不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗产量及养分吸收利用的影响

摘要：【目的】研究蔗叶源生物炭不同施用量对甘蔗产量及氮磷钾养分吸收利用的影响，以期为蔗叶生物炭在甘 蔗生产中的科学施用及实现养分高效利用提供理论依据。【方法】于2021-2022年开展田间试验和N同位素示踪桶栽试验，以桂柳05136和桂糖42为供试品种，设CK（对照，不施蔗叶生物炭）、T1（蔗叶生物炭用量2.7t/ha）、T2（蔗叶生物炭用量5.4t/ha）和T3（蔗叶生物炭用量10.8t/ha）4个处理，对比分析不同蔗叶生物炭用量对甘蔗收获期蔗茎和蔗叶产量、氮磷钾养分含量和吸收累积量、氮肥吸收量及氮肥利用率的影响。【结果】与CK相比，施入不同用量的蔗叶生物炭对蔗叶产量无显著影响（Pgt;0.05，下同），但均可不同程度提高甘蔗蔗茎产量，且随蔗叶生物炭施用量增加，蔗茎产量呈先升高后降低的变化趋势，在T2处理达最高，且差异达显著水平（Plt;0.05，下同）。施用蔗叶生物炭，蔗茎与蔗叶氮、磷含量及地上部氮、磷吸收累积量均无显著变化，T2处理显著提高2022年大田试验蔗叶磷吸收累积量及桶栽试验蔗茎氮、磷吸收累积量。大田试验下，施用蔗叶生物炭较CK显著提高蔗茎钾含量，2021年和2022年增幅分别为31.3%～38.2%和10.5%～29.5%。蔗茎钾含量T2处理与T1处理相当，并在2022年显著高于T3处理。但在桶栽试验下， 施用蔗叶生物炭对蔗茎、蔗叶及尾梢钾含量均无显著影响。施用蔗叶生物炭提高了大田试验蔗茎及地上部钾吸收累 积量，其中，蔗茎增幅18.2%～45.6%，地上部增幅13.5%～32.8%，且以T2处理最高。施用蔗叶生物炭对甘蔗氮、磷养分 生理利用效率无显著影响，但大田试验的钾养分生理利用效率显著降低14.7%～23.1%（2021年）和6.0%～19.5%（2022 年）。1N同位素示踪进一步表明，蔗茎的氮肥吸收量最高，占总吸收量的46.5%～54.2%，蔗叶和尾梢的氮肥吸收量相 当，分别占总吸收量的23.3%～27.5%和22.6%～28.0%。施用不同用量蔗叶生物炭，蔗叶与尾梢的氮肥吸收量差异不显 著。T2处理较其他处理显著提高蔗茎氮肥吸收量36.5%～37.5%及氮肥利用率18.1%～24.2%。【结论】施用不同用量蔗 叶生物炭对氮、磷的吸收因不同年份有所差异，但有利于提高甘蔗产量及蔗茎对钾的吸收，5.4t/ha生物炭用量下蔗 茎产量及钾吸收量最高，且显著促进蔗茎对氮肥的吸收及提高氮肥利用率，可作为推荐的适宜施用量。

关键词：生物炭；甘蔗；产量；养分吸收

文章编号：2095-1191（2024）03-0803-09

中图分类号：S566.1 文献标志码：A

Effects of different sugarcane leaf biochar application rates on sugarcane yield and nutrient uptake and utilization

YANG Meng-le1， PENG Jia-yu2， GUI Yi-yun3， SHEN Xiao-wei2， TANG Xin-lian1*， HUANG Jin-sheng2， ZHOU Liu-qiang2， LIU Xi-hui3， TAN Hong-wei2， OU Hui-ping2*

（1College of Agriculture， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530004， China; 2Agricultural Resources and Environ-mental Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key Laboratory of Arable Land Conservation， Nanning， Guangxi 530007， China; 3Sugarcane Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences/ Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic

Improvement（Guangxi）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanning， Guangxi 530007， China）

Abstract：[Objective]The effects of different sugarcane leaf biochar application rates on sugarcane yield and nitro-gen， phosphorus and potassium nutrient uptake and utilization were studied in order to provide a basis for scientific appli-cation of sugarcane leaf biochar to promote sugarcane growth and achieve high nutrient utilization. [Method]Field experi-ment and pot experiment were conducted in 2021-2022 by using 15N isotope tracer technique. Guiliu 05136 and Guitang42 were used as test varieties. Four treatments were set up：CK（control，no sugarcane leaf biochar application）， T1（sugar-cane leaf biochar，2.7 t/ha）， T2（sugarcane leaf biochar， 5.4 t/ha）and T3（sugarcane leaf biochar， 10.8 tha）. The yield， ni-trogen， phosphorus and potassium content and accumulation rate of stems and leaves during the harvest period of sugar-cane were analyzed. Moreover， fertilizer nitrogen uptake and nitrogen use efficiency were also studied. [Result]Comparedwith CK， the application of different amounts of sugarcane leaf biochar had no significant effect on leaf yield（Pgt;0.05， thesame below）， but increased stem yield to different degrees， and with the increase of sugarcane leaf biochar application，stem yield showed a trend of first increase and then decrease， and reached the highest level in T2 treatment， which showeda significant difference（Plt;0.05， the same below）. There were no significant changes in nitrogen and phosphorus contentin stems and leaves， and nitrogen and phosphorus uptake accumulation rate in aboveground. However， T2 treatment sig-nificantly increased the phosphorus accumulation rate of sugarcane leaf in field trail， and the nitrogen， phosphorus accu-mulation rate of stem in pot trail in 2022. The application of sugarcane leaf biochar increased potassium content in stemsby 31.3%-38.2% in 2021 and 10.5%-29.5% in 2022， respectively in field trial， where T2 treatment was equivalent to T1treatment and significantly higher than T3 treatment in 2022. The application of sugarcane leaf biochar had no significanteffect on the potassium content of stems，leaves and tail in pot trial. Biochar application increased the accumulation of po-tassium absorption in the stem and aboveground in the field， and increased by 18.2%-45.6% in stems and by 13.5%-32.8%in aboveground， and the highest was found in T2 treatment. However， no significant differences was found in physiologi-cal use eficiency of nitrogen and phosphorus. The physiological utilization eficiency of potassium was significantly re-duced by 14.7%-23.1%（2021） and 6.0%-19.5%（2022）in field trial. The tracer of '5N isotope further showed that stem hadthe highest nitrogen fertilizer uptake， accounting for 46.5%-54.2% of the total nitrogen uptake， while leaves and tails hadthe equivalent nitrogen uptake， accounting for 23.3%-27.5% and 22.6%-28.0% of the total nitrogen uptake respectively.There was no significant difference in nitrogen fertilizer absorption in leaves and tails under different sugarcane leaf bio-char application rates， but T2 treatment significantly increased the stem nitrogen fertilizer uptake by 36.5%-37.5% and thenitrogen use efficiency by 18.1%-24.2% compared with other treatments. [Conclusion] In this study， the nitrogen andphosphorus uptake under sugarcane leaf biochar with diferent dosage is different in different years， but it is beneficial to "improve the sugarcane yield and the potassium uptake of stems. At the same time，5.4 t/ha sugarcane leaf biochar treatmentnot only has the highest stem yield and potassium uptake in stems， but also significantly promotes the uptake of nitrogenfertilizer in stems and improves the nitrogen use efficiency，so it can be used as the recommended suitable application rate.

Key words： biochar; sugarcane; yield; nutrient uptake

Foundation items： National Key Research and Development Program of China （2023YFD1902805） ;National Natu-ral Science Foundation of China （32060293） ; Guangxi Key Research and Development Project（Guike AB23026084） ; Ba-sic Scientific and Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences（Guinongke 2024YP042）

0 引言

[研究意义]甘蔗产业是广西重要的支柱产业，广西甘蔗种植面积及产量均占全国 60%以上（崔永伟等，2019）。但目前广西甘蔗生产中普遍存在养分利用率低的突出问题，据统计，甘蔗氮肥、磷肥和钾肥利用率分别为 21.2%、11.6%和 21.1%（谭宏伟等，2014），远低于全国的平均肥料利用率水平（37.8%）（付浩然等，2020）。如何提高甘蔗养分吸收，实现资源高效利用是甘蔗生产急需解决的问题。生物炭是生物质在限氧条件下热解产生的高度芳香化物质，具有高碳、高孔隙度、高比表面积、高吸附性能等优点（聂小飞和姚成慧，2021），在提高作物产量及促进作物养分吸收利用等方面发挥重要作用（Gao et al.，2019；Hou et al.，2022）。蔗叶是甘蔗生产中产生的一种重要秸秆资源，年均干蔗叶总产量在800万t左右，主要以肥料化利用为主，饲料化、燃料化、基料化和原料化利用比例较低（刘宇锋和谭裕模，2022）。资源化利用的不充分导致生产上仍有相当部分蔗叶就地焚烧，造成资源浪费与环境污染。通过炭化技术，将富含纤维素、半纤维素的蔗叶制备成生物炭，不仅能拓宽蔗叶利用途径，还可显著提高氮肥利用效率（Weng et al.，2020）。因此，研究适宜的蔗叶生物炭施用量对甘蔗养分吸收及产量的影响，对实现资源高效利用及甘蔗经济效益提升均具有重要意义。【前人研究进展】关于生物炭施用量对作物产量及养分吸收利用的影响目前并无一致结论。在作物产量方面，张爱平等（2015）研究表明，水稻产量随生物炭施用量（4.5～9.0t/ha）的增加而增加，增产率为15.3%～44.9%；张学艳等（2016）的盆栽试验结果显示，施入4t/ha生物炭可使水稻产量提高7.2%～8.1%，但施入40t/ha生物炭水稻产量则降低9.3%～10.4%；刘雅仙等（2023）在寒地水稻的长期定位试验表明，多年施用低量生物炭替代等量养分化肥，可提高水稻籽粒产量及氮肥偏生产力，而高量生物炭替代等量养分化肥则存在降低产量的风险。在作物养分吸收方面，徐琪等（2013）的盆栽试验发现，生物炭对抽穗期小麦地上部氮、磷、钾吸收无显著影响；王典等（2014）的盆栽试验结果则表明，生物炭施用能降低油菜地上部氮和磷的浓度，提高钾的浓度；周加顺等（2016）发现一次性大量施用生物炭抑制水稻茎叶对氮素的吸收，而促进钾素的吸收；Zhang等（2020）的6年稻麦轮作试验表明，生物炭施用增加稻麦籽粒产量（10%～16%）及其氮素利用效率（20%～53%）和磷素利用效率（38%～230%），但20和40t/ha生物炭施用量间作物产量、籽粒氮素利用效率和磷素利用效率均无显著差异；Weng等（2020）的盆栽结果表明，施入5.4t/ha蔗叶生物炭对甘蔗蔗茎、蔗叶和根系生物量、氮含量、氮吸收累积量及氮肥吸收量、土壤氮吸收量、氮肥利用率均无显著影响。【本研究切入点】蔗叶是甘蔗生产过程中产生的重要生物质资源，若按广西年均干蔗叶产量800万t（刘宇锋和谭裕模，2022）、36%的制炭率折算（Weng et al.，2020），广西蔗叶生物炭潜在产量达288万t左右，然而目前关于蔗叶生物炭施用对甘蔗生长影响的研究报道较少。【拟解决的关键问题】基于2年田间试验和1N同位素示踪桶栽试验，研究蔗叶源生物炭不同施用量对甘蔗产量及氮、磷、钾养分吸收利用的影响，以期为蔗叶生物炭在甘蔗生产中的科学施用及实现养分高效利用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验采用田间试验与桶栽试验相结合的方式进行。田间试验于2021一2022年连续2年在广西农业科学院里建科研基地（23°14'49.0\"N、108°2'50.2\"E，海拔115m）进行。该地属南亚热带湿润季风气候，年平均气温21.7℃，最高气温40.7℃，≥5℃积温8046℃，年均降水量1250mm，年蒸发量892.6mm，无霜期约346d，年日照时数1660h，太阳辐射量为4529MJ/m²，温、光、热资源丰富。供试土壤为第四纪红土发育的赤红壤，试验前0～20cm土层土壤理化性质：pH 4.95、有机质9.16 g/kg、全氮0.59 g/kg、速效磷 1.96 mg/kg、有效钾 54.61 mg/kg。桶栽试验于2022年在广西农业科学院本部基地（22°51'26.9\"N、108°15'21.2\"E，海拔75 m）进行，供试土壤为赤红壤，取自基地附近旱地。试验前 0～20 cm土层土壤理化性质：pH 6.73、有机质10.93 g/kg、全氮 0.75 g/kg、速效磷19.8 mg/kg、有效钾79.5 mg/kg。

1.2试验材料

甘蔗品种：田间试验甘蔗品种为桂柳05136，桶 栽试验甘蔗品种为桂糖42。

肥料：尿素（N46.4%）、钙镁磷肥（P2O518%）、氯化钾（K2O60%）。其中，桶栽试验使用15N标记的粉 末状普通尿素，丰度为10%，购于上海化工研究院有 限公司。

生物炭：以蔗叶为原材料制备，pH8.55，全碳含量280.8g/kg，全氮含量4.8g/kg，碳氮比（C/N）58.5， 全磷含量2.4g/kg，全钾含量10.6g/kg。购于广西贵 港市誉诚农业科技有限公司。

1.3试验方法

试验设4个处理，分别为CK（对照，不施蔗叶生物炭）、T1（蔗叶生物炭用量2.7t/ha）、T2（蔗叶生物炭用量5.4 t/ha）和T3（蔗叶生物炭用量10.8 kg/ha）。其中T2处理的蔗叶生物炭用量依据当前单位面积平均蔗叶生物量（15t/ha）的制炭量（制炭率36%）设置，在此基础上降低50%为T1处理用量，增加1倍为T3处理用量。试验采用随机区组设计，每处理3次重复。田间试验小区面积为30m2（长10m、宽3m），小区间筑水泥田埂隔断，以防止肥水相互渗透。甘蔗于2020年2月种植，为匀田试验，2021年和2022年按各处理布置试验，分别为第1年宿根和第2年宿根。桶栽试验中，桶长1.0m、宽0.5m、深1.0m，每桶装土710kg，种植脱毒健康种苗3株。

大田及桶栽试验各处理氮、磷、钾肥用量相同，分别为N375 kg/ha、P2O;120 kg/ha、K20 210 kg/ha。大田试验蔗叶生物炭和磷肥全部作苗肥施入，氮肥和钾肥按苗肥：伸长肥=3：7施入。桶栽试验磷肥及蔗叶生物炭作为基肥一次性施入。氮肥按基肥：苗肥：伸长肥=3：3：4施入，钾肥按基肥：伸长肥=3：7施入。试验用磷、钾肥均为钙镁磷肥和氯化钾；大田试验用氮肥为普通尿素，桶栽试验采用1N标记尿素与普通尿素混合方式（混合比例1：1）施用。基肥施于种植沟底，覆薄土。苗肥和伸长肥采用撒施方式施于甘蔗种植行两旁，施肥过后再培土。

1.4测定项目及方法

大田试验甘蔗产量：各小区单独测产，甘蔗收获期将各小区甘蔗全部平地收获，脱叶、砍去尾稍，按实 收甘蔗茎数测产蔗茎与蔗叶（含尾梢）鲜重。植株样品：于2022年1月18日和2022年12月7日在甘蔗 收获前取小区生长势一致的代表性植株6株，平地 收获，分为蔗茎和蔗叶（含尾梢）两部分，分别称取生 物量。

桶栽试验甘蔗产量：于2023年2月3日将各处 理甘蔗全部平地收获，脱叶、砍去尾梢，按实收甘蔗 蔗茎数测产蔗茎、蔗叶和尾梢鲜重，同时分别采集蔗 茎、蔗叶和尾梢的混合样品，称取各部分生物量。

大田及桶栽试验采集的植株样品均置于烘箱 105℃杀青30min后，70℃烘干至恒重，测定干重； 粉碎后用H，SO4一H2O₂消化，凯氏定氮法测定全氮 含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度法测定 全钾含量（鲍士旦，2015）。桶栽试验采用元素分析 仪[美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司]测定植株 中各部位样品1N丰度。

养分吸收累积量计算参考区惠平等（2020）的方法：

式中，c为处理样品中15N丰度，f为肥料15N丰度，0.3663为土壤15N的自然丰度。

氮肥利用率（%）=氮肥吸收量/氮肥施用量×100

1.5统计分析

试验数据采用Excel2010进行整理、绘图。利用DPS7.05进行统计分析，采用单因素方差进行显著性分析，Duncan's新复极差法进行不同处理间的 多重比较。

2结果与分析

2.1蔗叶生物炭施用量对甘蔗产量的影响

从图1和表1可看出，与CK相比，施入不同用量蔗叶生物炭对甘蔗蔗叶产量无显著影响（Pgt;0.05，下同），但可不同程度提高蔗茎产量。大田试验蔗叶生物炭处理的蔗茎产量2021年提高8.5%～15.1%，2022年提高8.0%～10.8%；桶栽试验蔗叶生物炭处理的蔗茎产量提高9.8%～21.8%。随蔗叶生物炭施用量增加，蔗茎产量表现出先升高后降低的变化趋势，大田和桶栽试验均以T2处理最高，与CK差异显著（Plt;0.05，下同）。回归分析表明，蔗叶生物炭施用量（x）与大田试验蔗茎产量（y）呈一元二次方程关系（2021年：y=-0.2237x2+3.2503x+74.158，R2=0.991;2022年：y=-0.1507x2+2.1358x+65.165，R2=0.991），当蔗叶生物炭施用量分别为7.26t/ha（2021年）和7.09t/ha（2022年）时，蔗茎产量最高，分别达109.6t/ha（2021年）和72.7t/ha（2022年）。可见，施用不同用量蔗叶生物炭对蔗叶产量影响不明显，但可增加蔗茎产量。

2.2蔗叶生物炭施用量对甘蔗养分含量的影响

由表2可看出，不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗氮、磷、钾养分含量的影响存在差异。对于氮含量，各蔗叶生物炭处理的蔗茎和蔗叶氮含量均与CK无显著差异，且不同蔗叶生物炭处理间的蔗茎氮含量也无显著变化；2021年大田试验的蔗叶氮含量以T2处理最高，T3处理最低，二者差异显著；2022年桶栽试验以T2处理尾梢氮含量最高，分别较CK、T1和T3处理显著提高10.7%、6.6%和7.6%。对于磷含量，与CK相比，蔗叶生物炭施用对蔗茎、蔗叶及尾梢磷含量均无显著影响；不同蔗叶生物炭处理间，蔗叶和尾梢磷含量也无显著差异；T3处理的蔗茎磷含量在大田试验中与T1和T2处理相当，在桶栽试验中则显著低于T1和T2处理。对于钾含量，大田试验中各蔗叶生物炭处理均较CK显著提高蔗茎钾含量（2021年提高31.3%～38.2％，2022年提高10.5%～29.5%），而桶栽试验中各蔗叶生物炭处理蔗茎钾含量与CK无显著差异，2022年大田试验中T3处理的蔗茎钾含量显著低于T1和T2处理；不同蔗叶生物炭处理的蔗叶钾含量随蔗叶生物炭施用量增加呈先升高后降低的变化趋势，以T2处理蔗叶钾含量最高，2022年大田试验中与CK差异显著，但3个蔗叶生物炭处理间无显著差异；蔗叶生物炭施用对甘蔗尾梢钾含量无显著影响，但尾梢钾含量也随蔗叶生物炭施用量增加呈先升高后降低变化，T2处理尾梢钾含量最高，较T3处理显著提高 14.1%。

2.3蔗叶生物炭施用量对甘蔗养分吸收累积量的影响

由表3可看出，对于氮吸收累积量，在大田试验条件下，不同处理间蔗茎、蔗叶及地上部氮吸收累积量均无显著差异。但在桶栽试验条件下，T2处理蔗茎氮吸收累积量分别较CK和T1处理显著提高23.9%和25.1%。对于磷吸收累积量，在大田试验条件下，与CK相比，施用不同用量蔗叶生物炭对蔗茎与地上部磷吸收累积量无显著影响，但2022年T2处理蔗叶磷吸收累积量分别较CK和T1处理显著提高30.2%和23.2%；在桶栽条件下，施用不同用量蔗叶生物炭对蔗叶、尾梢与地上部磷吸收累积量无显著影响，但T2处理蔗茎磷吸收累积量较CK显著提高35.9%。可见，不同蔗叶生物炭施用量间，T2处理较T1和T3处理更有利于促进甘蔗对氮、磷的吸收。

对于钾吸收累积量，在大田试验条件下，与CK相比，施用蔗叶生物炭显著提高了蔗茎和地上部钾吸收累积量，其中，2021年和2022年蔗茎钾吸收累积量分别提高30.6%～45.6%和18.2%～37.2%，地上部钾吸收累积量分别提高25.8%～32.8%和13.4%～31.2%；2021年蔗叶生物炭施用对蔗叶钾吸收累积量无显著影响，但T2处理显著提高2022年蔗叶钾吸收累积量。在桶栽试验条件下，施用蔗叶生物炭对蔗叶、尾梢及地上部钾吸收累积量均无显著影响，但T2处理的蔗茎钾吸收累积量较CK显著提高26.4%。不同蔗叶生物炭施用量间，T2处理蔗茎、蔗叶、尾梢及地上部的钾吸收累积量整体高于T1和T3处理。

2.4蔗叶生物炭施用量对养分生理利用效率的影响

由表4可知，不同处理的氮、磷养分生理利用效

率无显著差异；但大田试验下施用蔗叶生物炭可降 低钾生理利用效率，与CK相比，钾生理利用效率 2021降低14.7％～23.1％，2022年降低6.0％～19.5％； 桶栽试验下不同蔗叶生物炭处理对钾生理利用效率 无显著影响。

2.5蔗叶生物炭施用量对氮肥吸收量及氮肥利用率的影响

由表5可看出，甘蔗蔗茎对氮肥的吸收量最高， 占总吸收量的46.5%～54.2%，蔗叶与尾梢对氮肥的 吸收量相当，分别占总吸收量的23.3%～27.5%和 22.6%～28.0%。与CK相比，施入不同用量蔗叶生物 炭后蔗叶和尾梢的氮肥吸收量无显著差异；蔗茎的 氮肥吸收量随蔗叶生物炭用量增加呈先升高后降低 变化，T2处理蔗茎氮肥吸收量最高，较CK、T1和T3处理显著提高37.5%、36.5%和37.5%，T1和T3处理与CK均无显著差异。

与蔗茎氮肥吸收量变化规律一致，随蔗叶生物炭用量增加，氮肥利用率呈先升高后降低变化趋势，T1和T3处理与CK的氮肥利用率均无显著差异，但T2处理氮肥利用率较CK、T1和T3处理分别显著提高24.2％、23.7％和18.1％。

3讨论

3.1不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗产量的影响

本研究结果表明，随蔗叶生物炭施用量增加，甘蔗蔗茎产量呈先升高后降低变化趋势，施用量为5.4t/ha时蔗茎产量最高，与对照差异显著，但对蔗叶产量无显著影响。该结果与Weng等（2020）研究得出施入5.4t/ha蔗叶生物炭对甘蔗蔗茎生物量无显著影响的结果不同，但与前人在玉米（Gaskin et al.，2010）、水稻（张学艳等，2016）等作物上的研究结论基本一致。一般认为，生物炭对作物的增产效应主要归因于其对土壤物理条件的改良（改善土壤团聚结构、降低土壤容重等）与养分供应（Tian et al.，2018；桂意云等，2022），而生物炭的结构及其矿化难易程度直接关系其养分的释放与供应及土壤结构的改善程度，并因气候、土壤条件和生物质来源等的不同而有所差别（Hassan et al.，2020）。适当增加生物炭施用量可通过剂量效应改良土壤及增加土壤氮磷钾养分供应，从而增加产量（Pinnamaneni et al.，2023）。但过量施用生物炭，也可能会提高土壤碳氮比，降低土壤氮素生物有效性，进而对作物生长产生负作用（Asai et al.，2009）。

3.2不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗养分吸收的影响

生物炭施用对作物养分吸收利用的效果受生物炭种类与施用量、土壤养分供应、环境条件等诸多因素影响（Asai et al.，2009;Hou et al.，2022）。许多研究表明，生物炭施用量与作物养分吸收关系密切，施入适量的生物炭能促进作物对氮、磷、钾等养分的吸收（张爱平等，2015;Zhang et al.，2020;惠超等，2022）。这是由于生物炭在一定用量范围内，其丰富的养分在缓慢矿化作用下可增加土壤供给（王耀锋等，2015）；还能改善土壤团聚体结构，增加有机碳，提高阳离子交换量，促进土壤养分的保持与有效性（张珂珂等，2022；刘欣萌等，2023）。但随着施用量增加，生物炭施用后短期内的微生物激发效应及其多官能团、多孔性能对土壤养分吸附固持的强化，过量施用会导致土壤有效养分供应不足，降低作物对氮素的吸收（曾雯等，2023）。本研究中，与对照相比，施用不同用量的蔗叶生物炭，蔗茎和蔗叶的氮、磷含量及地上部氮、磷吸收累积量均无显著变化，同时，甘蔗氮、磷生理利用效率均无显著差异。究其原因，一方面可能与各处理施入等量的氮、磷肥，土壤氮、磷供应充足有关；另一方面，蔗地土壤中氧气相对充足，氮素和磷素多以NO5-N和HPOA2或H2PO4等阴离子形式存在，不易受生物炭吸附的影响。与氮和磷不同，生物炭对钾含量的影响在不同的试验下存在明显差异，大田试验下施用生物炭显著提高蔗茎钾含量，而在桶栽试验下施用生物炭对蔗茎、蔗叶及尾梢钾含量均无显著影响。这可能是2个试验下土壤不同的有效钾含量引起的差异。本研究中，大田试验条件下施用蔗叶生物炭的蔗茎及地上部钾吸收累积量均显著提高，且随生物炭施用量增加呈先升高后降低的变化趋势。该结果与Biederman和Harpole（2012）、周加顺等（2016）的研究结果一致，究其原因可能是蔗叶生物炭富含大量钾，施入土壤后能显著提高土壤速效钾含量，从而促进蔗茎对钾养分的吸收。

3.3不同蔗叶生物炭施用量对甘蔗氮肥利用率的影响

Weng等（2020）研究表明，施用5.4 t/ha蔗叶生物炭，甘蔗的氮肥吸收量及氮肥利用率与对照无显著差异。本研究结果表明，与对照相比，施用2.7和10.8t/ha蔗叶生物炭，甘蔗氮肥利用率无显著变化，而施用5.4t/ha蔗叶生物炭，氮肥利用率较对照及施用2.7和10.8t/ha生物炭处理显著提高18.1%～24.2%。该结果与Weng等（2020）的研究结果存在差异，可能与试验的气候、土壤条件存在差异有关。曲晶晶等（2012）在红黄泥水稻土和红壤性水稻土上施用40t/ha小麦秸秆源生物炭，水稻氮肥利用率也存在差别。本研究中施用蔗叶生物炭及不同蔗叶生物炭施用量间甘蔗地上部氮素吸收量无显著变化，意味着施用5.4t/ha蔗叶生物炭改变了甘蔗氮素吸收的来源，提高了蔗茎对肥料氮的吸收，这对指导生物炭在甘蔗提高氮素利用应用中具有重要意义，但该效应是否能持续稳定尚需进行多年试验验证。

4"结论

施用不同用量蔗叶生物炭有利于提高甘蔗产量 及蔗茎对钾的吸收，5.4t/ha生物炭用量下蔗茎产量及钾吸收量最高，且显著促进蔗茎对肥料氮的吸收 及提高氮肥利用率，可作为甘蔗生产中适宜的蔗叶 生物炭施用量。

参考文献（References）：

鲍士旦.2015.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社.

[Bao S D. 2015. Agrochemical analysis of soil[M]. Beijing：China Agriculture Press.]

崔永伟，杜聪慧，李树君.2019.广西甘蔗种业产业化发展分 析与展望[J].农业展望，（11）：57-62.[CuiY W，Du CH， Li S J. 2019. Analysis and prospect on industrialization development of sugarcane seed industry in Guangxi[J].

Agricultural Outlook ， （11） ： 57-62. ] doi ： 10.3969/j.issn.1673-3908.2019.11.012.

付浩然，李婷玉，曹寒冰，张卫锋.2020.我国化肥减量增效的 驱动因素探究[J].植物营养与肥料学报，26（3）：561-580. [Fu H R，Li T Y， Cao H B，Zhang W F. 2020. Research on the driving factors of fertilizer reduction in China[J]. Jour- nal of Plant Nutrition and Fertilizers，26（3） ：561-580.] doi： 10.11674/zwyf.19365.

桂意云，李海碧，韦金菊，毛莲英，张荣华，区惠平，祝开，赵培 方，周会，刘昔辉.2022.生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤 养分、酶活性及微生物多样性的影响[J].南方农业学报，53 （3）： 776-784. [Gui Y Y， Li H B， Wei J J， Mao L Y， Zhang R H， Ou H P，Zhu K，Zhao P F，Zhou H， Liu X H.

2022. Effects of biochar on soil nutrients， enzyme activities andmicrobial diversity of ratoon sugarcane in dry slope land[J]. Journal of Southern Agriculture，53 （3）：776-

784.] doi： 10.3969/j.issn.2095-1191.2022.03.019.

胡文诗，李银水，赵曼利，张珊珊，顾炽明，代晶，李小勇，杨 璐，秦璐，廖星.2023.不同含油量油菜品种的养分吸收 积累与利用效率特征[J].中国农业科学，56（24）：4895- 4905. [Hu W S，Li Y S，Zhao M L，Zhang S S，Gu C M， Dai J， Li X Y， Yang L， Qin L， Liao X. 2023. Characteris- tics of oilseed rape cultivar with different oil content in nutrient dynamitic accumulation rates and utilization effi- ciency[J]. Scientia Agricultura Sinica，56（24）：4895-4905.]

doi：10.3864/j.issn.0578-1752.2023.24.008.

惠超，杨卫君，邓天池，陈雨欣，宋世龙，张金汕，石书兵.2022.生物炭用量对灌区春小麦干物质和氮素积累、转 运及产量的影响[J].作物杂志，（6）：201-207.[HuiC，

Yang W J，Deng T C，Chen Y X，Song S L，Zhang J C，Shi S B. 2022. Effects of biochar dosage on accumulation and transport of dry batter and nitrogen and yield of spring wheat in irrigated area [J]. Crops， （6）：201-207.] doi： 10.

16035/j.issn.1001-7283.2022.06.029.

刘欣萌，姜涵，魏文良，刘树堂.2023.秸秆与秸秆生物炭还田 对石灰性潮土有机碳固定的影响[J].土壤通报，54（6）：

1316-1325. [Liu X M， Jiang H， Wei W L， Liu S T. 2023. Effects of straw and straw biochar returning on soil organic carbon sequestration in calcareous fluvo-aquic soil [J]. Chinese Journal of Soil Science， 54（6）： 1316-1325.]doi：10.19336/j.cnki.trtb.2022090701.

刘雅仙，安宁，吴正超，杨劲峰，韩巍，韩晓日.2023.长期水稻秸秆及生物炭还田替代等养分量化肥对寒地水稻产量 和氮肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，29（10）： 1771-1782. [Liu Y X， An N， Wu Z C，Yang J F，Han W， Han X R. 2023. Effects of continuous replacing equal amount of chemical fertilizer nutrients with rice straw and straw biochar on rice yield and nitrogen use efficiency in cold region[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，

29（10）：1771-1782.] doi：10.11674/zwyf.2023131.

刘宇锋，谭裕模.2022.广西蔗叶资源化利用现状分析与对策 探讨[J].广西农学报，37（5）：56-63.[Liu YF，Tan Y M. 2022. Analysis of current situation and study of strategies for sugarcane leaf resource utilization in Guangxi[J]. Jour- nal of Guangxi Agriculture，37（5） ： 56-63.] doi： 10.3969/j.issn.1003-4374.2022.05.011.

聂小飞，姚成慧.2021.生物炭对坡耕地水土流失的影响研究 进展[J].水土保持应用技术，（6）：23-26.[NieXF，YaoC H. 2021. Advances of biochar on soil and water loss in sloping farmland [J]. Technology of Soil and Water Con- servation， （6）：23-26.] doi： 10.3969/j.issn.1673-5366. 2021.06.08.

区惠平，周柳强，黄金生，谢如林，朱晓晖，彭嘉宇，曾艳，莫宗 标，谭宏伟，叶盛勤.2020.赤红壤蔗区11年连续增量施 磷下磷素演变及其对甘蔗产量与磷流失的影响[J].中国农业科学，53（22）：4623-4633.[Ou HP，Zhou LQ，Huang J S，Xie R L，Zhu X H，Peng J Y，Zeng Y，Mo Z B，Tan H W， Ye S Q. 2020. Change of phosphorus in lateritic red soil and its effect on sugarcane yield and phosphorus loss in runoff under 11-Year continuous application of exces- sive phosphorus fertilizer[J]. 53 （22） ：4623-4633.] doi： 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.22.009.

曲晶晶，郑金伟，郑聚锋，张旭辉，李恋卿，潘根兴，纪雄辉，余 喜初.2012.小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素 利用率的影响[J].生态与农村环境学报，28（3）：288-293. [Qu J J，Zheng J W，Zheng J F，Zhang X H，Li L Q，Pan G X，Ji X H， Yu X C. 2012. Effects of wheat-straw-based bio- char on yield of rice and nitrogen use efficiency of late rice [J]. Journal of Ecology and Rural Environment， 28 （3） ：

288-293.] doi：10.3969/j.issn.1673-4831.2012.03.012.

谭宏伟，周柳强，谢如林，黄美福，黄金生.2014.甘蔗实现减 量施肥的理论与实践[J].广西糖业，（6）：9-11.[Tan H W， Zhou L Q， Xie R L， Huang M F， Huang J S. 2014. Theory and practice of reducing fertilization in sugarcane

[J]. Guangxi Sugar Industry，（6）：9-11.]

王典，张祥，朱盼，姜存仓，彭抒昂.2014.添加生物质炭对黄 棕壤和红壤上油菜生长的影响[J].中国土壤与肥料，（3）：63-67.[Wang D，Zhang X，Zhu P，Jiang C C，Peng S

A. 2014. The effect of biochar on rape growth in yellow brown soil and red soil[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China，（3）：63-67.] doi：10.11838 /sfsc. 20140313.

王耀锋，刘玉学，吕豪豪，杨生茂.2015.水洗生物炭配施化肥 对水稻产量及养分吸收的影响[J].植物营养与肥料学报，21（4）：1049-1055.[WangYF，LiuYX，Lü HH，Yang S M. 2015. Effects of washing biochar and chemical fertili- zers on rice yield and nutrient uptake[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer， 21 （4）： 1049-1055.] doi： 10.11674/zwyf.2015.0425.

徐琪，段欣玲，刘颖，郭伟.2013.基施生物质炭对强筋春小麦 植株营养及土壤养分供应的影响[J].江苏农业科学，41（7）：69-71. [Xu Q，Duan X L， Liu Y， Guo W. 2013. Effect of biochar application as basal fertilizer on nutrition absorption and soil nutrition supply of wheat[J]. Jiangsu Agricultural Sciences， 41 （7） ： 69-71.] doi： 10.15889/j.issn.1002-1302.2013.07.106.

曾雯，胡旺，杨子彧，张玉平.2023.施用南荻生物炭对水稻养 分利用特征的影响[J].农业资源与环境学报，40（3）：689-698. [Zeng W， Hu W， Yang Z Y， Zhang Y P. 2023. Effects of the application of biochar derived from Triarrhena lutarioriparia on nutrient utilization characteristics in rice [J]. Journal of Agricultural Resources and Environment，40（3）：689-698.] doi： 10.13254/j.jare.2022.0393.

张爱平，刘汝亮，高霁，张晴雯，陈哲，惠锦卓，杨世琦，杨正 礼.2015.生物炭对宁夏引黄灌区水稻产量及氮素利用 率的影响[J].植物营养与肥料学报，21（5）：1352-1360.

[Zhang A P，Liu R L， Gao J，Zhang Q W， Chen Z，Hui J Z， Yang S Q， Yang Z L. 2015. Effects of biochar on rice yield and nitrogen use efficiency in the Ningxia Yellow river irrigation region [J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer ， 21 （5） ： 1352-1360. ] doi ： 10.11674/zwyf.2015.0531.

张珂珂，宋晓，郭斗斗，黄绍敏，岳克，郭腾飞，张水清，岳艳 军.2022.生物炭对潮土土壤肥力特征和氮肥利用效率 的影响[J].河南农业科学，51（12）：73-80.[ZhangKK， Song X， Guo D D，Huang S M，Yue K，Guo T F，Zhang S Q， Yue Y J. 2022. Effects of biochar on fertility and nitro- gen utilization efficiency in fluvo-aquic soil [J]. Journal of Henan Agricultural Sciences， 51 （12） ： 73-80.] doi：

10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.12.009.

张学艳，曹莹，孟军，周国驰，张贺楠，贾甜华.2016.生物炭对 镉胁迫下水稻生长及光合产量的影响[J].江苏农业科学，44（5）：97-101. [Zhang X Y，Cao Y，Meng J，Zhang G C， Zhang H N， Jia T H. 2016. Effects of biochar on growth and photosynthetic yield of rice under cadmium stress [J].

Jiangsu Agricultural Sciences ， 44 （ 5） ： 97-101. ] doi ： 10.15889/j.issn.1002-1302.2016.05.026.

周加顺，郑金伟，池忠志，刘晓雨，潘根兴，郑聚锋，李恋卿，张 旭辉，程琨.2016.施用生物质炭对作物产量和氮、磷、 钾养分吸收的影响[J].南京农业大学学报，39（5）：791- 799. [Zhou J S，Zheng J W， Chi Z Z， Liu X Y，Pan G X， Zheng J F， Li L Q，Zhang X H， Cheng K. 2016. Effects of biochar amendment on crop yield and the uptake of nitro- gen， phosphorus and potassium [J]. Journal of Nanjing Agricultural University，39（5）：791-799.] doi：10.7685/jnau.

201602 022.

Asai H， Samson B K， Stephan H M， Songyikhangsuthor K， Homma K， Kiyono Y，Inoue Y， Shiraiwa T，Horie T. 2009. Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos： 1. Soil physical properties， leaf SPAD and grain yield [J]. Field Crops Research， 111 （1-2） ： 81-

84. doi：10.1016/j.fcr.2008.10.008.

Biederman L A， Harpole W S. 2012. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling： A meta-analysis [J]. GCB Bioenergy ， 5 （2） ： 202-214. doi ： 10.1111/gcbb.

12037. Gao S， DeLuca T H， Cleveland C C. 2019. Biochar additions alter phosphorus and nitrogen availability in agricultural ecosystems：A meta-analysis[J]. Science of the Total Environment，654：463-472. doi：10.1016/j.scitotenv.2018.11.124.

Gaskin J W， Speir R A， Harris K，Das K C， Lee R D，Morris L A， Fisher D S. 2010. Effect of peanut hull and pine chip biochar on soil nutrients， corn nutrient status， and yield[J].

Agronomy Journal， 102 （2） ： 623-633. doi： 10.2134/agronj2009.0083.

Hassan M，Liu Y J，Naidu R， Parikh S J，Du J H， Qi F J， Willett I R. 2020. Influences of feedstock sources and pyrolysis temperature on the properties of biochar and functionality as adsorbents： A meta-analysis [J]. Science of the Total Environment ， 744： 140714. doi ： 10.1016/j.scitotenv.2020.

140714. Hou J B， Pugazhendhi A， Sindhu R， Vinayak V， Thanh N C， Brindhadevi K， Lan Chi N T， Yuan D Y. 2022. An assessment of biochar as a potential amendment to enhance plant nutrient uptake[J]. Environmental Research，214（2）：113909.

doi： 10.1016/j.envres.2022.113909.

Pinnamaneni S R， Lima I， Boone S A， Anapalli S S， Reddy K

N. 2023. Effect of continuous sugarcane bagasse-derived biochar application on rainfed cotton （Gossypium hirsutum L.） growth， yield and lint quality in the humid Mississippi delta [J]. Scientific Reports， 13 （1） ： 10941. doi： 10.1038/s41598-023-37820-8.

Tian X F，Li C L，Zhang M，Wan Y S，Xie Z H， Chen B C，Li W Q. 2018. Biochar derived from corn straw affected availability and distribution of soil nutrients and cotton yield [J]. PLoS One， 13 （1） ： e0189924. doi： 10.1371/journal.pone.0189924.

Weng Z H， Li G D， Sale P，Tang C X. 2021. Application of calcium nitrate with phosphorus promotes rhizosphere alkalization in acid subsoil [J]. European Journal of Soil Science， 73（1）：e13153. doi： 10.1111/ejss.13153.

Weng Z H， Liu X H， Eldridge S， Wang H L， Rose T， Rose M， Rust J， Singh B P， Tavakkoli E， Tang C X， Ou H P，Zwieten L V. 2020. Priming of soil organic carbon induced by sugarcane residues and its biochar control the source of nitrogen for plant uptake： A dual 13C and 15N isotope threesource-partitioning study [J]. Soil Biology and Biochemistry，146： 107792. doi：10.1016/j.soilbio.2020.107792.

Zhang Q Q， Song Y F， Wu Z， Yan X Y，Gunina A，KuzyakovY， Xiong Z Q. 2020.Effects of six-year biochar amend-ment on soil aggregation， crop growth， and nitrogen andphosphorus use efficiencies in a rice-wheat rotation [J].Journal of Cleaner Production，242：118435.doi：10.1016/j.jclepro.2019.118435.

（责任编辑王晖）