长期连作与施肥对植烟土壤团聚体中碳、氮的分布和转化的规律研究

Long-term tobacco mono-cropping and improper use of chemical fertilizer always threaten the sustainability of tobacco production because these managements can degrade soil organic matter（SOM）and rhizosphere，and further affect tobacco growth and yield. However, few researches had done on the mechanism of how mono-cropping and chemical fertilizer affects SOM and tobacco growth. This study will base on an 18yr long-term research site, which includes different tobacco rotation and fertilizer levels. The distribution and transformation mechanism of soil carbon and nitrogen within water-stable aggregates will be continually analyzed within the following 3yr. Meanwhile, the relationship among soil aggregates, soil physical and chemical properties, root relevant properties and plant growth will be established to understand how agronomic practices can affect crop growth. The project will not only provide a theoretical basis for adjusting tobacco production practices, but also provide decision-making suggestions for vegetables and flowers production which has similar issues as tobacco production.

长期连作与化肥不合理施用问题一直困扰着烟叶生产的可持续发展，它影响了土壤有机质与烟株根系环境，进而影响烟株生长与烟叶产质量。然而，关于连作与施肥如何影响植烟土壤有机质与烟草生长的内在机理还不清楚。本项目拟依托一个采用多种烤烟轮作方式与施肥水平的长期（已持续18年）试验点，在项目实施期内通过连续多次测定土壤水稳性团聚体中碳、氮的分布和转化，来明确农艺措施影响土壤有机质的内在机理。同时，通过进一步探索“土壤团聚体-土壤相关性状-根系性状-作物生长”的相关关系来明确作物生长对农艺措施响应的内在机制。本项目将为调整烟叶生产方式提供理论依据，同时也为具有类似连作与施肥问题的蔬菜与花卉生产方式的调整提供决策参考。

项目背景：长期连作与化肥不合理施用问题一直困扰着烟叶生产的可持续发展，它影响了土壤团聚体稳定性、有机质积累与根系环境，进而影响烟株生长与烟叶产、质量。然而，关于连作与施肥如何影响植烟土壤团聚体碳氮分布转化以及烟草生长的内在机理还不清楚。.主要研究内容：本项目依托一个采用多种烤烟轮作方式与施肥水平的长期定位点（1998年建立），开展三方面研究内容：（1）长期连作与施肥对植烟土壤团聚体中碳、氮分布动态规律研究；（2）长期连作与施肥对植烟土壤不同粒级团聚体中碳、氮转化的影响；（3）“土壤团聚体-土壤相关性状-根系性状-作物生长状况”相关性分析研究。.重要结果及关键数据：（1）通过研究，我们发现了轮作（水稻-烤烟）与有机肥能维持土壤大粒径团聚体的物理和化学性质，从而较好维持土壤中有机碳（SOC）和全氮（TSN）含量。耕作和灌溉等农艺措施显著影响土壤团聚体及其相关碳氮含量和库存，而且在烟草轮作系统中，土壤团聚体及其相关碳氮比连作系统恢复得更快。（2）轮作和施氮水平对土壤各粒径团聚体碳氮矿化的影响主要集中在对大粒径土壤团聚体碳氮矿化，这也是土壤大粒径团聚体更能较好维持土壤中SOC和TSN含量的主要原因之一。（3）通过模型建立，烤烟根系生长及产量与土壤大团聚体比例、大团聚体C存量和土壤有效K显著正相关。（4）构建了K326品种和红花大金元（红大）对氮肥的响应模型，发现随着施肥量的增加，烤烟产量和产值达到最大值后开始呈下降趋势。而在云南施用90 kg N ha-1和60 kg N ha-1 就可以分别满足烤烟品种K326和红花大金元的生长需要，同时对地下水体环境污染最低。.科学意义：本项目的研究结果不仅为土壤团聚体碳、氮分布及内在转化机制研究提供了理论基础，同时对烤烟生产管理也具有重要的指导意义。另外，项目组在研究中不断总结创新，提出的多项土壤氮素检测、根系栽培观察实用专利等，部分已经授权并实现转化，为以后土壤氮素研究及烤烟生产有积极推动作用。