不同前作作物對(duì)植煙土壤氮結(jié)構(gòu)的影響

摘要：土壤氮含量和氮素結(jié)構(gòu)在煙草生長(zhǎng)和煙草品質(zhì)中起著至關(guān)重要的作用，不同的前作作物對(duì)植煙土壤的影響也有所不同。本研究通過田間試驗(yàn)，對(duì)煙草、大麥、油菜不同作物進(jìn)行前作處理，研究不同作物對(duì)土壤氮結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，不同的前期作物對(duì)植煙土壤中不同氮形式的含量有不同的影響。氨態(tài)氮和硝態(tài)氮是受前作作物影響最大的兩種氮形態(tài)，與煙草單作相比，大麥和油菜作為前作作物的土壤氨態(tài)氮含量分別增加了82.88%和63.56%；大麥作為前作作物的植煙土壤中硝態(tài)氮含量高26.97%，油菜作為前作作物的植煙土壤中硝態(tài)氮含量高24.39%。

關(guān)鍵詞：植煙土壤；前作作物；土壤氮素形態(tài)

土壤中的氮含量對(duì)煙草植株的生長(zhǎng)和產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用。煙草植物需要氮元素來支持蛋白質(zhì)合成、葉綠素形成和其他生物分子合成等過程，這些對(duì)煙草植物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。充足的氮供應(yīng)有助于促進(jìn)葉片生長(zhǎng)和根系發(fā)育，從而維持植物的整體健康。此外，適當(dāng)水平的土壤氮含量也可以提高煙草產(chǎn)量和葉片品質(zhì)。在氮素充足的條件下，煙草植株可以更有效地進(jìn)行光合作用，吸收和利用更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而導(dǎo)致葉片數(shù)量和大小的增加，提高總產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，土壤氮水平的波動(dòng)直接影響煙草的化學(xué)成分[1]。通常，土壤中較高的氮供應(yīng)會(huì)導(dǎo)致煙草中尼古丁含量的降低[2]。這些化學(xué)成分的變化對(duì)煙草產(chǎn)品的質(zhì)量和用途具有重大影響。

煙草作為茄科的一員，通常與其他作物輪作種植。不同的前作作物由于其不同的生長(zhǎng)發(fā)育特征，對(duì)煙草土壤產(chǎn)生不同的影響。研究表明，某些植物，如豆科植物和草類植物，具有較高的生物量產(chǎn)量和根系殘留量，可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[3]。研究表明，一些前作作物可以促進(jìn)土壤中氮的積累，特別是有機(jī)氮和氨態(tài)氮等有機(jī)形式[4]。這些氮形式更有利于煙草的生長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈儾粌H提供氮營(yíng)養(yǎng)，而且減少了硝態(tài)氮對(duì)煙草的影響。因此，選擇合適的前作作物可以改善土壤中氮形態(tài)的分布，提高煙草產(chǎn)量和質(zhì)量。

我們推測(cè)，不同前作作物可能會(huì)引起煙草生長(zhǎng)土壤中氮組成的變化。這些變化可能是土壤氮循環(huán)變化的一個(gè)促進(jìn)因素。煙草生長(zhǎng)土壤的氮結(jié)構(gòu)與土壤內(nèi)部發(fā)生的氮循環(huán)過程之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)田塊設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2022年12月在云南省大理自治州巍山彝族回族自治縣（E100.30，N25.23，海拔2000m）進(jìn)行。土壤的主要理化性質(zhì)為：土壤容重1.21g/cm3，pH6.47，有機(jī)質(zhì)含量28.00g/kg，總氮含量為1.68g/kg，

總磷含量為1.46g/kg，總鉀含量為34.54g/kg，有效磷18.13mg/kg，可用鉀270.23mg/kg，堿性可水解氮含量為35.23mg/kg。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用隨機(jī)組設(shè)計(jì)，3個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)地塊占地面積為100m2。地塊之前的作物均為煙草，品種為‘紅花大金元’。三種處理方式如下：A，不種植任何作物；B，大麥（品種‘昆侖15’）；C，油菜（品種‘華油5’）?！?5’和‘華油5’都是被廣泛使用的本地品種。所有其他的現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)踐均遵循當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場(chǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)，并于2023年

5月進(jìn)行收獲。

1.2土壤樣品的采集與測(cè)定

本試驗(yàn)在2023年作物收獲后進(jìn)行土壤樣本采集。對(duì)于每次處理，在收獲后選擇10個(gè)殘余作物。根被挖掘，根表面的土壤被剝離。輕刷以去除和收集仍然粘在根上的根際土壤。將部分土壤立即保存在液氮中，用以測(cè)定土壤氮循環(huán)相關(guān)的基因表達(dá)水平；另一部分放置在陰涼的陰影區(qū)域進(jìn)行空氣干燥，用于確定土壤中不同形式的氮。

試驗(yàn)測(cè)定了土壤中四種氮形態(tài)：總氮（TN）、可溶性氮（STN）、銨態(tài)氮（AMN）和硝酸鹽氮（NIN）。此外，還計(jì)算了四種氮形式：無機(jī)氮（IN）、有機(jī)氮（ON）、可溶性有機(jī)氮（SON）和不溶性有機(jī)氮（ION）。土壤中總氮采用連續(xù)流動(dòng)法（LY/T1228-2015），可溶性氮采用堿性擴(kuò)散法（LY/T1228-2015），銨態(tài)氮和硝酸鹽氮采用連續(xù)流動(dòng)法（LY/T1228-2015）。無機(jī)氮=銨態(tài)氮+硝酸氮；有機(jī)氮=總氮-無機(jī)氮；可溶性有機(jī)氮=可溶性氮-無機(jī)氮；不溶性有機(jī)氮=有機(jī)氮-可溶性有機(jī)氮。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)使用SPSS19.0軟件包（IBM）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用Excel進(jìn)行繪圖。所有數(shù)據(jù)的差異均采用單因素方差分析進(jìn)行評(píng)估，然后采用P≤為0.05時(shí)的Tukey’sHSD檢驗(yàn)。

2結(jié)果分析

不同前作作物對(duì)植煙土壤中不同形式氮含量的影響各不相同（圖1）。然而，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維時(shí)

（圖2），可以觀察到A比B和C表現(xiàn)出更高的差異性，而B和C表現(xiàn)出更高的相似性。對(duì)于氨態(tài)氮（AMN），三種之間均有顯著差異，且Bgt;Cgt;A。B的AMN含量比A高82.88%，比C高63.56%。A的硝態(tài)氮（NIN）含量顯著高于B，而B與C的NIN含量無顯著差異。

A組NIN含量比B組高26.97%，比C組高24.39%。與NIN相似，A的無機(jī)氮（IN）含量顯著高于B和C，而B和C之間無顯著差異，A的IN含量比B高22.58%，比C高20.87%。有機(jī)氮（ON）在不同處理下的植煙土壤含量存在顯著差異，C的ON含量比A高13.45%，比B高8.29%。而對(duì)于可溶性有機(jī)氮（SON）來說A處理下的植煙土壤中的SON含量顯著低于B和C，比B低22.36%，比C低23.93%。同時(shí)，A，B，C處理下煙草土壤總氮TN）、土壤總氮（STN）和無機(jī)氮（ION）含量無顯著差異。

3討論

植煙土壤中的氮形態(tài)因不同的前作作物而改變，長(zhǎng)時(shí)間的煙草種植會(huì)導(dǎo)致土壤連作障礙，而作物輪作是打破這些連作障礙的最直接和最有效的方法。當(dāng)煙草與不同的作物輪作時(shí)，煙草對(duì)土壤改良的影響就會(huì)有所不同。Zhou等對(duì)四種不同的種植方法進(jìn)行了研究，包括冬乳菜、冬菜、冬大蒜、馬鈴薯、乳菜和油菜的冬季輪作強(qiáng)化。他們發(fā)現(xiàn)，作物輪作對(duì)水稻產(chǎn)量和土壤碳-氮含量的影響在不同的作物之間存在差

異[5]。煙草作為一種對(duì)連作敏感的作物，在云南地區(qū)面臨著嚴(yán)重的連作障礙。本研究結(jié)果表明，大麥-煙草和油菜-煙草兩種種植方法均顯著提高了植煙土壤中銨態(tài)氮和可溶性有機(jī)氮的含量。同時(shí)，由于油菜和大麥在生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)氮的需求較高，其硝態(tài)氮和無機(jī)氮的含量顯著降低。因此，油菜和大麥的種植改變了煙草生長(zhǎng)土壤中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的比例。此外，研究結(jié)果還表明，與連續(xù)種植煙草相比，在土壤氮結(jié)構(gòu)上的其他作物輪作模式存在顯著差異。雖然大麥-煙草和油菜-煙草種植方法的土壤氮結(jié)構(gòu)差異不明顯，但特定的氮形式仍存在差異。Jiang等通過一項(xiàng)為期12年的試驗(yàn)證明，作物輪作和連作改變了土壤微生物多樣性、微生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、生物量、營(yíng)養(yǎng)池和微生物資源[6]。因此，我們得出結(jié)論，不同的前作作物會(huì)導(dǎo)致煙草生長(zhǎng)土壤中氮素結(jié)構(gòu)的改變。同時(shí)，植煙土壤中的土壤微生物的變化可能是導(dǎo)致土壤氮素結(jié)構(gòu)改變的一個(gè)促成因素。

4結(jié)論

不同作物對(duì)植煙土壤中不同氮形態(tài)含量的影響不同，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是受不同作物影響最顯著的兩種氮結(jié)構(gòu)。因此，在煙草種植過程中選擇作物進(jìn)行輪作時(shí)，建議選擇前作作物收獲后土壤中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮比例合適的作物。

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