新型生物炭基肥對設(shè)施青菜產(chǎn)量·商品性及土壤理化性質(zhì)的影響

張青青 蔣聞越 章先飛 鄒文玉 王齊旭

摘要 ［目的］為新型生物質(zhì)炭基肥在設(shè)施農(nóng)業(yè)，尤其是青菜生產(chǎn)栽培上的應(yīng)用提供借鑒。［方法］以上海地區(qū)長期栽培青菜的設(shè)施菜田為對象，通過室內(nèi)培養(yǎng)和田間試驗相結(jié)合，研究新型生物炭基肥的保水性及其對設(shè)施青菜產(chǎn)量、商品性及土壤理化性質(zhì)的影響。［結(jié)果］新型生物炭基肥可以降低土壤容重，提高土壤保水性和有機質(zhì)含量。施用新型生物炭基肥T4處理的青菜株高、開展度、最大葉葉長×葉寬、單株重和產(chǎn)量顯著高于T1、T2和T3處理（P＜0.05），雖與CK差異不顯著（P＞0.05），但各指標(biāo)均優(yōu)于CK。［結(jié)論］該研究可為改善設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量及合理利用新型生物炭基肥提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞 新型生物炭基肥；設(shè)施青菜；土壤理化性質(zhì)；產(chǎn)量；商品性

中圖分類號 S63? 文獻標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2024）03-0148-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.036

Effects of New Biochar Based Fertilizer on the Yield， Commodity and Soil Physicochemical Properties of Greenhouse Vegetables

Abstract ［Objective］In order to provide reference for the application of the new type of biochar based fertilizer in facility agriculture， especially in the production and cultivation of green vegetables. ［Method］We selected the greenhouse vegetables which have been cultivated for a long time as the object， through the combination of indoor culture and field experiment， and studied the water retention of the new type of biochar based fertilizer， and its impact on the yield， commodity and soil physicochemical properties of protected green vegetables. ［Result］The results show that the new biochar based fertilizer can reduce soil bulk density and improve soil water-retaining property and organic matter content. The plant height， plant expansion， maximum leaf length × leaf width， single plant weight and yield of cabbage in T4 treatment with new biochar based fertilizer were significantly higher than those in T1， T2 and T3 treatment （P<0.05）， although there was no significant difference with CK （P>0.05）， but all indicators were better than CK. ［Conclusion］This study provides data support for improving soil quality in facility agriculture and making rational use of new biochar based fertilizers.

Key words New biochar based fertilizer;Facility vegetables;Physicochemical properties of soil;Yield;Commodity

生物質(zhì)炭是由有機廢棄物在低氧或缺氧條件下經(jīng)熱裂解后制備成的材料［1］。研究表明，生物質(zhì)炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，不僅可以改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度［2］，提高土壤持水能力［3］，提高氮肥的緩釋性能［4］，固定尿素表面的氨基［5］，還可以吸附土壤中的氮、磷、鉀養(yǎng)分，降低土壤鹽堿度。生物質(zhì)炭基肥是以生物質(zhì)炭為載體，依據(jù)不同作物的需肥比例生產(chǎn)出的有機無機復(fù)合肥料，因其具有固碳和緩釋的雙重作用，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有很好的應(yīng)用前景［6-7］，是一種優(yōu)良的緩釋肥料［8］。高夢雨等［9］研究發(fā)現(xiàn)，施用炭基肥可以顯著增加耕層土壤的有機碳含量。劉沖等［10］通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，生物炭基肥可以提高土壤pH、EC、CEC、有機質(zhì)、有效磷和速效鉀含量。且近年來，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，以秸稈資源化利用為目標(biāo)，高效生物質(zhì)炭基肥研發(fā)與應(yīng)用已成為植物營養(yǎng)與肥料領(lǐng)域研究的熱點。

設(shè)施土壤是設(shè)施栽培土壤的總稱，是設(shè)施農(nóng)業(yè)重要的一部分。設(shè)施農(nóng)業(yè)代表現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向，具有高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出的特征。我國是名副其實的設(shè)施農(nóng)業(yè)大國。數(shù)據(jù)顯示，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積達64 050余萬hm2，占世界設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積的80%以上，其中設(shè)施蔬菜占比81%［11］。據(jù)統(tǒng)計調(diào)查，到十二五末，上海市推進設(shè)施菜田建設(shè)327萬hm2［12］。上海作為大都市，人多地少，一直高度重視設(shè)施菜田的建設(shè)。但隨著設(shè)施栽培年限的增加，土壤管理技術(shù)的研究嚴重滯后于設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的進程，設(shè)施土壤出現(xiàn)了一系列質(zhì)量退化問題，如土壤次生鹽漬化、酸化、養(yǎng)分失調(diào)、微生物區(qū)系破壞、土傳病害加重等，威脅到設(shè)施作物產(chǎn)量與品質(zhì)的提高，制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［13-17］。而生物炭基肥作為新型肥料，其是否可以有效改善設(shè)施菜田土壤質(zhì)量，保障設(shè)施農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展還有待進一步探究。

筆者以設(shè)施菜田為對象，通過室內(nèi)培養(yǎng)和田間試驗相結(jié)合，設(shè)置不同生物炭基肥施用量，探究生物炭基肥的保水性以及生物炭基肥施用量對青菜的商品性、產(chǎn)量及設(shè)施土壤理化性質(zhì)的影響，以期為改善設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量及合理利用生物炭基肥提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗作物與材料

供試新型生物炭基肥是時科生物科技（上海）有限公司生產(chǎn)的“SEEK 生物炭基肥”，有效活菌數(shù)≥2.0 億/g，生物炭≥20.0%，有機質(zhì)≥50.0%，顆粒劑型。常規(guī)施肥的商品有機肥（氮、磷、鉀含量為5%，占比2∶1∶2），化肥采用三元復(fù)合肥（15∶15∶15）。供試青菜為“夏耘”青梗菜。試驗在上海市閔行區(qū)聯(lián)躍西路200號上海航育種子有限公司進行，前茬作物為青菜。供試土壤為設(shè)施菜地多年種植土壤，其土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.15，有機質(zhì)21.5 g/kg，堿解氮243 mg/kg，有效磷137 mg/kg，速效鉀86 mg/kg，可溶性鹽含量1.0 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗和田間試驗相結(jié)合。通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗，明確新型生物炭的保水性。即將生物炭基肥按照0、2.5%、5.0%、10.0%、15.0%、20.0%（質(zhì)量比）分別與設(shè)施菜田土壤混勻，并分別放置到花盆中，每個花盆中添加4 kg混合樣。在試驗初期，每處理花盆均添加500 mL水，靜置待其自然蒸發(fā)，每天稱取重量直至結(jié)束試驗。

試驗設(shè)6個處理：CKp，空白對照（4.0 kg土壤）+500 mL水；T1p，2.5%（3.9 kg土壤+0.1 kg炭基肥）+500 mL水；T2p，5.0%（3.8 kg土壤+0.2 kg炭基肥）+500 mL水；T3p，10.0%（3.6 kg土壤+0.4 kg炭基肥）+500 mL水；T4p，15.0%（3.4 kg土壤+0.6 kg炭基肥）+500 mL水；T5p，20.0%（3.2 kg土壤+0.8 kg炭基肥）+500 mL水。

田間試驗設(shè)5個處理，小區(qū)面積20 m2，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。5個處理分別為：CK，常規(guī)施肥（復(fù)合肥300 kg/hm2+商品有機肥4 500 kg/hm2）+追肥；T1，新型生物炭基肥1 200 kg/hm2+追肥；T2，新型生物炭基肥1 800 kg/hm2+追肥；T3，新型生物炭基肥2 400 kg/hm2+追肥；T4，新型生物炭基肥3 000 kg/hm2 +追肥。將新型生物炭基肥均勻拋撒在地表后翻地，使新型生物炭基肥與土壤均勻混合，然后澆水使土壤保持濕潤，1 d后即可播種。各處理同一時間種植青菜，并在生產(chǎn)過程中采用相同的培管措施，并于生長期追施60 kg/hm2高氮水溶肥（32-10-10+TE）1次。2021年8月20日播種，9月24日進行測量，9月25日進行采收測產(chǎn)。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 土壤。

試驗前和青菜采收后對小區(qū)內(nèi)的土壤按照“S”形混合采樣，采集0～20 cm耕作層土壤，土樣混合均勻后，自然風(fēng)干，磨細備用。土壤的pH采用電位法測定，可溶性鹽含量采用質(zhì)量法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用火焰原子吸收-分光光度法測定，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定。

1.3.2 作物。

采收期對青菜的商品性進行調(diào)查，每處理隨機選取5株長勢相近的青菜，測定株高、開展度、蔀頭橫徑、最大葉葉長×葉寬、單株重等。株高用卷尺進行測量，單株重用電子秤進行測定。同時對各小區(qū)進行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對數(shù)據(jù)進行整理，并采用SPSS對數(shù)據(jù)進行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新型生物炭基肥的保水性

每天測量不同處理土壤重量，結(jié)果見圖1。觀察土壤中水分蒸發(fā)規(guī)律，由圖1可知，隨著天數(shù)的增加，花盆重量逐步減少，水分逐步蒸發(fā)，其中CKp處理的蒸發(fā)速率最快，T5p處理蒸發(fā)速率最慢，且土壤中水分蒸發(fā)速率隨著土壤中生物炭基肥含量的增加而降低。由此可見，施用新型生物炭基肥可以提高土壤保水性，且施用量越多，保水性越好。

2.2 新型生物炭基肥對土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，不同處理對設(shè)施菜田土壤理化性狀的影響不同。施用有機肥替代部分化肥和施用新型生物炭基肥均使得土壤pH和可溶性鹽含量增加，且隨著新型生物炭基肥施用量的增加而增大。但土壤容重隨著新型生物炭基肥施用量的增加而降低，這說明增施新型生物炭可改善土壤物理性狀，增加土壤通透性。

土壤有機質(zhì)能夠改善土壤團聚體和穩(wěn)定性，有利于水分入滲和保持，促進養(yǎng)分吸收和交換，支持微生物活動等，是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。相比背景值，CK、T1～T4處理的土壤有機質(zhì)含量提升了17.2% ～33.0%；相比CK，施用新型生物炭基肥的T1～T4處理有機質(zhì)含量提升了1.6%～13.5%，其中T4處理上升幅度最大。

青菜生產(chǎn)中，通過增施新型生物炭基肥替代化肥和有機肥，對于土壤中堿解氮、有效磷和速效鉀的含量有較大影響。與背景值相比，除T3處理外，其他處理土壤堿解氮含量均有所下降，其中T1處理下降幅度最大；各處理土壤有效磷含量均有所增加，其中T2處理增加最多，含量達到了186 mg/kg；速效鉀養(yǎng)分含量有所增加，其中T1處理增加最多?？傮w來看，通過新型生物炭基肥的增施，土壤有機質(zhì)含量得以增加，提升了土壤肥力。

2.3 新型生物炭基肥對青菜商品性的影響

株高、開展度、蔀頭橫徑和最大葉葉長×葉寬等是評價青菜商品性的重要指標(biāo)。由表2可知，隨著新型生物炭基肥施用量的增加，各處理青菜的株高也逐步增大，表現(xiàn)為T4＞T3＞CK＞T2＞T1。其中，T3、T4與CK處理間差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于其他處理（P＜0.05）。T4處理開展度最高，但蔀頭橫徑最小，束腰性最好。從不同處理青菜最大葉葉長×葉寬的表現(xiàn)來看，T4處理與CK間差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于T1和T2處理（P＜0.05），顯著低于T3處理（P＜0.05）。不同處理青菜葉柄長×寬差異不顯著（P＞0.05）。在田間表現(xiàn)方面，就整齊度而言，T4處理青菜的整齊度最好。

2.4 新型生物炭基肥對青菜產(chǎn)量的影響

由表3可知，不同處理青菜單株重表現(xiàn)為T4＞CK＞T2＞T3＞T1，不同處理青菜小區(qū)平均產(chǎn)量和產(chǎn)量均表現(xiàn)為T4＞CK＞T3＞T2＞T1，T4處理的青菜單株重、小區(qū)平均產(chǎn)量和產(chǎn)量均與CK差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于T1、T2與T3處理（P＜0.05）。這說明通過新型生物炭基肥替代化肥，與常規(guī)施肥相比，青菜生產(chǎn)可實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。

3 結(jié)論

通過室內(nèi)培養(yǎng)和田間試驗相結(jié)合，研究新型生物炭基肥的保水性和設(shè)施青菜的產(chǎn)量與商品性和土壤理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明：①設(shè)施菜田土壤中通過施用新型生物炭基肥，能減緩?fù)寥乐兴值恼舭l(fā)速率，提高土壤的保水性，且土壤中保水性隨著土壤中生物炭基肥含量的增大而增加；②施用生物炭基肥可以提高土壤有機質(zhì)、速效鉀、可溶性鹽分含量，降低土壤容重；③施用新型生物炭基肥3 000 kg/hm2的T4處理青菜產(chǎn)量與商品性顯著優(yōu)于T1、T2和T3處理，與CK處理差異不顯著（P>0.05），但優(yōu)于CK。

總體來說，通過新型生物炭基肥替代化肥，青菜產(chǎn)量、商品性較常規(guī)施肥有所提升，同時土壤質(zhì)量也得到了保育和改良，這對于化肥減施增效及蔬菜綠色發(fā)展具有較好的指導(dǎo)和借鑒意義。有機肥和生物炭基肥對土壤的影響是一個有機、無機、生物的復(fù)合過程，該試驗僅從其對設(shè)施青菜生長與商品性和土壤基本性狀的影響方面進行了研究，關(guān)于有機肥、生物炭基肥的作用機理等還需要深入研究。

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