连续6年施用生物炭和炭基肥对棕壤生物活性的影响

潘全良，宋 涛，陈 坤，徐晓楠，彭 靖，战秀梅，王 月，韩晓日

（沈阳农业大学土地与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，辽宁省生物炭工程技术研究中心，辽宁沈阳 110866）

连续6年施用生物炭和炭基肥对棕壤生物活性的影响

潘全良，宋 涛，陈 坤，徐晓楠，彭 靖，战秀梅，王 月，韩晓日

（沈阳农业大学土地与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，辽宁省生物炭工程技术研究中心，辽宁沈阳 110866）

为了明确生物炭与传统土壤培肥方式对土壤中生物活性的影响，通过连续6年微区定位试验，以传统的土壤培肥方式作为对照，探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤酶活性的影响，以更好地揭示施用生物炭对农业土壤微生态环境的影响，为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始，连续6年进行了花生微区田间试验（2 m2）。试验设4个处理，分别为秸秆还田+NPK（CS）、施用猪厩肥+NPK（PMC）、生物炭+NPK（BIO）和炭基肥（BF）处理。测定了2014年播前以及花生各生育时期土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶以及微生物量碳和可溶性有机碳含量等指标。结果表明，连续施用6年后，BIO处理中土壤过氧化氢酶活性除播前和成熟期与CS及PMC处理相近外，其他生育时期均显著（P＜0.05）低于这2个处理；土壤蔗糖酶活性除成熟期外其他时期均高于CS和PMC处理。BF处理中土壤过氧化氢酶活性除播前处于较高水平，其他生育时期与CS和PMC相比均处于较低水平；土壤蔗糖酶活性除结荚期外其他生育时期均接近或者低于CS和PMC处理。与CS和PMC处理相比，BIO和BF处理对脲酶活性的影响没有表现出明显的规律性。BIO和BF处理除成熟期外，其他生育期中土壤微生物量碳含量均低于PMC处理。在花针期相对于CS和PMC处理，BIO处理中可溶性有机碳含量提高，BF中处理可溶性有机碳含量降低。与CS和PMC相比，施用生物炭会抑制土壤过氧化氢酶活性，提高蔗糖酶活性，提高了土壤可溶性有机碳含量；施用炭基肥抑制了过氧化氢酶、蔗糖酶活性，降低了可溶性有机碳含量，生物炭和炭基肥对脲酶活性的影响没有表现出明显规律性，对微生物活性提高的作用在秸秆还田和施用猪厩肥之间。

生物炭；炭基肥；土壤酶活性；微生物量碳；可溶性碳

土壤酶是一种存在于土壤中并具有催化功能的活性物质，主要来源于土壤中动物、植物根系和微生物的细胞分泌物等，其活性可作为衡量土壤质量变化的预警和敏感指标［1］，它表征了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程，反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向［2］。研究表明［3］，土壤酶活性对施肥管理、土地利用方式的变化以及种植制度变化的响应较其他土壤指标更迅速。土壤中一系列生理生化反应都需要酶的参与，土壤酶活性与土壤环境质量、物质循环、能量流动等密切相关。土壤水分是微生物活动与作物生长的主要影响因素，并与各种酶活性有一定的相关性［4］。生物炭具有较高的pH值、疏松多孔的结构以及较大的比表面积，近年来将生物炭作为土壤改良剂用以改良土壤的相关研究报道较多，相关研究表明，施用生物炭可以改善土壤理化性质［5］，减少养分损失［6］，提高土壤生物活性［7-8］，增加作物产量［9］。炭基肥是生物炭农用的另一种方式，是将生物炭与化学肥料通过一定工艺混合后施用，目前相关研究处于起步阶段，相关应用效果的文献报道较少［10］。目前关于生物及其附属产品农用的研究多为短期试验或模拟、培养试验［11］，且研究结果大多为正效应［12］。

由于生物炭性质稳定，施入土壤后会长期存在，故其在相对较长的时间内对土壤的影响应该是生物炭农用方面需要明确的问题。秸秆还田和施用有机肥改良土壤，早已有大量研究报道，并对其改良作用给予充分肯定；且秸秆和有机肥均为我国产量最高、来源最广的两类有机物料，是大量生产生物炭的最佳材料来源。如果将生物炭作为一种改良土壤的方式，还应该明确其与传统的土壤培肥方式之间改良效果的差异及优劣，但目前这方面的研究鲜有报道。沈阳农业大学植物营养研究室自2009年开始进行生物炭及炭基肥（专利产品，基于生物炭的复合肥）改土微区定位试验，同时以玉米秸秆还田、猪厩肥作为对照试验，探究长期定位施用生物炭和炭基肥对土壤肥力的影响。本研究基于该定位试验，研究了连续6年施用生物炭对土壤酶活性及微生物量碳、可溶性有机碳的影响，以期为生物炭农用提供理论参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

田间微区定位试验位于沈阳农业大学国家花生产业技术体系土壤肥料长期定位试验基地（40°48′N，123°33′E），属于温带湿润-半湿润季风气候（春季干旱，6-8月湿润），年平均气温7.0～8.1℃，年平均降雨量574～684 mm。试验于2008年整地2009年春季开始，微区面积2 m2。试验前0～20 cm土层土壤有机碳含量7.75 g/kg，土壤全氮含量0.86 g/kg，土壤全磷含量0.51 g/kg，碱解氮含量51.3 mg/kg，速效磷含量4.60 mg/kg，速效钾含量114.51 mg/kg，pH值6.10（水土比2.5∶1），CEC值8.32 cmol/kg。

1.2 试验设计

试验设4个处理，分别为生物炭（BIO）、玉米秸秆（CS）、猪厩肥（PMC）3种物料与氮磷钾化肥配施以及单施炭基肥（BF）。处理1：秸秆（CS）4 500 kg/hm2+NPK（N：55.5 kg/hm2；P2O5：72.0 kg/hm2；K2O：69.0 kg/hm2）；处理2：猪厩肥（PMC）13 500 kg/hm2+NPK（N：45.0 kg/hm2；P2O5：52.5 kg/hm2；K2O：46.5 kg/hm2）；处理3：生物炭（BIO）1 500 kg/hm2+NPK（N：55.5 kg/hm2；P2O5：72.0 kg/hm2；K2O：69.0 kg/hm2）；处理4：炭基肥（CF）（11-11-13）750 kg/hm2。化肥种类为尿素（46%N），过磷酸钙（12%P2O5）和硫酸钾（50%K2O）；生物炭（辽宁生物炭工程技术研究中心提供）为玉米芯450℃裂解并过0.149～0.187 mm筛后造粒；秸秆粉碎至2～3 cm长，秸秆和猪厩肥为干基重量。所有处理均为等氮磷钾养分，处理3相当于处理1所施用的玉米秸秆量制备得到的生物炭量，也就是将处理1所施用秸秆等量的玉米芯按现行工艺3∶1的出炭率烧制成生物质炭量；各处理2014年播前土壤的理化性质见表1，生物炭的CEC值为41.5 cmol/kg。每年于播前将各有机物料、肥料与土壤耕层混合，人工除去杂草，收获后将地上植株残体移除，本试验设计3个重复，完全随机排列。

表1 2014年播前土壤基本理化性质Tab.1 Presow ing soil basic physical and chem ical p roperties in 2014

1.3 样品采集与测试方法

分别在花生播种前（有机物料和化肥施用前）、苗期、开花下针期、结荚和成熟期采取0～20 cm土层土壤，混匀并仔细地剔除植物残体、石头和其他杂物，然后分别取100 g左右新鲜土壤置于保温盒中，迅速放入冰箱4℃保存。其他土壤放置实验室通风处阴干，分别过1.000，0.149 mm筛，测定其他理化指标。

土壤基本理化性质测定方法：土壤容重、田间持水量和土壤孔隙度采用环刀法测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用NH4OAc浸提，火焰光度计测定；pH值采用pH计按土水比1∶2.5测定；土壤全氮和有机碳采用元素分析仪（Vavio EL德国）测定。

土壤生物活性的测定：土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法；土壤蔗糖酶活性采用二硝基水杨酸比色法［13］；土壤脲酶活性采用靛酚比色法［13］；土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸提取-K2SO4提取法［14］；可溶性有机碳采用Jones等［15］方法使用0.5 mol/L K2SO4溶液浸提，用元素分析仪（Vavio EL德国）测定浸提液中有机碳含量。

1.4 数据分析

采用Excel 2013与SPSS19.0软件对试验数据进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 生物炭和炭基肥对土壤过氧化氢酶活性的影响

综上所述，在水利工程建设过程中应用项目管理可以有效地提升水利工程项目的质量，项目管理在整个水利工程的建设过程中都有十分重要的意义，同时水利工程项目管理也存在着很多明显的问题，这些问题在一定程度上会给水利工程的建设带来影响，因此在探究如何在水利工程建设中应用项目管理的同时也要解决水利工程项目管理中存在的问题，提升水利工程项目的施工质量，为在水利工程建设中应用项目管理打下夯实的基础。

过氧化氢酶在一定程度上表征了土壤生物氧化过程的强弱和土壤微生物活动的强度［16］，在有机质氧化和腐殖质形成过程中起着重要作用。由图1可见，不同处理土壤过氧化氢酶活性随花生生育期推进表现出不同的趋势。秸秆还田处理土壤过氧化氢酶活性在整个生育期内呈增加趋势，但各生育期之间波动不大，总体处于较高水平；施用猪厩肥处理土壤过氧化氢酶活性在花生生育期内有一定的升降变化，但幅度不大，总体也处于较高水平。说明传统的土壤培肥方式有利于土壤过氧化氢酶活性随季节变化表现出相对稳定的状态。

图1 不同处理花生不同生育时期土壤过氧化氢酶活性差异Fig.1 Soil catalase activity of peanut in differen t treatm ents at different grow th stage

与秸秆还田和施用猪厩肥处理相比，生物炭处理在花生整个生育期内过氧化氢酶活性变化显著，播前处于较高水平，苗期降至最低，之后呈显著升高趋势，至成熟期达到最高，总体来看，生物炭处理土壤过氧化氢酶活性经过花生生长后，又恢复至与播前相近的水平；除播前和成熟期与秸秆还田及施用猪厩肥处理相近外，其他时期均显著低于这2个处理，说明生物炭施入土壤后，可降低土壤过氧化氢酶活性，但随着时间延长，这种抑制作用可逐渐减轻，直至消失。

炭基肥处理后，土壤过氧化氢酶活性在播前处于最高水平，在其他各生育期变化幅度不大，且与秸秆还田和施用猪厩肥处理相比处于较低水平。说明与传统的土壤培肥方式相比，施用炭基肥对土壤过氧化氢酶活性有一定程度的抑制作用，且这种抑制作用可持续较长时间。

2.2 生物炭和炭基肥对土壤水解酶活性的影响

土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶作为3种不同水解酶参与高分子有机化合物的水解反应，对于丰富土壤中能被植物和微生物利用的可溶性营养物质有重要作用［17］。由图2可见，不同处理土壤蔗糖酶活性随花生生育期推进表现出的趋势不尽相同。秸秆还田处理在播前处于较高水平，苗期降至最低，之后呈缓慢升高趋势，至成熟期达到最高。猪厩肥处理土壤蔗糖酶活性在整个生育期内总体上呈增加趋势，土壤蔗糖酶在花生营养生长时期活性较低，在花生的生殖生长期活性处于较高水平。

图2 不同处理花生不同生育时期土壤蔗糖酶活性差异Fig.2 Soil invertase activity of peanut in different treatm ents at d ifferent grow th stage

与秸秆和猪厩肥处理相比，施用生物炭处理土壤蔗糖活性在花生生育期内有一定的升降变化，但幅度不大，总体也处于较高水平。说明施用生物炭对于土壤蔗糖酶活性有促进作用，并且这种作用可以保持相对较长的时间。

炭基肥处理后，土壤蔗糖酶活性在结荚期处于最高水平，在其他各生育期变化幅度不大，且与秸秆还田和施用猪厩肥处理相比活性相近或处于较低水平。说明与传统的土壤培肥方式相比，施用炭基肥对土壤蔗糖酶活性也有一定程度的抑制作用。

脲酶能促使有机物分子中肽键的水解，其活性反映了土壤有机态氮向有效态氮的转化能力和土壤无机氮的供应能力［11］。由图3可见，不同处理土壤脲酶活性随花生生育期推进表现出不同的趋势。秸秆还田条件下脲酶活性与蔗糖酶活性相似，都是在播前处于较高水平，苗期降至最低，之后呈缓慢升高趋势，至成熟期恢复至较高水平，与其他处理相比，秸秆还田处理在播前和成熟期土壤脲酶活性相对较高，其他时期均是显著性低于其他处理，这说明施用秸秆后会抑制脲酶活性，这种抑制作用会随着秸秆的分解逐步减轻。施用猪厩肥处理土壤脲酶活性在花生生育期内有一定的升降变化，播前脲酶活性最高，苗期活性最低，总体也处于较高水平。与秸秆和猪厩肥相比，生物炭处理土壤脲酶活性在播前以及成熟期显著降低，苗期和结荚期显著高于对照处理，花针期脲酶活性介于两者之间，说明生物炭施入土壤后，对土壤脲酶活性的影响没有表现出明显的规律性。

图3 不同处理花生不同生育时期土壤脲酶活性差异Fig.3 Soil u rease activity of peanut in differen t treatm ents at different grow th stage

炭基肥处理后，土壤脲酶活性在播前和成熟期相近，都显著低于秸秆还田和施猪厩肥处理，其他生育时期较对照处理无明显规律，可能是因为脲酶活性受到各方面因素干扰，没有表现出明显的规律性。

2.3 生物炭和炭基肥对微生物量碳含量的影响

由图4可见，在花生各生育期微生物量碳含量变化很大，说明微生物的生长繁殖明显受外界因素制约。不同处理土壤微生物量碳含量随花生生育期推进表现出相近的趋势。总体上，各个处理微生物碳含量除花针期处于较低水平外，均随着生育期的推进呈缓慢上升趋势，结荚期和成熟期处于最高含量水平。秸秆还田处理土壤微生物量碳含量除花针期，在整个生育期内呈增加趋势，但增加幅度缓慢，总体处于较低水平，这说明秸秆还田抑制了微生物的繁殖和活动；猪厩肥处理微生物量碳含量在生育期内总体上呈增加趋势，与秸秆还田不同的是，猪厩肥处理微生物量碳含量均处于较高的水平，这说明施用猪厩肥有利于土壤微生物在作物生长季中繁殖和活动。

图4 不同处理花生不同生育时期土壤微生物量碳差异Fig.4 Soilm icrobial biom ass carbon of peanut in different treatm ents at d ifferent grow th stage

生物炭和炭基肥处理在各个生育期（除成熟期外）微生物活性均低于猪厩肥处理，且在苗期、花针期、结荚期达到显著水平；生物炭和炭基肥处理微生物量碳含量在播前和苗期显著高于秸秆还田处理，其他时期与秸秆还田处理接近或者处于较高水平。说明施用生物炭及炭基肥对土壤微生物活性的促进作用介于2种传统土壤培肥方式之间。

2.4 生物炭和炭基肥对土壤可溶性有机碳含量的影响

可溶性有机碳主要是指能通过0.45μm筛孔且能溶于水、酸或碱溶液的有机质［18］，它在土壤养分供应能力方面起着重要作用，是联系养分循环的重要物质［19］。由表2可以看出，各处理总体上是在花生播前土壤可溶性有机碳含量最高，开花下针时期含量最低，至成熟期又有所回升。生物炭和炭基肥处理在播前时期土壤DOC含量接近或低于传统培肥方式，而到了开花下针时期生物炭处理中可溶性有机碳含量显著高于传统培肥方式，但炭基肥处理中可溶性有机碳含量显著低于其他处理。

2.5 土壤酶、可溶性有机碳、微生物量碳以及水分之间的相关关系

由表3可见，蔗糖酶与过氧化氢酶和土壤含水量之间有极显著和显著的负相关关系，与微生物量碳之间呈现正相关关系，但是并不显著。而脲酶和过氧化氢酶与土壤含水量有显著和极显著正相关关系。微生物量碳和可溶性有机碳与含水量之间有极显著的正相关关系。

表2 不同处理花生不同生育时期土壤可溶性有机碳含量差异Tab.2 Soil dissolved organic carbon con tent of peanut in different treatm ents at d ifferent grow th stage mg/kg

表3 土壤酶、可溶性有机碳、微生物量碳以及水分之间的相关关系Tab.3 Correlations between soil enzym e，M BC and m oistu re content

3 讨论

3.1 生物炭和炭基肥对土壤酶活性的影响

土壤过氧化氢酶是还原酶的一种，其活性在一定程度上可以表征土壤生物氧化过程和氧化还原能力的强弱［20］，是土壤新陈代谢的重要表征。生物炭处理中，苗期土壤过氧化氢酶活性显著低于播前，可以看出施用生物炭后过氧化氢酶活性急剧下降，随着花生生育期的推进，生物炭的氧化分解，过氧化氢酶活性逐步上升，说明生物炭对过氧化氢酶存在抑制作用，这与相关文献报道一致［21］。这是由于生物炭吸附了过氧化氢酶所利用的基质，抑制了酶反应的进行［22］，另外，生物炭自身的高 pH也可能导致微生物群落的改变，这也可能引起过氧化氢酶分泌的减少［23］。Nannipieri等［24］研究表明，过氧化氢酶会参与木质素的分解，以及土壤中其他有机质（如酚等芳香族有机物）的氧化过程。秸秆还田和施用猪厩肥促进过氧化氢酶活性的提升，是由于在秸秆和猪厩肥中含有较多易分解利用的有机物质，其分解产物是过氧化氢酶的反应基质，因而促进了过氧化氢酶活性保持较高水平［21，25］。

蔗糖酶可以将土壤中的蔗糖水解成为葡萄糖和果糖，为土壤中的生物体吸收利用提供能源，其活性可以反映对土壤中易溶性物质的利用，反映土壤有机质积累和转化的状况［25］。炭基肥处理中蔗糖酶在花生各生育时期含量相对较为稳定，说明炭基肥较传统培肥方式对土壤蔗糖酶的影响较小。施用生物炭后，除了花生成熟期，在其他生育期蔗糖酶活性都处于较高水平，这与施用生物炭后土壤总有机碳以及活性有机碳含量有密切的关系［26］，Novak等［27］研究发现生物炭可以提高土壤中有机质和可溶性有机碳含量，随着土壤有机碳和可溶性有机碳的增加和积累，可能带来较高水平的土壤转化酶活性。这也解释了秸秆处理下的蔗糖酶活性变化规律，秸秆翻入土壤后，导致土壤漏风跑墒，土壤含水量降低，蔗糖酶活性下降，随着秸秆的腐解，土壤有机碳和活性有机碳在土壤中积累，从而使得土壤蔗糖酶活性提高。有机肥与化肥配施后土壤各种养分较为均衡，另外有机肥的碳氮比在各处理中相对最低，其有机组分方便微生物的利用，因而在本试验中，施用猪厩肥条件下土壤蔗糖酶活性在花生各生育期均处于较高水平。

脲酶是参与土壤氮素循环的重要的水解酶，其主要功能是催化土壤中尿素的水解，它在一定程度上可以表征土壤氮素供应强度［28］。本试验中，各个处理随花生生育期不同对脲酶活性的影响也不同，生物炭对脲酶活性的影响无明显规律性，在花生的生育期中土壤脲酶活性稳定，波动较小。很多研究［29-32］表明生物炭可以促进脲酶活性，但影响机理尚不明了。秸秆和猪厩肥处理中脲酶活性受到抑制，这是由于有机物在其矿化过程中与土壤中微生物竞争氮素，尤其是秸秆的C/N较高，对土壤氮素的消耗更多，可供脲酶分解的氮源减少，降低了脲酶的活性，因而从花生苗期到结荚过程中抑制了脲酶的活性；而秸秆还田1年后腐解已较为完全，会归还土壤大量的活性氮素，增进脲酶的活性，因此，在播前土壤脲酶活性处于较高水平。猪厩肥在刚施入时对脲酶活性表现为抑制作用，无论再其分解过程还是分解完全后都对脲酶活性表现为促进作用，这与孙瑞莲等［33］报道结果一致。

3.2 生物炭和炭基肥对微生物量碳和可溶性有机碳含量的影响

在花生结荚和成熟期各处理间的微生物活性较高，而播前、苗期和花针期微生物活性较低。播前和苗期土壤温度较低，微生物的活动受到抑制；开花下针期辽宁遭受60年一遇的干旱灾害，土壤含水量较低，这些因素影响了微生物的活跃程度。土壤水分含量的变化能够引起土壤微生物量碳的快速转换［34］，土壤含水量过低可抑制微生物的生长繁殖。Cederlund等［35］的研究表明，含水量高的土壤有较高的微生物量与微生物活性，土壤湿度在调节微生物活性与多样性方面至关重要，它直接影响微生物的生理状态，限制微生物分解某些化合物的能力，同时调节土壤酶和土壤理化性质，进而影响微生物组成与活性。在花生结荚期土壤水分、温度适宜，施入土壤的有机物料分解较完全，土壤养分充足且配比平衡，有利于微生物的生长，因此微生物量碳含量较高。

生物炭处理在花生生育期内总体上微生物量碳含量显著高于秸秆还田处理，但低于猪厩肥处理。炭基肥处理微生物量碳含量在花针期前高于秸秆还田处理，但显著低于猪厩肥处理，在花针期后，低于这2个处理。不同时期中施用猪厩肥条件下微生物量碳含量相对较高，这是由于猪厩肥中含有较多的易分解的有机碳及大量的微生物，施入土壤后促进了土壤微生物活性的提高。秸秆还田条件下，由于秸秆施入土壤后，其分解消耗了土壤水分和养分，抑制了微生物活性的提高，因此土壤微生物量碳含量在花生生育前期较低；随着生育期的推进，经过秸秆快速分解阶段后，土壤中养分含量和易被微生物利用的有机碳含量增加，微生物活性提高，因此土壤微生物量碳含量在花生生育后期较高。相关的研究表明，土壤微生物量与生物炭施用量呈正相关关系［23］，生物炭施入土壤后，为微生物提供了栖息场所［36］，同时由于生物炭独特的表面特性使其对土壤水溶液中NH+4-N、NO-3-N、K、P及气态NH3等不同形态存在的氮、磷、钾营养有很强的吸附作用，降低了土壤养分淋溶及固定损失，从而促进了微生物活性的提高。炭基肥处理由于是通过一定工艺将生物炭与化学肥料复合，可能减少了养分的损失，因此在作物生育前期，促进了微生物活性的提高，但由于生物炭施入量较低，后期这种促进作用不明显。

各处理可溶性有机碳含量的变化趋势为先降低再升高。这可能与季节变化有关，夏季DOC被分解利用量小于外界输入量，与林晶等［37］研究结果一致。BIO处理在不同生育时期内可溶性有机碳含量保持相对稳定，各生育时期内DOC含量变化幅度最小，在各处理中处于相对较高的含量水平。相关研究发现生物炭施入土壤2年后，其O/C增加了约7%［38］，这说明生物炭施入土壤后表面元素发生了氧化，碳的存在形态逐渐转为以氧化状态为主。Amonette等［39］研究认为，生物炭施入土壤以后，一些功能性含氧官能团羧基、内酯基、酚醛、羰基逐渐形成，生物炭的溶解性提高，这也会提高土壤DOC含量。秸秆还田处理土壤可溶性有机碳含量波动幅度较大，可能是因为秸秆进入土壤后，由于秸秆快速分解阶段促进微生物的生长发育，可溶性有机碳作为微生物生长的主要碳源被大量消耗，秸秆分解后微生物向土壤归还碳源，使土壤可溶性有机碳含量提高。

很多研究结果表明，土壤微生物量碳含量与可溶性有机碳之间存在负的相关性［40］，这与本研究的结果一致，原因在于可溶性碳是土壤微生物重要碳源并与土壤微生物相互消长［41］。已有研究表明，土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性之间均呈显著或极显著正相关［42］，而本研究中只有蔗糖酶与过氧化氢酶存在相关关系，各种酶与水分之间都存在显著或极显著相关关系，原因可能是同一种类的酶在不同植被以及不同质地土壤中所起的作用不同，且与生物炭在土壤存留时间有关，导致与土壤肥力因子间的相关性也存在差异［43］。

与传统的土壤培肥方式相比，连续6年施用生物炭抑制了土壤过氧化氢酶的活性，提高蔗糖酶活性，提高了土壤可溶性有机碳含量；连续6年施用炭基肥抑制了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性，降低了土壤可溶性有机碳含量；生物炭和炭基肥对脲酶活性的影响没有明显的规律性。与传统土壤培肥方式相比，连续6年施用生物炭和炭基肥使得土壤持水能力降低，对微生物量碳含量的提升作用处于秸秆还田和猪厩肥处理之间，土壤水分则与土壤微生物量碳的变化密切相关，可能在生物炭对土壤微生物的影响中，土壤水分的变化是重要途径之一。

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In fluences of 6-year App lication of Biochar and Biochar-based Com pound Fertilizer on Soil Bioactivity on Brown Soil

PAN Quanliang，SONG Tao，CHEN Kun，XU Xiaonan，PENG Jing，ZHAN Xiumei，WANG Yue，HAN Xiaori
（College of Land and Environment，Shenyang Agricultural University，National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，Biochar Engineering Technology Research Center of Liaoning Province，Shenyang 110866，China）

The objective of this study was to investigate the influence of application of biochar and biochar compound fertilizer on soil enzyme activity under test of improving brown soil for the sixth year in a row，and it also revealed the effect of biochar on agricultural soilmicro-environment.A m icro-p lot（2 m2）field experiment was conducted from 2009 to 2014 with peanut as tested crop.Four treatmentswere designed：corn straw returning in combination with NPK（CS），pig manure in combination with NPK（PMC），biochar from corncob in combination with NPK（BIO），and biochar-based compound fertilizer（BF）.Catalase，invertase，urease，MBC and soluble carbon of peanut were determined using their relevantmethods before sawing and at different developmental stages in 2014. Before planting and mature period，the catalase activity of BIO was close to CS and PMC，the catalase of BIO was lower than that of CS and PMC.Exceptmature period，invertase activity of BIO was higher than CS and PMC at allgrowth stages of peanut.Compared with other growth stages，catalase activity of BF was higher than CS and PMC at seeding stage.Only at podding stage，soil invertase activity of treatment BF was higher than that of treatment CS and PMC.Compared with CS and PMC，BIO and BF on urease activity did not show obvious regularity.The positive effect of using biochar and biochar-based compound fertilizer on m icrobial activity was lower than pigmanure application.Compared with CS and PMC，BIO improved the content of DOC at flowering-stage.Biochar induced catalase activity and content of DOC，but improved invertase activity.App lication of biochar-based compound fertilizer induced catalase，invertase activity and content of DOC.Compared with CS and PMC，BIO and BF on urease activity did not show obvious regularity.Using biochar and biochar-based compound fertilizer of improve activity ofmicrobial in the straw returned and the pig manure application.

Biochar；Biochar-based compound fertilizer；Soil enzyme activity；MBC；DOC

S154.2；S141 文献标识码：A 文章编号：1000-7091（2016）03-0225-08

10.7668/hbnxb.2016.03.033

2016-03-11

国家自然科学基金项目（41201283）；国家公益性行业（农业）科研专项（201303095-15）；国家科技支撑计划项目（2015BAD23B05）

潘全良（1991-），男，山东汶上人，在读硕士，主要从事植物营养与土壤肥力研究。

战秀梅（1974-），女，辽宁朝阳人，副教授，博士，主要从事植物营养与土壤肥力研究。