全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：１０７５－１０８０ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４２８
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０３－２１ 接受日期：２０１４－０９－１７ 网络出版日期：２０１５－０５－０６
基金项目：中国烟草总公司云南省烟草公司科技计划项目（２０１３ＹＮ１９）资助。
作者简介：李江舟（１９８３—），男，新疆克拉玛依人，博士，主要从事烤烟栽培与养分管理方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｊｉａｎｇｚｈｏｕ１９８３＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｅｃｏｌｏｇｙｏｕｔｈ＠１２６ｃｏｍ
不同生物炭添加量下植烟土壤养分的淋失
李江舟１，娄翼来２，张立猛２，王一丁２，张丽敏３，张庆忠２
（１云南省烟草公司玉溪市公司，云南玉溪 ６５３１００；
２中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队，北京 １０００８１；
３贵州大学农学院，贵州贵阳 ５５００２５）
摘要：【目的】我国南方植烟土壤养分淋失严重尤其是氮、钾，不仅造成资源浪费和潜在环境威胁，还严重制约了烟
叶的可持续生产。生物炭比表面积大、孔隙多、稳定性强，施入土壤后可增加对养分的吸附，延长肥效和减少养分
损失。本文研究了添加不同水平生物炭对植烟土壤硝态氮、磷、钾养分淋失的影响，为充分发挥生物炭提高养分利
用率的作用提供依据。【方法】采用土柱淋洗模拟方法，试验共设 ５个处理，包括不施肥对照（ＣＫ）、氮磷钾肥
（ＮＰＫ）、氮磷钾肥＋１０％生物炭（１０％Ｂ）、氮磷钾肥＋２０％生物炭（２０％Ｂ）、氮磷钾肥＋４０％生物炭（４０％Ｂ），每个
处理重复４次，随机排列。【结果】不同生物炭添加量下，土壤硝态氮、磷、钾的淋失量在培养期间呈先增加后减少
的趋势。与ＮＰＫ处理相比，添加生物炭处理在培养２１天之后减少了硝态氮淋失量，在整个培养期间延缓和减少了
磷的淋失量；与ＮＰＫ处理相比，１０％Ｂ、２０％Ｂ和４０％Ｂ处理硝态氮淋失总量分别显著降低１３％、１８％和２５％，磷素
淋失总量分别显著降低４６％、６１％和７３％，１０％Ｂ和２０％Ｂ处理的钾素淋洗量略高，但差异未达显著水平，而４０％
Ｂ处理的钾素淋洗量则显著高于前３个处理，比ＮＰＫ处理高４７％。培养结束后，由于生物炭本身偏碱性，随着生物
炭添加量的增加，土壤ｐＨ显著升高。表明添加生物炭条件下，土壤硝态氮淋失量的减少主要是生物炭的吸附作用
所致；磷素淋失量的减少除了与生物炭的吸附作用有关外，也可能与土壤ｐＨ的升高有关；钾素淋失量的增加可能
与生物炭本身携带的钾素有关。施用生物炭对土壤硝态氮、磷、钾养分淋失影响的机制还需进一步验证。【结论】
施用生物炭能够有效减少植烟土壤硝态氮和磷素的淋溶损失，进而节约氮、磷肥料和提高养分利用效率，降低地下
水污染风险，促进烟叶可持续优质生产，在一定范围内其施用量越高效果越好。生物炭的适宜添加量还需综合考
虑氮磷钾３个元素的淋失而继续试验。
关键词：生物炭；植烟土壤；养分淋失
中图分类号：Ｓ１４７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－１０７５－０６
Ｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｔｏｂａｃｃｏｐｌａｎｔｉｎｇｓｏｉｌｕｎｄｅｒ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｎｇｌｅｖｅｌｓ
ＬＩＪｉａｎｇｚｈｏｕ１，ＬＯＵＹｉｌａｉ２，ＺＨＡＮＧＬｉｍｅｎｇ２，ＷＡＮＧＹｉｄｉｎｇ２，ＺＨＡＮＧＬｉｍｉｎ３，ＺＨＡＮＧＱｉｎｇｚｈｏｎｇ２
（１ＹｕｘｉＴｏｂａｃｃｏＣｏｍｐａｎｙ，ＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｙｕｘｉ６５３１００，Ｃｈｉｎａ；２ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＣｌｅａｒＷａｔｅｒｓｈｅｄＧｒｏｕｐ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ａｎｄＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；
３ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｓｇｅｎｅｒａｌｙｓｅｒｉｏｕｓｉｎｔｏｂａｃｃｏｃｒｏｐｐｉｎｇ
ｒｅｇｉｏｎｓｏｆＳｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗａｓｔｅａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄｇｒｅａｔｌｙｌｉｍｉｔｓ
ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｏｂａｃｃｏ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓｐｏｒｏｕｓａｎｄｓｔａｂｌｅ，ａｎｄｈａｓｌａｒｇｅｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ．Ｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ
ｔｏｓｏｉｌｍａｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｅｌｏｎｇａｔｅｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｅｆｅｃｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｏｆ
ｍａｉｎｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｏｂａｃｃｏｐｌａｎｔｉｎｇｓｏｉｌｗａｓ
ｕｓｅｄｉｎａｓｏｉｌｃｏｌｕｍｎｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｆｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ：ｎｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ（ＣＫ）；ｏｎｌｙＮ，Ｐ，Ｋ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ（ＮＰＫ）；ＮＰＫ＋１０％ ｂｉｏｃｈａｒｏｆｔｈｅｓｏｉｌａｍｏｕｎｔ（１０％Ｂ）；ＮＰＫ＋２０％ ｂｉｏｃｈａｒ（２０％ Ｂ）ａｎｄＮＰＫ＋
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
４０％ ｂｉｏｃｈａｒ（４０％Ｂ）．Ｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｒｅｐｌｉｃａｔｅｄｆｏｕｒｔｉｍｅｓ，ａｎｄｔｈｅＮＯ－３Ｎ，ｓｏｌｕｂｌｅＰａｎｄｓｏｌｕｂｌｅＫ
ｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｗａｔｅｒｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｆｔｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｄａｙｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】Ａｓｎｏｒｍａｌ，ｔｈｅ
ｌｅａｃｈｉｎｇａｍｏｕｎｔｓｏｆＮＯ－３Ｎ，ＰａｎｄＫａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔｌｙａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｎｃｕｂａｔｉｏｎＩｎｔｈｅ２１ｓｔｄａｙ
ｏｆｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆＮＯ－３ＮａｎｄＰｉｎＮＰＫｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒ．ＣｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＮＰＫｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｔｏｔａｌｌｅａｃｈｉｎｇｏｆＮＯ－３Ｎｉｎ１０％Ｂ，２０％Ｂａｎｄ４０％
Ｂｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ１３％，１８％ ａｎｄ２５％；ｔｈｅｔｏｔａｌｌｅａｃｈｉｎｇｏｆＰｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ４６％，
６１％ ａｎｄ７３％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｔｏｔａｌｌｅａｃｈｉｎｇｏｆＫｉｎ１０％Ｂａｎｄ２０％Ｂｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｌｉｇｈｔｌｙｈｉｇｈｅｒ，ｂｕｔｎｏｔ
ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．ＴｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｏｆＫｉｎ４０％Ｂｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏ
ｂｉｏｃｈａｒａｄｄｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ａｎｄｗａｓ４７％ ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅＮＰＫｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｏｉｌｐＨ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｒａｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｗａｓｓｕｐｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎＮＯ－３Ｎｌｅａｃｈｉｎｇ
ｗａｓｍａｉｎｌｙａｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒ．Ｂｅｓｉｄｅｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎＰｌｅａｃｈｉｎｇ
ｍａｙｂｅｄｕｅｉｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｍｏｂｉｌｉｔｙｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｏｉｌｐＨ，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎＫｌｅａｃｈｉｎｇｃｏｕｌｄｂｅｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｏｔａｌＫｉｎｐｕｔｗｉｔｈｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｂｉｏｃｈａｒａｄｄｉｔｉｏｎｃｏｕｌｄｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅ
ｌｅａｃｈｉｎｇｌｏｓｓｅｓｏｆＮＯ－３ＮａｎｄＰｉｎｓｏｉｌ，ｂｕｔｎｏｔｒｅｄｕｃｅｔｈａｔｏｆＫ．Ｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐｅｒ
ａｄｄｉｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇａｎｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｂｉｏｃｈａｒ牷ｔｏｂａｃｃｏｐｌａｎｔｉｎｇｓｏｉｌ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇ
农田土壤养分淋失可导致土壤肥力下降、资源
浪费，进而给农学以及经济效益造成损失，其中氮
（Ｎ）、磷（Ｐ）的淋失还给水体环境带来潜在威胁。
所以，如何采取措施减少土壤养分淋失、提高养分利
用率是人们长期以来关注的问题。生物炭
（ｂｉｏｃｈａｒ）是生物质在低氧环境下，经过高温（３００
７００℃）热解而得到的一类具有比表面积大、孔隙
多、吸附和稳定性强等特点的高度芳香化富碳物质。
近年来，生物炭作为一种功能材料在农业上的应用
引起广泛关注，其在土壤耕性改良、肥力提升及污染
修复等方面呈现可观潜力［１－５］。如在沙土中添加山
核桃壳制成的生物炭不仅能提高土壤ｐＨ，增加土壤
有机碳、Ｐ、Ｋ、Ｃａ等含量，还能减少土壤 Ｐ、Ｃａ等养
分的淋失［６］；在施用有机肥的土壤中，添加橡木和
山核桃木制成的生物炭能减少Ｎ、Ｐ的淋失［７］；在淋
溶土及变性土中添加畜禽粪及桉木制成的生物炭
后，土壤氮的气态损失和淋溶损失均显著减少［８］。
在我国南方烟区，由于水热充沛、土壤矿物风化
程度高、土壤偏酸和有机质含量低、以及不合理过量
施肥等原因，土壤养分淋失问题尤为突出，严重制约
了烟叶的可持续生产。故而，本研究以云南玉溪植
烟土壤为研究对象，通过土柱淋洗模拟试验，研究了
添加不同水平玉米秸秆生物炭对植烟土壤硝态氮、
磷、钾养分淋失的影响，以期为生物炭在改良植烟土
壤方面的应用提供理论依据。
１ 材料与方法
１１ 供试材料
供试土壤采自云南玉溪市代表性烟田的表层
（０—２０ｃｍ）土壤，土壤类型为红壤，其基本性质为：
有机碳含量１７８ｇ／ｋｇ、全氮１６４ｇ／ｋｇ、全磷０８７
ｇ／ｋｇ、全钾８７４ｇ／ｋｇ、速效氮１２７ｍｇ／ｋｇ、速效磷
１８７ｍｇ／ｋｇ、速效钾２１２ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ６０８（Ｈ２Ｏ），土
壤经风干等处理后过２ｍｍ筛备用。供试生物炭为
玉米秸秆在３６０℃条件下不完全燃烧２４ｈ制成的黑
色粉末，其密度为０２８ｇ／ｃｍ３，ｐＨ为８４０，碳含量
６４９ｇ／ｋｇ，全氮１０１ｇ／ｋｇ，硝态氮６１６ｍｇ／ｋｇ，全磷
１０８ｇ／ｋｇ，全钾９６４ｇ／ｋｇ，将生物炭粉碎后过２ｍｍ
筛，烘干备用。试验所用的氮、磷、钾肥料分别为尿
素、过磷酸钙和硫酸钾，其氮（Ｎ）、磷（Ｐ２Ｏ５）、钾
（Ｋ２Ｏ）含量分别为４６％、１８％和５０％。
１２ 试验设计
采用土柱（５ｋｇ土）模拟方法进行研究，试验于
２０１３年１０ １２月在中国农科院温室内进行。试验
设５个处理：１）ＣＫ；２）氮磷钾肥 （ＮＰＫ）；３）ＮＰＫ＋
０５ｋｇ生物炭（１０％Ｂ）；４）ＮＰＫ＋１ｋｇ生物炭
（２０％ Ｂ）；５）ＮＰＫ＋２ｋｇ生物炭（４０％Ｂ）。后４个
处理的肥料添加量均为 Ｎ３０ｇ、Ｐ２Ｏ５２５ｇ、Ｋ２Ｏ７５
ｇ，每个处理重复４次。
将土、生物炭和肥料按所需比例混匀后，填装到
高４０ｃｍ、内径１６ｃｍ的底部封闭只留一出水孔的
ＰＶＣ管中。土壤容重控制在１１ｇ／ｃｍ３左右，以防
６７０１
４期 李江舟，等：不同生物炭添加量下植烟土壤养分的淋失
止土壤过紧实对淋溶产生影响；在上部铺一层滤纸
以防止水分淋溶对表层土壤的扰动；土柱底层铺一
层１０ｃｍ厚浓酸洗过的玻璃珠与石英砂，以防止底
层土壤流失。土柱填装完后，加水至田间持水量的
７０％预培养２天，之后每隔４天用蒸馏水定量定时
淋洗一次，共淋洗１４次。收集每一次的淋溶液并测
定其体积和硝态氮、磷、钾含量。
１３ 测定指标、方法及数据分析
淋洗液中硝态氮、磷和钾的含量分别采用酚二
磺酸比色法、钼锑抗比色法和火焰光度计法测定，计
算每一次淋洗的以及累积的养分淋失量，测定结果
均换算成单位质量干土的淋失量（以 Ｎ、Ｐ、Ｋ计，
ｍｇ／ｋｇ）。淋洗结束后测定土壤 ｐＨ 值。利用
ＳＰＳＳ１３０软件进行数据的方差分析。
２ 结果与讨论
２１ 生物炭对土壤硝态氮淋失的影响
从图１可以看出，ＣＫ处理的土壤硝态氮淋洗量
在整个培养时期趋于平稳，而其他处理在试验前期，
土壤硝态氮淋洗量迅速增加，在第９天达到峰值，之
后逐渐下降，５３天后趋于平稳。不同处理之间相
比，ＮＰＫ处理土壤硝态氮淋洗量在各个时期均显著
高于ＣＫ，其中差异水平在前期逐渐增强，到第９天
达到最大，之后逐渐降低，５３天后趋于稳定；在培养
的２１ ５３天之间，添加生物炭各处理土壤硝态氮
淋洗量显著低于ＮＰＫ处理，且降低程度随生物炭添
加量的增加而呈略微增加趋势。从土壤硝态氮累计
总的淋洗量来看，ＣＫ处理最低，仅为２２７ｍｇ／ｋｇ，
ＮＰＫ处理最高，达 ３２５ｍｇ／ｋｇ；与 ＮＰＫ处理相比，
１０％Ｂ、２０％Ｂ和４０％Ｂ处理土壤硝态氮累计总的
淋洗量分别显著降低１３％、１８％和２５％。
土壤硝态氮淋溶受复杂的生物化学过程所控
制，首先土壤有机氮经微生物矿化作用形成氨，氨经
质子化作用生成铵态氮，铵态氮在硝化细菌作用下
发生氧化反应生成硝态氮，硝态氮随水垂直迁移后
发生淋溶。生物炭的绝大多数表面吸附点位属于羧
酸基和酚基功能团［９］，这些负电荷表面点位不能吸
附硝态氮，然而生物炭具有强大的吸附铵态氮以及
可溶性有机氮的能力［７］，所以我们认为，生物炭施
入土壤后，主要是通过增加铵态氮以及可溶性有机
氮的吸附，延长其滞留时间，进而缓解了硝态氮的形
成过程以及淋溶损失。此外，生物炭施入土壤后，也
可能对土壤氮素转化有关的酶以及微生物体产生吸
附作用，降低相关酶及微生物与尿素等有机氮及铵
态氮的亲和力和接触机会，从而延缓了有机氮的矿
化及铵态氮向硝态氮的转化，进而减少硝态氮的形
成过程及淋溶损失。
图１ 不同处理土壤硝态氮各时期淋洗量及累计淋洗总量
Ｆｉｇ．１ Ａｍｏｕｎｔｓｏｆｌｅａｃｈｅｄｎｉｔｒａｔｅｉｎｓｏｉｌｓａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｄａｙｓａｎｄ
ｔｏｔａｌｌｅａｃｈｉｎｇａｍｏｕｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：柱上不同字母表示处理间差异显著（Ｐ＜００５）
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（Ｐ＜００５）．］
２２ 生物炭对土壤磷素淋失的影响
图２显示了不同处理土壤磷素各时期淋洗量及
累计淋洗总量。从中可以看出，ＣＫ处理的土壤磷
素淋洗量在整个培养时期趋于平稳，而其他处理均
呈现先增加后降低的趋势，其中ＮＰＫ处理的变异幅
度最大，并在第９天出现高峰值，其余三个添加生物
炭处理的变异幅度低于 ＮＰＫ，且高峰时期从１０％Ｂ
处理的２５天推迟到４０％Ｂ处理的４１天，５３天后各
处理土壤磷素淋洗量均趋于平稳。不同处理之间相
比较，ＣＫ处理的土壤磷淋洗量在各个时期均处于
７７０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图２ 不同处理土壤磷素各时期淋洗量及累计淋洗总量
Ｆｉｇ．２ Ａｍｏｕｎｔｓｏｆｌｅａｃｈｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｓｏｉｌｓａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｄａｙｓａｎｄｔｏｔａｌ
ｌｅａｃｈｉｎｇａｍｏｕｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：柱上不同字母表示差异显著（Ｐ＜００５）Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（Ｐ＜００５）．］
最低水平，ＮＰＫ处理最高，添加生物炭处理显著低
于ＮＰＫ处理，且降低幅度随着添加量的增加呈升高
趋势，此外降低幅度随时间呈先升高后降低的趋势。
就磷的累计淋洗总量而言，ＣＫ处理最低，仅为３６７
ｍｇ／ｋｇ，ＮＰＫ处理最高，达３９９ｍｇ／ｋｇ；与 ＮＰＫ处理
相比，１０％Ｂ、２０％Ｂ和４０％Ｂ处理土壤硝态氮累计
总的淋洗量分别显著降低４６％、６１％和７３％。
尽管人们普遍认为磷素在土壤中的移动性较
差［１０］，但磷素在土壤剖面下层中的高量累积现象确
实有很多报导［７］。刘利花等对 土上的长期施肥
土壤磷素淋溶趋势的研究证实，当土壤速效磷含量
超过２３ｍｇ／ｋｇ时，就有磷素淋溶的可能［１２］。本研
究ＣＫ处理土壤的有效磷含量仅为１８７ｍｇ／ｋｇ，但
亦有一定的磷素发生淋溶。荷兰的相关研究发现，
磷饱和土壤会引起大量磷淋溶到地下水，其量取决
于土壤磷素饱和度、施磷量和地下水深度［１３］。本研
究发现，施入磷肥以后，土壤磷素淋溶量迅速增加；
而添加生物炭又有效抑制了磷素的淋溶损失，这说
明生物炭对磷酸盐及可溶性有机磷具有强烈的吸附
固定作用［７］。此外，土壤磷素有效性受 ｐＨ值的影
响，通常情况下酸性土壤 ｐＨ值升高，碱性土壤 ｐＨ
值降低，土壤磷素有效性增加。而本研究土壤虽属
南方酸性土壤，但是烟叶生产中长期施石灰后已控
制土壤酸碱度趋于中性，所以添加生物炭后进一步
显著提高土壤ｐＨ值（图３）可能会促进土壤磷素的
固定，进而减少磷的淋失。
２３ 生物炭对土壤钾素淋失的影响
从图４可以看出，ＣＫ处理的土壤钾素淋洗量在
整个培养时期趋于平稳，而其他处理在试验前期，土
壤钾素淋洗量迅速增加，在第９天达到高峰值，之后
逐渐下降，５７天后趋于平稳。不同处理之间相比
图３ 淋洗结束时不同处理土壤ｐＨ值
Ｆｉｇ．３ ＳｏｉｌｐＨａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：柱上不同字母表示处理间差异显著（Ｐ＜００５）
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ
ａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（Ｐ＜００５）．］
较，ＣＫ处理的土壤钾淋洗量在各个时期均处于最
低水平，ＮＰＫ＋４０％Ｂ处理最高，低量生物炭处理
（１０％Ｂ、２０％Ｂ）在各时期均略微高于 ＮＰＫ处理，高
量生物炭处理（４０％Ｂ）则显著高于 ＮＰＫ处理。从
钾的累计淋洗总量来看，ＣＫ处理最低，仅为 １１２
ｍｇ／ｋｇ，４０％Ｂ处理最高，达９４４ｍｇ／ｋｇ，显著高于
ＮＰＫ处理，增加幅度４７％；１０％Ｂ、２０％Ｂ处理土壤
钾累计淋洗总量略高于ＮＰＫ处理，但差异未达显著
水平。
一方面生物炭的表面吸附点位以及微孔理论上
可以对钾素产生强烈的吸附作用，另一方面土壤ｐＨ
值可以通过影响钾素的固定与释放、吸附与解吸来
影响溶液中的钾素浓度，进而影响钾素迁移，钾的固
定量一般随土壤ｐＨ值的升高而增加［１４］，所以添加
生物炭后的土壤 ｐＨ值升高可能有利于钾素淋失。
然而，本研究结果显示，添加生物炭后，尽管可能增
加了对钾素的吸附固定，也显著提高了土壤 ｐＨ值
８７０１
４期 李江舟，等：不同生物炭添加量下植烟土壤养分的淋失
图４ 不同处理土壤钾素各时期淋洗量及累计淋洗总量
Ｆｉｇ．４ Ａｍｏｕｎｔｓｏｆｌｅａｃｈｅｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｓｏｉｌｓａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｄａｙｓａｎｄ
ｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：柱上不同字母表示处理间差异显著（Ｐ＜００５）
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（Ｐ＜００５）．］
（图３），但土壤钾素淋失量反而也显著增加，Ｌａｉｒｄ
等人在其他类型土壤上的研究也得出同样的结
果［７］。分析认为，这可能是由于生物炭本身携带一
定量的钾素［７］，其有效性亦可能较高，确切原因有
待深入研究。
３ 结论
施用生物炭能够有效减少植烟土壤硝态氮和磷
的淋溶损失，节约肥料，提高养分利用效率，降低环
境风险，促进烟叶可持续优质生产。
由于不同原料以及不同炭化条件对于生物炭的
性质影响很大，进而可能影响其施用效果，一种生物
炭的结果很难得出全面的结论；另外，由于时间短，
且在本试验中放大了生物炭的施用量，所以不能依
据此试验结果提出适宜的生物炭用量。为了深入了
解生物炭对土壤氮磷钾淋失的影响机制和实际应用
方法，需要进一步进行不同生物炭土壤微生物、土壤
ｐＨ控制试验以及生物炭钾素有效性定量控制试验
研究。
参 考 文 献：
［１］ 黄剑，张庆忠，杜章留，等．施用生物炭对农田生态系统影响
的研究进展［Ｊ］．中国农业气象，２０１２，３３：２３２－２３９
ＨｕａｎｇＪ，ＺｈａｎｇＱＺ，ＤｕＺＬｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｅｆｅｃｔｓ
ｏｆｂｉｏｃｈａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎａｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ
Ａｇｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１２，３３：２３２－２３９
［２］ 陈红霞，杜章留，郭伟，等．施用生物炭对华北平原农田土壤
容重、阳离子交换量和颗粒有机质含量的影响［Ｊ］．应用生态
学报，２０１１，２２：２９３０－２９３４
ＣｈｅｎＨＸ，ＤｕＺＬ，ＧｕｏＷｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔ
ｏｎｃｒｏｐｌａｎｄｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ，ｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙ，ａｎｄ
ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ［Ｊ］．
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，２０１１，２２：２９３０－２９３４
［３］ 郭伟，陈红霞，张庆忠，等．华北高产农田施用生物质炭对耕
层土壤总氮和碱解氮含量的影响［Ｊ］．生态环境学报，２０１１，
２０：４２５－４２８
ＧｕｏＷ，ＣｈｅｎＨ Ｘ，ＺｈａｎｇＱ Ｚｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｔｏｐｓｏｉｌｏｆｔｈｅｈｉｇｈｙｉｅｌｄｃｒｏｐｌａｎｄｉｎｎｏｒｔｈＣｈｉｎａ
Ｐｌａｉｎ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１１，２０：４２５－
４２８
［４］ 张万杰，张庆忠，李志芳，等．生物质炭和氮肥配施对菠菜产
量和硝酸盐含量的影响［Ｊ］．农业环境科学学报，２０１１，３０：
１９４６－１９５２
ＺｈａｎｇＷＪ，ＺｈａｎｇＱＺ，ＬｉＺＦｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎｓｐｉｎａｃｈｙｉｅｌｄａｎｄｔｉｓｓｕｅｎｉｔｒａｔｅｃｏｎｔｅｎｔｆｒｏｍａ
ｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２０１１，
３０：１９４６－１９５２
［５］ ＺｈａｎｇＱ，ＷａｎｇＹ，ＷｕＹ．ｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｏｆｂｉｏｃｈａｒａｍｅｎｄｍｅｎｔｏｎ
ｓｏｉｌｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ，ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ
ＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌ，２０１２，７７：１４７８－１４８７
［６］ ＮｏｖａｋＫＭ，ＢｕｓｓｃｈｅｒＷ Ｊ，ＬａｉｌｄＤＬｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｂｉｏｃｈａｒ
ａｍｅｎｄｍｅｎｔｏｎｆｅｒｔｉｌｉｔｙｏｆａｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎｃｏａｓｔａｌｐｌａｉｎｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，１７４：１０５－１１２
［７］ ＬａｉｒｄＤ，ＦｌｅｍｉｎｇＰ，ＷａｎｇＢｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｍｐａｃｔｏｎｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍ ａＭｉｄｗｅｓｔｅｒｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｇｅｏｄｅｒｍａ，
２０１０，１５８：４３６－４４２
［８］ ＳｉｎｇｈＢＰ，ＨａｔｏｎＢＪ，ＳｉｎｇｈＢｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｉｏｃｈａｒｓｏｎ
ｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍｔｗｏｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ
ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＱｕａｌｉｔｙ，２０１０，３９：１２２４
－１２３５
［９］ ＬｉａｎｇＢ，ＬｅｈｍａｎｎＪ，ＳｏｌｏｍｏｎＤｅｔａｌ．Ｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ
ｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙｉｎｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆ
ＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌ，２００６，７０：１７１９－１７３０
［１０］ 吕家珑，ＦｏｒｔｕｎｅＳ，ＢｒｏｏｋｅｓＰＣ．土壤磷淋溶状况及其Ｏｌｓｅｎ
磷“突变点”研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００３，２２：１４２
－１４６
ＬüＪＬ，ＦｏｒｔｕｎｅＳ，ＢｒｏｏｋｅｓＰＣ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
９７０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
ｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌａｎｄｉｔｓＯｌｓｅｎＰ“ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＶｏｌｕｍｅ”［Ｊ］．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２００３，２２：１４２－１４６
［１１］ 于群英，李孝良，李粉茹．安徽省土壤无机磷组分状况及施
肥对土壤磷素的影响［Ｊ］．水土保持学报，２００６，２０：５７－６２
ＹｕＱＹ，ＬｉＸＬ，ＬｉＦＲｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｉｎｏｒｇａｎｉｃ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｒａｃｔｉｏｎｓｉｎＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅａｎｄｅｆｅｃｔｓｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｎｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，
２００６，２０：５７－６２
［１２］ 刘利花，杨淑英，吕家珑，等．长期不同施肥土壤中磷淋溶
“阈值”研究［Ｊ］．西北农林科技大学学报（自然科学版），
２００３，３１：１２３－１２６
ＬｉｕＬＨ，ＹａｎｇＳＹ，ＬüＪＬｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｉｅｓｏｎ“ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖａｌｕｅ”
ｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｅａｃｈｉｎｇｉｎｌｏｎｇｔｅｒｍｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｉｌｓ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙ，２００３，３１：１２３－１２６
［１３］ ＶａｎｄｅｒＭｅｌｅｎＤＴ，ＢｒｅｅｕｗｓｍａＡ，ＢｃｅｒｓＰＣＭ．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ｎｕｔｒｉｅｎｔｌｏｓｓｅｓｔｏｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒｉｎｔｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ：Ｉｍｐａｃｔ，
Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，ａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｑｕａｌｉｔｙ，１９９８，２７：４－１１
［１４］ 占丽平，李小坤，鲁剑巍，等．土壤钾素运移的影响因素研
究进展［Ｊ］．土壤，２０１２，４４：５４８－５５３
ＺｈａｎＬＰ，ＬｉＸＫ，ＬｕＪＷ ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｏｎ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｍｏｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｓｏｉｌｓ，２０１２，
４４：５４８－５５３
０８０１