生物黑炭對(duì)贛東北花生產(chǎn)量和紅壤酸化的影響

余瑞新　歐陽(yáng)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(qū)花生種植中的合理用量。[方法]設(shè)4個(gè)處理，即對(duì)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(chǎn)量、土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和pH的變化。[結(jié)果]施用生物黑炭可顯著提高花生產(chǎn)量和土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀養(yǎng)分含量，與對(duì)照相比，BC20、BC30 和BC40的花生產(chǎn)量分別提高了12.90%、21.40%和26.80%，土壤有機(jī)質(zhì)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(chǎn)量和土壤肥力呈逐漸增加趨勢(shì)。[結(jié)論]在贛東北地區(qū)施用生物黑炭可提高花生產(chǎn)量，較好地阻控紅壤酸化。

關(guān)鍵詞 生物黑炭；花生；紅壤；土壤酸化

中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(guó)南方丘陵區(qū)主要的耕地資源，該地區(qū)水熱資源豐富，生產(chǎn)潛力巨大，是我國(guó)重要的糧、油、果、林、茶及水產(chǎn)品生產(chǎn)基地[1]?；ㄉ勤M東北紅壤地區(qū)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(dǎo)致該地區(qū)的花生產(chǎn)量普遍較低[2]；因此，改進(jìn)施肥措施是提升該地區(qū)花生產(chǎn)量的關(guān)鍵，對(duì)于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保障區(qū)域糧食安全，提高農(nóng)民收入和恢復(fù)該地區(qū)退化的生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。相關(guān)研究表明，將秸稈在無(wú)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(zhì)量，從而提高作物生產(chǎn)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(chǎn)量及改善土壤肥力的同時(shí)提高土壤pH。

紅壤地區(qū)大部分酸性土壤的pH小于5.5，特別是近年來(lái)由于酸沉降的危害加劇和生理酸性肥料的大量施用，導(dǎo)致該地區(qū)的土壤酸化呈加速發(fā)展趨勢(shì)[7]。因此，通過(guò)合理的管理措施減緩?fù)寥赖乃峄俣蕊@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(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省鷹潭市余江縣，地理坐標(biāo)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(fā)量1 150 mm，無(wú)霜期289 d，年日照時(shí)數(shù)1 950 h。供試土壤為第4紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤旱地，試驗(yàn)前土壤性質(zhì)：pH 4.5，有機(jī)質(zhì)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(yàn)材料

生物質(zhì)炭原料是花生秸稈。采用連續(xù)立式生物質(zhì)炭化爐生產(chǎn)，炭化溫度350～500 ℃，生物質(zhì)材料的35%轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭。生產(chǎn)的生物質(zhì)炭過(guò) 5 mm 篩，pH 10.4，有機(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)4個(gè)處理，即對(duì)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(fù)，小區(qū)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(biāo)測(cè)定

1.4.1 花生產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成。在花生成熟期每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲和脫粒，曬干稱重，計(jì)算產(chǎn)量。同時(shí)每個(gè)小區(qū)取5穴植株樣，帶回室內(nèi)拷種，測(cè)定株高、側(cè)枝數(shù)、主根長(zhǎng)、單株坐果數(shù)、包果率、雙果率、百果重和百仁重。

1.4.2 土壤性質(zhì)。在試驗(yàn)結(jié)束后每個(gè)小區(qū)采集土壤樣品，土壤 pH 在 2.5∶1.0的水土比下直接用 pH 計(jì)讀取。有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量等采用常規(guī)方法分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理分析，用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用LSD比較各處理之間的差異顯著性，采用Origin 8.1進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物黑炭對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)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(chǎn)量（4 118.18～5 220.40 kg/hm2），且花生產(chǎn)量隨著生物黑炭用量的增加而增加，各處理間的花生產(chǎn)量表現(xiàn)為BC40>BC30>BC20>CK，其中，BC20、BC30 和BC40的花生產(chǎn)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(chǎn)量構(gòu)成，與CK相比，施用生物黑炭后花生的株高、每株側(cè)枝數(shù)、每株雙果數(shù)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(cè)枝數(shù)分別增加25.00%、25.00%和50.00%，每株雙果數(shù)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(chǎn)量構(gòu)成因子表現(xiàn)較好，這與產(chǎn)量的變化規(guī)律相一致，進(jìn)一步說(shuō)明生物黑炭用量越高，花生產(chǎn)量構(gòu)成越好。

2.2 生物黑炭對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的影響

由表2可知，生物黑炭可以提高紅壤旱地的有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，與CK相比，BC20、BC30 和BC40的土壤有機(jī)質(zhì)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(yǎng)分含量最高。

2.3 生物黑炭對(duì)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(duì)于CK，其土壤pH變異較大，變異系數(shù)為2.98%，而施用生物黑炭處理的變異系數(shù)分別為1.16%、0.45%和1.78%。

3 結(jié)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(chǎn)量和土壤速效養(yǎng)分含量，與CK相比，20、30、40 t/hm2黑炭處理下花生產(chǎn)量提高了12.90%～26.80%，這與其他土壤類型上的研究結(jié)果一致[8-10]。土壤有機(jī)質(zhì)、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(shí)，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(jié)論一致，這主要與生物黑炭含有較高的堿性物質(zhì)有關(guān)，也可能是由于生物黑炭的比表面積大，大幅活化了土壤養(yǎng)分，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

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