不同改良剂对黄棕壤和红壤上白菜生长及 土壤肥力影响的差异

吕波，王宇函，夏浩，姚子涵，姜存仓



不同改良剂对黄棕壤和红壤上白菜生长及 土壤肥力影响的差异

吕波，王宇函，夏浩，姚子涵，姜存仓

（华中农业大学资源与环境学院/微量元素研究中心，武汉 430070）

【目的】分析对比黄棕壤和红壤上施用不同改良剂对白菜生长状况及土壤肥力影响的差异，为改良剂的合理利用提供依据。【方法】以生物炭（C）、腐殖酸钾（HA-K）和生石灰（CaO）为试验材料，不施改良剂为对照，分别以黄棕壤和红壤为供试土壤，通过土培盆栽试验，研究不同改良剂对白菜的生物量、养分含量、可溶性蛋白和丙二醛含量的影响，以及对不同土壤pH、养分含量、交换性铝含量和酶活性的差异。【结果】（1）与对照相比，黄棕壤和红壤上施用生物炭和生石灰均能促进白菜生长，增强其抗性，主要是提高了白菜产量、叶片氮磷钾养分含量及积累量、可溶性蛋白含量，显著降低丙二醛含量。但黄棕壤和红壤上施用腐殖酸钾对白菜生长影响不同，黄棕壤上施用腐殖酸钾使得白菜产量显著增加，达到25.93 g/株，然而红壤上施用腐殖酸钾对白菜的生长无明显改善，产量仅为0.18 g/株。（2）3种改良剂对黄棕壤和红壤的肥力效应不同，与对照相比，生物炭增加土壤pH、有效磷、速效钾、有机质含量以及脲酶与酸性磷酸酶活性，显著降低碱解氮和交换性铝含量，对土壤蔗糖酶活性无显著影响，土壤肥力得以增强，其中黄棕壤的pH 增加1.39个单位，交换性铝含量减少了89.3%，有机质含量提高了168.4%；红壤的pH增加0.82个单位，交换性铝含量降低了93.9%，有机质含量提高了775.6%。对于施用腐殖酸钾和生石灰，二者均显著提高土壤pH及蔗糖酶活性，减少交换性铝含量，但腐殖酸钾对有效磷、速效钾、有机质含量以及脲酶与酸性磷酸酶活性无显著影响，显著降低碱解氮含量，交换铝含量依然很高；而施用生石灰降低土壤碱解氮、速效钾、有机质含量，对有效磷含量、脲酶与酸性磷酸酶活性无显著影响。【结论】不同改良剂对两种类型土壤上白菜生长与土壤肥力的影响有较大差异，生物炭和生石灰能改善两种土壤肥力和提高白菜的产量，而腐殖酸钾在黄棕壤中的施用效果好于红壤。

生物炭；腐殖酸钾；生石灰；白菜生长；土壤肥力；黄棕壤；红壤

0 引言

【研究意义】我国酸性土壤分布广泛，遍及湖北、湖南和江西等14个省区，总面积达203×104km2，约占全国耕地面积的21%[1]。酸性土壤养分有效性低，铝活性较高，铝毒害和肥力低下是对作物生长和环境造成严重负面影响的主要因素[2]。随着我国工业发展和社会进步，土壤酸化程度进一步加剧，对我国粮食总量造成巨大威胁，因此改良酸性土壤对农业生产意义重大。【前人研究进展】研究发现，施用石灰是目前改良酸性土壤的普遍措施，它可直接降低土壤酸度，显著提高蔬菜类作物的产量[3]。腐殖酸钾在促进作物营养代谢，增强作物抵抗外界变化的能力以及改良土壤性状等[4]方面都有良好作用。生物炭在改良酸性土壤和促进作物生长等[5-6]方面有明显的效果，其富含矿质养分可提高土壤中速效磷钾等养分含量，较强的吸附能力可减少养分的淋失及固定等损失[7]。胡敏等[8]通过比较生石灰、油菜秸秆等5种不同改良剂，发现其对酸性土壤的改良效果以生石灰较好。张济世等[9]分析比较不同改良剂对滨海盐渍化土壤理化性质及小麦生长的影响，表明含钙物料的改良剂对土壤改良效果较好，腐殖酸类物质对小麦生长的作用明显。张祥等[10]研究表明，生物炭对酸性黄棕壤和红壤理化性质的影响不同，对红壤的改良效应优于黄棕壤。植物可溶性蛋白及丙二醛含量通常作为衡量抗逆能力大小的指标，可更好地体现多种改良剂对不同类型土壤上作物的生长状况，已有研究[11]证实作物可溶性蛋白及丙二醛含量与其抗逆性有关。此外，试验通过测定土壤酶活性以及速效养分含量[12]作为土壤肥力的指标。于寒青等[13]以及包耀贤等[14]研究均说明有机质、速效氮、速效磷和速效钾可作为土壤肥力综合评价指标。陈心想等[15]研究发现土壤酶活性也常作为土壤肥力指标之一，土壤酶活性的高低能够反映土壤养分转化能力的大小。【本研究切入点】在不同类型酸性土壤上，多种改良剂对作物生长及土壤肥力的影响存在差异。目前关于不同改良剂对单一类型土壤或某一改良剂对不同类型土壤改良的研究较多，而多种改良剂在不同类型土壤上的作用机制及施用效果的对比研究相对缺乏。【拟解决的关键问题】在这项研究中，选取我国南方典型的两种酸性土壤（黄棕壤和红壤）作为试验材料，综合考虑酸性土壤上白菜的生长状况及土壤肥力，对比生物炭、生石灰和腐殖酸钾等对酸性土壤改良效应的差异，从而揭示3种改良剂对酸性土壤改良的机制，为其实际应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试作物为鲁白六号白菜。供试土壤分别为黄棕壤（Yellow-brown Soil，YS）和红壤（Red Soil，RS），其黄棕壤取自华中农业大学校内大田耕层，红壤取自咸宁市贺胜桥镇土壤耕层，均为第四纪黏土沉积物母质发育，质地黏重。土壤自然风干后，除去石块及植物未腐烂残体，全部研磨过2 mm筛，混匀后储存备用。供试改良剂分别为生物炭（C）、腐殖酸钾（HA-K）和生石灰（CaO）。生物炭由沈阳农业大学提供，以花生壳为原料在400℃下热解制备而成，全碳含量321.9 g·kg-1，全氮18.8 g·kg-1，全磷2.6 g·kg-1，全钾8.5 g·kg-1。腐殖酸钾（K2O含量为10%）易溶于水，黑色粉末。供试土壤和改良剂基本性质如表1所示。

表1 供试土壤及改良剂的基本性质

1.2 试验设计

试验以土培盆栽的方式进行，黄棕壤（YS）和红壤（RS）2种土壤共设8个处理，分别采用腐殖酸钾（HA-K）、生物炭（C）和生石灰（CaO）与基肥配施。具体为：（1）CK+NPK(YS)；（2）0.3%HA-K +NPK (YS)；（3）3%C+NPK(YS)；（4）0.3%CaO +NPK(YS)；（5）CK+NPK(RS)；（6）0.3%HA-K+NPK(RS)；（7）3%C+NPK(RS)；（8）0.3%CaO+NPK(RS)，每个处理4次重复，改良剂的百分比（%）=改良剂重量/干土重量×100%。试验所用塑料盆底部有孔，排水通气良好，高12 cm，外口直径21 cm，内口直径17.7 cm。具体步骤为：取过2 mm筛的风干土样2.0 kg于盆中，称取基肥：NH4NO30.57 g·kg-1，KH2PO40.44 g·kg-1，KCl 0.48 g·kg-1（其中N 0.20 g·kg-1干土，P2O50.10 g·kg-1干土，K2O 0.38 g·kg-1干土）。腐殖酸钾、生物炭、生石灰分别和基肥分别施入各不同处理土壤且均匀混合，微量元素用阿农营养液（pH为6.0）。种子晾晒后浸泡于纯水中过夜（4℃），挑选饱满一致的种子播种于塑料盆中，每盆约20颗，均匀分散。发芽后间苗培养，每盆定植2株长势一致的幼苗继续培养。试验于8月1日播种，8月31日收获，期间定时浇水，通过重量差减法控制为75%的田间持水量。收获时把白菜地上部齐土剪下，备用。收获后的土壤去除根系后风干磨碎且分别过20目和100目筛备用。

1.3 测试方法

收获的植株测定株高、叶片数和鲜重等农艺性状后，在105℃下杀青，75℃烘干至恒重后称干重，干样磨碎后储存备用。采用硫代巴比妥酸反应法[16]测定叶片丙二醛含量；采用考马斯亮蓝比色法测定叶片中可溶性蛋白含量[16]；采用浓H2SO4-H2O2消煮，蒸馏定氮法测定植株全氮含量[17]，钼锑抗比色法测定植株全磷含量[17]、火焰光度法测定植株全钾含量[17]。

土壤基本理化性质参照鲍士旦[17]《土壤农化分析》测定：使用pH计测定土壤pH（土水比1﹕2.5），10.0 g土+25.0 mL水；碱解扩散法测定土壤碱解氮；NH4OAc浸提，火焰光度法测定土壤速效钾；NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定土壤速效磷。采用靛酚蓝比色法测定土壤脲酶活性[18]；采用3，5二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性[18]；采用磷酸苯二钠比色法测定土壤酸性磷酸酶活性[18]；用庞叔薇等[19]浸提方法测定土壤交换性铝的含量。

1.4 数据处理

养分积累量[20]（total accumulation amount, TAA）=养分含量×植株干物质积累量。

采用Microsoft Excel 2010对数据整理，ANOVA进行显著性差异比较，用SAS 9.1软件进行单因素方差分析，所有数值均为3次重复的平均值（±标准误差，<0.05）。

2 结果

2.1 不同改良剂对两种类型土壤上白菜农艺性状及生物量的影响

如表2所示，相对于黄棕壤上各处理，红壤上白菜的株高、叶片数及产量较低。与对照相比，添加3种改良剂均可以有效促进白菜的生长。黄棕壤上添加生物炭，白菜的株高、产量和叶片数均高于对照处理，其中株高和产量达到显著水平，分别增加了44.7%和49.9%；与腐殖酸钾或生石灰处理相比，生物炭处理的株高、产量和叶片数较低，且均达到显著水平；就产量而言，与对照相比，施用生物炭后增加量最低，施用生石灰后增加幅度最大，达到了66.7%，其次是腐殖酸钾，增加了63.1%。红壤上施用生物炭后，相对于对照处理白菜株高增加了3.4倍，产量也大幅提升，均达到显著水平。这些结果表明，无论是对红壤还是黄棕壤，添加生石灰时白菜的生长和产量均最好；添加生物炭在黄棕壤上效果最差，但在红壤上对白菜生长的促进作用显著高于腐殖酸钾。

表2 不同改良剂对两种类型土壤上白菜农艺性状及生物量的影响

不同小写字母之间表示各处理间差异显著（＜0.05）。下同

Different small letters in the same column meant significant difference at 0.05 level. The same as below

2.2 不同改良剂对两种类型土壤上白菜养分吸收的影响

相对于黄棕壤各处理，红壤上白菜对养分的吸收受到抑制（表3）。黄棕壤上添加改良剂后白菜的氮磷钾含量及积累量均高于对照处理，促进白菜对养分的吸收；相对于对照处理，生物炭的施用效果最差，其氮磷钾积累量分别增加了53.7%、74.0%和49.3%；施用腐殖酸钾与生石灰的效果相近，施用生石灰对白菜氮磷钾含量及积累量的提升幅度最大，其氮磷钾积累量分别增加了77.5%、102.0%和40.5%。红壤上添加生物炭或生石灰后，白菜的氮磷钾含量及积累量显著高于对照处理；但施用腐殖酸钾后，其氮磷钾含量及积累量与对照相比无显著差异。无论是在红壤还是黄棕壤上，添加生物炭或生石灰均可以促进白菜对养分的吸收；在红壤上添加腐殖酸钾效果最差，但黄棕壤上其效果显著优于生物炭。

表3 不同改良剂对两种类型土壤上白菜养分吸收的影响

NC：养分含量；TAA：养分总积累量NC: Nutrient content; TAA: Total accumulation amount

不同小写字母之间表示各处理间差异显著（P＜0.05）。下同

2.3 不同改良剂对白菜叶片可溶性蛋白与丙二醛含量的影响

图1所示，相对于对照处理，黄棕壤上施用生物炭使白菜叶片的可溶性蛋白含量显著增加，增加了25.4%，其效果较腐殖酸钾和生石灰处理差，腐殖酸钾和生石灰处理分别增加了47.2%和51.7%；红壤上添加不同改良剂使白菜叶片可溶性蛋白含量均显著提高，其影响效果以生石灰最好，增加了85.9%，其次是生物炭，增加了43.7%，施用腐殖酸钾影响效果最差，仅增加了24.4%。与对照相比，黄棕壤上施用生物炭可以降低白菜叶片丙二醛含量，但未达到显著水平，施用腐殖酸钾与生物炭效果相近，但生石灰处理使白菜叶片丙二醛含量显著降低，降低了36.2%。相对于对照处理，红壤上施用生物炭和生石灰均显著降低丙二醛含量，分别降低了46.2%和56.5%；但腐殖酸钾处理的白菜叶片丙二醛含量显著增加了27.4%，加重了白菜遭受逆境胁迫的程度。结果表明，无论是在黄棕壤还是红壤上，添加生石灰改良剂对于提高白菜抗逆性均有最好的效果；在黄棕壤上添加腐殖酸钾和生物炭无显著影响，但在红壤上添加生物炭有很好的效果。

2.4 不同改良剂对两种类型土壤养分的影响

如表4所示，与对照相比，各处理土壤碱解氮含量均显著降低，黄棕壤上添加生物炭、腐殖酸钾和生石灰分别降低了20.4%、7.0%和26.8%，红壤上添加生物炭、腐殖酸钾和生石灰分别降低了28.5%、9.3%和56.0%。不同改良剂对土壤有效磷含量的影响不同，黄棕壤上施用生物炭和腐殖酸钾均使土壤有效磷含量显著增加，分别增加了17.3%和59.6%，但施用生石灰使有效磷含量显著降低，其中施用生物炭的优势更加突出；而在红壤各处理中，3种改良剂处理的土壤有效磷含量相对于对照无显著差异。相对于对照处理，黄棕壤上施用生物炭对土壤速效钾含量影响最好，增加了8.5%，腐殖酸钾处理与对照无显著差异，而添加生石灰使速效钾含量显著降低；红壤上各处理间差异较大，施用生物炭使速效钾含量显著增加，增加了38.6%；腐殖酸钾处理与对照无显著差异；但施用生石灰使速效钾含量显著降低，降低了17.0%。相对于对照处理，施用生物炭和腐殖酸钾均分别提高两种类型土壤的有机质含量，但影响效果不同，其中以生物炭处理效果最好，黄棕壤上有机质含量提高了168.4%，红壤上有机质含量提高了775.6%，说明生物炭可以促进土壤有机质的积累；腐殖酸钾处理与对照无显著差异；但施用生石灰使两种土壤上有机质含量显著降低，分别降低了43.6%和19.5%。总体而言，两种类型酸性土壤下，施用生物炭对碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的作用最明显，其作用效果优于腐殖酸钾或生石灰。

表4 不同改良剂对两种类型土壤养分的影响

2.5 不同改良剂对两种类型土壤pH及交换性铝的影响

图2显示，各处理土壤pH均较对照提高，但提高幅度相差较大，其中黄棕壤上生物炭处理提高1.39个单位，其效果高于腐殖酸钾处理，但较生石灰处理的低，施用生石灰提高3.25个单位；红壤上生物炭处理提高0.82个单位，腐殖酸钾和生石灰处理分别提高0.52和3.22个单位。总的来说，各处理对黄棕壤和红壤两种典型土壤pH的影响表现出一致性，均以生石灰效果最好，其次是生物炭，最差的是腐殖酸钾。交换性Al3+对植物生长的影响最大。黄棕壤和红壤上添加生物炭均显著降低交换性铝含量，分别降低了89.3%和93.9%，其效果优于腐殖酸钾处理，但与生石灰处理无显著差异。添加腐殖酸钾对黄棕壤和红壤上交换性铝含量影响不同，黄棕壤交换性铝含量有所增加，但红壤交换性铝含量显著减少，其中红壤上对照处理为448.72 μg·g-1，腐殖酸钾处理为371.81 μg·g-1，腐殖酸钾对红壤交换性铝含量的减少幅度较小，其含量仍很高。无论是在黄棕壤上还是红壤上，添加生物炭和生石灰均提高土壤pH，降低交换性铝含量；黄棕壤上施用腐殖酸钾提高土壤pH，增加交换性铝含量，红壤上施用腐殖酸钾使土壤pH增加且使交换性铝含量降低。

图2 不同改良剂对两种类型土壤pH及交换性铝的影响

2.6 不同改良剂对两种类型土壤酶活性的影响

如表5所示，相对于对照处理，黄棕壤上各处理均增加了脲酶活性，施用生物炭增加幅度最大，增加了24.2%，生物炭处理显著优于生石灰和腐殖酸处理，其中生石灰处理显著增加了11.1%，而腐殖酸钾处理与对照无显著差异；红壤上各处理与黄棕壤不同，施用生物炭和腐殖酸钾均未达到显著水平，其中生物炭处理仅增加了19.0%，而生石灰处理降低脲酶活性，达到显著水平，降低了28.6%。相对于对照处理，施用生物炭对两种土壤蔗糖酶活性无显著影响；黄棕壤和红壤上施用腐殖酸钾和生石灰均显著增加了蔗糖酶活性，其中在黄棕壤上分别增加了44.7%和99.0%，在红壤上分别增加了152.7%和303.6%，且均以施用生石灰效果最好。相对于对照处理，施用生物炭显著增加了黄棕壤和红壤的酸性磷酸酶活性，分别增加了51.9%和132.4%；施用腐殖酸钾对两种类型土壤酸性磷酸酶活性均未显著影响；施用生石灰对黄棕壤的酸性磷酸酶活性无显著影响，但显著降低了红壤的酸性磷酸酶活性，降低了70.5%。

表5 不同改良剂对两种类型土壤酶活性的影响

3 讨论

3.1 改良剂施用对两种类型土壤上白菜生长的影响

本试验中，两种酸性土壤上施用生物炭、生石灰和腐殖酸钾后，白菜的生长状况在一定程度上均得以改善，诸多研究[5-6,8]有类似的结果。相比于黄棕壤，红壤上白菜的生物量减少，叶片丙二醛含量较高，受逆境胁迫程度大，对比两种土壤的性质发现红壤中各处理的有效磷含量与pH均低于黄棕壤，其交换性铝含量均远远高于黄棕壤，因此这可能与红壤中低有效磷含量、低pH及铝毒害等因素[21]密切相关。黄棕壤上施用生物炭、腐殖酸钾和生石灰均显著提高了白菜产量，促进其对氮磷钾养分吸收与积累，增加叶片可溶性蛋白含量且显著降低丙二醛含量，增强其抗逆性；3种改良剂中以生物炭的改良效果较小，可能是生物炭自身含有少量有毒物质使其对作物产量的提升局限于一定范围之内，王欣等[22]的研究有相同的结果。值得注意的是，腐殖酸钾在两种土壤上的改良效果表现不同，黄棕壤上施用腐殖酸钾对白菜的影响较好，可能是由于腐殖酸钾作为一种生理活性物质，促进白菜根系生长发育，进而对白菜生长的促进作用较为明显。梁太波等[23]对生姜的研究以及王宇函等[24]对白菜的研究有相同的结果；然而红壤上施用腐殖酸钾对白菜的生长无明显改善作用，对比腐殖酸钾和生物炭处理不难发现，施用腐殖酸钾后红壤pH 提升0.52个单位，交换性铝含量为371.81 μg·g-1，白菜长势较好的生物炭处理的红壤pH 提升0.82个单位，交换性铝含量仅为27.48 μg·g-1，说明腐殖酸钾处理的白菜生长受到抑制主要与铝毒害有密不可分的联系；但KALIS等[25]研究认为腐殖酸钾可与铝结合降低其生物利用度和毒性，与本结果不太一致，对此，DOBRANSKYTE等[26]认为腐殖酸钾仅部分减少铝毒害，且形成的腐殖酸-铝复合物仍对作物有毒害作用，因此腐殖酸钾并不能较好地改善土壤肥力，只是很大程度上利于作物根系发育从而促进其生长，其作用存在一定局限性。

3.2 改良剂的施用对两种类型土壤肥力的影响

本研究中，与对照和腐殖酸钾处理相比，施用生物炭后，土壤碱解氮含量显著降低，这与张晗芝等的研究[27]结果一致，其可能是由于生物炭具有很高的C/N以及不稳定碳分解导致氮的固定，从而降低了碱解氮的含量；然而，宋大利等[28]研究表明生物炭提高潮土土壤速效氮含量，其结果与本研究相矛盾，这可能与土壤性质以及生物炭用量有关。生物炭与其他改良剂对土壤有效磷含量的影响不同。施用腐殖酸钾和生石灰较施用生物炭其土壤有效磷含量减少，这可能与改良剂性质和土壤pH变化[29]有密切联系。一方面，生物炭自身含有丰富的磷素，添加后不仅会直接提高土壤有效磷的含量，还会促进磷酸根在土壤中的溶解[30]，但腐殖酸钾和生石灰的磷素含量较低；另一方面，生物炭对土壤pH起缓冲作用[10]，提高了黄棕壤和红壤的pH，进而减少了磷素在土壤中的固定；虽生石灰也显著提高了土壤pH，但胡敏等[8]认为生石灰pH较高，使得土壤pH过高，交换铝水解产生对磷具有强吸附作用的羟基铝聚合物，从而降低磷的有效性。虽然生物炭施用均增加了土壤有效磷含量，但在黄棕壤和红壤中表现不一致，其在黄棕壤中达到显著水平，但在红壤中未达到显著水平。这可能是由于红壤中铁氧化物对磷的吸附以及养分易淋失等[31]原因造成的。各处理中土壤速效钾含量均较高，3种改良剂中以生物炭施用影响效果最好，是因为生物炭含有矿质养分且由于孔隙结构和巨大的表面积使其易吸附钾离子[5]，从而提高了土壤速效钾含量；但值得注意的是，腐殖酸钾虽然含有大量速效钾养分，但其对土壤钾养分的提高较生物炭差，腐殖酸可与金属离子络合影响金属离子的可用性[32]，而且其结构复杂，可能导致金属结合位点的类型和数量分布发生变化[33]，从而降低土壤速效钾含量。

在两种土壤上，与对照处理相比，施用生物炭均增加脲酶、酸性磷酸酶的活性，施用腐殖酸钾对脲酶、酸性磷酸酶无显著影响，而施用生石灰显著降低脲酶、酸性磷酸酶的活性。蔗糖酶与其他酶不同，施用生石灰和腐殖酸钾均显著增加蔗糖酶活性，而生物炭对该酶活性无显著影响。相关研究[15,34]表明生物炭可以改变土壤微生物的数量和活性，在提高土壤酶促反应速率的同时，增加酶-底物复合物的稳定性，从而提高土壤脲酶、酸性磷酸酶活性；然而蔗糖酶的辅基会受到某些阴离子的封阻[35]，在提高酶活性的同时也被一些因素限制，因此生物炭对蔗糖酶活性无显著影响；而生石灰使得土壤养分降低、pH过高[36]也会间接影响土壤酶活性的大小。

4 结论

4.1 施用生石灰和生物炭均显著增加两种土壤上白菜产量，且增强其抗逆性。添加腐殖酸钾在黄棕壤和红壤上的效果不同，其明显促进黄棕壤上白菜生长，提升其抗逆性并提高产量，但对红壤上白菜的生长无明显改善作用。

4.2 施用生物炭、生石灰和腐殖酸钾均提高了两种土壤的pH，降低了碱解氮含量；施用生物炭增加了土壤的有效磷、速效钾、有机质的含量、增强脲酶及酸性磷酸酶的活性，减少了交换性铝含量；施用生石灰促进了蔗糖酶活性提升，减少了有效磷、速效钾、有机质含量、降低脲酶与酸性磷酸酶活性以及交换性铝含量；添加腐殖酸钾提高了土壤的pH、有机质含量和蔗糖酶活性，降低了有效磷含量。

因此，生物炭、生石灰和腐殖酸钾对两种酸性土壤上白菜生长和土壤肥力的改良效果有较大差异，但其在长期应用中的具体机制有待进一步探索。

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（责任编辑 李云霞）

Effects of Biochar and Other Amendments on the Cabbage Growth and Soil Fertility in Yellow-brown Soil and Red Soil

LÜ Bo, WANG YuHan, XIA Hao, YAO ZiHan, JIANG CunCang

(College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University/Microelement Research Center, Wuhan 430070)

【Objective】A pot experiment of cabbage was conducted to investigate the various effects of 3 soil amendments (biochar (C), potassium humate (HA-K) and lime (CaO)) on plant growth and soil fertility of yellow-brown soil and red soil, so as to provide information for reasonable use of soil amendments.【Method】The present research set 4 different treatments in 2 different types of soil to study biomass, nutrient content, soluble protein and malondialdehyde content of cabbage and pH, available nutrients content, exchange-aluminum (Al) content and enzyme activity in soil.【Result】The results showed that: (1) compared with control treatment, the application of biochar and lime promoted the growth and stress-tolerance of cabbage in yellow-brown soil and red soil, in consequence of improved cabbage yield, nitrogen (N) and potassium (K) content, soluble protein content, and reduced malondialdehyde content in leaf. However, after HA-K application, the cabbage yield in yellow-brown soil was increased to 25.93 g/plant, while only 0.18 g/plant in red soil; (2) the effects of the 3 amendments on soil fertility differed in yellow-brown soil and red soil were different. Biochar application increased soil pH, available phosphorus (P), available K, organic matter, activities of urease and acid phosphatase, which improved soil fertility of the two types of soil. In addition, the supply of C significantly decreased alkaline hydrolysis N and exchange-Al content in soil. The soil pH and organic matter content in yellow-brown soil increased by 1.39 units and 168.4%, respectively, and the exchange-Al content decreased by 89.3%, while the pH value and organic matter content in red soil increased by 0.82 and 775.6%, respectively, and the exchange-Al content decreased by 93.9%. What was more, the application of HA-K and CaO significantly increased soil pH and invertase activity, and reduced exchange-Al content in both two types of soil. However, there were no significant effects of HA-K on available P, available K, organic matter, urease and acid phosphatase activities, and exchange-Al content, while significantly reduced the content of alkali-hydrolyzed N. The application of CaO only reduced soil alkaline N, available P and organic matter.【Conclusion】Generally, All of the 3 different soil amendments had great effects on the growth of cabbage and soil fertility in two different types of soil. Lime and biochar were recommended soil amendments, which could improve not only the soil fertility but also the yield of cabbage, and the application effect of humate potassium in yellow brown soil was better than that in red soil.

biochar; humate potassium; lime; cabbage growth; soil fertility; yellow-brown soil; red soil

2018-04-08；

2018-07-17

国家重点研发计划（2017YFD0200803）、中央高校基本科研业务费专项资金（2017PY055）

吕波，E-mail：lvbo2017@webmail.hzau.edu.cn。

姜存仓，E-mail：jcc2000@mail.hzau.edu.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.009