生物质炭对新建花椒园酸性土壤的降酸效果研究

侯建伟 邢存芳 覃朝关 严斯意 刘泽秀 谭杰斌

摘  要：以新建花椒园的酸性土壤为供试土壤，进行为期60d的盆培养试验，研究施用不同秸秆生物质炭对酸性土壤的降酸效果。结果表明：在酸性土壤中施用生物质炭能显著提高其pH，且生物质炭的施用量越大，pH提升效果越明显。水稻、玉米和油菜秸秆3种生物质炭中，pH提升效果依次为油菜秸秆炭>玉米秸秆炭>水稻秸秆炭，平均增幅分别为7.03%、9.23%和12.24%。

关键词：花椒园;酸性黄壤;降酸

中图分类号 S141.9文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）11-0106-2

Abstract：The study on the acid reducing effect of the modifier applied to the acid soil of pepper garden was carried out to provide a basis for improving soil pH and promote its growth.In this study，acid soil was used as the test soil in the newly built zanthoxylum bungeanum garden，we studied the acid reducing effect of different straw biochars on acid soilfor a 60-day basin culture experiment.The results showed that the  biocharwas added to acidic soil could significantly increase its pH value，and the higher the application amount of biochar，the more obvious the effect of pH increase.Among the three types of biochar，the increase of pH valuefrom large to small was rape straw biochar> corn straw biochar> rice straw biochar，with an average increase of 7.03%，9.23% and 12.24%，respectively.

Key words：Pepper garden;Acid yellow soil;Drop acid

花椒（Zanthoxylum bungeanum maxim.）是蕓香科（Rutaceae）花椒属（Zanthoxylum）落叶小乔木或灌木，原产中国，耐旱、喜光、根浅、嗜石灰性土壤。因其具有独特的食用、药用价值和生态功能[1]，被称为贵州退耕还林和农业供给侧结构性改革的优势树种之一。土壤pH可对花椒的生长发育和营养吸收产生重要的影响，花椒生长发育的土壤pH值为6.5～8.0，pH为7.0～7.5时花椒的生长最好[2]。

生物质炭作为生物质在缺氧或低氧环境中高温热裂解后的固体产物[3-4]，其大多呈碱性（pH7～12），主要含有C、H、O、N等元素，还含有P、S、K、Ca、Mg等植物营养元素，其中C的含量最高（38%～76%），具有很好的农用价值[5]。针对酸化土壤上花椒栽植面积较大，但是花椒喜中性或偏碱性土壤，与某些新建花椒园土壤酸性存在矛盾，不利花椒产量形成和品质改善的问题。本研究通过在酸性土壤中施用生物质炭碱性物料，调节酸性土壤，降酸至花椒最适pH范围。

1 材料与方法

1.1 供试材料 供试生物质炭为水稻秸秆炭、玉米秸秆炭和油菜秸秆炭（炭化温度500℃，炭化时间6h），由辽宁金和福有限公司生产，不同生物质炭的理化性质见表1。

1.2 试验设计 试验共设置10个处理，（1）CK：不施用生物质炭;（2）T1-1%：施用1%的水稻秸秆炭;（3）T1-2%：施用2%的水稻秸秆炭;（4）T1-4%：施用4%的水稻秸秆炭;（5）T2-1%：施用1%的玉米秸秆炭;（6）T2-2%：施用2%的玉米秸秆炭;（7）T2-4%：施用4%的玉米秸秆炭;（8）T3-1%：施用1%的油菜秸秆炭;（9）T3-2%：施用2%的油菜秸秆炭;（10）T3-4%：施用4%的油菜秸秆炭。试验于2019年1—3月在室内进行。

1.3 样品采集点测试项目 将花椒园土壤风干、过2mm孔径筛网，按试验处理配比分别与生物质炭混合均匀装入培养盆（直径：20cm;高：22cm）中。补加蒸馏水至田间饱和持水量的70%，每隔5d称重法补水1次。培养120d后于培养盆半径中点分散取3点，混合均匀作为该处理的1个样品。土壤pH采用pH计法。

1.4 数据分析 利用SAS9.0进行方差分析（ANOVA）;用EXCEL2010绘制图表。

2 结果与分析

2.1 水稻秸秆炭降酸效果 由图1可知，T1-1%、T1-2%、T1-3%3个生物质炭处理的pH值分别为6.42、6.67、6.85，较CK（pH=6.21）分别提高了3.38%、7.41%、10.31%，说明水稻秸秆生物质炭显著增加了土壤pH，生物质炭施用量越高土壤pH越大。

2.2 玉米秸秆炭降酸效果 由图2可知，玉米秸秆生物质炭显著增加了土壤pH，且生物质炭施用量越高土壤pH越大。T2-1%、T2-2%、T2-3%3个生物质炭处理的pH值分别为6.68、6.78、6.89，较CK的6.21分别提高了0.47、0.57、0.68。说明花椒园施用玉米秸秆生物质炭具有明显的降酸作用，其降酸效果因施用量差异显著。

2.3 油菜秸秆炭降酸效果 由图3可知，与CK相比，不同施用量的油菜秸秆生物质炭均显著提高了花椒园土壤的pH。其中，T3-4%处理对花椒园土壤pH的提升作用最大，其pH为7.33，是CK的1.18倍;T3-1%和T3-2%处理次之且彼此之间无显著性差异，但均高于CK，T3-1%和T3-2%处理pH分别为6.77和6.81。

3 结论与讨论

本研究中，水稻、玉米和油菜秸秆炭使pH为6.21的供试土壤提高了2.21～1.12个pH单位，水稻、玉米和油菜秸杆3种生物质炭对土壤pH提升效果由大到小依次为油菜秸杆炭、玉米秸杆炭、水稻秸杆炭，与诸多研究结果类似。Yuan等利用绿豆秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和蚕豆秸秆炭按10g/kg的比例加入到pH为4.3的红壤中，pH分别提高1.05、0.95、0.89和0.59个单位，并且降酸效果作用长久。添加生物质炭提高土壤pH，且促使土壤交换性铝发生水解转化成羟基铝并部分形成铝的氢氧化物或氧化物沉淀，降低了黄壤对植物的铝毒害作用。另外，生物质炭表面含有的羧基、内酯基、酚羟基等有机官能团可与铝形成稳定的配（鳌）合物，减少土壤活性铝含量[7]。吴伟祥等[8]发现生物质炭具有较大的比表面积和较多的表面负电荷，可吸附无机离子以及极性或非极性有机化合物，提高土壤的CEC和pH。

参考文献

[1]胡芳名，谭晓风，刘惠民.中国主要经济树种栽培与利用[M]. 北京：中国林业出版社，2005.

[2]狄彩霞，王正银.影响花椒产量和品质的因素[J].中国农学通报，2004（3）：179-181，189.

[3]Li Lu，Yan Lin，Qiwei Chai，et al.Removal of acenaphthene by biochar and raw biomass with coexisting heavy metal and phenanthrene[J].Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2018，558-564.

[4]Hossain M K，Strezov V，Chan K Y，et al.Influence of pyrolysis temperature on production and nutrient properties of wastewater sludge biochar[J].Journal of Environmental Management，2011，92（1）：223-228.

[5] Ye J，Zhang R，Nielsen S，et al.A combination of biochar-mineral complexes and compost improves soil bacterial processes，soil quality，and plant properties[J].Frontiera on Microbiology，2016，7：372-378.

[6]Yuan J H，Xu R K. The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J]. Soil Use and Management，2017，27（1）：110-115.

[7]Barton S S，Evans M J B，Halliop E，et al.Acidic and basic site on the surface porous carbon[J].Carbon，2017，35（9）：1364-1366.

[8]吳伟祥，孙雪，董达，等.生物质炭土壤环境效应[M].北京：科学出版社，2015.

（责编：王慧晴）