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Effects of combined application of biochar and inorganic fertilizers on the available phosphorus content of upland red soil.

生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响


针对我国南方旱地红壤有效磷含量普遍较低的问题,研究了生物黑炭与无机肥料配施对旱地红壤有效磷、有机碳含量和pH的影响.结果表明:生物黑炭与无机肥料配施后,红壤理化性质得到不同程度的改善;土壤pH值、有机碳和有效磷含量在油菜各生育期均得到不同程度的提高,在抽薹期、开花期、成熟期分别较种植前平均提高了16%、24%、26%,23%、34%、38%及100%、191%、317%.pH、有机碳和有效磷含量随着生物黑炭用量的增多而增加.施用生物黑炭处理的土壤有效磷与pH和有机碳呈显著相关性.研究结果可为改善旱地红壤缺磷状况及其理化性质提供科学依据.
 

Aiming at the low content of available phosphorus in upland red soil of Southern China, this paper studied the effects of combined application of biochar and inorganic fertilizers on the available phosphorus and organic carbon contents and the pH of this soil. With the combined application of biochar and inorganic fertilizers, the soil physical and chemical properties improved to different degrees. As compared with the control, the soil pH and the soil organic carbon and available phosphorus contents at different growth stages of oil rape after the combined application of biochar and inorganic fertilizers all had an improvement, with the increments at bolting stage, flowering stage, and ripening stage being 16%, 24% and 26%, 23%, 34% and 38%, and 100%, 191% and 317%, respectively. The soil pH and the soil organic carbon and available phosphorus contents were increased with the increasing amount of applied biochar. Under the application of biochar, the soil available phosphorus had a significant correlation with the soil pH and soil organic carbon content. This study could provide scientific basis to improve the phosphorus deficiency and the physical and chemical properties of upland red soil.


全 文 :生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤
有效磷含量的影响*
靖摇 彦1 摇 陈效民1**摇 刘祖香1 摇 黄欠如2 摇 李秋霞1 摇 陈摇 晨1 摇 卢绍山1
( 1南京农业大学资源与环境科学学院, 南京 210095; 2江西红壤研究所, 江西进贤 331717)
摘摇 要摇 针对我国南方旱地红壤有效磷含量普遍较低的问题,研究了生物黑炭与无机肥料配
施对旱地红壤有效磷、有机碳含量和 pH的影响.结果表明:生物黑炭与无机肥料配施后,红壤
理化性质得到不同程度的改善;土壤 pH值、有机碳和有效磷含量在油菜各生育期均得到不同
程度的提高,在抽薹期、开花期、成熟期分别较种植前平均提高了 16% 、24% 、26% ,23% 、
34% 、38%及 100% 、191% 、317% . pH、有机碳和有效磷含量随着生物黑炭用量的增多而增
加.施用生物黑炭处理的土壤有效磷与 pH和有机碳呈显著相关性.研究结果可为改善旱地红
壤缺磷状况及其理化性质提供科学依据.
关键词摇 红壤摇 有效磷摇 生物黑炭
文章编号摇 1001-9332(2013)04-0989-06摇 中图分类号摇 S152. 7, S158. 3摇 文献标识码摇 A
Effects of combined application of biochar and inorganic fertilizers on the available phos鄄
phorus content of upland red soil. JING Yan1, CHEN Xiao鄄min1, LIU Zu鄄xiang1, HUANG
Qian鄄ru2, LI Qiu鄄xia1, CHEN Chen1, LU Shao鄄shan1 ( 1 College of Resources and Environmental
Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2Jiangxi Institute of Red Soil,
Jinxian 331717, Jiangxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(4): 989-994.
Abstract: Aiming at the low content of available phosphorus in upland red soil of Southern China,
this paper studied the effects of combined application of biochar and inorganic fertilizers on the
available phosphorus and organic carbon contents and the pH of this soil. With the combined appli鄄
cation of biochar and inorganic fertilizers, the soil physical and chemical properties improved to dif鄄
ferent degrees. As compared with the control, the soil pH and the soil organic carbon and available
phosphorus contents at different growth stages of oil rape after the combined application of biochar
and inorganic fertilizers all had an improvement, with the increments at bolting stage, flowering
stage, and ripening stage being 16% , 24% and 26% , 23% , 34% and 38% , and 100% , 191%
and 317% , respectively. The soil pH and the soil organic carbon and available phosphorus contents
were increased with the increasing amount of applied biochar. Under the application of biochar, the
soil available phosphorus had a significant correlation with the soil pH and soil organic carbon con鄄
tent. This study could provide scientific basis to improve the phosphorus deficiency and the physical
and chemical properties of upland red soil.
Key words: red soil; available phosphorus; biochar.
*国家重点基础研究发展计划项目(2011CB100506)和土壤与农业
可持续发展国家重点实验室项目(0812201208)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xmchen@ njau. edu. cn
2012鄄08鄄07 收稿,2013鄄01鄄29 接受.
摇 摇 红壤是广泛分布于我国亚热带地区的主要土壤
类型,占全国土地面积的 22% [1-2],它是典型的酸性
土壤,其成土母质中磷含量较低. 另外,红壤中氧化
铁和氧化铝的含量较高,与磷反应生成溶解性低的
铁磷和铝磷,对磷的有效性影响较大,甚至还会进一
步形成有效性更低的闭蓄态磷,使土壤中的磷和施
入土壤中的肥料磷绝大部分转化为固定态磷,导致
土壤严重缺磷,而土壤磷素含量及其供磷特性对作
物生长有重要影响. 植物生长期间对磷肥的利用效
率很低[3-4],通常磷肥的当季作物利用率仅为
10% ~25% [5] .缺磷是南方红壤地区作物生产的主
要养分限制因子之一. 随着红壤区作物产量的不断
提高,农业生产对磷肥的依赖性越来越明显. 因此,
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 989-994
研究红壤旱作区土壤磷素的有效性具有重要意义.
秸秆还田一直以来被认为是农业生产中增加农
田有机质和养分等途径的一种较好的措施,但秸杆
的腐烂分解会导致部分作物“死苗冶现象,从而影响
其产量[6] .生物黑炭作为土壤改良剂已成为全球关
注的热点[7] .生物黑炭是生物体高温炭化得到的产
物,将作物秸秆制成生物黑炭可以解决“死苗冶问
题[8] .生物黑炭具有高度的稳定性和较强的吸附
性,被视为增加土壤碳截留、改善土壤质量的有效措
施之一[9-11] .众多研究表明,施用生物黑炭可以改善
土壤物理性质,如降低容重、提高持水性能和土壤颗
粒的团聚度等[12-14] . 此外,施用生物黑炭还可以提
高土壤中 NH4 +、NO3 -、磷及其他养分的吸附性能,
提高阳离子交换能力和养分循环[15-17] . 近年来,我
国科学工作者也开始关注生物黑炭,并在其理化性
状和环境功能的改善等方面进行了深入探讨[18] .但
目前生物黑炭对旱作红壤有效磷影响的研究鲜有报
道,生物黑炭对红壤中磷吸附行为和难溶解性磷的
释放效果如何,还有待深入研究. 笔者采用田间试
验,研究生物黑炭与无机肥配施对红壤 pH、有机碳
和有效磷的影响及其作用机制,以期为提高旱作红
壤磷有效性、改良土壤物理性状和提高农作物产量
提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验在江西省进贤红壤研究所的旱地红壤上进
行.其地理位置为 116毅20忆24义 N,28毅15忆30义 E,属亚
热带湿润气候,气候温和,雨量充沛,日照充足,无霜
期长.年平均气温 17郾 5 益,年平均无霜期 282 d,年
平均日照时数 1900 ~ 2000 h,年平均降雨量
1587 mm,降雨主要集中在 3—6 月. 种植方式为一
年两季.其土壤 pH 很低,养分缺乏,尤其有效磷含
量低.
本研究施用的生物黑炭来自于河南商丘三利新
能源有限公司,原料为小麦秸秆,炭化温度为 350 ~
500 益,生物质材料 35%转化为生物黑炭,生物黑炭
的 pH 10郾 35、阳离子交换量 217 cmol·kg-1、有效磷
4郾 7 g · kg-1、有机碳 467郾 1 g · kg-1、全氮 5郾 9
g·kg-1、容重 0郾 45 g·cm-3、比表面积 8郾 9 m2·g-1 .
供试作物为油菜,作物品种为德油 5 号.供试土壤为
红壤, 0 ~ 15 cm 土层土壤 pH 4郾 54、全氮 0郾 98
g·kg-1、阳离子交换量 15郾 2 cmol·kg-1、有效磷
13郾 26 mg·kg-1、有机碳 7郾 98 g·kg-1、全磷 0郾 45
g·kg-1、总孔隙度 53郾 6% 、容重 1郾 23 g·cm-3 .
1郾 2摇 试验设计
试验于 2011 年 9 月开始,根据施用生物黑炭及
氮肥的不同用量设 8 个处理:CK(不施生物黑炭,不
施化肥)、C1(不施生物黑炭,施化肥)、C2(生物黑炭
2郾 5 t·hm-2,施化肥)、C3(生物黑炭 5 t·hm-2,施化
肥)、C4(生物黑炭 10 t·hm-2,施化肥)、C5(生物黑
炭 20 t·hm-2,施化肥)、C6(生物黑炭 30 t·hm-2,
施化肥)、C7(生物黑炭 40 t·hm-2,施化肥),每个处
理 3 次重复,完全随机区组设计,共 66 个小区,小区
面积 5 m伊4 m = 20 m2 .无机肥料为尿素(折合纯氮
90 kg·hm-2)、氯化钾和钙镁磷肥,用量分别为 90、
195 和 375 kg · hm-2, 微量元素硼用量为 15
kg·hm-2 .油菜的种植方式为:撒播、匀苗,于 2011
年 10 月 4 日种植,2012 年 5 月 16 日收获.
1郾 3摇 土样采集和测定方法
采样时间分别为油菜种植前(2011鄄09鄄22)、抽
薹期(2011鄄12鄄05)、开花期(2012鄄04鄄06)和成熟期
(2012鄄05鄄12).取样深度为 0 ~ 15 cm.采集的土样经
自然风干,过 2 mm和 0郾 25 mm筛.土壤有机质测定
采用重铬酸钾外加热法;pH 测定采用 pH 计电位法
(水土比为 1 颐 5);有效磷测定采用 0郾 5 mol·L-1
NaHCO3溶液浸提鄄钼锑抗比色法[19] .
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 软件对数据进行处理
和绘图,结果以平均数依标准差表示,采用 Duncan
法对数据进行方差分析和多重比较(琢 = 0郾 05). 采
用 SPSS 20郾 0 统计分析软件对有效磷与 pH 和有机
碳分别进行相关性分析,显著性水平设为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 生物黑炭与无机肥料配施对土壤有效磷含量
的影响
由图 1 可知,不同时期、不同处理间土壤有效磷
含量变化差异显著(由于 C1和 CK 均未施用生物黑
炭,二者变化趋势一致,故未对 C1处理试验结果作
进一步分析,下同).油菜播种前各处理有效磷变化
范围为 10郾 28 ~ 17郾 78 mg·kg-1,处于较低含量水
平.在油菜抽薹期,有效磷变化范围为 19郾 53 ~
40郾 67 mg·kg-1,各处理有效磷含量分别较种植前
增加了 54% 、 81% 、 50% 、 71% 、 90% 、 124% 和
181% .其中 C7处理显著高于其他处理,比 CK 高
49% ;CK、C2、C4和 C6处理间差异不显著,C3处理显
著低于其他处理.
099 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 1摇 不同处理土壤有效磷含量
Fig. 1摇 Soil available phosphorus content under different treat鄄
ments (mean依SE)郾
不同小写字母表示同一时期不同处理间差异显著(P<0郾 05) Differ鄄
ent small letters meant significant difference among treatments at the same
period at 0郾 05 level郾
摇 摇 在油菜开花期,有效磷变化范围为 23郾 57 ~
50郾 40 mg·kg-1 . C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理有效磷
含量分别较种植前提高了 147% 、128% 、143% 、
199% 、277% 和 249% ,较 CK 分别增加了 43% 、
46% 、36% 、39% 、66%和 84% . C7处理显著高于其
他处理,CK显著低于其他处理.
在油菜成熟期,有效磷变化范围为 20郾 46 ~
70郾 67 mg·kg-1 . C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理有效磷
含量分别较种植前提高了 180% 、207% 、234% 、
432% 、464% 和 389% ,较 CK 分别提高了 62% 、
96% 、86% 、147% 、149%和 158% . C6和 C7处理显著
高于其他处理,CK显著低于其他处理.
2郾 2摇 油菜不同生长期各处理土壤 pH和有机碳变化
由表 1 可知,种植前各小区土壤 pH 变化范围
在 4郾 70 ~ 4郾 85,酸性较强. 在油菜抽薹期,pH 变化
范围为 4郾 94 ~ 5郾 12,各处理 pH 均较种植前提高,
CK、C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理较种植前分别提高
0 郾 09、0郾 10、0郾 14、0郾 18、0郾 26、0郾 27和0郾 28. C6和C7
处理的 pH显著高于其他处理,CK 与 C3、C4处理间
差异不显著,C2处理显著低于其他处理.
在油菜开花期,pH 变化范围为 4郾 86 ~ 5郾 25.
C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理较种植前分别提高 0郾 20、
0郾 25、0郾 27、0郾 35、0郾 33 和 0郾 41. C7处理的 pH显著高
于其他处理,CK显著低于其他处理.
在油菜成熟期,pH 变化范围为 4郾 82 ~ 5郾 33.
C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理较种植前分别提高 0郾 24、
0郾 28、0郾 29、0郾 37、0郾 35 和 0郾 49. CK 的 pH 较种植前
有下降趋势,且显著低于其他处理,而施用生物黑炭
处理的 pH增加.在开花期和成熟期,CK的 pH逐渐
降低,明显低于施用生物黑炭处理.
摇 摇 油菜种植前各小区的有机碳变化范围为
7郾 78 ~ 9郾 01 g·kg-1(表 1). 在油菜抽薹期,各处理
的有机碳变化范围为 7郾 95 ~ 11郾 68 g·kg-1 . C2、C3、
C4、C5、C6和 C7处理分别较种植前提高了 5% 、7% 、
25% 、30% 、26%和 48% . 生物黑炭施用量越高,有
机碳增加越多.施用生物黑炭处理均显著高于 CK,
施用生物黑炭各处理间多差异显著.
在油菜开花期,各处理有机碳变化范围为 7郾 98 ~
12郾 78 g·kg-1 . C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理分别较种
植前提高了 11% 、12% 、30% 、40% 、40%和 64% . C6
和 C7处理显著高于其他处理,CK 显著低于施用生
物黑炭处理,施用生物黑炭各处理间差异显著.
在油菜成熟期,有机碳变化范围为 7郾 94 ~
13郾 34 g·kg-1 . C2、C3、C4、C5、C6和 C7处理分别较种
植前提高了 15% 、17% 、36% 、48% 、43%和 71% .施
用生物黑炭处理均显著高于 CK,施用生物黑炭各处
理间多差异显著.
2郾 3摇 施用生物黑炭后有效磷与有机碳和 pH 的相
关关系
CK的 pH 与有效磷相关性不显著(表 2),而
C2 、C3 、C4和C5处理的pH与有效磷有显著相关性,
表 1摇 不同处理土壤 pH和有机碳变化
Table 1摇 Changes of soil pH and organic carbon under different treatments
处理
Treat鄄
ment
种植前 Preplant
pH 有机碳
Organic carbon
抽薹期 Bolting period
pH 有机碳
Organic carbon
开花期 Flowering period
pH 有机碳
Organic carbon
成熟期 Ripening period
pH 有机碳
Organic carbon
CK 4郾 85依0郾 05 8郾 07依0郾 29e 4郾 94依0郾 14c 7郾 95依0郾 37g 4郾 86依0郾 16d 7郾 98依0郾 13f 4郾 82依0郾 08f 7郾 94依0郾 17g
C2 4郾 70依0郾 04 8郾 16依0郾 33d 4郾 80依0郾 05d 8郾 56依0郾 18f 4郾 90依0郾 09c 9郾 02依0郾 46e 4郾 94依0郾 06e 9郾 38依0郾 16f
C3 4郾 76依0郾 07 8郾 72依0郾 36b 4郾 90依0郾 05c 9郾 34依0郾 21e 5郾 01依0郾 09b 9郾 78依0郾 38d 5郾 04依0郾 04d 10郾 15依0郾 18e
C4 4郾 80依0郾 10 8郾 59依0郾 17b 4郾 98依0郾 09bc 10郾 76依0郾 20d 5郾 07依0郾 11b 11郾 16依0郾 57c 5郾 09依0郾 08cd 11郾 68依0郾 26d
C5 4郾 78依0郾 13 8郾 45依0郾 37c 5郾 04依0郾 06b 11郾 05依0郾 44c 5郾 13依0郾 06ab 11郾 82依0郾 35b 5郾 15依0郾 03c 12郾 53依0郾 57c
C6 4郾 83依0郾 03 9郾 01依0郾 11a 5郾 10依0郾 09a 11郾 35依0郾 38b 5郾 16依0郾 15ab 12郾 67依0郾 37a 5郾 18依0郾 15b 12郾 84依0郾 17b
C7 4郾 84依0郾 04 7郾 78依0郾 11d 5郾 12依0郾 07a 11郾 68依0郾 75a 5郾 25依0郾 10a 12郾 78依0郾 10a 5郾 33依0郾 09a 13郾 34依0郾 23a
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters in the same column meant significant difference among treatments at 0郾 05
level郾 下同 The same below郾
1994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 靖摇 彦等: 生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同处理土壤 pH和有机碳与有效磷的相关关系
Table 2 摇 Correlation of soil pH and organic carbon with
available phosphorus under different treatments
处理
Treatment
pH
(n=54)
有机碳
Organic carbon (n=54)
CK 0郾 137 -0郾 358
C2 0郾 640* 0郾 840**
C3 0郾 738* 0郾 973**
C4 0郾 788* 0郾 917**
C5 0郾 695* 0郾 859**
C6 0郾 856** 0郾 884**
C7 0郾 939** 0郾 947**
*P<0郾 05;**P<0郾 01郾 下同 The same below郾
表 3摇 油菜各生育期土壤 pH和有机碳与有效磷的相关关系
Table 3 摇 Correlation of soil pH and organic carbon with
available phosphorus at different growth stages of oil rape
生育期
Growth stage
pH
(n=54)
有机碳
Organic carbon
(n=54)
种植前 Preplant -0郾 035 0郾 097
抽薹期 Bolting period 0郾 341 0郾 636*
开花期 Flowering period 0郾 718* 0郾 632*
成熟期 Ripening period 0郾 804** 0郾 844**
C6和 C7处理的 pH与有效磷有极显著相关性. CK的
有机碳与有效磷相关性不显著,而 C2、C3、C4、C5、C6
和 C7处理的有机碳与有效磷有极显著相关性.土壤
pH在油菜开花期与有效磷相关性显著,在成熟期相
关性极显著;有机碳在油菜抽薹期、开花期与有效磷
相关性显著,在成熟期相关性极显著(表 3).
3摇 讨摇 摇 论
磷是植物生长发育所必需的营养元素之一,磷
在土壤中易固定,向农田中施入大量的可溶性磷肥,
大部分作为无效态(难溶态)在土壤中积累.本试验
将无机肥和生物黑炭配合施用于旱地红壤,结果表
明,在油菜抽薹期各处理有效磷含量均大幅增加,这
与油菜播种时钙镁磷肥的施入和生物黑炭带入的磷
有关,但生物黑炭具有很好的稳定性,分解比较缓
慢[9],导致生物黑炭作用在前期不明显,可能造成
CK与部分施入生物黑炭处理差异不显著.在开花期
和成熟期,CK的有效磷含量逐步减少,施入生物黑
炭处理的有效磷含量则有增加趋势. 这是由于当外
界施入磷肥后,有效磷含量突然升高,由于红壤本身
的固磷作用,其逐渐被土壤中的氧化铁和氧化铝所
吸附固定,形成难溶性的铁磷和铝磷,甚至有效性更
低的闭蓄态磷[20];其次磷在植物能量代谢、糖代谢、
酶促反应和光合作用等过程中起至关重要的作用,
作物的生长过程需要从土壤中吸收大量的磷,导致
土壤中有效磷含量降低[21] .而生物黑炭本身含有部
分磷(含量为 4郾 7 g·kg-1),且其主要由稳定的芳香
化结构组成,理化性质相对稳定,能长期保存在土壤
中而不易被矿化[17] . Glaser 等[22]研究发现,土壤中
的生物黑炭表面可部分被轻度氧化形成羧基、酚基
和酮基,氧化作用显著增加了黑炭表面的含氧官能
团,从而增强了其对阳离子的吸附能力,增加阳离子
交换量,这意味着生物黑炭可以降低养分淋洗,增加
养分循环利用效率. 生物黑炭较大的比表面积使其
吸附能力较强,可以吸附磷并将其滞留在土壤里从
而减少磷的淋失[23] .生物黑炭中含有丰富的有机大
分子和孔隙结构,施入土壤后较易形成大团聚体,因
而可以促进土壤养分离子的吸附和保持,长期提供
或保持养分[24] .施用生物黑炭处理的有效磷含量随
生物黑炭施用量的增加呈升高趋势,且在一定时间
内,时间越长对有效磷的作用越明显.
土壤酸化是很严重的环境问题.红壤地区酸性
化学肥料的大量投入,促进了土壤的富铝化作用,造
成铝毒害.本研究中,施用的钙镁磷肥也可在一定程
度上降低土壤交换性铝的活性,使抽薹期所有处理
土壤 pH值升高;由于施用氮肥在一定程度上可以
降低土壤 pH 值[25],导致 CK 与部分施用生物黑炭
处理差异不显著,且施用少量生物黑炭的 C2处理
pH较 CK低. 黑炭本身的 pH 达 10郾 35,呈强碱性,
施入土壤必然会提高土壤 pH. 袁金华等[26]通过室
内培养试验研究稻壳炭在 20 g·kg-1加入量下对酸
性红壤和黄棕壤的改良效果,结果表明,加入稻壳炭
后,红壤和黄棕壤的 pH值均有不同程度的增加;加
入稻壳炭降低了红壤和黄棕壤交换性酸、交换性铝
及有毒形态铝的含量,增加了土壤交换性盐基数量,
提高了土壤盐基饱和度. 生物黑炭具有很大的比表
面积和阳离子交换量,吸附能力较强,可以吸附 K、
Ca、Mg等盐基离子,减少其淋失,这些离子进入土
壤溶液后也有提高土壤 pH 的作用[19] . 生物黑炭施
用量越多,pH 值越高;在一定时间内时间越长 pH
值越高.
土壤有机碳在土壤肥力、环境保护、农业可持续
发展等方面均起重要作用,是影响土壤肥力和作物
产量高低的决定性因子. 本试验中生物黑炭本身是
作物残体,通过在高温下不完全燃烧制得,其本身有
机碳含量较高,且稳定性强,很难被分解[17] .生物黑
炭的施入量越高,有机碳含量也越高. 另外,生物黑
炭具有弱碱性、多孔性并能保持水分和空气;生物黑
炭含碳量丰富,会部分降解,为微生物提供新的碳
299 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
源;生物黑炭还可以吸附土壤中一些不利于微生物
生长的物质,促进微生物生长,这些都有助于提高土
壤微生物生物量碳含量[27-28] .生物黑炭中灰分元素
较为丰富,施入土壤后作为可溶性养分被作物利用,
促使根系不断向外分泌较多的含碳有机化合物[19] .
此外,较高温度下制备的生物黑炭有大量的孔隙结
构和巨大的表面积,对天然有机质有相对较高的吸
附能力,可有效隔离微生物及其产生的胞外酶与孔
隙内有机质的接触,能降低有机质的可利用性,抑制
土壤有机碳矿化[29] . 因此,施用生物黑炭可以增加
红壤有机碳.
本试验对有效磷与 pH 值和有机碳的相关关系
研究结果表明,在各个生长期及不同处理土壤中的
有效磷与 pH值和有机碳均有显著或者极显著相关
性.在酸性土壤中,磷的有效性随土壤 pH 值而变
化,当 pH值高于一定程度后,随着 pH 值的升高磷
的有效性变大.这是由于生物黑炭含有大量的有机
质,土壤有机磷的含量与土壤有机质呈正相关,其取
决于土壤中有机质数量及有机质分解的速度,随着
有机质的矿化,释放的有效磷增多;也可能是作物吸
收利用有机质的灰分元素如 K、Ca和 Mg等,植物根
分泌的有机酸增加,并与 Zn、Fe 等发生络合或螯合
作用,有机酸分泌增多的同时促进了难溶性磷化合
物溶解度增加,从而增加了有效磷含量[30] . 有机碳
可作为某些微生物的能源,土壤中许多微生物具有
将植物难利用磷转化为可利用磷的能力,具有这种
能力的微生物包括细菌、真菌和放线菌,微生物对无
机固定态磷的溶解作用、对有机磷的降解矿化作用
和对磷的固持,均可提高可利用态磷的含量[31],促
进有效磷含量提高.
参考文献
[1]摇 National Soil Survey Office (全国土壤普查工作室).
Chinese Soil. Beijing: China Agriculture Press, 1998:
201 (in Chinese)
[2]摇 Xian L (线摇 琳), Liu G鄄D (刘国道), Huan H鄄F (郇
恒福), et al. Effects of application of the leguminous
green manures on phosphorus content in latosol soil.
Pratacultural Science (草业科学), 2011, 28 (10):
1781-1786 (in Chinese)
[3]摇 Han D鄄L (韩德梁), Xu Z鄄M (徐智明), Ai L (艾摇
琳), et al. Effect of fertilization on the forage biomass
and quality of aged leafy Elymus sibiricus. Plant Nutri鄄
tion and Fertilizer Science (植物营养与肥料学报),
2009, 15(6): 1486-1490 (in Chinese)
[4]摇 Lei H鄄J (雷宏军), Zhu D鄄W (朱端卫), Liu X (刘摇
鑫), et al. Phosphorus adsorption desorption character鄄
istics in acid soils under amendment. Acta Pedologica
Sinica (土壤学报), 2004, 42(4): 636-640 ( in Chi鄄
nese)
[5]摇 Guo W鄄W (郭万伟), Xiao H鄄A (肖和艾), Wu J鄄S
(吴金水), et al. Distribution of phosphorus in water鄄
stable aggregates in upland and paddy red earths. Acta
Pedologica Sinica (土壤学报), 2009, 46(1): 85-92
(in Chinese)
[6]摇 Liu F (刘 摇 芳), Zhang C鄄S (张长生), Chen A鄄W
(陈爱武), et al. Technology research and application
prospect of straw returning. Crops (作物杂志), 2012
(2): 18-23 (in Chinese)
[7]摇 Ma L (马 摇 莉), Hou Z鄄A (侯振安), L俟 N (吕 摇
宁), et al. Effects of biochar application on wheat
growth and nitrogen balance. Xinjiang Agricultural Sci鄄
ences (新疆农业科学), 2012, 49(4): 589-594 ( in
Chinese)
[8]摇 Zhang H (张 摇 虹), Yang Y鄄F (杨耀峰). Problems
and solutions of straw application. Beijing Agriculture
(北京农业), 2011(30): 145-146 (in Chinese)
[9]摇 Zhang X鄄D (张旭东), Liang C (梁摇 超), Zhuge Y鄄P
(诸葛玉平), et al. Roles of black carbon in the bioge鄄
ochemical cycles of soil organic carbon. Chinese Journal
of Soil Science (土壤通报), 2003, 34(4): 350-355
(in Chinese)
[10]摇 Lehmann J, Gaunt J, Rondon M, et al. Biochar seques鄄
tration in terrestrial ecosystems: A review. Mitigation
and Adaptation Strategies for Global Change, 2006, 11:
403-427
[11]摇 Singh BP, Hatton BJ, Singh B, et al. Influence of bio鄄
chars on nitrous oxide emission and nitrogen leaching
from two contrasting soils. Journal of Environmental
Quality, 2010, 39: 1224-1235
[12]摇 Piccolo A, Pietramellara G, Mbagwu JSC, et al. Effects
of coal derived humic substances on water retention and
structural stability of Mediterranean soils. Soil Use and
Management, 1996, 12: 209-213
[13]摇 Brodowski S, John B, Flessa H, et al. Aggregate鄄occlu鄄
ded black carbon in soil. European Journal of Soil Sci鄄
ence, 2006, 57: 539-546
[14]摇 Chen Y, Shinogi Y, Taira M, et al. Influence of bio鄄
char use on sugarcane growth, soil parameters and
groundwater quality. Australian Journal of Soil Re鄄
search, 2010, 48: 526-530
[15]摇 Mizuta K, Matsumoto T, Hatate Y, et al. Removal of
nitrate鄄nitrogen from drinking water using bamboo pow鄄
der charcoal. Bioresource Technology, 2004, 95: 255-
257
[16]摇 Laird DA, Fleming P, Davis DD, et al. Impact of bio鄄
char amendments on the quality of a typical Midwestern
agricultural soil. Geoderma, 2010, 158: 443-449
[17]摇 Liu Y鄄X (刘玉学), Liu W (刘摇 微), Wu W鄄X (吴
伟祥), et al. Environmental behavior and effect of bio鄄
mass鄄derived black carbon in soil. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2009, 20 (4):
977-982 (in Chinese)
[18] 摇 Li S鄄T (李寿田), Zhou J鄄M (周健民), Wang H鄄Y
3994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 靖摇 彦等: 生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
(王火焰), et al. Characteristics of fixation and release
of phosphorus in three soils. Acta Pedologica Sinica (土
壤学报), 2003, 40(6): 908-914 (in Chinese)
[19]摇 Lu R鄄K (鲁如坤). Analytical Methods for Soil and Ag鄄
ricultural Chemistry. Beijing: China Agricultural Sci鄄
ence and Technology Press, 1999: 180 -181 ( in Chi鄄
nese)
[20]摇 Glaser B, Lehmann J, Zech W. Ameliorating physical
and chemical properties of highly weathered soils in the
tropics with charcoal: A review. Biology and Fertility of
Soils, 2002, 35: 219-230
[21]摇 Huang H (黄 摇 沆), Fu C鄄Y (付崇允), Zhou D鄄G
(周德贵), et al. Progress in reserch of molecular
mechanism of phosphorus absorption in plants. Molecu鄄
lar Plant Breeding (分子植物育种), 2008, 6 (1):
117-122 (in Chinese)
[22]摇 Glaser B, Haumaier L, Guggenberger G, et al. Black
carbon in soils: The use of benzene carboxylic acids as
specificmarkers. Organic Geochemistry, 1998, 29:
811-819
[23] 摇 Zhang A鄄F (张阿凤), Pan G鄄X (潘根兴), Li L鄄Q
(李恋卿), et al. Biochar and the effect on C stock en鄄
hancement, emission reduction of greenhouse gases and
soil reclaimation. Molecular Plant Breeding (分子植物
育种), 2008, 6(1): 117-122 (in Chinese)
[24] 摇 Zimmerman AR. Abiotic and microbial oxidation of la鄄
boratory鄄producted black carbon. Environmental Science
and Technology, 2010, 44: 1295-1301
[25]摇 Du S (杜摇 森), Gao X鄄Z (高祥照). Technical Speci鄄
fications for Soil Analysis. Beijing: China Agriculture
Press, 2006: 108-109 (in Chinese)
[26]摇 Yuan J鄄H (袁金华), Xu R鄄K (徐仁扣). Effects of
rice hull based biochar regulating acidity of red soil and
yellow brown soil. Journal of Ecology and Rural Envi鄄
ronment (生态与农村环境), 2010, 26(5): 472-476
(in Chinese)
[27]摇 Hamer U, Marschner B, Brodowski S, et al. Interactive
priming of black carbon and glucose mineralization. Or鄄
ganic Geochemistry, 2004, 35: 823-830
[28]摇 Kasozi GN, Zimmerman AR, Nkedi鄄kizza P, et al. Cat鄄
echol and humic acid sorption onto a rage of laboratory鄄
producted. Environmental Science and Technology,
2010, 44: 6189-6195
[29]摇 Huang C (黄 摇 超), Liu L鄄J (刘丽君), Zhang M鄄K
(章明奎), et al. Effects of biochar on properties of red
soil and ryegrass growth. Journal of Zhejiang University
(Agriculture and Life Sciences) (浙江大学学报·农
业与生命科学版), 2011, 37(4): 439-445 ( in Chi鄄
nese)
[30]摇 Ma X鄄Q (马祥庆), Liang X (梁摇 霞). Research ad鄄
vances in mechanism of high phosphorus use efficiency
of plants. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生
态学报), 2004, 15(4): 712-716 (in Chinese)
[31]摇 Huang M (黄 摇 敏), Wu J鄄S (吴金水), Huang Q鄄Y
(黄巧云), et al. Process in research on microbiological
action of soil phosphorus. Ecology and Environment (生
态环境), 2003, 12(3): 366-370 (in Chinese)
作者简介摇 靖摇 彦,男,1987 年生,硕士研究生.主要从事水
土资源利用与管理研究. E鄄mail: 2011103091@ njau. edu. cn
责任编辑摇 张凤丽
499 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷