nmin随施氮量的增加而增加;当施氮量高于N 240 kg/hm2时,残留Nmin有下降趋势。氮素表观损失随施氮量的增加而增加。在本试验条件下,综合产量、氮肥利用率和土壤硝态氮累积情况考虑,合理施氮量应控制在N 1802~40 kg/hm2左右。     

可矿化氮与各有机氮组分的关系

用通气培养法测定了6种肥力36个不同土层土壤的可矿化氮,用Bremner法测定了各有机氮组分,采用相关分析、多元回归分析和通径分析确定可矿化氮与各有机氮组分之间的关系。结果表明,酸解氮与可矿化氮有较密切的正相关关系。在酸解氮中,酸解未知态氮与可矿化氮不相关;而氨基酸态氮、铵态氮、氨基糖态氮的多少与可矿化氮相互平行,相关系数均较高,似乎对可矿化氮皆有贡献。但多元回归分析表明,氨基糖态氮在方程中不显著;逐步回归分析更肯定了这一结果。通径分析进一步表明氨基酸态氮和铵态氮对可矿化氮有很高的通径系数,表明了它们有着直接重大贡献,而氨基糖态氮直接通径系数甚低。这些结果说明,可矿化氮主要来自酸解氮,特别是氨基酸态氮和铵态氮,后两者是其产生的主要来源。     

施氮水平对水稻氮肥利用率和径流负荷的影响

氮肥的过量施用导致显著的氮素损失,降低了环境质量。减少氮肥投入使其与作物需求相匹配对于保持农业生产的可持续发展具有至关重要的作用。为了评估不同施氮水平对水稻生产过程中的氮肥利用率和径流负荷的影响,利用长期实验基地开展了相关研究,实验共设置了4个施氮水平,即0、100、200和300 kg/hm~2。结果显示,随着施氮量的增加,粮食产量显著提高,而农学效率和偏肥生产力却呈相反趋势。作物地上部氮肥回收率则呈先增加后减少的趋势,并在200 kg/hm~2时达到峰值;氮素径流损失随施氮量的增加而增加。     

不同施氮水平对冬小麦季化肥氮去向及土壤氮素平衡的影响

采用田间微区15N示踪技术,研究了冬小麦季化肥氮去向及土壤氮素平衡。结果表明,在供试土壤肥力水平和生产条件下,N 150 kg/hm2的施肥量已达到较高产量,再增加氮肥用量小麦产量不再增加。随着施肥量的增加,地上部吸氮量有所增加,氮肥的表观利用率和农学利用率持续下降,而生理利用率则表现为低—高—低的变化趋势。在低施氮条件下,小麦主要吸收土壤氮的比例高于化肥氮;在高施氮条件下,小麦吸收土壤氮的比例下降。冬小麦收获后,仍有26.7%4~0.6%的氮肥残留在0—100 cm土层中,17.4%2~4.8%的氮肥损失。残留在土壤剖面中的氮肥主要分布在表土层。随着施氮量的增加,土壤氮素总平衡由亏缺转为盈余;土壤根区硝态氮也由播前消耗转为在播前的基础上累加,两个小麦品种表现为相同的趋势。     

不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率及氮平衡的影响

通过田间小区试验研究了不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、硝酸盐淋溶及氮平衡的影响。结果表明,施氮对夏玉米子粒有显著的增产作用,但随施氮量的增加产量变化不大。氮肥利用率在9.2%~22.6%之间,随施氮量的增加而降低。施氮可明显提高0~160 cm剖面土壤NO3--N含量,而且随深度的增加NO3--N含量呈降低趋势,累积峰主要在20~60 cm之间。玉米收获后,随着施氮量的增加氮素的损失量增加,各施氮处理的硝态氮残留量在121~221 kg/hm2之间,以N250处理的残留量最高,残留率近65%。     

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

  【目的】  小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库，土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗，综合考虑这两方面的影响，核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【方法】  收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果，分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献，小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系，以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【结果】  施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关 (P = 0.029)，而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关 (P = 0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3，源于化肥的比例约为1/3，追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率 (氮肥利用率+氮肥残留率) 之间呈极显著负相关 (P = 0.004)，而与氮肥损失率之间呈极显著正相关 (P < 0.001)。在秸秆不还田和还田条件下，小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关 (P ≤ 0.001)。  【结论】  在施氮量为N 60～500 kg/hm2时，小麦吸收的氮素1/3来自化肥，2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失，其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下，土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm2。     

Kinetics of C and N mineralization, N immobilization and N volatilization of organic inputs in soil

C and N mineralization data for 17 different added organic materials (AOM) in a sandy soil were collected from an incubation experiment conducted under controlled laboratory conditions. The AOM originated from plants, animal wastes, manures, composts, and organic fertilizers. The C-to-N_AOM ratios (η_AOM) ranged from 1.1 to 27.1. Sequential fibre analyses gave C-to-N ratios of soluble (η_Sol), holocellulosic (η_Hol) and ligneous compounds (η_Lig) ranging from 1.1 to 57.2, 0.8 to 65.2, and 3.5 to 25.3, respectively. Very different patterns of net AOM-N mineralization were observed: (i) immobilization for four plant AOM; (ii) moderate mineralization (4-15% AOM-N) for composts; (iii) marked mineralization (11-27% AOM-N) for 1 animal AOM, 1 manure and 2 organic fertilizers; and (iv) high rates of transformations with possible gaseous losses for some N-rich AOM.The Transformation of Added Organics (TAO) model proposed here, described AOM-C mineralization (28 °C, 75% WHC) from three labile (L′), resistant (R) and stable (S) compartments with the sole parameters P′_L and P_S=fractions of very labile and stable compounds of AOM, respectively. Dividing the C-compartments by their C-to-N estimates supplied the remaining N_AOM fraction (RAONF). A P_im parameter split the TAO nitrogen fraction (TAONF=added N-RAONF) into two compartments, immobilized (imN) and inorganic (inorgN) N. A P_im>0 value meant that all the TAONF plus a fraction (P_im−1) of native soil inorganic N was immobilized. Additional N mineralization was predicted when necessary from imN by first order kinetics (constant k_remin). The TAO version with two parameters P_im and k_remin allowed us to predict very different patterns of N mineralization and N immobilization. In a few cases, a further first order kinetic law (constant k_v) was added to predict N volatilization from inorgN. Two hypotheses were tested: (i) η_L′, η_R, η_S (C-to-N of L′, R and S)=η_Sol, η_Hol, η_Lig, respectively, (ii) η_L′=η_R=η_S=η_AOM. The first hypothesis was validated by these data, and the second was a good approximation of the former one. In all the cases, predictions were in good agreement with measured values.     

不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率及氮平衡的影响

通过田间小区试验研究了不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、硝酸盐淋溶及氮平衡的影响。结果表明，施氮对夏玉米子粒有显著的增产作用，但随施氮量的增加产量变化不大。氮肥利用率在9．2％-22．6％之间，随施氮量的增加而降低。施氮可明显提高0-160cm剖面土壤NO3^--N含量，而且随深度的增加NO3^--N含量呈降低趋势，累积峰主要在20—60cm之间。玉米收获后，随着施氮量的增加氮素的损失量增加，各施氮处理的硝态氮残留量在121～221kg／hm^2之间，以N250处理的残留量最高，残留率近65％。     

氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响

为改变小麦“一炮轰”施肥存在的弊端,通过两个田间试验,研究了不同氮肥后移模式对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收、累积的影响,旨在了解冬小麦对氮素吸收和转运规律,为实现冬小麦超高产和合理施肥提供依据。结果表明,与传统“一炮轰”施肥技术相比,氮肥后移可以提高冬小麦的子粒产量、穗数及氮肥利用率,以N4处理（50%作为基肥,50%返青后追施）最高,两个试验点产量分别达到3857和8240kg/hm2,增产25.8%和17.3%,穗数增加6.0%和18.1%,氮肥利用率提高111.8%和107.4%。冬小麦氮素累积主要集中在返青后期至灌浆期阶段,因此在保证基肥的条件下,返青期后追施氮肥显得尤为重要。表明在本试验条件下,比较合理的氮肥施肥模式为50%作为基肥,50%返青后追施。     

Availability of N from Casuarina residues and inorganic N to maize, using 15N isotope techniques

 The contribution of N from Casuarina equisetifolia (casuarina) residues to maize with inorganic N (ammonium sulphate) supplementation was studied in a pot experiment using ¹⁵N labelling techniques. A single rate of N application of 100 mg N kg^–1 soil was applied as N-ammonium sulphate in combination with casuarina residues in the proportions 100 : 0; 75 : 25; 50 : 50; 25 : 75 and 0 : 100, respectively. The directly ¹⁵N-labelled casuarina residue and indirect labelling (unlabelled casuarina + ¹⁵N soil) were compared to estimate the proportion and amount of N derived from the residue and fertilizer. The application of ammonium sulphate at a high rate significantly affected shoot dry matter (P<0.05) and likewise reduced the contribution of soil-derived N compared to residues. Total recoveries by maize of residue N and applied fertilizer N averaged 11% and 24%, respectively. Residue and fertilizer use efficiencies were not influenced by the addition of different rates of fertilizer or residue. The estimation of the contribution of N from different sources showed that direct measurement of the ¹⁵N-labelled organic source was more reliable. Received: 10 September 1997