全 文 ：中国生态农业学报 2012年 10月 第 20卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2012, 20(10): 1268−1275


* 广东省中国科学院全面战略合作项目(2011B090300100)、广东省烟草专卖局科技项目“改善梅州砂泥田烤烟香气品质的优化施肥技术
研究”和广东省烟草专卖局重点科技项目[粤烟科(2008)19号]资助
王军(1975—), 男, 博士, 农艺师, 研究方向为烟草营养与生理。E-mail: wangjun4170@126.com
收稿日期: 2012-03-21 接受日期: 2012-07-18
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01268
优化施氮对旺长期和成熟期烤烟地上部氮素
挥发的影响*
王 军1 陈能场2 丁效东2 陈泽鹏3 谢玉华1 王 行1
傅献忠1 王晓宾3 贺广生3
(1. 广东省烟草南雄科学研究所 南雄 512400; 2. 广东省生态环境与土壤研究所 广州 510650;
3. 中国烟草总公司广东省公司 广州 510610)
摘 要 通过盆栽试验, 采用地上部氮挥发研究装置研究施氮量和基追比[对照处理: 不施氮; 传统施氮处理:
施氮量为 0.30 g(N)·kg−1(土), 基追肥比为 7︰ 3; 优化施氮处理: 施氮量为 0.15 g(N)·kg−1(土), 基追肥比为 3︰
7]对烤烟“粤烟 97”在旺长期和成熟期地上部氮素挥发的影响。结果表明, 与不施氮处理和传统施氮处理相比,
优化施氮处理显著提高了成熟期烤烟地上部 NO 的挥发速率; 但是 3 种施氮处理下成熟期烤烟对 NO2表现为
净吸收, 且平均吸收速率差异不显著。3种施氮处理中, 传统施氮处理无论是旺长期还是成熟期烤烟地上部平
均 N2O 挥发损失量最高, 其次是优化施氮处理, 对照处理最小; 传统施氮处理和优化施氮处理成熟期烤烟地
上部平均 N2O 挥发损失量分别是旺长期的 3.06 倍和 6.12 倍。旺长期 3 种施氮处理之间烤烟地上部 NH3挥发
没有显著差异; 但成熟期时, 与传统施氮处理相比, 优化施氮处理显著提高了烤烟地上部 NH3挥发速率。减少
施氮量和优化基追比例可减少旺长期和成熟期烤烟地上部 N2O挥发, 但增加成熟期 NH3挥发。上述结果表明,
优化施氮(氮肥后移)尽管促进烤烟中后期氮素吸收, 但也促进了烤烟内源 N2O形成、排放。因此, 优化施氮(氮
肥后移)对抑制烤烟氮素挥发的调控作用不明显。
关键词 烤烟 施氮量 基追比 优化施氮 地上部氮素挥发
中图分类号: S572 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)10-1268-08
Effect of optimized application of nitrogen on nitrogen volatilization in
Nicotiana tobacum shoots at rapid growth and maturity stages
WANG Jun1, CHEN Neng-Chang2, DING Xiao-Dong2, CHEN Ze-Peng3, XIE Yu-Hua1, WANG Hang1,
FU Xian-Zhong1, WANG Xiao-Bin3, HE Guang-Sheng3
(1. Nanxiong Tobacco Science Institute of Guangdong, Nanxiong 512400, China; 2. Guangdong Institute of Eco-environment and Soil
Sciences, Guangzhou 510650, China; 3. Guangdong Tobacco Co. of China National Tobacco Corporation, Guangzhou 510610, China)
Abstract A pot experiment equipped with volatilization devices was used to study the effects of applied nitrogen (N) amounts and
basal/top-dressing fertilizer ratios on N volatilization of “Yueyan 97” flue-cured tobacco shoot at rapid growth and maturity stages.
The treatments used in the study included T1 (zero N fertilization), T2 [0.30 g(N)·kg−1(soil) and 7∶3 basal/top-dressing fertilizer
ratio, conventional fertilization mode] and T3 [0.15 g(N)·kg−1(soil) and 3∶7 basal/top-dressing fertilizer, optimized fertilization
mode]. The results showed that compared with T1 and T2, T3 significantly improved flue-cured tobacco shoot NO volatilization at
maturity stage. However, for NO2 at maturity stage, it was net absorption for all the three treatments, there was not significant
difference among three treatments at maturity stage. Among the three treatments, average shoot N2O volatilization of T2 at both rapid
growth and maturity stages was largest. This was followed by T3 and then T1. Shoot N2O volatilization losses in T2 and T3 at
maturity were 3.06 and 6.12 times of that at rapid growth stage, respectively. There was no significant difference in tobacco shoot
NH3 volatilization among three nitrogen treatments at rapid growth stage. While at maturity stage, T3, compared with T2, obviously
第 10期 王 军等: 优化施氮对旺长期和成熟期烤烟地上部氮素挥发的影响 1269


increased shoot NH3 volatilization. While reduced N application and optimized basal/top-dressing fertilizer ratio decreased aerial
plant organ N2O volatilization at rapid growth and maturity stages, it increased NH3 volatilization at maturity stage. The above results
suggested that although optimized N application (by postponement) enhanced N absorption at middle and late growth periods of
flue-cured tobacco, it facilitated endogenous N2O formation and volatilization. There was no definitive effect of optimized N
application (by postponement) on flue-cured tobacco N volatilization inhibition.
Key words Nicotiana tobacum L., Nitrogen application, Basal/top-dressing fertilizer ratio, Optimized nitrogen application,
Nitrogen volatilization of aerial part
(Received Mar. 21, 2012; accepted Jul. 18, 2012)
近年来, 关于植物体地上部氮素挥发损失已得
到证实, 例如在小麦 [1]、玉米和大豆 [2−3]、水稻 [4−5]
和牧草白三叶[6]等植物上的研究。气态氮化物(NH3、
N2、N2O和 NOx)的挥发是植物体氮素损失的重要途
径, 也是大气中 NH3和 N2O的重要来源[5,7]。
由于品种、环境条件及生育期的不同, 植物体
挥发的氮形态和数量也不尽相同 [8] 玥。李 莹等 [2]在
53 d观察期内发现, 玉米(Zea mays)、大豆(Glycine
max)地上部 N2O 挥发对土壤(砂)—植物系统中 N2O
排放的贡献率达 79%~100%; Chen和 Inanaga[5]发现
水稻(Oryza sativa)从分蘖至成熟期间, 叶片气态氮
化物总损失量占其氮吸收总量的 20%~60%; Sturite
等[6]报道, 白三叶(Trifolium repens)通过叶片挥发损
失氮素占叶片总氮量的 57%~74%。关于植物体气态
氮损失的机理, 认为由于环境条件(光、温、水、肥、
气)和植物生理病害、衰老等因素引起植物体活性氮
积累和同化的不平衡, 导致植物地上部氮素的挥发
损失[8]。但各种气态氮化物能否通过叶面挥发, 要取
决于植物体气态氮化物的补偿点[9−10], 其中 NH3 和
N2O 是主要的植物氮素损失形态, 氮素挥发损失主要
发生在生育后期, 但不同氮素损失形态对植物生育
期的响应并非完全相同。例如, 李楠和陈冠雄[11]报
道, 大豆、春小麦和谷子(Setaria italica)N2O排放速
率都具有在生长发育前期逐渐增加, 至开花期达到
高峰, 然后又迅速下降的相似变化规律; 而李生秀[12]
研究结果表明, 枯萎期小麦 NH3挥发损失特别严重,
显示植物衰老退化有加剧植物 NH3挥发的作用。
氮是影响烤烟(Nicotiana tobacum)产量、品质的
最敏感元素, 氮肥不合理施用不但会导致烤烟碳氮
代谢失调, 烟碱积累过多, 烟叶品质低劣等不良后
果, 而且降低氮肥的利用效率。迄今为止, 习惯认为
土壤氮素挥发和淋失是我国烤烟氮素损失最主要的
途径, 关于烤烟地上部氮素挥发损失方面的研究鲜
见报道。本文研究了施氮量与施氮方式对烤烟地上
部氮素挥发损失的影响, 分析了旺长期和成熟期烤
烟地上部氮素挥发的特点 , 以期为优化合理施氮 ,
减少烤烟地上部氮素挥发, 提高烤烟的氮素利用率
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试烤烟品种为“粤烟 97”, 由广东省烟草南雄
科学研究所提供。供试土壤为紫色土, 采自广东省
烟草南雄科学研究所试验基地, 前茬作物为水稻。
土壤基本理化性状为 pH 7.8, 有机质 20.47 g·kg−1,
全氮 1.25 g·kg−1, 全磷 0.79 g·kg−1, 全钾 19.46 g·kg−1,
碱解氮 107.79 mg·kg−1, 速效磷 27.93 mg·kg−1, 速效
钾 182.50 mg·kg−1, 硝态氮 71.83 mg·kg−1, 铵态氮
8.15 mg·kg−1。
1.2 试验装置
采用透明密封有机玻璃培养箱(100 cm×100 cm×
150 cm), 测定烤烟旺长期和成熟期地上部不同氮素
气态挥发。选择具有代表性烟株(带盆), 置入室内培
养箱后立即密封培养(图 1); 同时设置空白, 即切除
烟株地上部后把盆(带根系)放入培养装置中作为对
照, 表示土壤的氮挥发。主要仪器有 U 型平板玻璃
吸收器(广州梓兴化玻仪器公司), 5 mL 型真空采血
管(广州医疗器械设备公司), 722S 型分光光度计(上
海棱光技术有限公司), 42C 型 NO-NO2-NOx分析仪
(美国热电子公司), HP-5890 型气相色谱仪(美国惠
普公司)。



图 1 烤烟地上部氮挥发研究装置示意图
Fig. 1 Schematic diagram of device for study on flue-cured
tobacco aerial part nitrogen volatilization
1270 中国生态农业学报 2012 第 20卷


1.3 试验设计
试验设 3个氮处理, 分别为不施氮[T1, 对照]、
传统施氮处理[T2, 施氮量为 0.30 g(N)·kg−1(土), 基
追肥比为 7︰3]、优化施氮处理[T3, 施氮量为 0.15
g(N)·kg−1(土), 基追肥比为 3︰7]。氮以硝酸铵形式
施入, 每个处理重复 12 次。每盆装土 8.0 kg, 基施
氮肥与土壤混匀后装盆, 追施氮肥在移栽后第 25 d
追施。磷钾(磷酸二氢钾、硫酸钾)全部基施, 每盆施
入 P2O5 1.92 g, K2O 4.8 g。
试验于 2010 年在广东省烟草南雄科学研究所
进行, 采用湿润育苗方法育苗。2010年 4月 20日播
种, 2010年 5月 26日将烟苗移栽至盆中, 日光温室
盆栽的方法培养烟株, 现蕾打顶, 正常成熟采收。
1.4 测定方法
1.4.1 NO和 NO2(NOx)
在烤烟成熟期, 分别于 8月 1日、8月 3日和 8
月 5日, 选择具有代表性烟株(带盆), 置入室内培养
箱后立即密封培养(图 1), 同时设置空白, 每个处理
重复 3次。
测定时, 室内光强通过光管调节, 用 GLZ-C 型
光量子计录仪测定, 以确保装置内光强均匀一致。
在 8:00—12:00、12:00—18:00 时段室内光强分别为
32.5 µmol·m−2·s−1、65.0 µmol·m−2·s−1, 18:00—24:00
时段为黑暗处理, 光强为 0 µmol· m−2·s−1(采用套黑
布遮光)。室内温度保持在 25 ℃。
NOx(NO, NO2)检测前, 先通过气泵置换培养箱
空气, 培养箱封闭培养 2.5 h, 然后在培养箱进气孔
保持通气条件下, 出气孔连接 42C 型 NO-NO2-NOx
分析仪自动抽气(流量为 0.638 L·min−1)检测。利用仪
器检测数据稳定的 10 min内的数据表征培养箱内空气
NO和 NO2浓度, 10 min内新鲜空气只置换、混合了部
分培养箱下部空气(<7.0 L), 仪器检测数据稳定。
烤烟地上部与大气间的 NOx交换速率表征:
WNOx=CNOx×V/1 000/2.5 (1)
式中: WNOx表示密封 2.5 h内烤烟地上部的培养箱空
气 NOx质量在单位时间的变化率(µg·pot−1·h−1); V 为
培养箱容积(L); CNOx为 2.5 h后有无烤烟地上部的培
养箱空气 NOx浓度差, CNOx根据公式 CNOx=CPNOx−
CKNOx 计算 , CPNOx 表示有烤烟地上部的培养箱内
NOx浓度(µg·m−3), CKNOx 表示无烤烟地上部培养箱
内 NOx浓度(µg·m−3)。计算结果正数表示挥发, 负数
表示吸收。
1.4.2 N2O
在烤烟旺长期(7 月 11 日、7 月 13 日和 7 月 15
日)和成熟期(8月 1日、8月 3日和 8月 5日), 选择
具有代表性烟株(带盆), 置入室内培养箱后立即密
封培养(图 1), 同时设置空白, 每个处理重复 3 次。
光照强度按照 NOx测定方法进行光、暗控制。换气
后封箱培养时间分别为 8:00—11:30、15:00—17:30
和 20:00—22:30。其中, 8:00—11:30的采气样时间为
9:30、10:30和 11:30; 15:00—17:30采气样时间分别
为 15:30、16:30、17:30; 20:00—22:30采气样时间分
别为 20:30、21:30和 22:30。
试验装置操作: 在密闭培养箱的采气口安装密
封性好、可控制和封闭气流方向的三通阀, 同时将
带三通阀的注射器针头插入 0.5 L气样袋; 采样时, 用
注射器直接从气阀采气样, 便可无缝隙和间隔地封闭
培养箱内外气流通道, 杜绝了样品受空气污染的可能
性; 带三通阀的注射器针头在注射完气样于气样袋之
后, 立即用三通阀无缝隙地切断气样袋和外界空气的
联系, 再拔出注射器针头, 通过气样袋的带金属胶
头作用, 自动封闭针头留下的缝隙。每次每个气样
采集 300 mL, 用气相色谱法测定 N2O浓度。
烤烟地上部 N2O排放速率表征:
WN2O=CN2O×V/1 000/t (2)
式中: WN2O 表示封闭时间内烤烟处理的培养箱空气
N2O 数量在单位时间的变化率(µg·pot−1·h−1); V 为培
养箱容积(L); t为封箱时间(h); CN2O表示不同封闭时
间内不同处理与无烤烟地上部的生长箱中 N2O的浓
度差 , 根据公式 CN2O=CPN2O−CKN2O 计算 , 其中
CPN2O表示有烤烟处理的培养箱内 N2O 浓度(µg·m−3),
CKN2O为无烤烟地上部培养箱内 N2O浓度(µg·m−3)。
计算结果负数表示吸收, 正数表示排放。
1.4.3 NH3
在旺长期(7月 18日)和成熟期(8月 2日、8月 4
日和 8 月 6 日)分别选择具有代表性烟株(带盆), 置
入室内培养箱后立即密封培养(图 1), 同时设置空白,
每个处理重复 3次。
试验装置操作: 培养箱进气孔接分别装有超纯
水和稀硫酸溶液(0.5 moL·L−1)的 U 型平板玻璃吸收
器(各 2支串联)。在气泵的作用下, 空气先通过串联
的 U 型平板玻璃吸收器, 稀硫酸溶液(0.5 moL·L−1)
吸收除去空气中的氨, 然后进入培养箱。出气口接
装有稀硫酸(0.005 moL·L−1)的 U 型平板玻璃吸收器
(3支串联, 20 mL·支−1), 在气泵的作用下经烤烟冠层
从培养箱出气孔抽出, 培养箱中的氨通过 3 支串联
的装有稀硫酸(0.005 moL·L−1)的 U型平板玻璃吸收器
吸收, 保持进、出气的空气流量一致[1]。白昼 NH3 回
收时间为8:00—18:00, 更换吸收液后, 再收集18:00—
8:00 暗处理时段 NH3。稀硫酸回收的氨用靛酚蓝比
色法测定[13]。
植物体 NH3挥发速率的计算方法: 根据回收氨溶
第 10期 王 军等: 优化施氮对旺长期和成熟期烤烟地上部氮素挥发的影响 1271


液的 NH4+浓度和回收持续时间(h), 计算处理和空白
的回收 NH3速率差值, 表征烤烟与空气间的 NH3交换
速率(µg·pot−1·h−1), 负数表示吸收, 正数表示挥发。
1.5 数据统计分析
所有数据采用 SAS™软件(SAS Institute Inc.,
1989)进行单因素显著性检验。用 LSD法在 0.05 水
平进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 施氮方式对烤烟地上部 NOx挥发损失的影响
从表 1可以看出, 与不施氮处理(T1)相比, 不论
在光照阶段或在黑暗阶段, 施氮处理显著增加了成

表 1 施氮方式对烤烟成熟期地上部 NOx挥发速率的影响
Table 1 Effect of nitrogen application patterns on NOx vola-
tilization of flue-cured tobacco aerial part at maturity stage
挥发速率
Volatilization rate (µg·pot−1·h−1) 时间段
Duration
处理
Treatment
NO NO2
T1 −1.508±0.179a −0.484±0.035a
T2 −1.397±0.387a −0.274±0.091a
8:00—10:30
T3 −1.781±0.001a −0.470±0.044a
T1 0.153±0.027a −0.414±0.033a
T2 0.282±0.071ab −0.401±0.027a
14:00—17:30
T3 0.491±0.021b −0.431±0.015a
T1 0.223±0.076a −0.480±0.042a
T2 0.317±0.104a −0.501±0.015a
8月 1日
Aug. 1
20:00—22:30
T3 0.495±0.055b −0.514±0.014a
T1 −0.164±0.098a −0.555±0.065a
T2 0.117±0.234a −0.555±0.045a
8:00—11:30
T3 1.356±0.518b −0.550±0.054a
T1 0.274±0.030a −0.363±0.036a
T2 0.534±0.184a −0.384±0.019a
14:00—17:30
T3 1.838±0.344b −0.369±0.013a
T1 0.351±0.059a −0.537±0.057a
T2 0.744±0.178b −0.574±0.036a
8月 3日
Aug. 3
20:00—22:30
T3 2.258±0.384c −0.575±0.031a
T1 0.455±0.046a −0.286±0.016a
T2 0.950±0.278b −0.293±0.007a
8:00—11:30
T3 3.676±0.460c −0.282±0.007a
T1 0.224±0.030a −0.392±0.018a
T2 0.600±0.237b −0.390±0.015a
14:00—17:30
T3 3.007±0.252c −0.381±0.001a
T1 0.338±0.028a −0.458±0.017a
T2 0.747±0.205b −0.442±0.027a
8月 5日
Aug. 5
20:00—22:30
T3 3.198±0.252c −0.490±0.001a
T1 0.038±0.605a −0.441±0.086a
T2 0.322±0.696b −0.424±0.105a
总平均 Average
T3 1.615±1.706c −0.473±0.075a
T1: 不施氮; T2: 传统施氮, 施氮量为 0.30 g(N)·kg−1(土), 基
追肥比为 7︰3; T3: 优化施氮处理, 施氮量为 0.15 g(N)·kg−1(土), 基
追肥比为 3︰7。相同时间段数值后不同小写字母表示处理之间差异
达 5%水平, 下同。T1: no nitrogen fertilization; T2: traditional nitrogen
fertilization of 30 g(N)·kg−1(soil) with 7/3 of basal/top-dressing fertil-
izer; T3: optimal nitrogen fertilization of 15 g(N)·kg−1(soil) with 3/7 of
basal/top-dressing fertilizer. Different small letter following data of
same duration indicate significant difference among treatments at 0.5%
level. The same below.
熟期烤烟地上部植物体 NO 的平均挥发速率; 与传
统施氮处理(T2)相比 , 优化施氮处理(T3)显著提高
了烤烟 NO的挥发速率。优化施氮处理(T3)的 NO净
挥发速率为 22.43 mg·hm−2·h−1(按照烤烟种植密度株
距×行距=0.6 m×1.2 m 计算), 根据该烤烟品种整个
成熟期需要 60 d, 则整个成熟期烤烟 NO 损失量为
32.30 g·hm−2, 这表明在成熟期烤烟植物体对 NO 损
失极少。
烤烟植物体与空气 NO2的交换, 主要表现为烤
烟对 NO2的净吸收(为负数) (表 1)。无论在光照阶段
或在黑暗阶段, 不同施氮处理间烤烟 NO2 的净吸收
速率差异不显著, 表明成熟期烤烟对 NO2 净吸收作
用在氮素损失调节方面没有显著作用。
2.2 施氮方式对烤烟地上部 N2O挥发损失的影响
表 2 结果显示, 在旺长期的整个光控时段, 传
统施氮处理(T2)的烤烟地上部植物体 N2O 挥发速率
均显著高于不施氮处理(T1)和优化施氮处理(T3)。传
统施氮处理(T2)显著提高了旺长期烤烟地上部植物

表 2 施氮方式对烤烟旺长期地上部 N2O挥发速率的影响
Table 2 Effect of nitrogen application patterns on N2O
volatilization rate of flue-cured tobacco aerial part at fast
rowing period µg·pot−1·h−1
时间段
Duration
处理
Treatment
N2O挥发速率
N2O volatilization rate
T1 1.764±0.211a
T2 3.821±1.112b
8:00—11:30
T3 2.554±0.595a
T1 1.758±0.278a
T2 4.445±0.461c
15:00—17:30
T3 2.570±0.542b
T1 2.080±0.426a
T2 4.202±0.307b
7月 11日
Jul. 11
20:00—22:30
T3 2.276±0.592a
T1 −0.300±0.722a
T2 4.887±1.008b
8:00—11:30
T3 0.402±0.63 a
T1 1.216±0.392a
T2 6.584±0.846b
15:00—17:30
T3 1.734±0.731a
T1 0.529±0.251a
T2 4.577±0.463b
7月 13日
Jul. 13
20:00—22:30
T3 0.342±0.134a
T1 0.900±1.046a
T2 7.017±4.477c
8:00—11:30
T3 2.379±0.736b
T1 0.100±0.917a
T2 5.284±3.637c
15:00—17:30
T3 0.934±0.293b
T1 −0.393±0.110a
T2 8.441±4.595c
7月 15日
Jul. 15
20:00—22:30
T3 0.841±0.388b
T1 0.844±0.925a
T2 5.473±1.453b
总平均 Average
T3 1.559±0.879a
1272 中国生态农业学报 2012 第 20卷


体 N2O 排放, 检测期间其平均 N2O 净排放速率为
5.473 µg·pot−1·h−1。按照烤烟 30 d旺长期计算, 旺长
期烤烟地上部 N2O损失量为 54.73 g· hm−2, 表明通
过地上部 N2O 排放对土壤−烤烟体系氮素损失没有
显著贡献。
在烤烟成熟期(表 3), 上午 8:00—11:30(弱光,
32.5 µmol·m−2·s−1)、下午 14:00—17:30(相对强光,
65.0 µmol·m−2·s−1)、晚上 20:00—22:30(黑暗 , 0
µmol·m−2·s−1)时段, 不施氮处理(T1)的 N2O平均挥发
速率分别为 2.230 µg·pot−1·h−1、1.543 µg·pot−1·h−1和
1.414 µg·pot−1·h−1, 是相同光控时段传统施氮处理
(T2)的 10%左右。优化施氮处理(T3)下烤烟地上部
N2O 挥发速率显著高于不施氮处理(T1), 而显著低
于传统施氮处理(T2)。由此可见, 传统施氮处理(T2)
不仅显著促进旺长期烤烟地上部 N2O 挥发, 而且也

表 3 施氮方式对烤烟成熟期地上部 N2O挥发速率的影响
Table 3 Effect of nitrogen application patterns on N2O vola-
tilization rate of flue-cured tobacco aerial part at
maturity stage µg·pot−1·h−1
时间段
Duration
处理
Treatment
N2O挥发速率
N2O volatilization rate
T1 1.095±0.555a
T2 13.025±6.620c
8:00—11:30
T3 5.825±0.794b
T1 0.760±0.323a
T2 11.172±5.062c
14:00—17:30
T3 5.437±3.214b
T1 1.013±0.268a
T2 12.490±4.253c
8月 1日
Aug. 1
20:00—22:30
T3 7.330±2.086b
T1 4.404±0.618a
T2 26.758±7.820c
8:00—11:30
T3 16.836±4.849b
T1 1.784±0.532a
T2 19.360±6.022c
14:00—17:30
T3 11.111±5.211b
T1 1.938±0.505a
T2 20.622±6.230c
8月 3日
Aug. 3
20:00—22:30
T3 12.531±6.069b
T1 3.190±0.162a
T2 21.850±4.804b
8:00—11:30
T3 23.525±15.158b
T1 2.084±0.107a
T2 15.734±5.394b
14:00—17:30
T3 2.445±2.229a
T1 1.281±0.280a
T2 9.814±7.204b
8月 5日
Aug. 5
20:00—22:30
T3 0.773±2.463a
T1 1.950±1.109a
T2 16.758±5.377c
总平均 Average
T3 9.535±6.855b

显著提高了烤烟成熟期地上部 N2O挥发。传统施氮
处理(T2)成熟期烤烟地上部平均 N2O 挥发速率为
16.758 µg·pot−1·h−1, 挥发损失量(该品种烤烟的成熟
期按 60 d计算)为 335.19 g· hm−2, 是旺长期 N2O挥
发损失量的 6.12 倍; 优化施氮处理(T3)则显著降低
了烤烟成熟期的 N2O挥发损失。
2.3 光暗变化对烤烟地上部 NOx和 N2O 挥发速率
的影响
相同施氮处理中成熟期烤烟地上部植物体 NO
的平均挥发速率, 黑暗阶段显著高于光照阶段(表 4);
而同一施氮处理中两种光处理对 NO2的平均挥发速
率没有显著影响(表 4)。

表 4 光暗变化对烤烟成熟期地上部 NO和 NO2挥发
速率的影响
Table 4 Effect of light on NO and NO2 volatilization of
flue-cured tobacco aerial part at maturity stage
挥发速率
Volatilization rate (µg·pot−1·h−1) 时间段
Duration
处理
Treatment
NO NO2
T1 −0.094±0.722aB −0.416±0.094aA
T2 0.181±0.824bA −0.383±0.100aA
光照时段
Light duration
T3 1.431±1.944cA −0.440±0.073aA
T1 0.304±0.070aA −0.492±0.041aA
T2 0.603±0.247bA −0.506±0.066aA
黑暗时段
Dark duration
T3 1.984±1.372cA −0.526±0.044aA
数值后不同小写字母表示相同光处理阶段不同施肥处理之间
差异达 5%水平。数值后不同大写字母表示同一施肥处理中两种光处
理之间差异达 5%水平。Different small letters indicate significant
difference among fertilization treatments at same duration at 0.5% level;
different capital letters indicate significant difference between light and
dark durations of same fertilization treatments at 0.5% level.

从图 2a 可以看出, 在烤烟旺长期, 8:00—11:30
持续的较弱光照(32.5 µmol·m−2·s−1)期间, 烤烟 N2O
挥发速率持续下降; 在强光照(65.0 µmol·m−2·s−1)时
段(15:00—17:30)和暗处理时段(20:00—22:30), 烤烟
N2O挥发速率皆急剧上升, 然后急剧下降。而 15:00—
17:30 时段相对强光处理在开始阶段(0.5~1.5 h)N2O
排放迅速增强, 随着相对强光照时间的延长, N2O排
放速率在短时间内又急剧下降(图 2 a)。在暗处理时
段, 烤烟 N2O挥发速率较光照时段显著上升。
在烤烟成熟期弱光处理在开始阶段 (8:00—
9:30), 不同处理的烤烟 N2O 排放速率明显较旺长期
高(图 2b); 当持续弱光处理时(9:30—11:30), 烟株的
N2O 排放速率持续下降 ; 强光处理开始阶段
(14:00—15:30), 施氮处理的烤烟地上部 N2O排放速
率增加 , 然后 (15:30—16:30)降低 ; 在暗处理时段
(20:00—22:30), 施氮处理均有明显的 N2O 排放峰,
夜间促进烤烟 N2O排放(图 2b)。
第 10期 王 军等: 优化施氮对旺长期和成熟期烤烟地上部氮素挥发的影响 1273


烤烟不同生长阶段, 不施氮处理(T1)的 N2O 排
放速率均明显低于施氮处理, 表明施氮显著促进烤
烟地上部 N2O 挥发。与传统施氮处理(T2)比较, 优
化施氮处理(T3)未降低 N2O 挥发, 甚至在成熟阶段
促进其挥发。尽管优化施氮(氮肥后移)调节烤烟氮素
养分供应, 促进烤烟中后期烤烟氮吸收, 但是也促
进烤烟内源 N2O形成、排放。
2.4 施氮方式对烤烟地上部 NH3挥发损失的影响
结果表明(表 5), 旺长期不同氮处理间烤烟 NH3
挥发速率无论在白天、夜晚或平均值, 差异均不显
著。与不施氮处理(T1)相比, 施氮处理没有显著增强
NH3挥发, 甚至抑制烤烟地上部 NH3 挥发。与传统
施氮处理(T2)相比, 优化施氮处理(T3)降低烤烟NH3
挥发速率。旺长期不同施氮(传统施氮、优化施氮)
处理的 NH3挥发速率显著低于 N2O挥发速率。表明
不同施氮处理下, NH3挥发数量对烤烟的土壤−烤烟
体系氮素损失没有显著贡献。烤烟成熟期, 在不同
光暗时段, 与不施氮处理(T1)比较, 施氮处理(传统
施氮、优化施氮)的烤烟NH3挥发速率均显著提高(表
5, P<0.01), 说明施氮显著促进了烤烟成熟期 NH3挥
发。但从不同光暗时段 NH3 平均挥发速率来看, 优
化施肥处理(T3)的 NH3 挥发速率高于传统施肥处理
(T2), 没有起到有效抑制烤烟生长后期 NH3 挥发作
用。按照 8 月 4 日下午测得最高 NH3 挥发速率
[(24.68±5.19) µg·pot−1·h−1, 传统施氮处理]、[(34.93±
9.98) µg·pot−1·h−1, 优化施氮处理]计算, 烤烟整个成
熟期 NH3挥发量为 493.64 g·hm−2和 698.66 g·hm−2,
这表明成熟期烤烟地上部 NH3挥发对烤烟氮素损失
没有显著贡献。
3 讨论与结论
本试验表明, 烤烟“粤烟 97”地上部植物体确实
存在氮素挥发, 挥发的主要形态为 NO、N2O和 NH3,
而对 NO2则表现为净吸收。
3.1 施氮方式对烤烟植物体地上部NO和NO2产生
和挥发的影响
本研究表明，不同施氮方式对烤烟地上部氮素
挥发影响不同，与不施氮处理和传统施氮处理相比,
优化施氮处理显著提高了成熟期烤烟地上部 NO 的
挥发速率; 但是 3 种施氮处理下成熟期烤烟对 NO2
表现为净吸收, 且平均吸收速率差异不显著(表 1)。
由于 NO 和 NO2是非常活泼的氮氧化物, 且与植物
体存在叶际交换作用[14]。植物体产生和释放 NO 和
NO2途径是硝酸还原途径造成的[2−3,15]。因此, NO和



图 2 光暗变化对烤烟地上部旺长期(a)和成熟期(b)N2O挥发速率的影响
Fig. 2 Effect of light on flue-cured tobacco aerial part N2O volatilization rate at fast growing stage (a) and maturity stage (b)

表 5 施氮方式对旺长期和成熟期烤烟地上部 NH3挥发速率的影响
Table 5 Effect of nitrogen application patterns on NH3 volatilization rate of flue-cured tobacco aerial part at fast growing and
maturity stages μg·pot−1·h−1
旺长期 Fast growing stage 成熟期 Maturity stage 处理
Treatment 白天 Day 夜晚 Night 平均 Average 白天 Day 夜晚 Night 平均 Average
T1 2.918±0.623a 1.856±0.460a 2.387±1.334a 1.37±0.17a 1.08±0.11a 1.22±0.14a
T2 2.478±0.785a 1.235±0.366a 1.857±1.505a 14.75±3.66b 15.17±4.96c 14.96±4.31b
T3 1.884±0.663a 1.219±0.036a 1.051±1.375a 27.39±9.45c 13.19±4.09b 20.29±6.77c
数值后不同小写字母表示处理之间差异达 5%水平 Different small letter in column at same stage indicate significant difference among
treatments at 0.5% level.
1274 中国生态农业学报 2012 第 20卷


NO2 产生和释放的程度与硝酸还原酶(NR)活性、细
胞质中硝酸根和亚硝酸根浓度[16]、植物本身的 NO
和 NO2饱和点[17]密切相关。在本试验研究中, 适量
增施氮肥可促进成熟期烤烟 NO 的挥发, 但施氮量
增加到一定程度时, 反而抑制成熟期烤烟 NO 的挥
发。这可能是因为供应适量氮为烤烟 NR 途径提供
反应底物, 刺激烤烟 NR活性, 提高 NO的形成和释
放。但是不论在光照阶段或黑暗阶段, 不同施氮处
理间烤烟 NO2 的净吸收速率差异不显著, 表明成熟
期烤烟对 NO2净吸收作用在氮素损失调节方面没有
显著作用。
3.2 施氮方式对烤烟植物体地上部 N2O 产生和挥
发的影响
本研究表明, 3种施氮处理中, 传统施氮处理无
论是旺长期还是成熟期烤烟地上部平均 N2O挥发损
失量最高, 其次是优化施氮处理, 最小是对照处理;
传统施氮处理和优化施氮处理成熟期烤烟地上部平
均 N2O 挥发损失量分别是旺长期的 3.06 倍和 6.12
倍。植物体内源 N2O的形成和释放源于 NO3−的酶催
化还原过程, 是 NR和 NiR协调催化的结果[18]。NR
和 NiR 活性与植株不同生育期和光照强度密切相
关。本试验表明, 处于旺长期的烤烟光合作用较强,
氮同化能力也较强, 32.5 µmol·m−2·s−1的光照强度有
效地抑制了烤烟内源 N2O 的形成和排放; 由于成熟
期烤烟体内 NR和 NiR活性下降, 烤烟地上部 NO2−
的累积和异化还原可能增强, N2O释放也随之增加。
本试验表明, 优化施氮明显降低烤烟旺长期和成熟
期 N2O的释放。可能的原因是, 与传统施氮相比, 优
化施氮大幅降低施氮量和基肥施氮比例, 与烟株不
同生育阶段对氮素需求相一致, 烟株碳、氮代谢更
加平衡, NO3−、NO2−累积, 异化还原作用减弱, 导致
其 N2O的形成和释放较少。在不同的烤烟生长阶段,
不施氮处理烤烟 N2O排放速率均明显低于烤烟施氮
处理, 说明施氮明显促进了烤烟 N2O 挥发。但与传
统施肥处理比较, 烤烟生长期间氮肥后移的减氮施
肥处理未起到抑制 N2O 挥发作用, 甚至在落黄成熟
阶段还有促进作用。显然, 氮肥后移协调了烤烟氮
素养分供应, 对于促进烤烟中后期烤烟氮吸收及烤
烟内源 N2O 形成、排放发挥了重要作用, 这是其未
能有效抑制烤烟 N2O挥发的重要原因之一。
3.3 施氮方式对烤烟植物体地上部 NH3 产生和挥
发的影响
本研究表明，旺长期 3 种施氮处理之间烤烟地
上部 NH3 挥发没有显著差异; 但成熟期时, 与传统
施氮处理相比, 优化施氮处理显著提高了烤烟地上
部 NH3挥发速率。Harper 等[19]研究指出, 抽穗开花
后植物氮素损失形态主要是 NH3。李生秀等[1]研究
表明, 植物生育后期是 NH3 挥发损失的重要时期,
小麦从成熟到枯死这一阶段, NH3 挥发损失尤为突
出。王朝辉等[20]研究表明, 进入成熟期后施肥处理
的冬小麦地上部分的氨挥发速率和数量成倍升高。
本研究表明, 在烤烟成熟期, 伴随着叶片衰老大量
的蛋白质降解产生大量 NH4+, 由于植物体 NH4+重
新同化固定所需要的 GS 和 GOGAT 酶活性降低,
造成烤烟地上部 NH3挥发增加[3]。本试验表明, 施氮
可显著增加烤烟地上部 NH3 挥发, 一方面植物体内
充足的氮可合成更多的蛋白质, 导致其降解时产生
更多的 NH3 挥发; 另一方面是土壤氮持续供应, 加
之烟株体内 GS和 GOGAT 酶活性降低导致 NH4+同
化受阻, 氮素以 NH3 的形式挥发。与传统施肥处理
比较, 氮肥后移的优化施氮处理能有效协调烤烟后
期氮素供应, 烤烟氮素挥发的抑制作用并不明显。
总之 , 优化施氮(氮肥后移)尽管促进烤烟中后
期氮素吸收, 但也促进烤烟内源 N2O 形成、排放。
同时减少施氮量和优化基追比例可减少旺长期和成
熟期烤烟地上部 N2O 挥发, 但增加成熟期 NH3 挥
发。因此, 优化施氮(氮肥后移)对抑制烤烟氮素挥发
的调控作用不明显。
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