熟芝麻在烤烟生长期间田间养分矿化特征研究

摘要 研究熟芝麻在植烟土壤中的养分矿化特征，为烤烟生产中精准施用熟芝麻提供参考。采用尼龙网袋田间原位培养的方法对熟芝麻的有机碳、氮矿化规律及其对植烟土壤速效养分、腐殖酸含量的影响进行研究。结果表明，熟芝麻掩埋后，土壤有机碳和有机氮前期（掩埋50 d内）矿化快，后期矿化慢，在掩埋70 d内分别可矿化掩埋期间总量的94.13%和88.07%；添加熟芝麻可有效地提高土壤中速效磷、速效钾、铵态氮和硝态氮的含量；熟芝麻在掩埋20 d内有效地提高土壤中的腐殖酸含量。在烟株移栽时添加熟芝麻，其碳氮矿化规律以及土壤养分的变化可以较好地满足烤烟的生长需求。

关键词 熟芝麻；烤烟；矿化规律；腐殖酸

中图分类号 S 572  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0128-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.030

Study on the Characteristics of Nutrient Mineralization of Fried Sesame during the Growth of Flue-cured Tobacco

LI Ju-xu1， ZHANG Shuai-tao1， GUAN Wei-dong2  et al

（1.College of Tobacco Sciences， Henan Agricultural University， Zhengzhou，Henan  450046；2.Sanmenxia Company of Henan Tobacco Corporation， Sanmenxia， Henan 472000）

Abstract To provide a reference for the precise application of fried sesame in flue-cured tobacco production， this paper studied the characteristics of nutrient mineralization of fried sesame in tobacco planting soil. The organic carbon and nitrogen mineralization release of fried sesame in tobacco planting soil was studied by the method of nylon net bag. In addition， the effects on available nutrients and humus acid were also studied. The soil organic carbon and organic nitrogen mineralized rapidly in the early stage （in 50 d after being buried） and slowly in the late stage after fried sesame was buried. The organic carbon and organic nitrogen mineralized 94.13% and 88.07% of the total amount during fried sesame buried for 70 days， respectively. The content of available phosphorus， potassium， ammonia-nitrogen， and nitrate nitrogen in soil could be increased by adding fried sesame. Furthermore， humus acid’s content in the soil could also be increased effectively in 20 days after fried sesame is buried. The carbon and nitrogen mineralization and soil nutrient changes of applying fried sesame when flue-cured tobacco transplanting can better meet the demand for flue-cured tobacco.

Key words Fried sesame;Flue-cured tobacco;Mineralization regularity;Humus acid

基金项目 河南省烟草公司三门峡市公司科技项目“三门峡烟区品牌导向型烤烟品种筛选与应用研究”（202041120020053）；中国烟草总公司河南省公司科技项目“提高豫西烤烟上部叶质量的关键技术体系构建与应用”（2020410000270020）。

作者简介 李举旭（1998—），男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：烟草品质改良。

*通信作者，高级工程师，从事烟叶生产和技术推广研究。

收稿日期 2022-11-08

近年来，由于化学肥料施用过多以及常年连作等不合理的耕作措施，我国烟田土壤板结、肥力下降、养分供应失调以及肥料利用率低等问题日益突出，最终导致烟叶质量降低，无法满足卷烟工业原料供应要求［1］。研究发现，包括有机肥和生物质炭等在内的有机物料具有改善土壤团聚体结构和稳定性、提高土壤微生物与酶活性、提高土壤养分含量等功能，对缓解土壤问题和促进植株生长具有重要作用［2-3］。

烤烟是一种对氮素极其敏感的作物，具有生长后期需氮量较少的特点，因此适时适量的氮素添加对烟叶品质具有重要影响［4］。多数有机物料具有养分释放缓慢的特点，且在生产中存在很多或因时期不适宜，或用量过多，或受生态环境影响等原因引起的有机物料施用不精准的情况，无法满足作物生长需求［5］。叶协锋等［6］在重庆以有机肥为材料，研究其在田间养分矿化释放特征，结果表明于烟株移栽前20 d施入充分腐熟的有机肥，其碳氮矿化规律能较好地满足烤烟对养分的需求规律。王岩等［7］通过玻璃滤纸包法研究苜蓿和黑麦草翻压后养分释放规律发现，苜蓿和黑麦草分别在翻压后前42 d矿化释放总量92%和74%的氮。芝麻饼肥是我国烤烟种植中常用有机肥，而河南等部分烟区有将炒熟芝麻应用于烟叶生产中的情况，研究表明熟芝麻和油酸配施能显著提高烟叶中有机营养成分。赵铭钦等［8］对比小磨油、豆糁和豆浆等有机物质后发现穴施炒熟芝麻可有效增加烟叶内多数中性致香物质含量及总量。然而熟芝麻在施入土壤后的养分矿化释放规律未见报道。笔者采用田间原位培养的方法，通过对比烟田添加与不添加熟芝麻在植烟土壤中有机碳、氮的矿化规律及对土壤速效养分和腐殖酸含量的影响，旨在探明熟芝麻在烤烟生长期间田间养分矿化特征，为烤烟生产精准施肥提供理论依据，促进优质烟叶生产。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在湖北中烟工业有限责任公司安徽省宣城市烟叶生产基地单元进行，供试品种为当地主栽品种云烟97。土壤为砂壤土，pH 6.23，有机质24.90 g/kg，全氮1.65 g/kg，碱解氮46.90 mg/kg，速效磷35.29 mg/kg，速效钾184.25 mg/kg。熟芝麻为炒熟白芝麻（全氮5.71%，全磷2.62%，全钾1.43%，蛋白质45.2%）。

1.2 试验设计

采用田间原位培养法［6］进行，设置2个处理：CK为在移栽时每个尼龙网袋中装入烟田原位过10目筛土壤220.0 g；T为在移栽时每个尼龙网袋中装入烟田原位过10目筛土壤200.0 g和熟芝麻20.0 g。采用完全随机试验设计，每处理各埋36袋，小区面积为133 m2。尼龙网袋规格为300目尼龙纱网制成的20 cm×20 cm可封口袋子。3月28日移栽时，尼龙网袋埋入2个烟株移栽苗穴位置之间的垄体上距土表10 cm处，浇少量的原土悬浊液使之与土壤接触，尼龙网袋掩埋时计为掩埋0 d，前30 d每隔10 d取样1次，30 d后每隔20 d取样1次，取样重复3次，测定养分含量。

1.3 测定项目与方法

有机碳和有机氮矿化率采用以下公式计算［9］。

有机碳矿化率=（1-残留有机碳含量-空白有机碳含量加入有机碳含量）×100%

有机氮矿化率=（1-残留有机氮含量-空白有机氮含量加入有机氮含量）×100%

速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗显色分光光度法测定；速效钾采用火焰光度计法测定；铵态氮采用2 mol/L KCl浸提法测定［10］；硝态氮采用流动分析仪测定［11］；有机碳采用重铬酸钾氧化法测定［12］；全氮采用CNS元素分析仪测定；腐殖酸、胡敏酸和富里酸的样品分离和制备采用国际腐殖酸协会（IHSS）的方法。

1.4 数据分析

采用Excel 2016进行数据整理并利用SPSS 26.0进行成对样本T检验。

2 结果与分析

2.1 熟芝麻土壤养分矿化特征

2.1.1 有机碳。

土壤有机碳矿化是土壤碳循环的关键步骤和重要环节。熟芝麻有机碳矿化特征见图1，熟芝麻在掩埋前期有机碳矿化迅速、矿化率高，后期矿化速率逐渐降低。在掩埋30 d时有机碳矿化率达46.61%，占掩埋110 d时总矿化量的61.20%，掩埋70 d时熟芝麻的有机碳矿化率高达71.70%，占110 d总矿化量的94.13%，之后有机碳矿化率趋于平缓，最终掩埋110 d时有机碳总矿化率为76.16%。

2.1.2 有机氮。

与有机碳矿化规律相似，熟芝麻掩埋后有机氮迅速矿化分解，而后期矿化速度缓慢（图2）。30 d时有机氮矿化率达28.71%，占掩埋110 d时有机氮总矿化量的61.70%。在掩埋0～50 d，熟芝麻有机氮矿化率增长较为迅速，在掩埋50 d时熟芝麻中约37.68%的有机氮被矿化释放，占有机氮总矿化量的80.98%，掩埋50 d后有机氮矿化率增长缓慢。最终在掩埋110 d时有机氮矿化率为46.53%。

2.2 不同掩埋天数熟芝麻对土壤速效养分的影响

由表1可知，熟芝麻处理的速效磷含量在各时期均显著或极显著高于对照，总体呈先升高后降低的趋势。熟芝麻处理的速效磷含量在掩埋0～10 d略有升高，在掩埋10～50 d稍有降低然后迅速升高，掩埋50 d达到峰值115.24 mg/kg，之后开始降低。说明熟芝麻能够有效地提高烤烟生长期间的土壤速效磷含量。

与对照相比，熟芝麻处理在掩埋后各个时期速效钾含量均较高，其中掩埋0～70 d差异极显著。掩埋0～20 d时对照速效钾含量缓慢升高，在掩埋20～70 d呈缓慢降低趋势，之后又平缓上升。而熟芝麻在掩埋20～50 d呈降低趋势，在掩埋50 d到达最低值，为159.92 mg/kg，在掩埋70 d升高至479.25 mg/kg后迅速降低，至掩埋90 d时又开始回升。说明熟芝麻可以有效提高土壤中的速效钾含量，对土壤中速效钾含量变化有一定的缓冲作用。

在掩埋期间，对照的铵态氮和硝态氮含量一直维持在较低水平且变化不大，而熟芝麻处理的铵态氮含量在各时期均极显著高于对照，总体呈先升高后降低的趋势。熟芝麻在掩埋0～10 d时铵态氮含量迅速升高至峰值，达279.71 mg/kg，之后迅速降低趋于平稳，在掩埋后期处于较低水平。熟芝麻处理硝态氮含量呈先降低后升高再降低的趋势，可能由于环境因素的影响，掩埋0～50 d波动较大。掩埋10～30 d硝态氮含量由12.70 mg/kg迅速提升至112.05 mg/kg，之后呈降低趋势，掩埋90 d后趋于平稳。说明熟芝麻可有效提高土壤铵态氮和硝态氮含量供烤烟生长所需，主要表现为前期提升多而后期少的规律。