全 文 ：植物营养与肥料学报 2011，17(5) :1243 － 1249
Plant Nutrition and Fertilizer Science
收稿日期:2011 －03 －15 接受日期:2011 －05 －10
基金项目:国家烟草专卖局科技项目(110200601014)资助。
作者简介:孙健(1987—) ，女，山东济南人，硕士，主要从事土壤资源管理方面的研究。Tel:010 －82105622，E-mail:healthy0501@ sina． com
* 通讯作者 Tel:010 －82106198，E-mail:zhli@ caas． ac． cn
非豆科作物套种时间对减少烤烟后期氮素
吸收量的研究
孙 健，李志宏* ，张云贵，夏 昊
(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081)
摘要:采取田间原位培养和室内好气培养相结合的方法，对籽粒苋、黑麦草两种非豆科作物不同套种时间降低烤烟
生长后期土壤氮素矿化进行了研究。结果表明，籽粒苋、黑麦草两种非豆科作物与烤烟进行合理套种时，能参与竞
争吸收土壤中的养分。田间试验条件下，烤烟移栽后 35、49 d 套种籽粒苋，49 d 套种黑麦草，移栽后 105 d 氮素矿
化分别减少了 65. 81%、54. 57%和 65. 90%，与对照形成显著差异;室内培养条件下，烤烟移栽后 49 d套种籽粒苋，
移栽后 49 ～ 77 d时显著降低了培养矿化量，有助于减少烤烟后期的氮素吸收。表明套种籽粒苋和黑麦草均对吸收
植烟土壤过剩养分有一定的作用，以烤烟移栽后 49 d套种黑麦草或籽粒苋效果最佳。
关键词:套种;烤烟;籽粒苋;黑麦草;氮素;矿化
中图分类号:S344． 3;S572． 01 文献标识码:A 文章编号:1008 －505X(2011)05 －1243 －07
Effects of intercropping time of non leguminous plants on
tobacco nitrogen absorption at late growth stages
SUN Jian，LI Zhi-hong* ，ZHANG Yun-gui，XIA Hao
(Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，CAAS，Beijing 100081，China)
Abstract:In this paper，in order to partially resolve the problem of over-nutrition of tobacco at the late growth sta-
ges，the field plot experiment in situ incubation and the indoor experiment in the aerobic incubation were carried
out to study the effects of different intercropping times of Amaranth and rye grass on decreasing nitrogen mineraliza-
tion at the late growth stages． The results show that the two non leguminous plants，Amaranth and rye grass，could
absorb soil nutrients and compete with flue-cured tobacco when they are intercropped． In the field plot experiment，
the mineralization amounts of intercropping Amaranth from the 35th days，Amaranth from the 49th days and rye grass
from the 49th days are decreased by 65. 81%，54. 57% and 65. 90%，and the effects are significant different from
those of the control． In the indoor experiment，the mineralization amount of intercropping Amaranth from the 49th
days is decreased significantly during 49 －77 d，and this could cause less nitrogen absorption． The intercropping
rye grass and Amaranth could both absorb over-nutrition of soil with tobacco planted，and the effects of intercrop-
ping rye grass and Amaranth from the 49th days are the best．
Key words:intercropping;tobacco;Amaranth;rye grass;nitrogen;mineralization
烤烟生产对氮素的要求非常精确。为保证烟株
正常生长和成熟，要求前期供应足够的氮素，生长后
期(一般为打顶以后) ，较少的氮素供应可使烟叶适
时落黄成熟［1－3］。而我国烤烟氮素累积的特点是成
熟期烟株对氮素的吸收仍然呈增长趋势［4－5］。造成
这一现象的原因一方面是由于我国烤烟生产技术的
不规范，施氮量偏高，氮素营养未能及时耗尽;另一
方面，是由于我国的植烟土壤多数较为粘重，加之气
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 17 卷
候特点也有利于土壤后期的矿化，导致烟株生长后
期土壤矿化氮的释放，烟株可利用氮大大超过所
需［6］，而这一部分来源的氮素是造成我国烤烟后期
吸氮比例过高的重要原因。
近年来，烤烟套种小麦、甘薯、白菜、草木樨等非
豆科作物已客观存在。关于烤烟与其他作物的套种
的良好效果人们也进行了大量的研究，多针对提高烤
烟产量，降低下等烟、提高中上等烟比例，提高烟叶品
质、控制烟草病毒等方面。如烤烟套种草木樨和甘薯
对烟草普通花叶病和烟草蚀纹病毒病的防治效果极
显著，从而提高烟草产量和品质［7］;烤烟套种草木樨
后可增加植烟土壤的速效钾含量，对平衡和协调土壤
养分有积极作用［8］;烤烟套种甘薯后总糖和还原糖
含量趋于合理，烟碱含量降低，烟叶评吸质量比烤烟
单作处理高 1. 40%［9］等。在有关解决烤烟生长后期
氮素供应过多的研究中，着重关注调控植烟土壤后期
氮素矿化［10－11］，而关于烤烟套种非豆科作物后对土
壤矿化氮影响的研究较少。据此，为选择适宜非豆科
作物进行套种，调整烤烟生长后期土壤氮素供
应［12－14］，本试验采用籽粒苋、黑麦草两种非豆科作物，
选择不同的套种时间，以期为达到参与吸收烤烟生长
中后期土壤矿化释放的过多养分，减少对烤烟养分供
应的作用、提高烟叶品质提供依据。
1 材料与方法
1. 1 试验设计
试验于 2008 年在贵州省开阳县龙岗基地进行。
土壤类型为黄壤，有机质 52. 8 g /kg、全氮 2. 0 g /kg、
硝态氮 20. 1 mg /kg、铵态氮 7. 3 mg /kg、有效磷
(P2O5)26. 4 mg /kg、有效钾(K2O)178. 1 mg /kg、pH
6. 2、土壤容重 1. 40 g /cm3。供试作物为烤烟、籽粒
苋、黑麦草，其中烤烟品种为 K326。
试验设 6 个处理:1)移栽后 35 d 套种籽粒苋
(Z35) ;2)移栽后 49 d 套种籽粒苋(Z49) ;3)移栽
后 35 d套种黑麦草(H35) ;4)移栽后 49 d 套种黑
麦草(H49) ;5)无套种(CK1) ;6)无套种，正常行
株距(CK2)。随机区组排列，3 次重复。采用宽窄
行种植，宽行行距为 1. 5 m，窄行行距为 0. 9 m，株距
均为 0. 55 m，每小区 6 行，每行 13 株，小区面积为
51. 48 m2(图 1)。
图 1 田间种植立体图
Fig． 1 The plot planting chart
套种时，宽窄行开厢，垄形成梯形，厢面高 20
cm;垄体两侧中央开两条深约 2 cm的平行浅沟，浅
沟之间相距 5 ～ 10 cm，籽粒苋播种量为 15 kg /hm2;
黑麦草播种量为 30 kg /hm2，播后覆土浇足水分。
试验各处理施 N 90. 0 kg /hm2，采用烤烟专用
肥。其中，专用基肥(N ∶ P2O5 ∶ K2O 为 9 ∶ 12 ∶ 25)
700 kg /hm2;专用追肥(N ∶ P2O5 ∶ K2O 为 13 ∶ 0 ∶ 26)
214 kg /hm2。70%的氮、钾和全部磷作基肥，30%的
氮和钾作追肥。
所有的处理要求在移栽前同时进行整地、起垄、
施肥、和盖膜。起垄时保证垄顶平整、垄内土壤疏松
细碎、垄体保满。底肥移栽前大窝深施，穴深 20 ～
25 cm，口径 25 ～ 30 cm，按设计将肥料施入，肥、土
混匀后回填。在施肥点的正上方留一深 5 cm、口径
10 cm左右的小窝，盖膜后将烟苗移栽于此;盖膜前
在垄上喷除草剂，降雨后适墒盖膜。烟苗移栽后，灌
1 kg左右定根水。追肥在移栽后 20 d 左右施入，在
两侧距烟株 25 cm 左右，用直径 3 ～ 4 cm 契形园木
棍打深 15 ～ 20 cm 的下孔，将追肥按设计量施入孔
内，灌水后用细土将洞填实、填平。其他操作及管理
按大田优质烟叶生产技术规范进行。
1. 2 测定项目与方法
分别在移栽后第 49、63、77、91 d 取 0—20 cm
土层距离烟草根茎 10 cm以内土样，混匀备用。
田间土壤氮矿化采用原位培养法。将所取土样
一份置于冰盒，带回实验室，测定 NO－3 －N和 NH
+
4 －N
含量;一份装入自封袋中，埋于取土位置的 0—20
cm土层中，用塑料软管保持自封袋与外界通气，田
间培养 2 周后(即第 63、77、91、105 d)取出，置于冰
盒，带回实验室，测定 NO－3 －N 和 NH
+
4 －N 含量。测
定方法:称取 12 g(精确到 0. 01 g)解冻土样，加入
100 mL 0. 01 mol /L CaCl2溶液，振荡 60 min，过滤，
4421
5 期 孙健，等:非豆科作物套种时间对减少烤烟后期氮素吸收量的研究
制成浸提液。
室内土壤氮矿化采用室内短期好气培养法。培
养条件为:温度 35℃(35℃被认为是接近硝化作用
而低于铵化作用的最适温度) ，持水量控制在 70%
～80%［15］。实验装置(60 mL 塑料注射器)如图 2
所示，其中石英砂直径为 1 ～ 2 mm。测定方法:对
非田间培养土样用 100 mL 0. 01 mol /L CaCl2 溶液
分 4 次淋洗无机氮，淋洗后加入 25 mL 无氮营养液
［0. 002 mol /L CaSO4，0. 002 mol /L MgSO4，0. 005
mol /L Ca(H2PO4)2，0. 0025 mol /L K2SO4］，盖橡胶
塞，在－0. 08 MPa 压力下(以控制持水量在 70% ～
80%)抽气 1 h，随后用封口膜包住顶部，并在其上
扎两个小孔，保持良好的通风。培养 2 周后，再次用
100 mL 0. 01 mol /L CaCl2 溶液分 4 次淋洗
土壤。
采用 TRACCS2000 型连续流动分析仪测定浸提
液及淋洗液中 NO－3 －N 和 NH
+
4 －N 含量;土壤含水
量用烘干法测定［16］。
土壤无机氮含量(mg /kg)= NO－3 －N(mg /kg)
+ NH +4 －N(mg /kg) ;
田间 /室内土壤氮矿化量(mg /kg)=培养后土
壤无机氮含量(mg /kg)－ 培养前土壤无机氮含量
(mg /kg) ;
土壤氮矿化速率［mg /(kg·d) ］=土壤氮矿化
量(mg /kg)/矿化时间(d) ;
土壤氮累积矿化量(kg /hm2)=各阶段土壤各
阶段无机氮矿化之和(mg /kg)×土层厚度(cm)×
土壤容重(g /cm3)× 0. 1(注:土层厚度取 20 cm)。
图 2 室内好气培养实验装置
Fig． 2 The experimental setting of indoor aerobic incubation
2 结果与分析
2. 1 不同处理土壤无机氮变化动态
土壤中的无机氮是作物吸收利用的主要形态，
无机氮浓度也是反映土壤供氮能力高低的主要指
标［10］。在各处理相同施肥条件下，套种成为影响土
壤无机氮浓度变化的主要因素。图 3 看出，各处理
土壤 NO－3 －N 含量在各阶段变化较为一致，即开始
时较高，随后急剧下降，之后呈水平波动状态。在套
种初期(49 ～ 63 d) ，各处理 NO－3 －N含量均无显著性
差异;移栽后 77 d 时，H35 和 H49 处理与空白处理
无显著性差异，但 Z35 和 Z49 处理显著降低了土壤
NO－3 －N 含量，且以 Z49 效果更佳;91 d 时，各处理
又呈现无显著性差异。
49 ～ 77 d内，NH +4 －N 含量各处理均无显著性
差异;只有在 91 d时，H49 与 CK1 处理表现出显著
差异，但与 CK2 和其他套种处理无显著差异。已有
的研究表明，烟株体内的烟碱累积在移栽后就开始，
但其累积量主要集中于生育后期，特别是打顶以后
的这一阶段，此时适时降低土壤氮素供应对降低烟
株体内的烟碱累积有相当大的作用［5］。可见，选择
移栽后 35 d或 49 d套种籽粒苋对降低土壤无机氮
(尤其是 NO－3 －N)含量具有显著正效应。
2. 2 不同处理对植烟土壤氮素田间矿化的影响
2. 2. 1 不同处理对植烟土壤氮素田间矿化速率的影
响 烤烟生长前期至打顶之前，氮素需求量较大，随
着烤烟的生长进入成熟期，对氮素的需求不再增大，
即要求土壤供应的氮素营养及时耗尽［13］。图 4 显
示，CK1 和 CK2 处理在整个试验过程中均表现出了
较高的土壤供氮能力，且在打顶之后(63 ～ 91 d)仍
表现出了大幅增加趋势;而套种处理对降低土壤无
机氮的矿化速率均具有正效应，与烤烟的需氮规律
较吻合。
就各阶段的氮素矿化速率看，套种之初(48 ～
5421
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 17 卷
63 d) ，H49 处理矿化速率呈现负值，即土壤矿化氮
的净固持，这与图 3 显示的 NO－3 －N 变化结果相同，
表现为无机氮的减少;其他套种处理矿化速率在
0. 19 ～ 0. 22 mg /(kg·d)之间，与 CK1、CK2 处理的
矿化速率［0. 25、0. 18 mg /(kg·d) ］无显著差异。
63 ～ 77 d，Z35 处理表现为矿化氮的净固持，Z49 和
H49 矿化速率分别较 CK1 降低 73%和 58%，这 3 个
套种处理均与空白处理差异显著;Z35 与 Z49 和
H49 也达显著差异;H35 波动变化则与 CK1 和 CK2
较为相似。91 d 之后，随着生育期的推移，各处理
之间矿化速率基本一致，且在烤烟收获阶段(105 d)
除 CK1 外均出现一个矿化速率的小高峰。
2. 2. 2 不同处理对植烟土壤氮素田间矿化量的影响
试验结果(图 5)表明，烤烟移栽后 49 ～ 63 d 内，
H49 处理表现出氮的大量固持，且与其他三个套种
处理有显著差异;至移栽后 77 d，Z35 和 H49 处理
氮矿化量一直呈下降或较低趋势。随着生育期的推
移，到 105 d时，Z35、Z49 和 H49 的累积矿化量分别
仅为 27. 96、37. 15 和 27. 89 kg /hm2，较 CK1 减少了
65. 81%、54. 57%和 65. 90%，差异显著;H35 的矿化
量也有所降低。研究表明，在生育前期，烟株主要吸
收肥料氮，随着烟株的生长发育，来源于土壤中原有
氮库的供应比例有所上升，这与土壤原有氮库的矿化
和释放有关［17－18］。本试验反映出套种在减少植烟土
壤后期氮库矿化方面具有显著的正效应，大大降低了
土壤的供氮能力，说明套种作物可以有效消耗土壤氮
库，降低烟株生长后期的氮素吸收。烟株生长的后
期，CK1和 CK2处理都有相当数量的氮的净矿化，自
烤烟打顶后直至成熟阶段，矿化量分别达到 81. 77 和
55. 70 kg /hm2。在无套种(CK1 和 CK2)下，行株距的
加大对土壤氮素的矿化无显著影响。
因此，综合各阶段矿化速率和累积矿化量可发
现，在田间试验条件下，移栽后 49 d 套种黑麦草在
整个试验过程中均表现出了矿化氮的减少，效果最
佳;其次为移栽后 35 d和 49 d套种籽粒苋，但其效
果在 77 d后已不明显。
6421
5 期 孙健，等:非豆科作物套种时间对减少烤烟后期氮素吸收量的研究
图 5 不同处理对植烟土壤氮素累积矿化量的影响
Fig． 5 Total soil nitrogen mineralization of different treatments
［注(Note) :柱上不同字母表示同一时期处理间差异达到 5%显著水平
Different letters above the bars mean at the same stage among treatments significant difference at the 5% level．］
2. 3 短期好气培养下土壤氮素矿化情况
如表 1 所示，在室内短期好气培养条件下，移栽
后 49 ～ 63 d内，H35 和 Z49 氮素矿化量为 16. 37 和
20. 86 mg /kg，与 CK1 差异显著，但 4 个套种处理间
无明显差异;63 ～ 77 d 时，Z49 矿化量最低，仅为
12. 41 mg /kg，与其它处理差异显著，这与田间试验
结果相同;77 ～ 91 d 时，各套种处理间差异继续减
小，但 Z49 和 Z35 仍与对照处理有显著差异;在 91
～ 105 d 时，各套种处理又表现为无显著性差异。
CK1 和 CK2 在移栽 63 d 后，氮素矿化量缓慢下降，
但各个阶段两者均未表现出显著差异，这也与田间
矿化结果相似。
说明在室内培养条件下，49 ～ 91 d 内，以 Z49 处
理效果最佳，但在试验末期各套种处理无明显差异。
表 1 短期培养下植烟土壤氮素矿化量 (mg/kg)
Table 1 Soil nitrogen mineralization of the indoor aerobic cultivation
处理
Treatments
移栽后天数 Days after transplantation(d)
49 ～ 63 63 ～ 77 77 ～ 91 91 ～ 105
Z35 24. 74 ± 1. 77 ab 24. 63 ± 0. 71 a 20. 77 ± 5. 47 cd 20. 85 ± 1. 58 ab
Z49 20. 86 ± 0. 25 b 12. 41 ± 0. 41 b 19. 12 ± 5. 89 d 20. 65 ± 0. 73 ab
H35 16. 37 ± 0. 61 b 27. 99 ± 1. 90 a 22. 01 ± 1. 81 bcd 17. 68 ± 0. 92 b
H49 22. 46 ± 4. 73 ab 23. 33 ± 2. 16 a 23. 54 ± 1. 26 abc 21. 27 ± 1. 23 ab
CK1 30. 65 ± 2. 95 a 27. 82 ± 4. 82 a 24. 43 ± 1. 81 ab 23. 77 ± 2. 11 a
CK2 23. 76 ± 2. 15 ab 26. 95 ± 1. 06 a 26. 45 ± 3. 67 a 23. 39 ± 2. 65 a
注(Note) :数值后不同字母表示同一时期处理间差异达到 5%显著水平 Values followed by different letters mean at the same stage among
treatments significant difference at the 5% level．
3 讨论
研究表明，土壤供氮动态在烤烟移栽后 40 d 左
右时出现第一次高峰，随后，在土壤氮素大量矿化期
间出现第二次小高峰［19］。这与本试验结果相同，即
在移栽后 49 d 时无机氮含量较高，且在烤烟生长期
间，随着时间的推移矿化氮及矿化速率增加，至烤烟
生长后期，矿化氮的累积和矿化速率的变化均趋于
平缓。
套种作物的目的在于与烤烟竞争吸收养分，减
少土壤养分在烤烟生长中后期对烟株的供应量，达
到提高烟叶品质的目的，这就要求选择适宜的套种
作物和种植时间。套种作物种的营养特点(如豆科
作物具备自身固氮)和生物学特征(如根系的分布
范围) ，是决定套作系统作物间养分的互惠或竞争
关系的主要因素［20－21］。有关烤烟与非豆科作物套
7421
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 17 卷
种的研究，尤以关注栽培技术的报道较多，如烤烟套
种草木樨、甘薯、玉米、蔬菜等［22－25］。诸多研究均表
明，合理套种对提高烟叶产量、改善中上等烟比例和
化学成分、减少病虫害等有显著作用，对增加烤烟及
套种作物的经济效益等有改善作用。关于烤烟与非
豆科作物套种对土壤氮素影响，付立波等［13］研究表
明，烤烟套种黑麦草，在烤烟现蕾期，下、中、上部叶
成熟期，土壤 NO－3 －N 含量较单作降低 1. 15 ～ 3. 47
mg /kg，NH +4 －N含量降低 0. 60 ～ 3. 54 mg /kg;唐世
凯等［26］研究表明，烤烟套种甘薯能在一定程度上平
衡有效利用土壤养分，甘薯吸收了土壤中过多的残
存营养元素，使作物对土壤中的有效氮的需求更趋
于平衡合理。这均与本研究认为烤烟套种籽粒苋、
黑麦草可显著降低土壤后期氮素供应的结果较为
一致。
关于套种，多数研究侧重点仍是套种作物对烤
烟产量、品质的影响，少见就套种时间进行过选择及
对比。如夏海乾等［12］认为，第 5 周套种非豆科作
物，其生长量较大，可以在烤烟生长中后期更多地吸
收土壤释放的养分，提高烟叶质量、协调烟叶化学品
质。本研究在田间试验的结果表明，移栽后 49 d 套
种黑麦草，移栽后 35 d、49 d 套种籽粒苋效果较佳，
可显著降低植烟土壤后期氮素供应;室内培养结果
也看出，移栽后 49 d套种籽粒苋效果较好。
在试验区土壤有机质含量较高、潜在供氮水平
偏高的条件下，移栽后 49 d套种黑麦草或籽粒苋不
仅能更好地调控土壤氮素含量，有效减少烤烟生长
后期土壤氮素供应，部分解决烟株营养过剩问题，降
低烟株对氮素的多余吸收;同时还可避免过早套种
影响旺长期(移栽后 42 d 左右)烤烟对氮素的大量
需求。
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