生物炭是有機(jī)物料如農(nóng)作物秸稈、木質(zhì)物、畜禽糞便等在低氧環(huán)境下經(jīng)過高溫?zé)峤夂螽a(chǎn)生的一種富含碳的材料。由于生物炭具有比表面積大、疏松多孔、吸附能力強(qiáng)和穩(wěn)定性高的特點，在改良土壤、修復(fù)生態(tài)環(huán)境和降低溫室氣體排放等方面的應(yīng)用價值較大。研究表明，施用生物炭可提高土壤的通氣性和保水保肥能力，改善烤煙根系形態(tài)生理特征，促進(jìn)作物生長及品質(zhì)改良。深耕條件下施用生物炭可促進(jìn)烤煙根系對鉀元素的吸收，增加土壤微生物數(shù)量，提高成熟期葉片葉綠素含量。在生物炭的還田方式上，目前已有生物炭條施、穴施、表土層摻混等多種施用技術(shù)。由于生物炭自身具有密度低、質(zhì)量輕的特點，導(dǎo)致其在運(yùn)輸和直接還田過程中易產(chǎn)生損耗，因此生物炭常作為肥料增效載體與一定量的肥料配伍后施于大田，在不增加勞動力成本的前提下，完成生物炭還田及其他營養(yǎng)元素補(bǔ)充的雙重工序。

河南是濃香型煙葉的典型代表性產(chǎn)區(qū)。近年來，隨著工業(yè)化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，煙區(qū)普遍存在長期連作、化肥施用過量及土地重用輕養(yǎng)等不科學(xué)的種植方式與耕作措施，導(dǎo)致煙田耕層淺、土壤黏重、土壤養(yǎng)分不協(xié)調(diào)、生物活性下降等現(xiàn)象，影響了煙株根系生長和煙葉品質(zhì)提升，成為限制河南濃香型煙葉生產(chǎn)持續(xù)健康發(fā)展的瓶頸。針對以上問題，本研究中選擇豫中典型煙田土壤，通過設(shè)置大田深耕與綠肥掩青條件下不同生物炭用量和施用方式的多個處理組合，探究生物炭對煙株農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、煙葉化學(xué)成分以及土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量的影響，旨在探明適合河南煙區(qū)土壤改良的生物炭施用組合技術(shù)，為生物炭在土壤保育、烤煙營養(yǎng)和品質(zhì)調(diào)控上的應(yīng)用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2018—2019年在河南省許昌市襄城縣汾陳鄉(xiāng)雙樓張村進(jìn)行，試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。試驗地前茬作物為煙草，供試煙草品種為中煙100，土壤類型為褐土。2018年10月下旬拔除前茬煙稈和雜草后采集基礎(chǔ)土樣，檢測土壤理化指標(biāo)，分別為pH7.20、有機(jī)質(zhì)14.6g/kg、總氮0.81g/kg、全磷0.64g/kg、全鉀1.60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、堿解氮79.5mg/kg、速效磷16.8mg/kg、速效鉀134.2mg/kg、陽離子交換量（Cationexchangecapacity，CEC）12.7cmol/kg。生物炭（玉米秸稈）理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)50.1%、氮（N）0.74%、磷（P₂O₅）0.28%、鉀（K₂O）0.86%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、含水率22.6%，pH7.89。

分別為試驗設(shè)置12個處理，包括2個對照（深耕、綠肥掩青）、生物炭用量復(fù)合深耕、生物炭用量復(fù)合綠肥掩青等10個處理（表1）。條施是在煙壟行的側(cè)下方開溝，深度為15～20cm，與煙株行平行距離3～5cm，施入生物炭后用田間本土覆蓋；撒施是在旋耕后將生物炭均勻撒在大田上，隨后起壟將之翻入土壤中；穴施是將生物炭施入按行株距挖好的離煙株2～3cm深度10cm左右的穴內(nèi)，之后覆土。各處理間氮、磷、鉀用量相同，分別為每畝3.5kg、3.5kg、12.25kg，生物炭含氮量按比例折算為當(dāng)?shù)厥┑?，磷鉀不計算在?nèi)，氮肥不足部分用硝酸銨補(bǔ)充，磷鉀肥分別為重過磷酸鈣、硫酸鉀。其他各項田間生產(chǎn)管理措施統(tǒng)一按當(dāng)?shù)匾?guī)范化措施進(jìn)行。綠肥掩青用油菜于2018年10月播種，播種量15.0kg/hm²，次年4月10日掩青。先將油菜田間機(jī)械粉碎，然后翻壓20cm掩青，掩青鮮草量21750kg/hm²。油菜含水率93.25%，鮮樣中碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量分別為2.54%、0.21%、0.05%和0.48%。

試驗采用區(qū)組隨機(jī)排列，行株距為110cm×50cm，重復(fù)3次，每個處理面積333.4m2。每個小區(qū)選擇有代表性的煙株15株掛牌作標(biāo)記，圓頂期時測定株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長、葉寬等農(nóng)藝性狀，葉面積=葉片長×葉片寬×葉面積指數(shù)（0.6345）。采收后煙葉統(tǒng)一裝于烤房中部，按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)烘烤工藝烘烤，挑選烤后C3F等級煙葉用于煙葉化學(xué)指標(biāo)的測定。分別于圓頂期和采收結(jié)束后，在兩個煙株間中心點位置耕層（0～20cm）處采集土樣，采用多點取樣法在每個小區(qū)選10棵煙株間的土壤混成1個樣品，混勻后將土壤樣品過2mm篩后裝入無菌瓶中，冷藏帶回實驗室并保存于-4℃冰箱中用于土壤細(xì)菌及真菌數(shù)量的測定；采收結(jié)束后，將采集的壟體耕層土壤樣品裝于布袋中，帶回實驗室自然風(fēng)干，過篩后用于土壤養(yǎng)分指標(biāo)的測定。

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