生物炭和生物炭基肥對林木生長和土壤肥力的影響

中圖分類號：S725.5；S792.24 文獻標志碼：A 文章編號：1001-411X（2025）03-0358-12

Effectsofbiocharand biochar-based fertilizeron forest growth and soil fertility

XIAO Lin1，FENG Weixun12，LUO Zhizhong'，LI Jing3，LU Jie1， ZHU Jieyi1， ZENG Shucai （l College ofForestryand Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou 5l0642，China; 2 Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhanjiang）， Zhanjiang 524013， China; 3 Deqing Forestry in Guangdong Province， Zhaoqing 526ooo， China）

Abstract： 【Objective】 Inorder to study the impacts of biochar and biochar-based fertilizer application on the growth，nutrient uptake，and soil fertility of Michelia macclure，and provide a scientific foundation for encouraging the use of bichar in nutrient management on forest land. 【Method】 Taking the young forest of M. macclure as the research object， six treatments were set up， including no fertilization （CK） and application of compound fertilizer （CF），rice husk biochar （RB）， wood chipbiochar （WB），rice husk biochar-based fertilizer （RBF），and wood chip biochar-based fertilizer （WBF）. After one year， the growth indices， quality indices， nutrient contents， and soil physicochemical properties of M . macclurei were measured. 【Result】 Compared withCK，thebiomass，leafarea，leaf Δ N content， and root accumulation of M . macclure treated with biochar significantly increased， with the increases of 5 9 . 1 % - 6 2 . 2 % ， 4 4 . 7 % - 6 6 . 0 % ， ，and 6 8 . 6 % - 9 2 . 3 % respectively. The Dickson quality index and whole-plant N，P，and K accumulations increased significantly when compound and biochar-based fertilizers were applied， with the increases of 1 3 6 . 8 % - 1 9 2 . 2 % . 1 6 7 . 7 % - 2 6 7 . 4 % 1 2 4 . 4 % - 2 2 4 . 5 % ，and 1 9 1 . 5 % - 2 6 5 . 5 % ，respectively. Moreover， the application of compound fertilizer and biochar-based fertilizershad a greater impact on the growth of M . macclurei than the application ofbiochar alone.Compared to application of compound fertilizer alone，the application of biochar-based fertilizer was found to promote both plant growth and soil improvement.The RBF treatment significantly increased the soil pH， soil quick-acting K content， and SPAD value by 1 3 . 4 % ， 6 . 2 % ，and 9 9 . 7 % respectively， while the WBF treatment significantly increased the whole-plant and K accumulations and total biomass by 3 1 . 5 % ， 4 4 . 6 % and 2 2 . 1 % respectively， and the soil bulk density significantly decreased by 1 7 . 3 % . The fuzzy affiliation function revealed that the overall impact of treatments on M . macclurei growth and enhancement of soil physicochemical qualities was evaluated in the following order： W B Fgt; R B Fgt; C Fgt; W Bgt; R Bgt; C K 【Conclusion】 Both biochar and biochar-based fertilizer can enhance soil physicochemical qualities and successfully encourage the growth and uptake of nutrients by M . macclurei， and wood chip biochar-based fertilizer yields the greatest overall results， which offers a novel approach for managing nutrients in forest areas.

Key words： Biochar-based fertilizer; Biochar; Michelia macclurei; Plant growth; Soil physicochemical property

火力楠Micheliamacclurei為木蘭科含笑屬常綠喬木，是我國南方優良的鄉土闊葉珍貴用材、防火和造林樹種，具有速生、適應性強、出材率高和用途廣泛等特點[1-2]，具有較高的綜合利用價值和廣泛的應用前景，因此，促進火力楠人工林造林質量提升對加快林業生態建設和解決我國珍貴樹種木材供需矛盾具有重要意義。在林業生產中，施肥是營林造林的重要技術措施，合理施肥能維持林木營養平衡，提高林木生長速度和質量[3]。由于土壤類型和培育目標的多樣化，單純的氮磷鉀施肥已經難以滿足實際生產活動中林木施肥的需求[4]，且過度使用化肥會造成土壤退化和環境污染[3]，因此新的施肥材料和方法成為提高火力楠林分生產力的重要研究方向。

生物炭是由農林廢棄物在高溫 和低氧條件下熱分解產生的碳質物質5，其應用可提高農林廢棄物的利用率，是近年來農林、氣候和環境等諸多領域的研究熱點[7-9]。生物炭在土壤改良中表現出較大潛力，可以改善土壤理化性質，增強持水能力，保留土壤養分，促進植物生長和改良污染土壤[10]。生物炭作為優質土壤改良劑，可以促進作物生長和增加產量，但生物炭自身所含礦質養分含量有限，單獨施用不能為植物提供充足的營養[1]。近年來，生物炭與肥料結合成新型肥料的研究日益受到重視[12]。國內外的研究[13-15]表明，生物炭與肥料制成新型生物炭基肥，對植物生長的促進作用優于常規肥料，其更好地發揮復合肥和生物炭各自的特性，優勢互補，既對植物生長有顯著的協同促進作用[16]，又加快推進化肥減量增效的目標，凸顯緩釋養分、穩定增產和改良土壤性質等優勢[5]。因此生物炭基肥可作為傳統肥料的替代品[3]，是提高植物品質的重要補充。

目前，生物炭及生物炭基肥的應用主要以農業利用為主，在林業生產中研究較少，主要集中在林木光合特性[13]、苗木基質配方[17]和尾砂基質改良[等方面，特別是對野外林地土壤改良、林木生長和養分吸收的研究鮮有報道，因此將生物炭及生物炭基肥推廣應用到人工林養分管理中具有較大的現實意義。鑒于此，本研究以廣東省德慶林場的火力楠人工幼林為研究對象，在野外林地開展施肥試驗，研究生物炭及生物炭基肥對火力楠生長、養分吸收和土壤性質的影響，分析生物炭和生物炭基肥施用后植物生長、Dickson質量指數、氮磷鉀含量及土壤理化性質變化，為華南地區珍貴樹種人工林養分管理提供科學依據，為農林業廢棄物生物炭在林地土壤改良中的應用提供參考，對促進生物炭及生物炭基肥在林業生產中的應用具有重要意義。

1材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在廣東省德慶林場 ， 進行。試驗植物為廣東省德慶林場苗圃培育的火力楠，施肥前測得平均株高（ （ 1 8 0 . 6 7±2 . 8 0 ） cm、地徑 （ 1 3 . 5 9±0 . 3 6 ） m m 、冠幅 （ 5 8 . 2 7 ± 1 . 8 4 ） c m。

供試的生物炭為稻殼生物炭和木屑生物炭（浙江長三角聚農科技開發有限公司），在 下炭化而成，過 2 m m 篩備用，生物炭的理化性質見表1。供試的復合肥為市售林用復合肥（雅苒國際有限公司， 質量分數均為 1 5 % ）。供試的生物炭基肥是生物炭與研磨成粉狀的復合肥按照3：2的干質量比充分混勻制成，其中，稻殼生物炭基肥是由稻殼生物炭與復合肥混合而成，木屑生物炭基肥是由木屑生物炭與復合肥混合而成。

1.2 試驗設計與布置

本試驗采取完全隨機區組設計，試驗共設置6個處理：不施肥（CK），分別施用復合肥 0 . 2 k g ·株-1（CF）、稻殼生物炭 0 . 3 k g ·株 、木屑生物炭0.3k g ·株 、稻殼生物炭基肥 0 . 5 k g 株（RBF，稻殼生物炭 0 . 3 k g ·株 復合肥 0 . 2 k g 株-和木屑生物炭基肥 0 . 5 k g ·株-1（WBF，木屑生物炭 0 . 3 k g ·株 復合肥 0 . 2 k g ·株 ），每個處理重復8次。于2021年3月造林，植穴規格 栽植密度 3 m×3 m 。2021年7月，選取長勢一致的火力楠開展試驗，距主干 2 0 c m 處均勻挖3個 2 0 c m 深穴（不施肥處理同樣操作），將復合肥、生物炭或生物炭基肥一次性均勻施入3個穴，直至試驗結束不再施用任何肥料，復合肥施用量參照《火力楠培育技術規程》（LY/T2461—2015）[18]。2022年8月，每個處理隨機選取3株進行整株收獲。種植當年進行1次除草，同時采取病蟲防治等措施維持林木正常生長。

1.3 樣品采集與處理

經過1年種植后，采集每株植物下的土壤樣品，在距離供試植物 2 0～3 0 c m 處選取有代表性的地方，去掉 5 c m 表層土后利用環刀采集原狀土，測定土壤物理性質。選取3個點分別挖取 深的土壤（避開施肥處土壤），混合成1個土壤樣品，清除石塊和雜物后做好標記并裝袋帶回實驗室，風干、研磨、過篩后作為待測土樣。隨后，整株挖出試驗植物（收集斷根），用自來水洗凈后帶回實驗室，分為根、莖和葉，置于烘箱內， 下殺青 3 0 m i n 下烘至恒質量。

1.4 指標測定與方法

試驗開始和結束時用卷尺測量植物株高和冠幅，用游標卡尺測定地徑。試驗結束時，使用YMJ-BC葉面積測量儀測單葉葉面積，用SPAD-502Plus葉綠素儀測定葉綠素相對含量（SPAD值），用電子天平稱得植物樣品的生物量（干質量）。將稱量后的樣品粉碎，用 消煮法獲得待測液，進行植物不同部位 N， P 和K含量的測定，N含量用奈氏比色法，P含量采用鉬銻抗比色法，K含量用原子吸收分光光度計測定[]。

土壤樣品分析方法參照《土壤農化分析》[19]進行，其中，土壤容重、孔隙度采用環刀法測定；土壤自然含水量采用烘干法測定； p H 采用電位法測定，其中去離子水和已知風干的基質樣品以2.5：1的質量比混合，去離子水和生物炭以20：1的質量比混合；有機質采用石墨消解加熱法 氧化法）測定；全N含量采用凱氏定氮法測定；全P含量采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定；全K含量采用 Δ N a O H 熔融-火焰分光光度計法測定；

堿解N含量采用堿解擴散法測定；速效P含量采用 溶液浸提-鉬銻抗比色法測定；速效K含量采用 溶液浸提-火焰光度法測定[19]。

1.5 數據處理與分析

全株養分含量、各部位養分累積量、全株養分累積量[2]和Dickson質量指數 的計算公式如下：

全株養分含量 Σ= Σ 單株養分累積量/總生物量，

各部位養分累積量 Σ= Σ 各部位養分含量 ×

各部位生物量，

全株養分累積量 地上部累積量 + 地下部累積量，（3）

D Q I= T D W/ （ H / D + A D W / R D W） ，

式中，TDW為總生物量，ADW為地上部生物量，RDW為根生物量， H 為株高， D 為地徑。DQI表征多個指標的綜合指數，反映苗木質量，其數值越大，說明植株長勢越好。

參照陸潔等[20的方法，通過模糊隸屬函數對生物炭及生物炭基肥施用下植物生長和土壤理化性質指標進行綜合評價，計算公式如下：

式中， 為某處理第 i 項指標的隸屬函數值， 為某處理第 i 項指標的反隸屬函數值， 為第i 項指標測定值， 和 分別為所測指標的最小值和最大值。本研究中株高增長量、地徑增長量、冠幅增長量、總生物量、Dickson質量指數、葉面積、SPAD值、N含量、P含量、K含量、N總累積量、P總累積量、K總累積量、總孔隙度、 p H. 有機質、堿解N、速效P、速效K用 計算；容重用 計算。最后求取同一處理所有指標隸屬函數值的平均值，計算不同處理的綜合得分，平均值越大表示效果越好。

采用MicrosoftExcel2016和SPSS22.0軟件對數據進行統計分析。采用單因素方差分析（One-wayANOVA）和Duncan's法進行方差分析和多重比較 （ a = 0 . 0 5 ） 。使用OriginPro2024軟件作圖。圖表中數據為平均值 ± 標準誤 （ n=3 ）

2結果與分析

2.1 生物炭和生物炭基肥對火力楠生長特性的影響

2.1.1 生物炭和生物炭基肥對火力楠生長的影響

如圖1所示，各施肥處理的火力楠株高、地徑和冠幅增長量均高于CK，增幅分別為 8 9 . 4 % ～ 4 8 1 . 8 % ， 4 3 . 7 % ～ 1 1 4 . 3 % 和 4 8 . 4 % ～ 1 6 7 . 6 % ，其中，RB處理的株高、地徑增長量顯著高于 C K（ P lt; 0.05），CF、RBF、WBF處理的株高、地徑和冠幅增長量均達到顯著水平 （ Plt;0 . 0 5 ） ，WBF處理的增幅最高。與單施復合肥的CF處理相比，WBF處理的株高、地徑和冠幅增長量分別增加了 7 9 . 5 % . 2 5 . 8 % 和 3 6 . 3 % ，其中株高、冠幅增長量與CF的差異達到顯著水平 （ Plt;0 . 0 5 ） 。

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；各圖中，柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著（ ? - 0 . 0 5 ，Duncan's法）。CK：NofrtlCddetbiochar-basedfertilizer; Ineach figure，different lowercaseletersoncolumnsindicatesignificant diferencesamongtreatents （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's method）.

Fig.1Effects of biochar and biochar-based fertilizer on the growth of Michelia macclurei

2.1.2 生物炭和生物炭基肥對火力楠生物量的影響如圖2所示，與CK相比，各施肥處理均增加了火力楠根、莖、葉和總生物量，增幅分別為5 9 . 1 % ～ 1 9 3 . 6 % （ 6 7 . 1 %～2 3 9 . 6 % 3 9 . 5 %～1 3 4 . 6 % 和

5 5 . 7 % ～ 1 9 2 . 2 % 。其中RB、WB處理的根生物量相對于CK顯著增加了 5 9 . 1 % 和 6 2 . 2 % （ Plt;0 . 0 5 ） ，莖、葉和總生物量分別增加了 6 7 . 1 % ～ 6 7 . 5 % ， 3 9 . 5 % ～ 4 0 . 1 % 和 5 5 . 7 %～5 6 . 2 % ，但均與CK無顯著差異；

CF、RBF、WBF處理的根、莖、葉和總生物量均顯著增加 ，其根、莖、葉和總生物量的增幅分別為 1 1 9 . 0 %～1 9 3 . 6 % 1 3 5 . 1 % ～ 2 3 9 . 6 % 9 3 . 7 % ～ 1 3 4 . 6 % ， 1 2 2 . 2 % ～ 1 9 2 . 2 % ，其中WBF處理的增幅最大。與CF相比，WBF處理增加各部位和總生物量，其中莖和總生物量顯著增加 ，增幅分別為 4 4 . 4 % 和 3 1 . 5 % ；RBF處理的莖、葉和總生物量增加了 1 0 . 8 % . 7 . 8 % 和 5 . 1 % ，但均無顯著差異；RB、WB處理的根和總生物量均顯著小于CF處理（ Plt;0 . 0 5 ） 。

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；各圖中，柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著 （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's法）。CK：Norilbiochar-basedfertilizer; Ineachfigure，differentlowercaseletersoncolumnsindicatesignificatdiferencesamongtreatents （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's method）.

Fig.2Effectsof biocharand biochar-based fertilizeronthe biomass ofMicheliamacclurei

2.1.3生物炭和生物炭基肥對火力楠Dickson質量指數的影響如圖3所示，各施肥處理對火力楠的Dickson質量指數均具有促進效果。與CK相比，CF、WB、RBF和WBF處理的Dickson質量指數分別顯著增加了 1 4 8 . 9 % . 7 3 . 8 % . 1 3 6 . 8 % 和 1 9 2 . 2 % （ Plt;0 . 0 5 ） ，其中WBF處理的Dickson質量指數最高。RB、WB處理的Dickson質量指數均顯著小于C F（ Plt;0 . 0 5 ） ，WBF處理的Dickson質量指數較CF增加了 1 7 . 4 % ，但無顯著差異。

2.1.4生物炭和生物炭基肥對火力楠葉面積和SPAD值的影響如圖4所示，與CK相比，CF、RB、WB、RBF、WBF處理的火力楠葉面積和SPAD值均顯著增加 （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅分別為4 0 . 5 %～8 2 . 8 % 和 1 8 . 2 %～3 4 . 1 % 。與CF處理相比，RBF處理的SPAD值顯著增加 （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅為1 3 . 4 % ；WBF處理的葉面積顯著增加（ （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅為 30 . 1 % 。

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著（ ? lt; 0 . 0 5 ，Duncan's法）。

CK：No fertilization，CF：Compound fertilizer，RB：Rice husk biochar， WB：Woodchipbiochar，RBF：Ricehuskbiochar-based fertilizer，WBF： Woodchipbiochar-based fertilizer;Differentlowercaselettersoncolumns indicate significant differencesamong treatments ，Duncan's method）.

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；各圖中，柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著 （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's法）。CK：Norildobiochar-basedfertilizer; Ineachfigure，diferentlowercaseletersoncolumnsindicatesignificantdiferencesamongtreatents （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's method）.

2.2 生物炭和生物炭基肥對火力楠養分吸收累積的影響

2.2.1生物炭和生物炭基肥對火力楠各部位N、P、K含量的影響如圖5所示，不同生物炭及不同生物炭基肥對火力楠各部位養分吸收量影響不同。與CK相比，CF處理的根、莖、葉和全株的N、K含量 （ w ） 顯著增加 （ Plt;0 . 0 5 ） ，但各部位P含量無顯著差異。與CK 相比，RB 處理的葉N、K含量顯著增加 （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅分別為 2 9 . 6 % 和 1 7 . 9 % ，WB處理的根N、P含量，葉N含量和全株N含量顯著增加（ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅分別為 1 8 . 6 % ， 2 4 . 1 % ， 4 5 . 4 % 和1 7 . 8 % ，但WB處理的莖 N 含量較CK顯著減少了 1 1 . 6 % （ Plt;0 . 0 5 ） 。與CK相比，RBF處理的根N、K含量，葉N、K含量和全株K含量顯著增加

L （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅分別為 ！3 9 . 6 % 和 2 4 . 9 % ，WBF處理的根K含量，葉 N， P K含量和全株 N， K 含量較CK顯著增加了 4 5 . 6 % 5 7 . 9 % . 1 2 6 . 7 % . 2 5 . 4 % . 2 3 . 9 % 和 2 6 . 4 % （ Plt;0 . 0 5 ） 。與CF相比，RB處理的根K，莖 N， K ，葉K含量和全株K含量顯著減少了 2 7 . 5 % . 8 . 0 % . 1 6 . 8 % 1 1 . 2 % 和 1 8 . 2 % （ Plt;0 . 0 5 ） ；WB處理的根P含量顯著增加了 3 3 . 3 3 % （ Plt;0 . 0 5 ） ，但根K，莖 N， K ，葉K含量和全株K含量顯著減少了 2 2 . 5 1 % . 2 1 . 5 % . 2 0 . 3 % ， （22 9 . 9 % 和 2 4 . 2 % （ Plt;0 . 0 5 ） 。與CF相比，RBF處理的莖N含量顯著降低 1 6 . 1 % （ Plt;0 . 0 5 ） ，RBF處理根、葉的 含量和莖P、K含量與CF均無顯著差異；WBF處理顯著增加葉P含量，增幅為 7 1 . 2 % （ P lt; 0.05），根、莖、葉的N、K含量與CF均無顯著差異。

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；各圖中，相同植株部位柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著（ ，Duncan's 法）。CK：Nfrtlrt：dobiochasedoofP≤ 0 . 0 5 ，Duncan'smethod）.

ig.5Effects of biochar and biochar-based fertilizer on the nutrient contents of various parts of Michelia mac

2.2.2生物炭和生物炭基肥對火力楠各部位 K累積量的影響如圖6所示，與CK相比，CF、RBF、WBF處理的各部位（根、莖和葉）N、P、K累積量顯著增加（ （ Plt;0 . 0 5 ） ，其中WBF處理各部位N、P、K累積量的增幅均為最大，增幅分別為2 3 2 . 3 %～2 8 5 . 4 % ！ 1 5 7 . 9 %～3 9 6 . 4 % 和 1 9 1 . 1 % ～ 3 2 5 . 9 % ;RB處理的根、莖 N 累積量較CK分別顯著增加了 6 8 . 6 % 和 7 3 . 5 % ；WB處理的根 N， P， K 累積量顯著增加了 9 2 . 3 % 1 1 0 1 . 2 % 和 8 8 . 7 % 。與CF相比，RB、WB處理的根、莖對 N 累積量和根、莖、葉K累積量顯著減少，RB處理的根 累積量顯著減少了 4 4 . 1 % ;RBF處理的根K累積量顯著減少了2 3 . 7 % ，WBF處理的莖 N， K 和葉P累積量顯著增加，增幅分別為 3 3 . 9 % ， 3 2 . 8 % 和 1 0 0 . 6 % （ Plt;0 . 0 5 ） 。

與CK相比，RB處理的K總累積量顯著增加 ，增幅為 7 2 . 9 % ；WB處理的 N， P， K 總累積量高于CK，但均無顯著差異。與CK相比，CF、RBF、WBF處理的N、P、K總累積量顯著增加（ Plt;0 . 0 5 ） ，CF、RBF、WBF處理下的N累積量分別顯著增加了 1 7 9 . 6 % ！ 1 6 7 . 7 % 和 2 6 7 . 4 % ，P累積量分別顯著增加了 12 4 . 4 % ！ 1 6 3 . 3 % 和 2 2 4 . 5 % ，K累積量分別顯著增加了 和 2 6 5 . 5 % ，其中WBF處理N、P、K累積量的增幅最大。與CF處理相比，RB處理的P、K的累積量顯著減少了 3 6 . 2 % 和 4 2 . 8 % ，WB處理的K累積量顯著減少了 4 6 . 6 % （ Plt;0 . 0 5 ） 。與CF相比，RBF處理的N、P、K累積量無顯著差異，WBF處理的P、K累積量顯著增加 （ Plt;0 . 0 5 ） ，增幅分別為 4 4 . 6 % 和 2 2 . 1 % 。

CK：不施肥，CF：復合肥，RB：稻殼生物炭，WB：木屑生物炭，RBF：稻殼生物炭基肥，WBF：木屑生物炭基肥；各圖中，相同植株部位柱子上方的不同小寫字母表示處理間差異顯著，不同大寫字母表示全株養分累積量在處理間差異顯著， （ Plt;0 . 0 5 ，Duncan's法）。

CK：NorilCdo biocabc diferentcapital lettrs indicate significant diferences innutrientaccumulationof the whole plantamong treatments ，Duncan's method）.

圖6生物炭和生物炭基肥對火力楠各部位養分累積量的影響

Fig.6Eects ofbiocharand biochar-basedfertilizeronthenutrientaccumulations invarious partsofMicheliamacclurei

2.3生物炭和生物炭基肥對土壤理化性質的影響

2.3.1 生物炭和生物炭基肥對土壤物理性質的影響如表2所示，不同處理對土壤物理性質均有不同程度的影響。與CK相比，WB處理的土壤容重顯著降低了 1 8 . 4 % ，其總孔隙度顯著提高了 14 . 2 % WBF處理的土壤容重顯著降低 2 0 . 2 % ，其總孔隙度顯著提高 1 5 . 2 % ；各處理的毛管持水量與CK無顯著差異，CF、RB、RBF處理土壤容重和總孔隙度均與CK無顯著差異。與CF相比，WB和WBF處理的土壤容重分別顯著降低了 1 5 . 5 % 和 1 7 . 3 % ，其總孔隙度分別顯著提高了 1 1 . 6 % 和 12 . 6 % 。

2.3.2 生物炭和生物炭基肥對土壤化學性質的影響如表3所示，不同處理對土壤化學性質的影響存在差異。與CK相比，各施肥處理的土壤 p H 有機質含量、全N、堿解N和速效P含量 （ w ） 均無顯著差異；WB處理的土壤全P含量顯著增加了

7 6 . 4 7 % ，RBF處理的土壤速效K含量顯著增加了9 9 . 5 9 % ，WBF處理的土壤全K含量顯著增加了3 8 . 5 9 % 。與CF相比，RB、WB、RBF處理的 p H 均顯著增大，增幅分別為 4 . 7 5 % . 4 . 5 1 % 和 6 . 1 8 % 0RBF處理的土壤速效K含量顯著增加了 9 9 . 6 9 % 。

1） CK：Nofertilzation，CF：Compoundertiizer，RB：Riceuskbiochar，WB： Woodchibiochar，RBF：Ricehuskbiochar-bsed fertilizer，WB：Woodhiohbaedfertler;Dierntloweaseersinthsacoluidicatesigicatdc among treatments （ ，Duncan's method）.

2.4生物炭和生物炭基肥對火力楠生長和土壤理化性質影響的綜合評價

火力楠的模糊隸屬函數值如表4所示，根據平

均隸屬函數值可知，各處理中火力楠的生長及土壤理化性質改善的綜合表現為 W B F（ 0 . 7 1 ） gt; R B F （ 0 . 5 8 ） gt; C F（ 0 . 4 9 ） gt; W B（ 0 . 4 5 ） gt; R B（ 0 . 3 9 ） gt; C K

（0.16。木屑生物炭基肥處理的火力楠生長及改善土壤理化性質綜合表現在各處理中最佳。

3討論與結論

3.1生物炭和生物炭基肥對火力楠生長特性的影響

研究表明，化肥和生物炭單獨或配合施用能提高植物生產力，促進林木的生長和提高林分質量[4，22-24]。本研究結果表明，施用生物炭可以增加火力楠的株高、地徑和冠幅，顯著增加根系生物量、SPAD值和葉面積，提高植物Dickson質量指數。生物炭促進植物生長的主要因素包括3個方面：1）施用生物炭能提高土壤孔隙度，改善根際微生態環境[25]，為植物根系生長提供更好的伸展空間[26]，有效調節植物地上部和地下部的比例；2）生物炭含有的灰分元素可為植物吸收利用，且其能夠吸附許多礦質元素，促進養分供給，有效截留養分，進而促進植物生長[26]；3）生物炭可促進植物根際土壤的碳氮平衡，提高土壤功能微生物相對豐度和活性[3，25]，影響微生物驅動的養分循環和養分形態轉化過程[2]。本研究發現，與CK相比，施用稻殼生物炭顯著增加火力楠的株高和地徑，而施用木屑生物炭處理的株高和地徑也有所增加，但無顯著差異，這是因為2 種生物炭的原材料、結構和性質不同，對植物生長的影響效果也不同[27]。本研究還發現，單獨施用生物炭較其他施肥處理對火力楠生長的促進效果不突出，這可能是由于供試生物炭的養分含量較低且植物土壤養分可用性受到限制[18]。Ye等[28]觀察到生物炭本身并不能提高作物生產力，但生物炭與化肥結合時，比單獨施用化肥增加了 1 5 % 的作物產量。因此，生物炭與化肥混合施用是促進植物生長和提高生物量的合適選擇[29]。當生物炭與肥料結合使用時，生物炭在肥料利用方面表現出更明顯的優勢[30-31]。本研究還發現，與單施生物炭相比，生物炭與復合肥配施顯著增加火力楠各部位的生物量，說明添加復合肥可通過促進植物各部位生物量的增加，進而提高植物生長力。與單施復合肥相比，生物炭基肥處理的火力楠株高、地徑、總生物量、葉面積和SPAD值均不同程度地增加，其中木屑生物炭基肥的Dickson質量指數最大，對火力楠的生長促進效果最為顯著，這與鄧洪濤等[32]的研究結果一致。這是由于生物炭基肥富含N素及多種礦物質等營養元素，可以逐步釋放供植物吸收利用，刺激植物生長[9，33]?？梢?，生物炭和復合肥在促進火力楠生長發育上具有協同效應，可以解釋為生物炭與復合肥配施可更好地發揮復合肥和生物炭各自的特性，共同促進林木生長發育[22]。

3.2 生物炭和生物炭基肥對火力楠養分吸收累積的影響

火力楠各器官養分含量直接反映火力楠后期生長發育情況。本研究發現，各施肥處理均不同程度地促進火力楠對N、P、K養分的吸收和累積，其中生物炭和復合肥配施處理對植物生長參數和養分吸收累積的影響比單施生物炭或單施復合肥的處理更顯著，這與Adekiya等[15]的研究結果一致，他們發現生物炭配施K肥較單施K肥或生物炭更能提高甘薯的產量。生物炭與復合肥組合施用可提高植物對復合肥中養分的吸收，并最大限度地減少化肥的使用和養分的流失，提高肥料利用率，從而促進植物生長[29。本研究表明，與不施肥相比，單施生物炭處理下火力楠全株的N、K累積量均有不同程度的增加，與Liu等[4]發現施用生物炭可促進油菜對N、K的吸收利用的研究結果一致，這是因為單施生物炭改善了土壤環境，顯著增加火力楠根生物量，從而促進根系對土壤養分的吸收[34]。本研究施用生物炭能提高火力楠根K含量和累積量，與王耀鋒等[35]的研究結果一致，這可能與2種供試生物炭本身的速效K含量較高有關。單施木屑生物炭還顯著增加根P含量和累積量，這可能與該處理顯著增加土攘全P含量有關。

本研究表明，單施生物炭能增加火力楠根和葉的N含量和累積量，且各器官中N含量表現為葉 gt; 根 gt; 莖，與巨尾桉的研究結果[3]一致。2種生物炭與肥料混施較單施對火力楠N養分吸收和累積促進效果更好，說明生物炭在與肥料混施時能提高植物對N的利用率[35]。盡管2種生物炭處理的土壤全N含量沒有顯著差異，但與肥料混施后較單施植物能吸收更多的N。夏浩等[37]研究發現，相較于復合肥處理，木質材料較秸稈稻殼材料制備的生物炭提升N肥利用率的效果更顯著，與本研究單施木屑生物炭較稻殼生物炭更有利于提高植物N含量的結果一致。本研究中木屑生物炭基肥的全株P、K累積量較單施復合肥顯著增加，這表明在復合肥中添加少量生物炭可以提高植物對養分的利用效率。但稻殼生物炭基肥的莖N含量和根K累積量顯著小于單施復合肥，這可能與生物炭本身材料和添加量有關?？梢姡x用合適的生物炭與復合肥組合施用才能更好地促進植物生長。

3.3 生物炭和生物炭基肥對火力楠土壤理化性質的影響

生物炭具有防止土壤退化和作為可持續農業養分載體的潛力[3，對植物生長和土壤環境的影響較為復雜[38]。施用生物炭和生物炭基肥可改善土壤理化性質，提高土壤肥力，降低土壤容重和增加土壤孔隙度。本研究中添加生物炭改變了土壤物理性質，與不施肥和單施復合肥相比，木屑生物炭單獨或與復合肥混施均顯著降低土壤容重，顯著增加土壤孔隙度，這是由于生物炭自身容重較低和高孔隙度的性質，使其具有良好的吸附能力，保證植物生長期有適宜的土壤水肥供應[39]；其次這種結構有利于植物根系的生長，從而促進植物地上部生長，提高產量和生物量[40]。本研究中施用生物炭較CK提高土壤pH，主要是因為試驗生物炭含有較多的堿性基團和鹽基離子，可以降低土壤中交換性氫離子含量[40]。生物炭施用于植物根系附近有助于中和根際微區土壤的酸性[41]，土壤的堿化提高根區的養分保留和可用性[22]，創造適宜根系生長的土壤條件。本研究添加生物炭及生物炭基肥的處理均提高了土壤pH，但各處理土壤pH依然呈弱酸性，適宜火力楠的生長。

土壤有效養分含量受植物吸收、土壤物理、土壤化學固定/活化和土壤生物等多種因素的綜合影響[41]。我國南方地區炎熱多雨，土壤 淋溶強烈，且由于人們的不合理施肥措施，導致K素成為限制南方紅壤肥力提升的主要因素[42]。施用生物炭會影響土壤養分有效性，進而影響植物的生長。不同的制備原料和熱解溫度對生物炭的性質具有較大影響[43]，因此不同種類生物炭對土壤養分的影響也各不相同。與不施肥相比，本研究施用稻殼生物炭基肥后土壤速效K含量顯著增加，施用木屑生物炭基肥后土壤全K含量顯著增加。這可能是因為本試驗中稻殼生物炭和木屑生物炭的速效K含量較高，分別為2761.22和 ，能提高土壤K含量，促進了植物對K的吸收[39]，這與王耀鋒等[35]的研究結果一致。通過對生物炭的物質含量測定可知，稻殼生物炭的灰分含量和速效K含量等明顯高于木屑生物炭，因此施用稻殼生物炭基肥對土壤速效K吸收的促進效果顯著大于木屑生物炭基肥。施用稻殼生物炭基肥的土壤速效K含量還顯著大于單施復合肥處理，可能是因為生物炭吸附的養分在逐漸釋放[41]。此外，施用生物炭可通過提高土壤p H 促進土壤對 的固定，降低交換性K含量[42]，但本試驗中生物炭對 的促進作用大于土壤對 的固定作用。生物炭還能改善土攘中的營養元素可利用性，尤其是 。與不施肥相比，木屑生物炭顯著增加土壤全 含量，可能是生物炭有助于通過局部pH緩沖反應提高土壤中的P利用效率，從而提高植物對P的可用性[]。本研究還發現，各處理對土壤全N和堿解N含量均無顯著影響，這與王耀鋒等[35]研究發現生物炭基肥可提高土壤的全N和堿解N含量的結果不一致，但目前生物炭對土壤堿解N含量的影響尚無統一結論[45]。因此，必須指出的是，外源物質進入土壤之后，對土壤的影響是長期且復雜的，生物炭及生物炭基肥對土壤理化性質的影響需要進行長期研究。總體而言，施用生物炭及生物炭基肥一定程度上能夠改善南方土壤肥力特征，促進植物對養分的吸收。

3.4生物炭和生物炭基肥對火力楠生長和土壤改良的綜合評價

模糊隸屬函數也表明，各處理中火力楠的生長及土壤理化性質改善的綜合表現為 W B F（ 0 . 7 1 ） gt; R B F（ 0 . 5 8 ） gt; C F（ 0 . 4 9 ） gt; W B（ 0 . 4 5 ） gt; R B（ 0 . 3 9 ） gt; CK（O.16），木屑生物炭較稻殼生物炭對植物生長及土壤改良方面的提升效果更顯著，生物炭基肥對林未生長促進作用優于單施復合肥，其中木屑生物炭基肥的促進效果更佳。本研究的綜合評價結果與Faloye等[22]研究發現玉米的生物量產量排序為肥料 ? + 生物炭 gt; 僅施肥 gt; 僅生物炭 gt; 不施肥的研究結果一致。綜上，生物炭及生物炭基肥可通過提高植物養分吸收和改善土壤理化性質等方面來促進火力楠生長。

3.5結論

施用生物炭可改善土壤理化性質，顯著增加火力楠根部生物量（較CK增加了 5 9 . 1 % 和 6 2 . 2 % ）根系的增加可以進一步增加火力楠對N、P和K等養分的吸收，進而促進植物生長。生物炭基肥是在生物炭的基礎上增添肥料，其對火力楠生長和養分吸收的效果優于單施生物炭和復合肥。與單施復合肥相比，生物炭基肥的火力楠總生物量增加了5 . 1 %～3 1 . 5 % ，木屑生物炭基肥的Dickson質量指數和植株 累積量分別增加了 1 7 . 4 % . 3 1 . 4 % 4 4 . 6 % 和 2 2 . 1 % 。模糊隸屬函數結果表明，生物炭及生物炭基肥對火力楠的生長及土壤理化性質改善的綜合評價排序為木屑生物炭基肥 gt; 稻殼生物炭基肥 gt; 復合肥 gt; 木屑生物炭 gt; 稻殼生物炭 gt; 不施肥，生物炭及生物炭基肥對改良土壤理化性質、促進火力楠生長及養分吸收等方面具有較好的作用，其中施用木屑生物炭基肥的綜合效果最優。因此，生物炭和復合肥配施模式可應用于火力楠人工林經營，既促進林木生長，又提高土壤質量，可作為火力楠人工林及其他樹種人工林施肥的新選擇。

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