秸稈生物炭對小白菜生長發育及土壤性質的影響

余端 馮牧野 李燕 羅友進

摘 ? 要 ? 通過盆栽對比試驗研究了不同生物炭添加量對小白菜生長發育及土壤理化性質的影響。結果初步表明：1）適量的秸稈生物炭添加量（4%～8%）有助于小白菜生長發育，而較高的添加量（12%～16%）反而有抑制作用;2）隨著生物炭含量水平的提高，小白菜對氮、磷、鉀的吸收呈現先增加后減少的趨勢;3）添加秸稈生物炭可以使土壤容重降低，同時增加土壤孔隙度，使土壤具有較好的持水能力;4）生物炭本身含有豐富的有機碳、氮、磷、鉀元素，能使土壤中相應的元素含量上升。

關鍵詞 ? 秸稈生物炭;小白菜;生物量;土壤;理化性質

中圖分類號：S634.3;S15 ? ?文獻標志碼：A ? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.34.012

秸稈生物炭施入農田不僅能補充土壤有機質，有效減少氮素淋溶損失，提高土壤肥力[1]，而且可以有效提升土壤中的水分含量，增強植物對土壤中養分的吸收能力，對植物的生長發育也有非常良好的促進作用。

本試驗將重慶紫色土當作研究的主要對象，通過對盆栽小白菜施用生物炭后的生長、產量情況及土壤理化性質變化進行研究，以評估秸稈生物炭施用對小白菜生長和土壤理化性質的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤：盆栽試驗用土壤取自重慶市現代農業高科技園區內，于2018年3月采集表土（0～20 cm）基礎混合樣土50個，土壤類型為沙溪廟組紫色水稻土。采用隨機取樣，測試出供試土壤基本理化性質如下：pH=5.93，陽離子交換量（CEC）114 mmol·kg-1，有機碳4.28 g·kg-1，全氮0.45 g·kg-1，速效鉀19.41 g·kg-1，速效磷0.16 mg·kg-1。

供試生物炭：生物炭來源于高科技園區生產現有玉米秸稈制備而成。其理化性質為：pH=8.9，C37.95%，N0.98%，C/N=38.72，有效磷225.3 g·kg-1，速效鉀2 031.11 mg·kg-1。秸稈生物炭粉碎過2 mm篩后，與稱量好的土壤及肥料充分混勻裝入塑料盆，再施等量N、P、K底肥，施肥量為：N150 mg·kg-1土，P2O5 100 mg·kg-1土，K2O 150 mg·kg-1土。

小白菜：品種為金品快菜308，葉色深綠，葉數多，生長周期為40～50 d。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

盆栽試驗設計，在重慶市現代農業高科技園區溫室大棚中進行，每缽定植長勢相近幼苗10株。每隔3～5 d進行補水，保持土壤60%的田間持水量，并做好病蟲草害防控。

單因素試驗，共設置5個不同用量生物炭處理，分別為每季0%（T0：0 g·kg-1干土），4%（T40：40 g·kg-1干土），8%（T80：80 g·kg-1干土），12%（ T120：120 g·kg-1干土），16%（T160：160 g·kg-1干土）生物炭施用量。每個處理設置長勢一致的小白菜幼苗5盆，5個處理均設重復3次。

1.2.2 測定方法

秸稈生物炭對小白菜生長量影響檢測：主要測定根長、株高、地上鮮重、地下鮮重及總生物量等指標。

秸稈生物炭對小白菜主要營養元素含量影響檢測：主要測定N、P、K吸收量及含量。

土樣的采集與測定：在小白菜成熟期，分別采集根際土和根外土，對樣本進行土壤pH值，有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量等指標檢測。

1.3 數據處理

試驗數據通過Excel處理，用SPSS軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 秸稈生物炭對小白菜生長量的影響

小白菜的生長情況見表1，隨著生物炭含量水平的提高，小白菜產量呈現先增后減，T80添加量最適宜小白菜生長。可見，秸稈生物炭的適量加入可以促進小白菜生長。

2.2 秸稈生物炭對小白菜主要營養元素的影響

秸稈生物炭不同添加量對小白菜主要營養元素含量的影響見表2。隨著生物炭含量水平的提高，小白菜對N、P、K的吸收均呈現出先增加后減少的趨勢，即在一定范圍內，秸稈生物炭能促進小白菜對N、P、K的吸收。

2.3 秸稈生物炭對土壤理化性狀的影響

秸稈生物炭不同添加量對土壤物理性狀的影響見表3。由于生物炭本身較低的容重和大孔隙，隨著秸稈生物炭添加量增加，最大持水量、田間持水量、有效水含量、毛管孔隙度和總孔隙度等各個指標都有不同程度的提高[2]。與T0相比各添加處理的土壤容重同比下降6.66%、20.00%、26.67%、36.97%，毛細管孔隙度由43.45%增加到49.61%，總孔隙度由51.23%增加到59.28%。可見，添加秸稈生物炭可以使土壤容重減少，同時也可以增加土壤孔隙度，提高土壤含水量和田間持水量。

通常而言，對于植物生長最合適的pH值范圍應該是6.5～7.5，而供試土壤的原始pH值為5.93，其實這樣的環境是不適宜植物進行完全的生長和發育的，隨著生物炭含量水平的提高，土壤由偏酸性調節到中性，從而改善了土壤的pH值狀況[2]。由表4可以看出，在試驗的五個生物炭添加處理中，陽離子交換量呈現先增加后減小的趨勢。相較于T0處理的陽離子交換量值而言，T40處理最大，其值為128 mmol·kg-1。隨著生物炭含量水平的提高，土壤養分含量明顯增加。與T0相比，T160處理的土壤有機碳含量從4.28 g·kg-1增加至74.43 g·kg-1，增加了約16倍，速效磷含量從19.41 mg·kg-1增加到78.85 mg·kg-1，增加了約3倍，這種含量的增長主要是因為生物炭本身含有非常多的活性炭分子，增強了土壤儲存碳原子的能力。T160處理的土壤全氮量達到2.09 g·kg-1，表明土壤含氮量非常豐富。隨著生物炭含量水平的提高，土壤速效鉀含量呈現較大的增長，到T160處理時土壤速效鉀含量達到5.17 g·kg-1，充分說明秸稈生物炭的施入促進了鉀元素的還田。

3 小結

1）適量的秸稈生物炭添加量（4%～8%）有助于小白菜生長發育，而較高的添加量（12%～16%）反而有抑制作用。

2）隨著生物炭含量水平的提高，小白菜對氮、磷、鉀的吸收呈現先增加后減少的趨勢，即在一定范圍內，秸稈生物炭促進了小白菜對土壤中氮、磷、鉀元素的吸收。

3）添加秸稈生物炭可以使土壤容重降低，同時增加土壤孔隙度，使土壤具有較好的持水能力。

4）生物炭本身含有豐富的有機碳、氮、磷、鉀元素，能使土壤中相應的元素含量上升，從而起到儲存碳、氮、磷、鉀的作用。

參考文獻：

[1] 鄧叢靜，鄒積微，張齊生，等.新型改良劑對土壤性質及小白菜生長的影響[J].科學技術與工程，2015，15（4）：171-174.

[2] 劉宇娟，謝迎新，董成，等.秸稈生物炭對潮土區小麥產量及土壤理化性質的影響[J].華北農學報，2018，33（3）：232-238.

（責任編輯：丁志祥）