生物黑炭對贛東北花生產量和紅壤酸化的影響

余瑞新　歐陽建平　段紅霞　夏桂龍

摘要[目的]探討花生秸稈源生物黑炭在贛東北地區花生種植中的合理用量。[方法]設4個處理，即對照（不施黑炭）、BC20（20 t/hm2黑炭）、BC30（30 t/hm2黑炭）、BC40（40 t/hm2黑炭），研究不同處理下花生產量、土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和pH的變化。[結果]施用生物黑炭可顯著提高花生產量和土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀養分含量，與對照相比，BC20、BC30 和BC40的花生產量分別提高了12.90%、21.40%和26.80%，土壤有機質含量分別增加了13.90%、18.45%和27.97%，堿解氮含量分別增加了21.58%、43.15%和118.05%，有效磷含量分別提高了28.21%、56.87和74.07%，速效鉀含量分別增加了22.57%、36.51%和46.97%；土壤pH分別提高2.62%、4.04%和7.32%，且隨著生物黑炭用量的增加，花生產量和土壤肥力呈逐漸增加趨勢。[結論]在贛東北地區施用生物黑炭可提高花生產量，較好地阻控紅壤酸化。

關鍵詞 生物黑炭；花生；紅壤；土壤酸化

中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-163-02

Abstract[Objective]To find reasonable rate of biochar from peanut straw in northeastern Jiangxi Province.[Method]Setting up 4 treatments： CK （no biochar）； BC20 （20 t/hm2 biochar）； BC30 （30 t/hm2 biochar）； BC40 （40 t/hm2 biochar）， the changes of peanut yield， soil organic matter， pH， available nitrogen， phosphor and potassium contents， in different treatments were analyzed.[Result]The results showed that： the application of biochar could improve significantly peanut yield， soil organic matter and available nitrogen， phosphor and potassium. Compared with CK， peanut yields in BC20， BC30 and BC40 were increased by 12.9%， 21.4% and 12.9%， respectively； soil organic matter contents were increased by 13.90%， 13.90% and 13.90%， respectively； soil alkaline hydrolysis nitrogen contents were increased by 21.58%， 43.15% and 21.58%， respectively； soil available phosphorus contents were increased by 28.21%， 56.87 and 74.07%， respectively； soil available potassium contents were increased by 22.57%， 36.51% and 22.57%， respectively. Soil pH values were increased by 2.62%， 4.04% and 7.32%， respectively. Meanwhile， peanut yield and soil fertility were improved gradually with increasing of application rates of the biochar.[Conclusion]The application of biochar in northeastern Jiangxi can improve peanut yield， effectively prevent and control red soil acidification.

Key words Biochar； Peanut； Red soil； Soil acidification

紅壤旱地是我國南方丘陵區主要的耕地資源，該地區水熱資源豐富，生產潛力巨大，是我國重要的糧、油、果、林、茶及水產品生產基地[1]。花生是贛東北紅壤地區重要的種植作物，但是由于土壤貧瘠和不合理的管理模式，導致該地區的花生產量普遍較低[2]；因此，改進施肥措施是提升該地區花生產量的關鍵，對于農業可持續發展，保障區域糧食安全，提高農民收入和恢復該地區退化的生態環境具有重要的現實意義。相關研究表明，將秸稈在無氧條件下低溫裂解制備成生物黑炭并還田可以有效提升秸稈利用率[3]，生物黑炭還田可以較好地改善土壤肥力和質量，從而提高作物生產力[4]；黃超等[5-6]研究表明，生物黑炭施入土壤，可以在增加產量及改善土壤肥力的同時提高土壤pH。

紅壤地區大部分酸性土壤的pH小于5.5，特別是近年來由于酸沉降的危害加劇和生理酸性肥料的大量施用，導致該地區的土壤酸化呈加速發展趨勢[7]。因此，通過合理的管理措施減緩土壤的酸化速度顯得十分迫切。筆者以一種花生秸稈源生物黑炭為試材，研究了江西省東北部酸性紅壤合理的黑炭用量，以期為阻控土壤酸化加劇及提高花生產量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江西省鷹潭市余江縣，地理坐標為116°55′ E，28°15′ N，地處中亞熱帶，年均氣溫18.1 ℃，≥10 ℃積溫6 480.0 ℃，年降雨量1 537 mm，年蒸發量1 150 mm，無霜期289 d，年日照時數1 950 h。供試土壤為第4紀紅黏土發育的紅壤旱地，試驗前土壤性質：pH 4.5，有機質含量21.13 g/kg，全氮含量1.21 g/kg，全磷含量0.77 g/kg，全鉀含量8.99 g/kg，堿解氮含量57.50 mg/kg，有效磷含量26.75 mg/kg，速效鉀含量245.05 mg/kg。

1.2 試驗材料

生物質炭原料是花生秸稈。采用連續立式生物質炭化爐生產，炭化溫度350～500 ℃，生物質材料的35%轉化為生物質炭。生產的生物質炭過 5 mm 篩，pH 10.4，有機碳含量467.00 g/kg，全氮含量5.90 g/kg，有效磷含量83.50 g/kg。

1.3 試驗設計

設4個處理，即對照（不施黑炭）；BC20（20 t/hm2黑炭）；BC30（30 t/hm2黑炭）；BC40（40 t/hm2黑炭）。每處理施用相同量的氮、磷、鉀肥料（氮肥120 kg/hm2，磷肥90 kg/hm2，鉀肥135 kg/hm2），3次重復，小區面積35 m2（7 m×5 m）。氮肥（尿素）和鉀肥（氯化鉀）70%做基肥，30%在花生出苗后施用，生物黑炭和磷肥（鈣鎂磷肥）做基肥一次施入，種植作物為花生，籽粒播種量為300 kg/hm2，株行距為10 cm×40 cm，每穴2粒。

1.4 指標測定

1.4.1 花生產量和產量構成。在花生成熟期每個小區單獨收獲和脫粒，曬干稱重，計算產量。同時每個小區取5穴植株樣，帶回室內拷種，測定株高、側枝數、主根長、單株坐果數、包果率、雙果率、百果重和百仁重。

1.4.2 土壤性質。在試驗結束后每個小區采集土壤樣品，土壤 pH 在 2.5∶1.0的水土比下直接用 pH 計讀取。有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量等采用常規方法分析。

1.5 數據統計

試驗數據采用Excel進行整理分析，用SPSS 18.0進行統計分析，利用LSD比較各處理之間的差異顯著性，采用Origin 8.1進行制圖。

2 結果與分析

2.1 生物黑炭對花生產量及產量構成的影響

從圖1可以看出，在紅壤旱地上，施用生物黑炭可以顯著提高花生產量（4 118.18～5 220.40 kg/hm2），且花生產量隨著生物黑炭用量的增加而增加，各處理間的花生產量表現為BC40>BC30>BC20>CK，其中，BC20、BC30 和BC40的花生產量分別較CK增加12.90%、21.40%和26.80%。

由表1可知，生物黑炭用量顯著影響花生的產量構成，與CK相比，施用生物黑炭后花生的株高、每株側枝數、每株雙果數和百果重均顯著提高。與CK相比，BC20、BC30 和BC40的株高分別增加4.69%、19.53%和27.34%，每株側枝數分別增加25.00%、25.00%和50.00%，每株雙果數分別增加14.71%、35.29%和70.59%，百果重分別增加7.69%、15.38%和30.77%。其中，以BC40的產量構成因子表現較好，這與產量的變化規律相一致，進一步說明生物黑炭用量越高，花生產量構成越好。

2.2 生物黑炭對土壤有機質和速效養分的影響

由表2可知，生物黑炭可以提高紅壤旱地的有機質和速效養分含量，與CK相比，BC20、BC30 和BC40的土壤有機質分別提高了13.90%、18.45%和27.97%，土壤堿解氮分別提高21.58%、43.15%和118.05%，有效磷分別提高28.21%、56.87和74.07%，速效鉀分別提高22.57%、36.51%和46.97%，其中，以BC40的養分含量最高。

2.3 生物黑炭對土壤酸化改良的作用

在紅壤旱地上，施用生物黑炭可以較好地改良土壤酸化（圖2），與CK相比，BC20、BC30 和BC40的土壤pH分別提高了2.62%、4.04%和7.32%。而對于CK，其土壤pH變異較大，變異系數為2.98%，而施用生物黑炭處理的變異系數分別為1.16%、0.45%和1.78%。

3 結論與討論

該研究表明，在紅壤旱地上施用生物黑炭可以顯著提高花生產量和土壤速效養分含量，與CK相比，20、30、40 t/hm2黑炭處理下花生產量提高了12.90%～26.80%，這與其他土壤類型上的研究結果一致[8-10]。土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別提高了13.90%～27.97%、21.58%～118.05%、28.21%～74.07%和22.57%～46.97%，同時，施用生物黑炭可以較好地阻控紅壤酸化，這與靖彥等[11-12]的研究結論一致，這主要與生物黑炭含有較高的堿性物質有關，也可能是由于生物黑炭的比表面積大，大幅活化了土壤養分，具體原因還有待進一步研究。

參考文獻

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