全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：１０４９－１０５５ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４２５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０５－１９ 接受日期：２０１４－０８－１５
基金项目：国家自然科学基金（４１３０１２４７）；国家公益性行业专项（２０１３０３０９５，２０１００３０５９）资助。
作者简介：王耀锋（１９８７—），陕西扶风人，硕士，主要从事生物炭对土壤质量影响研究。Ｅｍａｉｌ：ｗｙｆ６１０３２５＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｓｈｅｎｇｍａｏ＠２６３ｎｅｔ
水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响
王耀锋１，２，刘玉学１，３，吕豪豪１，３，杨生茂１，３
（１浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，杭州 ３１００２１；
２南京农业大学农业资源与生态环境研究所，南京 ２１００９５；
３浙江省生物炭工程技术研究中心，杭州 ３１００２１）
摘要：【目的】生物炭对水稻产量和养分吸收有良好的作用，本文研究生物炭水洗与否对其效果的影响，为生物炭的
高效利用提供支持。【方法】采用盆栽试验，以竹炭和经去离子水冲洗后的竹炭为材料，在不施化肥和配施化肥两
种条件下，研究了竹炭和水洗竹炭对水稻土壤理化性质、水稻秸秆和籽粒产量及Ｎ、Ｐ、Ｋ养分吸收的影响。【结果】
竹炭经水洗后ｐＨ和Ｋ含量显著降低，Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｎａ和Ｍｇ含量，比表面积（ＢＥＴ），总孔容以及平均颗粒大小均
没有显著变化。与不施肥对照相比，竹炭和水洗竹炭单施处理均显著提高土壤ｐＨ、有机碳、速效钾，且两种处理之
间土壤速效钾差异显著；单施竹炭和水洗竹炭分别显著提高水稻秸秆产量１２７％和１５６％，水洗竹炭处理还显著
提高水稻籽粒产量１５７％，水洗与不水洗之间没有显著差异；与化肥对照相比，竹炭和水洗竹炭配施化肥均显著提
高土壤全氮，水洗竹炭配施化肥还显著提高土壤速效磷；竹炭和水洗竹炭处理分别显著提高水稻秸秆产量１８７％
和３３１％，提高水稻籽粒产量１６７％和１８４％。在水稻养分吸收方面，竹炭和水洗竹炭单施显著提高秸秆氮素和
钾素的吸收，水洗竹炭单施还显著提高籽粒氮素的吸收，但二者之间差异不显著；与化肥配合施用，竹炭和水洗竹
炭均显著提高水稻秸秆和籽粒氮素和钾素的吸收，水洗竹炭显著提高籽粒磷素吸收，且水洗竹炭促进水稻秸秆和
籽粒中氮素吸收的效果优于竹炭，但竹炭促进秸秆钾素吸收效果显著优于水洗竹炭，这可能与经水洗后竹炭钾素
含量显著降低有关。【结论】竹炭和水洗竹炭单独施用和与肥料配施均可显著提高水稻的产量和对养分的吸收。
二者相比，水洗提高了竹炭增加水稻氮素利用率和产量的效果，但降低了其补钾能力。从环保、减氮增效以及节约
水资源角度考虑，实际生产中应慎重考虑是否对生物炭进行水洗。
关键词：竹炭；水洗竹炭；秸秆产量；籽粒产量；养分吸收
中图分类号：Ｓ１５６．２，Ｓ１５７．４＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－１０４９－０７
Ｅｆｅｃｔｏｆｗａｓｈｉｎｇｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ
ｏｎｒｉｃｅｙｉｅｌｄａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅ
ＷＡＮＧＹａｏｆｅｎｇ１，２，ＬＩＵＹｕｘｕｅ１，３，ＬＨａｏｈａｏ１，３，ＹＡＮＧＳｈｅｎｇｍａｏ１，３
（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ＳｏｉｌａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ＺｈｅｊｉａｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２１，Ｃｈｉｎａ；
２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅ，ＥｃｏｓｙｓｔｅｍａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ；
３ＺｈｅｊｉａｎｇＢｉｏｃｈａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｔｈｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｏｎｒｉｃｅｙｉｅｌｄａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄ
ｗｉｄｅｌｙ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｉｌｅｘｐｌｏｒｅｈｏｗｗａｓｈｉｎｇｗｉｌａｆｅｃｔｔｈｅｇｏｏｄｎｅｓｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅ
ｅｆｉｃｉｅｎｔｕｓｅｏｆｂｉｏｃｈａｒ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｗａｓｗａｓｈｅｄｗｉｔｈｄｅｉｏｎｉｚｅｄｗａｔｅｒｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｉｒｓｔ．Ｔｈｅｎ，
ｂｏｔｈｔｈｅｗａｓｈｅｄａｎｄｕｎｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｗｅｒｅｕｓｅｄｉｎａｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｓｉｘｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｅｔｕｐ：ｎｏ
ｂｉｏｃｈａｒａｎｄｎｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ（ＣＫ），ｏｎｌｙｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ（Ｂ），ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ（ＷＢ），ｏｎｌｙｃｈｅｍｉｃａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
（ＣＫＦ），ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ（ＢＦ），ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ（ＷＢＦ）．Ｔｈｅｓｏｉｌｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｒｉｃｅｓｔｒａｗａｎｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓａｎｄＮ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】Ａｆｔｅｒ
ｗａｓｈｉｎｇ，ｔｈｅｐＨａｎｄＫｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｂｅｃｏｍｅｌｏｗｅｒ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣ，Ｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃａ，Ｎａａｎｄ
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
Ｍｇ，ｔｈｅＢＥＴｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｔｈｅｔｏｔａｌｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅａｎｄａｖｅｒａｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｋｅｅｐｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｗｈｅｔｈｅｒｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｒｎｏｔ，ｔｈｅｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ，ｐＨａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅＫａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆ
ｂｉｏｃｈａｒ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｉｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＫｏｆｂｉｏｃｈａｒｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｅｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒ．Ｗｈｅｎ
ｕｓｅｄｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｙ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｓｏｉｌｔｏｔａｌＮｉｓｓｉｍｉｌａｒｉｎｂｉｏｃｈａｒｏｆｗａｓｈｉｎｇａｎｄｎｏｔ，ｔｈｅｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＰｉｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｔｈｅｗａｓｈｉｎｇ．Ｔｈｅｒｉｃｅｓｔｒａｗｙｉｅｌｄｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１２７％ ｗｉｔｈｗａｓｈｅｄ
ｂｉｏｃｈａｒａｎｄ１５６％ ｗｉｔｈｕｎｗａｓｈｅｄｏｎｅｓ，ａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１５７％ ｗｉｔｈｗａｓｈｅｄ
ｂｉｏｃｈａｒ，ｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｗａｓｈｉｎｇ．Ｗｈｅｎｃｏｍｂｉｎｅｄｕｓｅｄｗｉｔｈｃｈｅｍｉｃａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ，ｔｈｅｒｉｃｅ
ｓｔｒａｗｙｉｅｌｄｓｗｉｔｈｗａｓｈｅｄａｎｄｕｎｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３３１％ ａｎｄ１８７％，ａｎｄ
ｔｈｅｒｉｃｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１８４％ ａｎｄ１６７％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅＮａｎｄＫｕｐｔａｋｅｓｏｆｒｉｃｅｓｔｒａｗ
ａｎｄｇｒａｉｎａｒｅｂｏｔｈｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｗｏｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒｅａｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ，ａｎｄ
ｔｈｅｇｒａｉｎＮｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＣＫ．ＴｈｅｅｆｅｃｔｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇＰ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｇｒａｉｎｉｓｂｅｔｅｒｉｎｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｂｕｔｔｈａｔｉｎＫｕｐｔａｋｅｏｆｒｉｃｅｓｔｒａｗｉｓｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ，
ｐａｒｔｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄＫｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｔｈｅｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏ
ｂｉｏｃｈａｒｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇＮｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｉｃｅｙｉｅｌｄ．ＢｕｔｌｏｓｅｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＫ
ｓｕｐｐｌｙ．Ｔａｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｓａｖｉｎｇｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ，ｗａｓｈｉｎｇｉｓａｎ
ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｒｉｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ牷ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ牷ｓｔｒａｗｙｉｅｌｄ牷ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅ
生物炭（ｂｉｏｃｈａｒ）是在低氧或缺氧的环境条件
下，通过高温缓慢热解（通常温度小于７００℃），将废
弃物炭化而形成的一类高度芳香化难熔的固态
物［１－２］。制备生物炭的生物质来源广泛，包括农业
秸秆，禽畜粪便，木材物质等［３］。生物炭富含有机
碳，可以提高土壤有机碳含量［４］，且大多呈碱性，提
高酸性土壤 ｐＨ［５－６］，并且具有离子吸附交换能力，
可改善土壤的阳离子和阴离子交换量，从而可提高
土壤的保肥能力［７］，其含有一定量的矿质养分，可
增加土壤中矿质养分含量［８］。
鉴于生物炭众多的优点，其在农业上得到了较
为广泛的应用。然而，生物炭对作物产量的影响研
究结果不一致［４，９］。生物炭增产方面的报道较
多［１０］，特别是与肥料配施效果更好［１１］，如 Ｃｈａｎ
等［１２］研究发现，１００ｔ／ｈｍ２的生物炭配施氮肥后，萝
卜产量最高可增加２６６％。但也有研究发现，生物
炭用量 ５和 １５ｔ／ｈｍ２时，大豆和玉米的产量有所下
降［１３］。因此，弄清楚生物炭组分对土壤质量及养分
吸收的影响，对于理解生物炭对作物生长及产量的
影响的本质及其机理具有重要的现实意义。水洗是
处理生物炭较简单的物理方式，对生物炭本身结构
及性质影响较小，水洗后生物炭成分及功能是否发
生变化及其对作物养分吸收及吸附作用的影响［１４］，
是探明生物炭增产及其农业应用的基础。本文通过
对竹炭进行水洗处理，通过盆栽研究竹炭和水洗竹
炭在施肥和不施肥条件下对土壤养分、水稻产量和
养分吸收的影响，探讨水洗竹炭对水稻产量的作用，
以期为生物炭在作物上的应用提供理论依据。
１ 材料与方法
１１ 供试材料
供试土壤采自浙江省海宁市许村镇浙江省农科
院杨渡科研基地，土壤为渗育型水稻土，采样深度
０—２０ｃｍ，利用方式为水旱轮作。土壤ｐＨ为 ６２３、
有机质含量 １０５ｇ／ｋｇ、全氮含量 ００８０％、全磷含
量 ００７１％、全钾含量 ０５０３％、速效磷含量 ２４３
ｍｇ／ｋｇ、速效钾含量 ７１０ｍｇ／ｋｇ，质地为壤土。土
样收集风干后，过 ２ｍｍ土筛用于盆栽试验；另取部
分土样进一步过０１４９ｍｍ筛，用于土壤全氮、有机
碳、全磷和全钾等的测定。
研究使用的竹炭是竹材在６００℃炭化而来。烧
制好的竹炭经粉碎，过０．８５ｍｍ筛，装于塑料袋中，
待用。
水洗竹炭是把上面获得竹炭经过多次水洗后获
得。具体操作步骤：把竹炭置于预先清洗干净的盆
子（根据用量决定用盆子或者大烧杯）中，按生物炭
和去离子水１∶５的比例加入去离子水，并定期搅拌
使混合均匀，放置过夜后过滤上清液，再次按此比例
加入去离子水，如此循环往复，直到水洗后滤液中钾
的含量小于１０ｍｇ／Ｌ即可。一般来说，要这样清洗
５次后即可达此要求，这与生物炭的炭化温度及其
木质素纤维素含量等因素有关。之后将水洗竹炭放
０５０１
４期 王耀锋，等：水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响
置１０５℃的烘箱烘干，备用。
１２ 盆栽试验设计
试验采用随机区组设计，共设６个处理：空白对
照（ＣＫ）；添加竹炭（Ｂ）；添加水洗竹炭（ＷＢ）；常规
施肥（ＣＫＦ）；添加竹炭 ＋常规施肥（ＢＦ）；添加水洗
竹炭＋常规施肥（ＷＢＦ）。每个处理装土量４ｋｇ，生
物炭用量按 ４４４ｇ／ｋｇ土壤（约合１００ｔ／ｈｍ２），化肥
施用均按照Ｎ∶Ｐ２Ｏ５∶Ｋ２Ｏ ＝２∶１∶１２实施，其中氮
磷钾肥分别由尿素、普通过磷酸钙和氯化钾提供，尿
素按 ０２８９ｇ／ｋｇ土壤（约３００ｋｇ／ｈｍ２）施加，每个处
理６个重复。试验前，将竹炭、水洗竹炭与土壤混合
均匀装于塑料桶，供试作物为水稻，在２０１３年４月
２８日移栽，整个水稻生长期都处于淹水状态，７月
２１日收获。水稻收获后，置于通风处使其自然风
干，然后在烘箱６５℃烘干，测定籽粒和秸秆产量；并
采集土壤样品，土样风干、充分混匀，过筛保存，分析
土壤养分。
１３ 测定方法
竹炭和水洗竹炭中 Ｃ、Ｎ、Ｈ和 Ｓ元素采用元素
分析仪 （德国 ＥＬＥＭＥＮＴＡＲ 元素分析仪 ｖａｒｉｏ
ｍｉｃｒｏ），其中的磷和钾元素采用硫酸－催化剂消解，
火焰光度计法测定钾，钒钼黄比色法测定磷［１５］。
ＢＥＴ比表面积利用全自动物理化学吸附仪，采用容
量法，以９９９９％的 Ｎ２作为吸附质，在液氮温度７７
Ｋ条件下测定样品的吸附 －脱附等温线，并通过
ＢＥＴ法计算总比表面积以及平均孔径，相对压力
０９９时的液氮吸附值换算成液氮体积得到总孔容。
ｐＨ测定，称取 １００ｇ的生物炭于三角瓶中，加入去
离子水 ２５ｍＬ，即，生物炭的质量∶去离子水体积 ＝
１∶２５，室温下振荡，静置后测定［１５］。
土壤ｐＨ用酸度计（土∶水＝１∶２５）测定；全氮
用凯氏蒸馏法测定；有效磷用 ＮａＨＣＯ３浸提—钼锑
抗比色法测定；速效钾用 ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４浸提—火焰
光度计法测定；土壤有机碳用 Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７氧化—外加
热法测定［１５］。水稻植株和籽粒中 Ｎ、Ｐ和 Ｋ元素含
量采用硫酸－催化剂消解，凯氏蒸馏法测定氮，火焰
光度计法测定钾，钒钼黄比色法测定磷［１５］。
１４ 数据处理
统计分析采用ＤＰＳ７０５软件单因素方差分析，
ＬＳＤ多重比较处理间差异的显著性（α＝００５），并
用ＳｉｇｍａＰｌｏｔ１００作图。
２ 结果与分析
２１ 水洗对竹炭性质的影响
竹炭水洗前后，其养分含量和物理性质发生了
不同程度的改变（表１）。竹炭中灰分含量由原来的
９８２％下降到 ５１０％，而离子态的钾，也由原来的
２７８％下降到１３７％；而水洗前后竹炭中 Ｃ、Ｎ、Ｐ、
Ｓ、Ｃａ、Ｎａ和 Ｍｇ的含量均无显著变化。由于水洗后
灰分显著减少导致ｐＨ略有下降，但其比表面积、总
孔容以及平均颗粒大小均没有降低。
表１ 竹炭水洗前后理化性质变化
Ｔａｂｌｅ１ Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ
ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｗａｓｈｅｄ
指标
Ｉｎｄｅｘ
水洗前
Ｂｅｆｏｒｅｗａｓｈｅｄ
水洗后
Ａｆｔｅｒｗａｓｈｅｄ
ｐＨ ９８４±００２ａ ８９８±００４ｂ
Ｃ（％） ７０９±０９３ａ ６９３±１３８ａ
Ｈ（％） ２５６±０１８ａ ２５５±０４５ａ
Ｎ（％） ０４１±００５ａ ０３６±００７ａ
Ｓ（％） ００４６±０００５ａ ００４４±０００４ａ
Ｐ（％） ０１１±００３ａ ００９±００２ａ
Ｋ（％） ２７８±０１２ａ １３７±００１ｂ
Ｃａ（％） ０１４４±０００９ａ ０１４１±０００５ａ
Ｎａ（％） ０００３±０００２ａ ００１８±０００３ａ
Ｍｇ（％） ００２７±０００２ａ ００２５±０００１ａ
灰分 Ａｓｈ（％） ９８２±２８６ａ ５１０±１８９ｂ
比表面积 （ｍ２／ｇ）
Ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ
９０６±７８４ａ ８２５±３９３ａ
总孔容 （ｃｍ３／ｇ）
Ｔｏｔａｌｐｏｒｅ
００５２±０００６ａ ００５１±０００３ａ
粒径 （ｎｍ）
Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ
６４１５±３２９ａ ６７０５±２００ａ
注（Ｎｏｔｅ）：同行数据后不同的小写字母代表水洗前后５％的显
著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓｉｎａｒｏｗａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５
ｌｅｖｅｌ．
２２ 水洗竹炭配施肥料对水稻土壤养分的影响
生物炭中的矿质养分，发达的孔隙结构以及较
大的比表面积等，均能影响土壤的养分含量。如表
２所示，经过一季的水稻种植后，与空白对照（ＣＫ）
相比，竹炭和水洗竹炭使土壤 ｐＨ分别提高０２６和
０３５，土壤有机碳和速效钾分别提高 ２２８４％和
２４８６％以及１９１１％和７９６％；与施肥对照（ＣＫＦ）
１５０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
相比，竹炭和水洗竹炭使土壤 ｐＨ分别提高０３６和
０３３，使土壤有机碳、全氮和速效钾分别增加
２１０５％和１９１９％，１６７％和１５１％以及１６７９％
和 ５１３％，且水洗竹炭显著提高土壤速效磷
７９０％。与水洗竹炭相比，竹炭能显著增加土壤速
效钾。因此，竹炭和水洗竹炭能显著提高土壤 ｐＨ、
有机碳和速效钾，且竹炭对土壤速效钾的提升效果
优于水洗竹炭。
表２ 水洗竹炭对水稻土壤性质的影响
Ｔａｂｌｅ２ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
有机碳 （ｇ／ｋｇ）
ＯｒｇａｎｉｃＣ
全氮 （ｇ／ｋｇ）
ＴｏｔａｌＮ
有效磷（ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
速效钾 （ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
ｐＨ
ＣＫ ６２３±１２１ｂ ０７１５±００６６ｃ ２７２２±１６８ｃ ２９３±２１ｄ ６４２±００５ｂ
Ｂ ２０４６±２０４ａ ０７８３±０１０３ｂｃ ２６２９±０４７ｃ ８５３±８４ｂ ６６８±０１２ａ
ＷＢ ２１７２±５４６ａ ０７９４±００６９ｂｃ ２７６８±１４０ｃ ５２７±４６ｃ ６７７±００７ａ
ＣＫＦ ６９３±０４５ｂ ０８２５±００３４ｂ ３１５６±０７１ｂ ３７７±３８ｄ ６３６±００７ｂ
ＢＦ ２１５２±１５９ａ ０９６２±００１８ａ ３２６５±０９７ａｂ １０１±５０ａ ６７２±０１１ａ
ＷＢＦ ２０２３±２５６ａ ０９４９±００３９ａ ３４０５±１５０ａ ５７０±３６ｃ ６６９±０１０ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—空白对照 Ｂｌａｎｋｃｏｎｔｒｏｌ；Ｂ—竹炭 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；ＷＢ—水洗竹炭 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；ＣＫＦ—施肥对照 Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｏｎｔｒｏｌ；ＢＦ—竹炭＋常规施肥 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ＷＢＦ—水洗竹炭 ＋常规施肥 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．同列数据后不同的小写字母代表水洗前后５％的显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｂｅｔｗｅｅｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｗａｓｈｅｄｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５ｌｅｖｅｌ．
２３ 水洗竹炭配施肥料对水稻秸秆和籽粒产量的
影响
如图１所示，无论对于水稻的籽粒还是秸秆产
量，竹炭和水洗竹炭配施肥料产量都显著高于二者
单施，说明肥料与生物炭配合使用具有正的交互作
用。对于水稻秸秆产量来说，与 ＣＫＦ相比，竹炭和
水洗竹炭使秸秆产量分别增加１８７％和３３１％，且
水洗竹炭增产效果更好；较 ＣＫ分别提高秸秆产量
１２７％和１５６％，但二者之间没有差异。而对水稻
籽粒产量，竹炭和水洗竹炭较 ＣＫＦ提高籽粒产量
１６７％和 １８４％，与 ＣＫ相比，水洗竹炭也提高
１５７％，且二者之间未见显著差异。因此，竹炭和水
洗竹炭配施肥料能显著提高水稻籽粒和秸秆产量，
且水洗竹炭提高秸秆产量效果更好，单施二者也提
高了水稻秸秆产量，而仅单施水洗竹炭提高了籽粒
产量，竹炭没有显著差异。
２４ 水洗竹炭配施肥料对水稻秸秆养分吸收的
影响
从水稻秸秆氮吸收（图２）可以看出，无论施肥
与否，水稻秸秆吸收的氮量与对照 ＣＫ相比均达到
显著差异水平；施肥条件下，水洗竹炭吸氮量显著高
于竹炭；而不施肥时两者之间没有显著差异。因此，
竹炭和水洗竹炭与肥料配施后秸秆氮素吸收量
提高。
图１ 不同处理对水稻秸秆和籽粒产量的影响
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅ
ｙｉｅｌｄｓｏｆｒｉｃｅｓｔｒａｗａｎｄｇｒａｉｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—空白对照 Ｂｌａｎｋｃｏｎｔｒｏｌ；Ｂ—竹炭 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；
ＷＢ—水洗竹炭 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；ＣＫＦ—施肥对照 Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｏｎｔｒｏｌ；ＢＦ—竹炭 ＋常规施肥 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ＷＢＦ—水洗竹炭＋常规施肥 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄ
ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．柱上不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ０．０５ｌｅｖｅｌ．］
从水稻秸秆磷养分吸收量（图２）可以看出，所
有处理的秸秆中磷素吸收均低于０１％，无论施肥
与否，竹炭和水洗竹炭的磷素吸收量均无明显差异。
因此，生物炭未能影响秸秆磷素的吸收。
研究认为，生物炭能增加植物养分的吸收，特别
２５０１
４期 王耀锋，等：水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响
是钾元素，可能与生物炭中钾元素含量较高有关。
从水稻秸秆钾素吸收量来看，竹炭和水洗竹炭的所
有处理钾素吸收均显著高于 ＣＫ，说明无论施肥与
否，竹炭和水洗竹炭均能显著提高秸秆钾素养分的
富集，且竹炭配施肥料显著高于水洗竹炭配施肥料。
２５ 水洗竹炭配施肥料对水稻籽粒养分吸收的
影响
不论施肥与否，添加竹炭均可提高水稻籽粒的
氮素吸收，且水洗竹炭籽粒氮素吸收量更高（图２）。
不施肥条件下，不论竹炭是否经过水洗，均不能
提高籽粒的磷吸收量。施肥条件下，添加竹炭处理
可增加籽粒对磷素的吸收，但处理间差异不显著，水
洗竹炭增加显著。因此，水洗竹炭配施肥料对提高
水稻籽粒磷素的吸收效果更好。
不施肥条件下，施用竹炭不会增加籽粒对钾的
吸收，而正常施肥条件下，添加竹炭可显著提高籽粒
钾的吸收，因此，水洗竹炭在正常施肥条件下促进养
分吸收的效果好于不水洗。
图２ 竹炭不同处理对水稻秸秆和籽粒氮、磷和钾吸收的影响
Ｆｉｇ．２ ＥｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎＮ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅｓｉｎｒｉｃｅｓｔｒａｗａｎｄｇｒａｉｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：ＣＫ—空白对照 Ｂｌａｎｋｃｏｎｔｒｏｌ；Ｂ—竹炭 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；ＷＢ—水洗竹炭 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒ；ＣＫＦ—施肥对照 Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；
ＢＦ—竹炭＋常规施肥 Ｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ＷＢＦ—水洗竹炭 ＋常规施肥 Ｗａｓｈｅｄｂａｍｂｏｏｂｉｏｃｈａｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．柱上不同字母表示处理间差异达５％显著水平 Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ０．０５
ｌｅｖｅｌ．］
３ 讨论
３１ 水洗竹炭配施肥料对土壤养分的影响
生物炭大多为碱性［１６］，由于生物炭的灰分中含
有大量钾、钠、钙、镁等离子，进入土壤后，可以交换
土壤中 Ｈ＋及交换性铝［１６］，从而在一定条件下使土
壤ｐＨ增加［４］，并减少土壤中活性铝含量，增加其有
效钾、磷等含量［１１］。本研究表明，尽管竹炭水洗后
降低了其灰分、ｐＨ以及钾含量，但是其施入土壤仍
可提高土壤ｐＨ，且水洗竹炭和竹炭两者之间无显著
差异，这可能是基础土壤的 ｐＨ较高，土壤中 Ｈ＋及
交换性 Ａｌ３＋比较少，以及土壤的缓冲性共同作用的
３５０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
结果。生物炭中的有机碳主要是以不易降解芳香结
构为主［１７］，因而进入土壤可提高土壤有机碳含量，
而本实验表明通过添加竹炭和水洗竹炭也提高了土
壤有机碳含量，但二者之间没有显著差异，可能与竹
炭水洗后含碳量无显著差异有关。由于生物炭中钾
含量较高，添加到土壤后可以显著提高土壤速效钾，
这与刘玉学等［１８］的研究结果一致，且水洗竹炭中钾
含量显著低于竹炭，从而也使竹炭土壤速效钾显著
高于水洗竹炭。生物炭与肥料配施可提高土壤全氮
含量，这可能是用于生物炭能降低水分在土壤中的
移动性，从而使水分携带离子的移动性减弱，进而降
低了如硝态氮等的淋溶损失［１９］，达到固定土壤氮素
之目的。
３２ 水洗竹炭配施肥料对水稻秸秆和籽粒产量的
影响
研究证明，生物炭与肥料配合施用具有显著的
增产效应［２０］。本试验中，肥料与竹炭和水洗竹炭配
施都可显著提高水稻籽粒和秸秆产量，且水洗竹炭
显示出更加显著的增产效果。尽管经过水洗后，竹
炭灰分含量较低，特别是钾含量，但对提高秸秆生物
产量效果更佳，原因可能是一方面土壤供钾充足时，
作物对钾素的养分利用率降低［２１］；另一方面也可能
是水洗竹炭提高了土壤速效磷含量，体现了磷钾配
合的正交互作用。从单施效果来看，尽管二者都能
提高秸秆产量，但是只有水洗竹炭使籽粒产量提高。
有研究表明，在高量单施生物炭情况下 （１００
ｔ／ｈｍ２），萝卜产量也没有获得显著提高，而配施氮肥
后，萝卜产量显著增加，说明生物炭可提高作物氮素
利用率［１２］。本实验在水稻秸秆和籽粒上也得到类
似的结果。对于生物炭高量施用导致减产的原因，
可能是一方面土壤有效氮素含量本身较低，大量使
用影响水稻生理生长，降低水稻叶片的叶绿素含量，
从而可能使作物产量下降［１３］；另一方面也可能是生
物炭具有较高的碳氮比，会固持土壤大量氮素，进而
降低水稻植物对氮素的吸收利用［２０］。因此，对于生
物炭增产或减产的机理研究还需要根据实验条件，
土壤类型，生物炭种类等做进一步深入研究。
３３ 水洗竹炭配施肥料对水稻秸秆和籽粒养分吸
收的影响
本研究表明，竹炭和水洗竹炭能提高秸秆氮素
吸收量，且水洗竹炭促进籽粒氮养分的吸收效果更
好，而竹炭仅在施肥条件下促进养分吸收，说明生物
炭在配施肥料条件下显著提高了氮素利用率。尽管
竹炭和水洗竹炭处理的土壤全氮没有显著差异，但
是与肥料配施后者较前者秸秆吸收更多的氮素，且
水洗竹炭较竹炭籽粒富集氮素能力更强，这可能与
水洗竹炭较竹炭更能降低Ｎ２Ｏ排放有关（水洗竹炭
单施和配施肥料较竹炭分别降低 Ｎ２Ｏ累积排放量
１７２％ 和１６２％）。而张晗芝等［２２］的研究表明，石
灰性土壤施用生物炭抑制了玉米幼苗的生长，玉米
收获后，玉米干物质量以及氮、磷养分的吸收量并没
有增加，这与本文研究结果不一致，推测可能原因是
土壤性质、作物种类等因素不同所致。
本试验所有处理秸秆中磷素吸收都低于
０１％，可能与水洗和未水洗生物炭中磷素含量（分
别是０１１％和００９％）均较低且差别不大有关。研
究表明，施用竹炭更加剧了植物磷素的缺乏，推测可
能与竹炭能吸附固定土壤的磷素有关［２３］。这与本
试验中竹炭和水洗竹炭对磷素吸收没有影响的结果
并不一致，可能是土壤有效磷高于施肥对照，尽管秸
秆磷素吸收没有提高，但是水洗竹炭配施肥料提高
了籽粒中磷素的吸收，这可能与氮的吸收促进了磷
吸收有关。
本研究中竹炭和水洗竹炭均可提高秸秆钾素养
分的吸收，且竹炭配施肥料效果更优于水洗竹炭；二
者与肥料配施也能提高籽粒钾素的吸收。这是由于
添加的生物炭含钾量较高，二者依次加入的纯钾量
约 ４８９ｇ和 ２４１ｇ，远远高于施肥对照（０１ｇ），因
而可能引起养分的奢侈吸收；且与水洗竹炭相比，竹
炭能显著提高土壤速效钾，因而竹炭在秸秆吸收养
分较多。
竹炭经过水洗后，可以显著减低竹炭中灰分、钾
素，且由于灰分含量减少，造成 ｐＨ略有下降，且水
洗竹炭在提高氮素利用率上优于竹炭，这对指导生
物炭在水稻减氮节本增效环保持续生产栽培中具有
重要的意义，而该效应是否能够稳定持续，还需要进
一步大田研究验证。另外，研究中采用的水洗实际
是实验室条件下的去离子水，至于生物炭水洗的生
产应用及相关技术还需要进一步研究探讨。
４ 结论
竹炭水洗显著降低了其 ｐＨ和灰分含量，特别
是钾元素。施用竹炭和水洗竹炭均能提高土壤ｐＨ、
有机碳和速效钾，竹炭对土壤速效钾的提升效果优
于水洗竹炭，而提升土壤全氮和速效磷含量、促进土
壤养分供应不如水洗竹炭。竹炭和水洗竹炭配施肥
料均能显著提高水稻籽粒和秸秆产量，水洗竹炭提
高秸秆产量效果好于竹炭，但增产效果与竹炭差异
４５０１
４期 王耀锋，等：水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响
不显著。从环保、减氮增效以及节约水资源角度考
虑，实际生产中应慎重考虑是否对生物炭进行水洗。
参 考 文 献：
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ＳｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅ，２００６，１１：３９５－４２７．
［３］ ＬｅｈｍａｎｎＪ．Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙｉｎｔｈｅｂｌａｃｋ［Ｊ］．ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＥｃｏｌｏｇｙａｎｄ
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ｌｅａｃｈｉｎｇｉｎａｎａｒｃｈａｅｏｌｏｇｉｃａｌＡｎｔｈｒｏｓｏｌａｎｄａＦｅｒａｌｓｏｌｏｆｔｈｅ
ＣｅｎｔｒａｌＡｍａｚｏｎ ｂａｓｉｎ： ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， ｍａｎｕｒｅ ａｎｄ ｃｈａｒｃｏａｌ
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［２１］ 胡泓，王光火．钾肥对杂交水稻养分积累以及生理效率的影
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ＨｕＨ，ＷａｎｇＧＨ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎｎｕｔｒｉｅｎｔ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｈｙｂｒｉｄｒｉｃｅ［Ｊ］．
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［２２］ 张晗芝，黄云，刘钢，等．生物炭对玉米苗期生长、养分吸收
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ＺｈａｎｇＨＺ，ＨｕａｎｇＹ，ＬｉｕＧｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｏｎｃｏｒｎ
ｇｒｏｗｔｈ，ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅａｎｄｓｏｉｌｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｓｅｅｄｉｎｇ
ｓｔａｇｅ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１０，１９（１１）：
２７１３－２７１７
［２３］ ＹａｎＧＺ，ＫａｚｕｔｏＳ，ＳａｔｏｓｈｉＦｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｂａｍｂｏｏ
ｃｈａｒｃｏａｌａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｍｉｘｅｄｐｌａｎｔｉｎｇｗｉｔｈ
ｇｒａｓｓｅｓａｎｄｓｏｉｌｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｐｅｃｉｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓｐｏｏｒ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＪａｐａｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＲｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
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５５０１