生物黑炭对赣东北花生产量和红壤酸化的影响

2016-07-10余瑞新欧阳建平段红霞夏桂龙

安徽农业科学 2016年5期

余瑞新　欧阳建平　段红霞　夏桂龙

摘要[目的]探讨花生秸秆源生物黑炭在赣东北地区花生种植中的合理用量。[方法]设4个处理，即对照（不施黑炭）、BC20（20 t/hm2黑炭）、BC30（30 t/hm2黑炭）、BC40（40 t/hm2黑炭），研究不同处理下花生产量、土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和pH的变化。[结果]施用生物黑炭可显著提高花生产量和土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾养分含量，与对照相比，BC20、BC30 和BC40的花生产量分别提高了12.90%、21.40%和26.80%，土壤有机质含量分别增加了13.90%、18.45%和27.97%，碱解氮含量分别增加了21.58%、43.15%和118.05%，有效磷含量分别提高了28.21%、56.87和74.07%，速效钾含量分别增加了22.57%、36.51%和46.97%；土壤pH分别提高2.62%、4.04%和7.32%，且随着生物黑炭用量的增加，花生产量和土壤肥力呈逐渐增加趋势。[结论]在赣东北地区施用生物黑炭可提高花生产量，较好地阻控红壤酸化。

关键词生物黑炭；花生；红壤；土壤酸化

中图分类号文献标识码 A 文章编号 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

红壤旱地是我国南方丘陵区主要的耕地资源，该地区水热资源丰富，生产潜力巨大，是我国重要的粮、油、果、林、茶及水产品生产基地[1]。花生是赣东北红壤地区重要的种植作物，但是由于土壤贫瘠和不合理的管理模式，导致该地区的花生产量普遍较低[2]；因此，改进施肥措施是提升该地区花生产量的关键，对于农业可持续发展，保障区域粮食安全，提高农民收入和恢复该地区退化的生态环境具有重要的现实意义。相关研究表明，将秸秆在无氧条件下低温裂解制备成生物黑炭并还田可以有效提升秸秆利用率[3]，生物黑炭还田可以较好地改善土壤肥力和质量，从而提高作物生产力[4]；黄超等[5-6]研究表明，生物黑炭施入土壤，可以在增加产量及改善土壤肥力的同时提高土壤pH。

红壤地区大部分酸性土壤的pH小于5.5，特别是近年来由于酸沉降的危害加剧和生理酸性肥料的大量施用，导致该地区的土壤酸化呈加速发展趋势[7]。因此，通过合理的管理措施减缓土壤的酸化速度显得十分迫切。笔者以一种花生秸秆源生物黑炭为试材，研究了江西省东北部酸性红壤合理的黑炭用量，以期为阻控土壤酸化加剧及提高花生产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省鹰潭市余江县，地理坐标为116°55′ E，28°15′ N，地处中亚热带，年均气温18.1 ℃，≥10 ℃积温6 480.0 ℃，年降雨量1 537 mm，年蒸发量1 150 mm，无霜期289 d，年日照时数1 950 h。供试土壤为第4纪红黏土发育的红壤旱地，试验前土壤性质：pH 4.5，有机质含量21.13 g/kg，全氮含量1.21 g/kg，全磷含量0.77 g/kg，全钾含量8.99 g/kg，碱解氮含量57.50 mg/kg，有效磷含量26.75 mg/kg，速效钾含量245.05 mg/kg。

1.2 试验材料

生物质炭原料是花生秸秆。采用连续立式生物质炭化炉生产，炭化温度350～500 ℃，生物质材料的35%转化为生物质炭。生产的生物质炭过 5 mm 筛，pH 10.4，有机碳含量467.00 g/kg，全氮含量5.90 g/kg，有效磷含量83.50 g/kg。

1.3 试验设计

设4个处理，即对照（不施黑炭）；BC20（20 t/hm2黑炭）；BC30（30 t/hm2黑炭）；BC40（40 t/hm2黑炭）。每处理施用相同量的氮、磷、钾肥料（氮肥120 kg/hm2，磷肥90 kg/hm2，钾肥135 kg/hm2），3次重复，小区面积35 m2（7 m×5 m）。氮肥（尿素）和钾肥（氯化钾）70%做基肥，30%在花生出苗后施用，生物黑炭和磷肥（钙镁磷肥）做基肥一次施入，种植作物为花生，籽粒播种量为300 kg/hm2，株行距为10 cm×40 cm，每穴2粒。

1.4 指标测定

1.4.1 花生产量和产量构成。在花生成熟期每个小区单独收获和脱粒，晒干称重，计算产量。同时每个小区取5穴植株样，带回室内拷种，测定株高、侧枝数、主根长、单株坐果数、包果率、双果率、百果重和百仁重。

1.4.2 土壤性质。在试验结束后每个小区采集土壤样品，土壤 pH 在 2.5∶1.0的水土比下直接用 pH 计读取。有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量等采用常规方法分析。

1.5 数据统计

试验数据采用Excel进行整理分析，用SPSS 18.0进行统计分析，利用LSD比较各处理之间的差异显著性，采用Origin 8.1进行制图。

2 结果与分析

2.1 生物黑炭对花生产量及产量构成的影响

从图1可以看出，在红壤旱地上，施用生物黑炭可以显著提高花生产量（4 118.18～5 220.40 kg/hm2），且花生产量随着生物黑炭用量的增加而增加，各处理间的花生产量表现为BC40>BC30>BC20>CK，其中，BC20、BC30 和BC40的花生产量分别较CK增加12.90%、21.40%和26.80%。

由表1可知，生物黑炭用量显著影响花生的产量构成，与CK相比，施用生物黑炭后花生的株高、每株侧枝数、每株双果数和百果重均显著提高。与CK相比，BC20、BC30 和BC40的株高分别增加4.69%、19.53%和27.34%，每株侧枝数分别增加25.00%、25.00%和50.00%，每株双果数分别增加14.71%、35.29%和70.59%，百果重分别增加7.69%、15.38%和30.77%。其中，以BC40的产量构成因子表现较好，这与产量的变化规律相一致，进一步说明生物黑炭用量越高，花生产量构成越好。

2.2 生物黑炭对土壤有机质和速效养分的影响

由表2可知，生物黑炭可以提高红壤旱地的有机质和速效养分含量，与CK相比，BC20、BC30 和BC40的土壤有机质分别提高了13.90%、18.45%和27.97%，土壤碱解氮分别提高21.58%、43.15%和118.05%，有效磷分别提高28.21%、56.87和74.07%，速效钾分别提高22.57%、36.51%和46.97%，其中，以BC40的养分含量最高。

2.3 生物黑炭对土壤酸化改良的作用

在红壤旱地上，施用生物黑炭可以较好地改良土壤酸化（图2），与CK相比，BC20、BC30 和BC40的土壤pH分别提高了2.62%、4.04%和7.32%。而对于CK，其土壤pH变异较大，变异系数为2.98%，而施用生物黑炭处理的变异系数分别为1.16%、0.45%和1.78%。

3 结论与讨论

该研究表明，在红壤旱地上施用生物黑炭可以显著提高花生产量和土壤速效养分含量，与CK相比，20、30、40 t/hm2黑炭处理下花生产量提高了12.90%～26.80%，这与其他土壤类型上的研究结果一致[8-10]。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高了13.90%～27.97%、21.58%～118.05%、28.21%～74.07%和22.57%～46.97%，同时，施用生物黑炭可以较好地阻控红壤酸化，这与靖彦等[11-12]的研究结论一致，这主要与生物黑炭含有较高的碱性物质有关，也可能是由于生物黑炭的比表面积大，大幅活化了土壤养分，具体原因还有待进一步研究。

参考文献

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