全 文 ：光叶紫花苕子在烟田中的腐解及养分释放动态研究
孔　伟 1 , 耿明建 1＊ , 储刘专1 , 寇玲玲 1 , 袁家富2 , 赵书军 2 ,
徐祥玉 2 , 李小坤 1 , 鲁剑巍1 , 曹卫东 3
(1.华中农业大学资源与环境学院 , 湖北　武汉　430070;2.湖北省农业科学院植保土肥研究所 ,
湖北　武汉　430064;3.中国农业科学院农业资源与农业区域研究所 , 北京　100081)
摘 要:利用尼龙网袋法研究光叶紫花苕子在烟田中的腐解和养分释放规律。 结果表明 , 种植烤烟与否对光叶紫
花苕子有机物质的腐解及养分释放动态无明显影响。其有机物质前 2周腐解最快 , 第 3 ～ 9周腐解速率中等 , 9周
以后较慢 , 各阶段平均每周分解量分别占整个烤烟生育期内总分解量的 29.86% ～ 31.76%, 2.52% ～ 2.60%和
1.41% ～ 1.74%。光叶紫花苕子的碳 、 氮 、 钾释放量与翻压时间的关系可用对数方程拟合 , 前 1 ～ 2周释放速率最
快 , 其后释放速率迅速下降并趋于稳定。 其中氮在前 5周释放量占其整个烤烟生育期内总释放量的 86.90% ～
92.27%, 不存在后期氮供应过多导致烤烟成熟期推迟问题。光叶紫花苕子磷的释放速率较平稳 , 没有明显阶段
性 , 其释放量与翻压时间关系可用直线方程拟合。经过整个烤烟生长季节的分解 , 光叶紫花苕子碳 、 氮 、 钾 、 磷
的释放率分别达到 68.76% ～ 71.28%、 69.57% ～ 74.40%、 97.98% ～ 98.02%、 41.26% ～ 42.41%。烟田翻压光
叶紫花苕子做绿肥时 , 应在烟苗移栽前择期翻压 , 并适当减少化肥用量。
关键词:烟田;光叶紫花苕子;分解;动态
中图分类号:S142 文献标识码:A 文章编号:1673-6257 (2010) 05-0064-05
收稿日期:2010-04-09;最后修订日期: 2010-05-19
基金项目:公益性行业 (农业)科研专项 (200803029)。
作者简介:孔伟 (1986-), 男 , 山东曲阜人 , 硕士研究生 , 从事
植物营养研究。通讯作者为耿明建。
过去存在施用有机肥不利于烤烟生长和品质提
高的认识 [ 1] , 很多烟区长期单一施用化肥 , 同时受
耕地面积制约 , 忌连作的烟草作物在我国不少烟区
长年连作 [ 2, 3] , 由此导致烟田土壤肥力逐年下降 ,
有机质含量降低 , 养分供应失调 , 物理和生物性质
变差 , 土传病害加重 , 土壤质量成为烤烟产量和品
质提高的限制因素。要想从根本上提高烟叶品质 ,
必须为烟草的生长 、发育创造一个良好的生长环
境 , 尤其是一个良好的土壤环境 [ 4] 。近年来 , 众多
科技工作者开展了如何采用有机肥料改良土壤 、 提
高烤烟品质的研究 [ 5, 6] 。研究过程中发现在冬季休
闲烟区种植绿肥 , 植烟前翻压利用有利于土壤改
良 、 烟草生长和品质改善[ 7-11] 。近 3年来 , 湖北省
恩施烟区已经累积推广烟草 -光叶紫花苕子种植模
式 1万余 hm2 , 取得了较好的效果。为了明确绿肥
适宜的翻压量 、 翻压时期及其与化肥的配合比例 ,
开展了光叶紫花苕子在烟田中腐解及养分释放动态
的研究。
1　材料与方法
1.1　试验设计
试验地点位于湖北省恩施市小渡船办事处望城
坡村 。土壤为黄棕壤 , 土壤 pH6.9, 有机质 23.9
g/kg, 全氮 2.05g/kg, 碱解氮 146 mg/kg, 速效磷
(P)34.1 mg/kg, 速效钾 (K)160 mg/kg。
试验采用尼龙网袋法研究植烟和不植烟条件下
绿肥在烟田中的腐解规律。植烟处理按照当地常规
栽培措施种植烤烟 、施肥和管理 , 不植烟处理不施
肥 , 其它管理措施与植烟处理相同 , 栽培烤烟品种
为云烟 87。在烤烟移栽 (2009年 5月 17日)前
20 d烟田起垄施肥时翻埋绿肥 , 供试绿肥品种为光
叶紫花苕子 , 翻埋时鲜草含水率 84.57%, 干物质
含 N2.16%, P0.55%, K3.46%, C39.9%。将
绿肥鲜草剪切至 2 cm左右 , 放入 15 cm×25 cm尼
龙网袋 (孔径 0.048 mm)中 , 每袋装鲜草 100 g,
封紧袋口后埋入烟垄上 2株烤烟中间 15 cm深处 ,
每 2株烤烟之间埋 1袋 , 不植烟处理翻埋绿肥网袋
的密度和深度与植烟处理一致 。绿肥翻埋后每周取
样 , 若遇上追肥时则在施肥前取样 , 每次分别在植
烟和不植烟田中分别取 4袋 , 相当于 4次重复 , 直
至烤烟收获完毕 (2009年 9月 26日), 共取样 22
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中国土壤与肥料　2011(1)　
次。取出尼龙网袋后 , 除去表面粘附泥土 , 60℃烘
干后取出袋中绿肥残余物 , 称重 , 磨碎后测定其有
机碳 、全氮 、 全磷 、全钾含量。然后计算每周采集
样品的干物质和养分累计释放率。
累计释放率 (%) =(1-Wi/W0) ×100
干物质分解速率 (g/d) =(Wi-Wi+1) /7
其中 , Wi为第 i周取样样品剩余干物质或养分
总量;W0为起始样品干物质或养分总量 。
1.2　分析方法
有机碳含量测定采用 K2 Cr2 O7外加热氧化
法[ 12] 。植物样品采用 H2SO4 -HClO4消化 , 半微量
蒸馏法测定全氮含量 , 钼锑抗比色法测定全磷含
量 , 火焰光度计法测定全钾含量 [ 13] 。
2　结果与分析
2.1　烟田翻压绿肥的干物质分解动态
由图 1A可知 , 无论是种植烤烟还是未种植烤
烟 , 翻压在土壤中的绿肥光叶紫花苕子分解速率
基本一致 , 两者分解速率随时间的变化曲线基本
重合。光叶紫花苕子在烟田土壤中的分解速率前
2周较大 , 随着翻埋入土时间的延续 , 分解速率
迅速降低 , 至第 3周以后 , 分解速率基本稳定 ,
第 1周平均分解速率达 643 ～ 649mg/d, 第 2周为
296 ～ 314mg/d, 从第 3周至烤烟收获完毕的第 22
周 , 光叶紫花苕子每周的平均分解速率仅为 72
mg/d。
从图 1B进一步可以看出 , 种植烤烟和未种植
烤烟情况下 , 光叶紫花苕子在土壤中腐解率随翻压
时间变化的动态曲线二者基本重合 , 均表现为前期
分解快 、 后期分解慢的特点 。在绿肥翻埋前 2周
内 , 种植烤烟的绿肥干物质释放率为 43.68%, 未
种植烤烟的为 42.58%, 至烤烟全部收获完的第 22
周时 , 种植烤烟的绿肥干物质释放率为 68.76%,
未种植烤烟的为 71.28%。种植烤烟和未种植烤烟
条件下 , 光叶紫花苕子在土壤中腐解大致可以划分
为 3个阶段 , 快速 、中速和慢速。翻埋后前 2周腐
解最快 , 分解量占整个烟草生育期内 22周总分解
量的 59.73% ～ 63.52%, 平均每周分解 29.86% ～
31.76%;第 3 ～ 9周腐解速率中等 , 分解量占总分
解量的 17.64% ～ 18.19%, 平均每周分解 2.52% ～
2.60%;第 9 ～ 22周腐解较慢 , 分解量仅占总分解
量的 18.28% ～ 22.64%, 平均每周分解 1.41% ～
1.74%。烟田翻压绿肥干物质释放率 (y)与翻压
时间 (t)关系可用对数方程拟合 , 种植烤烟处理
为 y=11.86ln(t)+31.424 (R2 =0.978 9, p<
0.01), 未种烤烟处理为 y= 12.693 ln(t) +
29.623 (R2 =0.964 8, p<0.01)。
图 1　烟田土壤绿肥干物质的分解速率和累计释放率
2.2　烟田翻压绿肥的养分释放动态
2.2.1　绿肥中有机碳的矿化动态
由图 2可知 , 种植烤烟和未种植烤烟情况下 ,
绿肥翻压入土后其有机碳的矿化释放率基本接近 。
前 2周矿化速率最快 , 其后矿化速率迅速下降并趋
于稳定。翻压 2周后有机碳矿化率达到其总有机碳
含量的 44.12% ～ 45.92%, 平均每周矿化量占总有
机碳的 22.06% ～ 22.96%, 其后经过烟草整个生育
期 22周的矿化分解 , 绿肥中的有机碳矿化率达到
71.08% ～ 74.18%, 但是 , 后面 20周平均每周矿
化率仅为 1.35% ～ 1.41%。烟田翻压绿肥中碳的矿
化率 (y)与翻压时间 (t)关系可拟合为对数方
程 , 种植烤烟处理为 y=12.524 ln(t) +33.007
(R2 =0.963 9, p<0.01), 未种烤烟处理为 y=
11.794ln(t)+33.339 (R2 =0.960 3, p<0.01)。
2.2.2　绿肥中氮的释放动态
图 3表明 , 种植烤烟和未种植烤烟处理条件下
翻压绿肥中的氮释放动态相似 , 第 1周释放最快 ,
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　中国土壤与肥料　2011(1)
经过 5周较快速的分解 , 其后氮素释放速率缓慢并
趋于稳定 。翻压 1周后种植烤烟和未种烤烟处理的
绿肥氮释放率达到其总氮的 43.46% ～ 45.90%, 其
后 4周平均每周释放总氮的 4.69% ～ 5.18%, 第
6 ～ 22周平均每周仅释放总氮的 0.32% ～ 0.57%,
烟草收获完毕后 , 绿肥中氮释放率达到 69.57% ～
74.40%。烟田翻压绿肥中氮的释放率 (y)与翻压
时间 (t)关系也可用对数方程拟合 , 种植烤烟处
理为 y=10.276 ln(t)+42.885 (R2 =0.896 6,
p<0.01), 未种烤烟处理为 y=9.555 9 ln(t)+
43.261 (R2 =0.765 1, p<0.01)。
图 2　烟田土壤绿肥有机碳的矿化动态
图 3　烟田土壤绿肥氮的释放动态
2.2.3　绿肥中钾的释放动态
与碳 、氮类似 , 种植烤烟和未种植烤烟条件下 ,
光叶紫花苕子钾素在烟田土壤中的释放动态曲线基
本重合 , 前 2周释放最快 , 其后释放速率迅速变慢
并趋于稳定 (图 4)。绿肥翻压前 2周钾释放率明显
大于碳和氮 , 种烤烟和未种烤烟处理绿肥中钾的释放
率达到 76.02% ～ 77.54%, 第 5周时释放率已经达到
90.10%～ 90.16%, 在烤烟完全收获后的第 22周 , 钾
释放率达到 97.98% ～ 98.02%。烟田翻压绿肥中钾的
释放率 (y)与翻压时间 (t)关系可拟合为对数方
程 , 种植烤烟和未种烤烟处理的分别为 y=13.896ln
(t)+61.397 (R2 =0.743 9, p<0.01), y=15.462
ln(t)+57.576 (R2 =0.684 8, p<0.01)。
图 4　烟田土壤绿肥钾的释放动态
2.2.4　绿肥中磷的释放动态
与绿肥中碳 、 氮 、 钾释放动态不同 , 磷的释放
速率相对比较平稳 , 除了前 2周释放速率较快外 ,
其后随着翻压时间延续 , 磷释放量逐渐增加 , 养分
释放没有一个很明显的快速阶段 (图 5)。烟田翻
压绿肥中磷的释放率 (y)与翻压时间 (t)关系可
拟合为直线方程 , 种植烤烟和未种烤烟处理的分别
为 y=1.707 9 t+ 6.489 5 (R2 =0.933 2, p<
0.01), y=1.733 6 t+4.206 6 (R2 =0.936 6,
p<0.01)。种植烤烟与否对翻压绿肥磷释放率无明
显影响 , 绿肥翻压 2周后种植烤烟的绿肥中磷释放
率为 15.11%, 未种植烤烟的为 11.49%, 经过整
个烟草生育期 22周的分解后 , 种植烤烟的绿肥中
磷释放率为 41.26%, 未种植烤烟的为 42.41%。
图 5　烟田土壤绿肥磷的释放动态
3　讨论
3.1　种植烤烟和施肥对土壤中翻压光叶紫花苕子
的腐解动态无明显影响
翻压光叶紫花苕子之后 , 种植烤烟与否对其
在土壤中的腐解无明显影响 , 无论是干物质腐解
动态 , 还是碳 、 氮 、 磷和钾释放动态曲线均十分
接近或基本重合 。翻埋入土的绿肥 , 其有机物质
在土壤中分解是一个复杂的生物化学过程 , 主要
受绿肥本身化学组成 、 鲜嫩程度 、 植株含氮量 、
C/N、 绿肥翻埋量 , 以及翻埋土壤的微生物 、 温
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度 、水分等环境条件影响 [ 14] 。供试的光叶紫花苕
子 C/N仅 18.5, 远低于限制其分解的 C/N, 直接
翻压时含水量又较高 , 在其它农田管理措施相同
条件下 , 土壤中种植烤烟和施肥与否不是影响绿
肥分解的主要因素 。
3.2　烟田翻压光叶紫花苕子做绿肥不存在后期供
氮过多问题
烤烟对氮素的吸收积累前期快 、 后期慢 , 约
80%氮素在移栽后 7周内吸收 , 其中约 40%氮素集
中在 5 ～ 7周的吸收高峰期 [ 15] 。而有机肥具有缓效
性 , 与烟株的需氮规律不符 , 不合理施用易导致烟
株发棵慢 、旺长与成熟期推迟 , 影响烤烟的产量和
品质 , 因此一些人主张在植烟土壤上不施用有机
肥[ 1] 。本试验表明 , 烟田翻压的光叶紫花苕子前期
氮素释放快 , 5周和 7周内分别释放出了其整个烤
烟生育期内氮素释放量的 86.90% ～ 92.27%和
90.12% ～ 95.10%, 比王岩等在河南省舞阳县烟田
翻压苜蓿的氮释放速率快 [ 11] 。在湖北恩施烟区 ,
即使光叶紫花苕子不提前翻压 , 其氮素释放特点也
符合烤烟养分吸收规律 , 不存在后期氮素供应过多
而影响烤烟叶片成熟落黄问题。
3.3　烟田翻压光叶紫花苕子的养分供应量和翻
压期
烟田翻压光叶紫花苕子干物质腐解速率大致可
划分为 3个阶段:快速 (前 2周), 中速 (第 3 ～ 9
周), 慢速 (9周以后)。其中氮 、 钾前期释放快 ,
翻压后 5周内分别释放出了其整个烤烟生育期内氮
素释放量的 86.90% ～ 92.27%、 钾素释放量的
90.10% ～ 90.16%, 无明显后效 , 养分释放过程符
合烤烟养分吸收累积规律 , 故湖北恩施烟区绿肥在
土壤中分解和养分释放规律不是确定其翻压期的限
制因素。但是 , 大量绿肥鲜草翻压后 , 其在土壤中
的分解过程会引起土壤性质的一系列变化 , 如土壤
水分和氧的消耗 , 某些还原性中间产物产生 , 土壤
速效养分被微生物固定而含量下降等 , 当翻压量
大 、 温度高 、 土壤通气不良时影响更为严重 [ 14] ,
因此要在烟苗移栽前一段时间翻压绿肥 , 待土壤性
质变化得以缓解后再移栽烟苗 , 具体提前翻压时间
需要进一步试验研究。
伴随着有机物质腐解和碳的矿化 , 氮 、磷 、 钾
等矿质养分也释放到土壤中 , 按照本试验中光叶紫
花苕子养分释放规律及其在当地烟田鲜草产量
15 000 ～ 22 500 kg/hm2计算 , 整个烤烟生育期内可
提供 N约 36 ～ 54 kg/hm2 , P2O5约 12 ～ 18 kg/hm2 ,
K2O约 95 ～ 142 kg/hm2 , 分别约占当地常规氮 、
磷 、 钾化肥施用量的 34% ～ 52%, 10% ～ 15%,
30% ～ 45%。烟田翻压绿肥后可以适当减少化肥用
量 , 具体化肥用量减少比例要考虑绿肥养分的利用
率以及翻压绿肥后对化肥利用率的影响等因素 , 需
通过进一步试验确定。
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Dynamicsoftheorganicmatterdecompositionandnutrientreleaseforsmoothvetch(ViciavilosaRothvar.)into-
baccofields
KONGWei1 , GENGMing-jian1＊ , CHULiu-zhuan1 , KOULing-ling1 , YUANJia-fu2 , ZHAOShu-jun2 , XUXiang-yu2 , LI
Xiao-kun1 , LUJian-wei1 , CAOWei-dong3 (1.ColegeofResourcesandEnvironmentofHuazhongAgriculturalUniversity,
Wuhan430070;2.InstituteofPlantProtectionandSoilScienceofHubeiAgriculturalAcademyofScience, Wuhan430064;
3.InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning, CAAS, Beijing100081)
Abstract:Thedynamicsofnutrientreleaseandorganicmatterdecompositionofsmoothvetch(ViciavillosaRothvar.)as
greenmanurewerestudiedintobaccofields, whichthegreenmanurewerewrappedinnetnylonbagsandembeddedinplow
layerintobaccofields.Resultsshowedthattherewasnosignificantinfluenceontheorganicmaterdecompositionratesand
thenutrientreleasedynamicsofsmoothvetchwhetherflue-curedtobaccowasplantedinthefieldsornot.Theorganicmatter
decompositionrateofsmoothvetchwasdivided3 stages, itwasthefastestinthefirsttwoweeks, andthenfrom 3 to9
weeks, obviouslyslowaftertheninthweek.Theaveragerateoftheorganicmaterdecompositionperweektototalduringto-
baccogrowthperiodwas29.86% ～ 31.76%, 2.52% ～ 2.60% and1.41% ～ 1.74% ineverystage, respectively.There-
lationshipbetweenthereleaseofC, NandKinsmoothvetchanddecomposingtimemightbefittedbyalogarithmicequa-
tion, theirreleaserateswasthefastestinthefirst1 ～ 2weeks, andthenfelrapidlytoavalleylastingtotheendperiodofto-
baccogrowth.ThereleaseofNaccountedfor86.90% ～ 92.27% ofthetotalreleaseinthewholegrowthperiodinthefirst5
weeks, thesesuggestedtheproblemthatexcessivenitrogensupplyinlaterstagepostponedthematureofflue-curedtobacco
donotariseifsmoothvetchwasploughedingreenmanureinthetobacco-growingareasinEnshi, Hubei.However, there-
leaserateofPwasrelativelystableinsmoothvetch, therelationshipbetweenthePreleaseanddecomposingtimemightbe
fitedbyalinearequation.ThereleaseratesofC, N, KandPinsmoothvetchwere68.76% ～ 71.28%, 69.57% ～
74.40%, 97.98% ～ 98.02% and41.26% ～ 42.41% duringthewholegrowthperiodoftobacco, respectively.Itcouldbe
inferredsmoothvetchshouldbeploughedingreenmanurebeforetobaccotransplant, andtheapplicationofchemicalfertilizer
wouldbeproperlydecreased.
Keywords:tobaccofields;smoothvetch(ViciavilosaRothvar.);decomposition;dynamics
[上接第 29页 ]
Efectofdifferentapplicationofnitrogenonyieldandqualityoftomatoandnitrateinsoilprofile
XIEAn-kun1 , LIZhi-hong1＊ , ZHANG Yun-gui1 , ZHANG Gui-long2 , WU Chun-fang1 , SUN Jian1 , XIA Hao1
(1.InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning, ChineseAcademyofAgriculturalSciences, Beijing100081;
2.Agro-EnvironmentalProtectionInstitute, MinistryofAgriculture, Tianjin　300191)
Abstract:Efectofdiferentapplicationofnitrogenonyieldandqualityoftomatoandnitrateinsoilprofilewasstudiedbyu-
singthefieldtrialatprotectivesoilofBeijingsuburb.Theresultsshowedthattherecommendedapplicationofnitrogenfertil-
izercomparedwiththefertilizationoffarmer′spracticenotonlyincreasedtheyieldoftomato, butalsoincreasedthequality
oftomato;Nitratecontentintomatohadanincreasingtrendwiththeincreasingofnitrogenfertilizer, andthesignificant
diferencesamongthetreatments;NO3-Nwaswave-likechangeinsoilprofile, andaccumulatedin100 cmsoil;NO3-N
washighestunderthefarmerspracticetreatment, andwassignificantlyhigherthanothertreatment.
Keywords:tomato;qualityoftomato;yield;nitrate
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