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这篇论文是生物学本科论文开放报告的一个例子，也是关于不同氮水平、生物炭和土壤的论文的一个例子。

文摘:通过田间试验，探讨了不同施氮水平下施用生物炭对植烟土壤碳氮转化和养分含量的影响，并筛选出最佳施氮量。实验中设置了五个处理。在磷肥和钾肥施用量相同的基础上，除对照处理不施生物炭和氮肥外，其余4个处理均施生物炭1600 kg/hm2。施氮量分别为0 kg/hm2 (N0)、37.5 kg/hm2 (N1)、52.5 kg/hm2(N2)和67.5 kg/hm2 (N3)。研究了生物炭与氮肥相互作用对植烟土壤中碳、氮转化相关酶活性及活性养分含量变化的影响。结果表明，在生物炭的改良下，施用不同量的氮肥能显著提高土壤脲酶和蔗糖酶的活性。还显著提高了土壤碱解氮的含量，其中N3处理的土壤碱解氮含量最高，为261.86 mg/kg。然而，对土壤有效磷含量的影响不显著。施氮增加了烤烟移栽后60天的土壤速效钾含量，随着施氮量的增加，速效钾含量先增加后减少。生物炭与施氮相结合提高了土壤微生物生物量碳和微生物熵，N3和N2处理的最大值分别达到355.00 mg/kg和3.01%。综上所述，豫中烟区生物炭配施67.5 kg/hm2氮肥是改善土壤养分的最有利措施。

关键词:生物炭；施氮量；土壤养分

中间图分类号:S158文件标志码:一张纸编号:cjas17110018

介绍

烟草是我国重要的经济作物，许多研究者对烟草和植烟土壤[1-2进行了相关研究。氮是对烟草产量和质量影响最大的敏感元素[3-4]。氮在土壤中容易流失，利用率相对较低。生物炭的应用可以改善土壤的物理性质。近年来，许多研究报道了生物炭或施氮量对植烟土壤理化性质的影响，如陈山等[5号等。稻壳生物炭梯度施用促进了土壤有机碳和氮的积累，土壤速效钾和有机质含量也随着生物炭施用量的增加而增加，但对土壤全磷、全钾和速效磷含量影响不大。张等6]认为，随着生物炭添加量的增加，土壤脲酶、转化酶和酸性磷酸酶活性均有不同程度的增加。尚洁等人[7]还认为，施用生物炭可以增加土壤微生物生物量碳和氮以及与土壤碳、氮和磷相关的酶活性，增加土壤微生物生物量并改善土壤中的生物环境。

氮是烟草生长的敏感元素。许多研究者探索了氮肥施用量对植烟土壤养分的影响。例如，李燕等[8]研究表明，土壤有机质、全氮、速效氮含量和脲酶活性随着施氮量的增加而增加，而土壤转化酶活性先增加后降低。土壤养分含量与土壤酶活性之间存在显著相关性。牛静等[9]发现土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量和土壤转化酶活性随着施氮量的增加而增加。杨欣宜等.[10]还指出，施氮能显著增加土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳的含量，因此，施用生物炭和氮肥对烟田土壤养分调控有较好的效果。然而，目前对烤烟的研究大多是探讨单一施氮量或生物炭对烤烟的影响，而在生物炭的基础上施用不同的氮素水平来提高烤烟产量和品质的研究很少。因此，它具有重大的科学意义

实验于2016年在河南省临颍县大沽镇进行。土壤类型为黄褐土。实验场地的基本理化性质为:有机质16.2克/千克，碱性可水解氮52.8毫克/千克，有效磷20.89毫克/千克，有效钾159毫克/千克，酸碱度7.74。试验由五个处理组成，即:(1)不施生物炭和氮肥(CK)，(2)不施氮肥(N0)，(3)施纯氮量37.5公斤/hm2 (N1)，(4)施纯氮量52.5公斤/hm2(N1)，(5)施纯氮量67.5公斤/hm2(N3)，其中52.5公斤/hm2为当地烟农常用氮肥量，本次施磷钾肥量为1:1:其他处理的磷钾肥用量与本处理相同。除CK外，其他处理在移栽前添加1600 kg/hm2生物炭来调节土壤碳氮比。每次处理重复3次，共设置15块地，每块地面积为66.7 m2，随机排列。氮肥为尿素(含氮45%)，磷肥和钾肥为过磷酸钙(含P2O5)和硫酸钾(含K2O 50%)。各处理施肥量见表1，施肥方法为733603(基肥采用70%氮钾肥，追肥采用30%)。基肥的施用是通过开沟两个宽度为25-30厘米的条，然后起垄。在移栽后37天施用追肥，追肥位置是由烟草行两侧(离烟草植株约15-20厘米)的最大叶子的顶端指示的位置。烟草品种是“中烟100”。

烟苗将于2016年5月9日移栽，行距为1.22米，行距为0.50米。烟苗将于2016年8月20日收获。社区周围种植两行烟叶作为保护行，其余按照当地优质烤烟规范化种植和管理种植。

1.2样品收集和测定

烟苗移栽后30、60、90天，每处理选择3株生长一致的烟株，以烟梗基部周围的中点为取样点，用土壤钻随机采集0-20厘米的土壤样品，充分混合。一些新鲜的土壤样品储存在4℃的冰箱中，另一些则风干并筛选以确定常规的物理和化学性质。土壤脲酶用靛酚蓝比色法测定，[13]，蔗糖酶用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，[13]。土壤有机质被重铬酸钾[14氧化，碱解氮被碱解[14扩散，有效磷被钼蓝比色法[14测定，有效钾被火焰光度计[14测定，微生物生物量碳被氯仿熏蒸法[15测定。

1.3数据处理

用DPS7.05软件和邓肯新复极差法比较不同处理间各项指标的差异。使用Excel 2010对相关数据进行统计分析和映射。

结果和分析

2.1不同处理对植烟土壤酶活性的影响

脲酶是一种酰胺酶，其活性是影响土壤氮素的因素之一，可以用来表征土壤氮素的转化状况。从图1(A)中可以看出，在烟草的整个生长期内，每种处理过的土壤的脲酶活性通常表现出先降低后升高的趋势。移植后30天，除N1外，各处理间土壤脲酶活性差异不显著。与CK相比，施用生物炭的N0处理土壤在烟草移栽后60天脲酶活性显著低于CK，但在移栽后90天显著高于CK。然而，在移栽后60天，增施氮肥处理的土壤脲酶活性明显低于CK，但在移栽后90天，土壤脲酶活性由高到低依次为N2 > n1 > n0 > CK > n3，说明增施氮肥可以提高土壤脲酶活性，但当施氮量超过52.5 kg/hm2时，生长趋势将受到极大抑制。

土壤转化酶可将蔗糖水解成葡萄糖和果糖，并被植物利用，通常用于表征土壤碳转化。从图1(B)中可以看出

土壤碱解氮含量直接指示土壤的供氮强度。从图2(A)中可以看出，随着移栽天数的增加，各处理的碱解氮含量的变化趋势逐渐降低，且各处理的碱解氮含量在移栽后第30天最高。施氮处理的碱解氮含量显著高于对照，N3碱解氮含量显著高于其他处理，移栽后第30天达到最高值261.86 mg/kg。这表明增加施氮量可以显著提高植烟土壤碱解氮含量，提高土壤对植物的供氮能力。

从图2(B)可以看出，随着烤烟移栽天数的增加，各处理土壤中有效磷含量保持相对稳定的趋势。与CK相比，施用生物炭和不同水平的氮肥对土壤有效磷含量没有显著影响，表明烤烟表层土壤有效磷基本不受生物炭和氮肥的控制。

图2(C)显示，随着烤烟生育期的延长，各处理土壤中有效钾含量逐渐降低。与CK相比，施用生物炭的N0对土壤速效钾含量无显著影响，而施氮处理仅在烤烟移栽后60天增加土壤速效钾含量，然后在烤烟移栽后90天土壤速效钾含量迅速下降，除N1处理外，其他处理间差异不显著。

2.3不同处理对植烟土壤有机质的影响

从图3可以看出，各处理的土壤有机质含量差异不显著，移栽后60天土壤有机质含量变化范围很小，移栽后90天才下降。与CK相比，施用生物炭和氮肥对土壤有机质含量没有显著影响。

2.4不同处理对土壤微生物生物量碳和微生物熵的影响

土壤微生物生物量碳是指活微生物中所含的碳。从图4(A)可以看出，随着烤烟生育期的延长，各处理土壤微生物生物量碳呈现先增加后减少的趋势。烤烟移栽后60天达到最大值，其中N3处理的土壤微生物生物量碳最大值为355.00 mg/kg。与CK相比，施用生物炭的N0处理的土壤微生物生物量碳在烤烟移栽后60天和90天显著增加，说明生物炭对土壤微生物生物量碳的影响主要表现在烤烟生长的中后期。氮肥对土壤微生物生物量碳也有一定的促进作用，但没有表现出明显的规律性。

土壤微生物熵是指土壤微生物生物量碳与土壤有机碳的比值。从图4(B)可以看出，各处理土壤微生物熵的变化趋势是先增大后减小，这与土壤微生物生物量碳的变化趋势一致。烤烟移栽后60天达到最大值，N2处理的土壤微生物熵最高为3.01%。与CK相比，烤烟移栽后30天，生物炭在N0处理中的应用增加。该时期剩余时间内土壤微生物熵显著高于CK，表明生物炭对土壤微生物熵的影响主要发生在烤烟移栽后30天。增施氮肥也增加了烤烟生长中后期土壤微生物生物量碳熵，但没有表现出明显的规律性。

结论

在用1600 kg/hm2生物炭改良植烟土壤的基础上，施用不同量的氮肥能显著提高土壤碳氮代谢相关酶(脲酶、蔗糖酶)的活性，以及土壤碱解氮含量，增加烤烟中后期土壤微生物生物量碳和微生物熵。其中，施用67.5公斤/hm2生物炭组合

土壤中有许多酶，土壤酶的活性可以反映相关土壤中养分代谢的强度。脲酶可以代表土壤氮的状况，蔗糖酶可以代表土壤碳的状况。在植烟土壤中施用生物炭可以提高脲酶和蔗糖酶的活性，[16]。刘玲等人[17]通过盆栽试验发现生物炭和氮肥减少后。生物炭和氮肥配合施用有利于提高土壤酶活性。李燕等[8]发现，在0~40 cm土层中，土壤脲酶活性随着施氮量的增加而增加，而蔗糖酶活性随着施氮量的增加先增加后降低。牛静等[9]还认为土壤蔗糖酶活性会随着施氮量的增加而增加。本研究表明，生物炭能提高烟草移栽后90天的土壤脲酶活性和烟草移栽后60天的土壤转化酶活性。与以前的研究结果相似，它表明生物炭可以促进植烟土壤中碳和氮代谢相关的酶活性。施氮量对土壤转化酶活性的影响主要表现在施氮量能提高烟草移栽后90天的土壤脲酶活性，但过量施氮反而会抑制这一趋势。然而，施用氮肥显著提高了土壤转化酶活性，这与李艳等[8号的研究结果不同。这可能是由于生物炭促进了土壤氮代谢，过量施用氮肥对土壤脲酶活性有抑制作用，这与严军等人的研究结果一致，[18]。

植烟土壤中有效养分的含量将直接影响烤烟对必需养分的吸收效率。这将进一步影响烟草植物的生长和发育。赵殿峰等[19]发现，随着生物炭的施用，土壤有效氮和有效磷含量先增加后减少。郑家榆等[20]发现生物炭能增加皖南植烟土壤中有效氮、有效磷和有效钾的含量。牛静等[9]发现土壤速效氮、速效磷和速效钾含量随着施氮量的增加而增加。研究结果表明，在生物炭改良的作用下，烟田土壤施用氮肥，土壤有效氮含量受施氮量的影响很大，但土壤有效磷和有效钾含量没有显著变化，这可能是由于起垄后烟田土壤比地表高出约20厘米， 所以施用的肥料主要集中在20-40 cm土层，而测定土壤有效氮、磷、钾含量的土样是0-20 cm土层，所以生物炭和氮肥对土壤有效养分含量的影响不显著。

土壤有机质是土壤中各种养分的来源，土壤肥力水平在很大程度上取决于土壤有机质的含量。陈山等[5]发现生物炭通过在植烟土壤中施用不同量的生物炭而增加了土壤有机质的含量，并且有机质含量随着生物炭量的增加而呈现增加的趋势。但施氮量对土壤有机质的影响表明，氮肥对土壤有机质有一定的促进作用。李燕等[8]认为0~40 cm土层土壤有机质含量随着施氮量的增加而增加，牛静等[9]也得到类似的结果。本研究中生物炭和氮肥对土壤有机质含量的影响不显著，这与以往的研究结果不同，因为实验中添加的生物炭量远低于陈山等研究设定的生物炭量。此外，生物炭和氮肥在起垄前施于表层土壤。起垄后，烟田土壤比地表高出约20厘米，施氮主要集中在20-40厘米土层，但测得的土壤有机质含量为0-20厘米土层，生物炭和氮肥对土壤有机质含量没有显著影响。在土壤微生物方面，李晶晶等人