生物質炭對新建花椒園酸性土壤的降酸效果研究

侯建偉 邢存芳 覃朝關 嚴斯意 劉澤秀 譚杰斌

摘? 要：以新建花椒園的酸性土壤為供試土壤，進行為期60d的盆培養試驗，研究施用不同秸稈生物質炭對酸性土壤的降酸效果。結果表明：在酸性土壤中施用生物質炭能顯著提高其pH，且生物質炭的施用量越大，pH提升效果越明顯。水稻、玉米和油菜秸稈3種生物質炭中，pH提升效果依次為油菜秸稈炭>玉米秸稈炭>水稻秸稈炭，平均增幅分別為7.03%、9.23%和12.24%。

關鍵詞：花椒園;酸性黃壤;降酸

中圖分類號 S141.9文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）11-0106-2

Abstract：The study on the acid reducing effect of the modifier applied to the acid soil of pepper garden was carried out to provide a basis for improving soil pH and promote its growth.In this study，acid soil was used as the test soil in the newly built zanthoxylum bungeanum garden，we studied the acid reducing effect of different straw biochars on acid soilfor a 60-day basin culture experiment.The results showed that the? biocharwas added to acidic soil could significantly increase its pH value，and the higher the application amount of biochar，the more obvious the effect of pH increase.Among the three types of biochar，the increase of pH valuefrom large to small was rape straw biochar> corn straw biochar> rice straw biochar，with an average increase of 7.03%，9.23% and 12.24%，respectively.

Key words：Pepper garden;Acid yellow soil;Drop acid

花椒（Zanthoxylum bungeanum maxim.）是蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum）落葉小喬木或灌木，原產中國，耐旱、喜光、根淺、嗜石灰性土壤。因其具有獨特的食用、藥用價值和生態功能[1]，被稱為貴州退耕還林和農業供給側結構性改革的優勢樹種之一。土壤pH可對花椒的生長發育和營養吸收產生重要的影響，花椒生長發育的土壤pH值為6.5～8.0，pH為7.0～7.5時花椒的生長最好[2]。

生物質炭作為生物質在缺氧或低氧環境中高溫熱裂解后的固體產物[3-4]，其大多呈堿性（pH7～12），主要含有C、H、O、N等元素，還含有P、S、K、Ca、Mg等植物營養元素，其中C的含量最高（38%～76%），具有很好的農用價值[5]。針對酸化土壤上花椒栽植面積較大，但是花椒喜中性或偏堿性土壤，與某些新建花椒園土壤酸性存在矛盾，不利花椒產量形成和品質改善的問題。本研究通過在酸性土壤中施用生物質炭堿性物料，調節酸性土壤，降酸至花椒最適pH范圍。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試生物質炭為水稻秸稈炭、玉米秸稈炭和油菜秸稈炭（炭化溫度500℃，炭化時間6h），由遼寧金和福有限公司生產，不同生物質炭的理化性質見表1。

1.2 試驗設計 試驗共設置10個處理，（1）CK：不施用生物質炭;（2）T1-1%：施用1%的水稻秸稈炭;（3）T1-2%：施用2%的水稻秸稈炭;（4）T1-4%：施用4%的水稻秸稈炭;（5）T2-1%：施用1%的玉米秸稈炭;（6）T2-2%：施用2%的玉米秸稈炭;（7）T2-4%：施用4%的玉米秸稈炭;（8）T3-1%：施用1%的油菜秸稈炭;（9）T3-2%：施用2%的油菜秸稈炭;（10）T3-4%：施用4%的油菜秸稈炭。試驗于2019年1—3月在室內進行。

1.3 樣品采集點測試項目 將花椒園土壤風干、過2mm孔徑篩網，按試驗處理配比分別與生物質炭混合均勻裝入培養盆（直徑：20cm;高：22cm）中。補加蒸餾水至田間飽和持水量的70%，每隔5d稱重法補水1次。培養120d后于培養盆半徑中點分散取3點，混合均勻作為該處理的1個樣品。土壤pH采用pH計法。

1.4 數據分析 利用SAS9.0進行方差分析（ANOVA）;用EXCEL2010繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 水稻秸稈炭降酸效果 由圖1可知，T1-1%、T1-2%、T1-3%3個生物質炭處理的pH值分別為6.42、6.67、6.85，較CK（pH=6.21）分別提高了3.38%、7.41%、10.31%，說明水稻秸稈生物質炭顯著增加了土壤pH，生物質炭施用量越高土壤pH越大。

2.2 玉米秸稈炭降酸效果 由圖2可知，玉米秸稈生物質炭顯著增加了土壤pH，且生物質炭施用量越高土壤pH越大。T2-1%、T2-2%、T2-3%3個生物質炭處理的pH值分別為6.68、6.78、6.89，較CK的6.21分別提高了0.47、0.57、0.68。說明花椒園施用玉米秸稈生物質炭具有明顯的降酸作用，其降酸效果因施用量差異顯著。

2.3 油菜秸稈炭降酸效果 由圖3可知，與CK相比，不同施用量的油菜秸稈生物質炭均顯著提高了花椒園土壤的pH。其中，T3-4%處理對花椒園土壤pH的提升作用最大，其pH為7.33，是CK的1.18倍;T3-1%和T3-2%處理次之且彼此之間無顯著性差異，但均高于CK，T3-1%和T3-2%處理pH分別為6.77和6.81。

3 結論與討論

本研究中，水稻、玉米和油菜秸稈炭使pH為6.21的供試土壤提高了2.21～1.12個pH單位，水稻、玉米和油菜秸桿3種生物質炭對土壤pH提升效果由大到小依次為油菜秸桿炭、玉米秸桿炭、水稻秸桿炭，與諸多研究結果類似。Yuan等利用綠豆秸稈炭、花生秸稈炭、大豆秸稈炭和蠶豆秸稈炭按10g/kg的比例加入到pH為4.3的紅壤中，pH分別提高1.05、0.95、0.89和0.59個單位，并且降酸效果作用長久。添加生物質炭提高土壤pH，且促使土壤交換性鋁發生水解轉化成羥基鋁并部分形成鋁的氫氧化物或氧化物沉淀，降低了黃壤對植物的鋁毒害作用。另外，生物質炭表面含有的羧基、內酯基、酚羥基等有機官能團可與鋁形成穩定的配（鰲）合物，減少土壤活性鋁含量[7]。吳偉祥等[8]發現生物質炭具有較大的比表面積和較多的表面負電荷，可吸附無機離子以及極性或非極性有機化合物，提高土壤的CEC和pH。

參考文獻

[1]胡芳名，譚曉風，劉惠民.中國主要經濟樹種栽培與利用[M]. 北京：中國林業出版社，2005.

[2]狄彩霞，王正銀.影響花椒產量和品質的因素[J].中國農學通報，2004（3）：179-181，189.

[3]Li Lu，Yan Lin，Qiwei Chai，et al.Removal of acenaphthene by biochar and raw biomass with coexisting heavy metal and phenanthrene[J].Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2018，558-564.

[4]Hossain M K，Strezov V，Chan K Y，et al.Influence of pyrolysis temperature on production and nutrient properties of wastewater sludge biochar[J].Journal of Environmental Management，2011，92（1）：223-228.

[5] Ye J，Zhang R，Nielsen S，et al.A combination of biochar-mineral complexes and compost improves soil bacterial processes，soil quality，and plant properties[J].Frontiera on Microbiology，2016，7：372-378.

[6]Yuan J H，Xu R K. The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J]. Soil Use and Management，2017，27（1）：110-115.

[7]Barton S S，Evans M J B，Halliop E，et al.Acidic and basic site on the surface porous carbon[J].Carbon，2017，35（9）：1364-1366.

[8]吳偉祥，孫雪，董達，等.生物質炭土壤環境效應[M].北京：科學出版社，2015.

（責編：王慧晴）