全 文 ：　
第４３卷　第８期　
２０１３年８月
中 国 海 洋 大 学 学 报
ＰＥＲＩＯＤＩＣＡＬ　ＯＦ　ＯＣＥＡＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ
４３（８）：０８６～０９１
Ａｕｇ．，２０１３
花生壳生物炭对中国北方典型果园酸化土壤改性研究
王震宇，徐振华，郑　浩，宗海英，李　璐
（中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛２６６１００）
摘　要：　由于长期过量氮肥施用，致使中国北方土壤中大量 ＮＨ＋４ 积累，加剧了土壤中的硝化作用，导致土壤ｐＨ值下
降，严重影响了土壤质量和农作物产量。生物炭（ｂｉｏｃｈａｒ）是１种在限氧条件下热解生物质而得到的富碳性材料，含有大
量灰分，ｐＨ值较高，可以通过中和土壤酸度提高ｐＨ，生物炭还可以影响土壤中氮的转化来影响土壤ｐＨ值的变化，因而
具有改良酸性土壤的巨大潜力。本文通过在３００和４００℃２种温度下慢速热解花生壳，得到２种生物炭（ＢＣ３００、ＢＣ４００），
以２．５％和５％的比例添加到招远市果园酸化土壤中。研究表明，经过４４ｄ的培育，添加５％的ＢＣ４００使土壤ｐＨ提高了
１．３３个单位，土壤容重降低了８．２％，同时显著降低了土壤中ＮＯ－３ 含量，抑制了土壤的硝化作用，进而促进了玉米植株生
长，尤其是对植株根系生长的促进更为明显。这些结果表明，生物炭能明显改善北方果园酸化土壤的性质，在酸化土壤改
良上具有广阔的应用前景。
关键词：　生物炭；花生壳；硝化作用；酸性土壤
中图法分类号：　Ｘ１３１．３　　　　　文献标志码：　Ａ　　　　　文章编号：　１６７２－５１７４（２０１３）０８－０８６－０６
　  基金项目：国家海洋公益性行业科研专项（２０１３０５０２１）；青岛市科技发展计划项目（１０－３－３－２１－ｎｓｈ）；山东省优秀中青年科学家奖励基金项目
（ＢＳ２０１０ＨＺ０２３）资助
收稿日期：２０１２－０８－２４；修订日期：２０１３－０１－１１
作者简介：王震宇（１９６９－），男，教授，研究方向为土／水环境中污染物质的迁移转化过程及污染修复与控制。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇ０６２８＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
　　土壤酸化是指土壤中氢离子增加引起土壤ｐＨ值
降低和盐基饱和度减少的过程［１］。据 Ｇａｏ等［２］２０１０
年报道，在１９８０—２０００年的２０年间，我国高达９０％的
农田土壤均发生不同程度的酸化，ｐＨ 值平均下降约
０．５个单位，尤其是北方经济作物土壤的ｐＨ平均下降
了０．５８个单位。其中，以棕壤为主的山东胶东地区果
园土壤酸化最为严重［３］。果园土壤呈极强酸性（ｐＨ为
４．２２）的招远是苹果园土壤酸化的典型区域［３－４］。研究
表明，果园土壤酸化的主要原因是长期过量氮肥（尿
素、碳铵、复合肥）的施用［２，５－６］，其导致了积累在土壤中
的ＮＨ＋４ 在硝化过程中会向土壤中产生大量 Ｈ＋，导致
土壤酸化［２，７］。迄今还未见有效改良果园酸性土壤的
报道。
生物炭作为１种在限氧条件下生物质经慢速热解
得到的细粒度、多孔性的碳质材料［８］，其独特的物化性
质使得其在酸化土壤改良方面潜力巨大［９－１０］。生物炭
的添加可以有效避免常规的酸化土壤改良方法存在的
诸多问题，如长期使用石灰造成的土壤板结、有机物料
的快速降解引起的ＣＯ２温室气体的释放等。研究表
明，生物炭的总碱含量是决定其对土壤酸度中和效果
的主要因素，总碱含量越高，改良效果越好［１０］。另外，
生物炭的有机官能团（如羧基、酚羟基）在较高ｐＨ 下
以阴离子形态存在，可与酸性土壤中的Ｈ＋发生结合反
应，中和土壤酸度［１１］。目前，生物炭对酸性土壤改良的
研究主要针对由于铝毒和肥力低造成的酸性红
壤［１２－１３］。而对于因过量施氮造成的北方果园典型酸化
土壤，生物炭可能通过促进氮的微生物固定［１４］、抑制氮
的矿化 ［１５］、吸附土壤中的 ＮＨ＋４ 和 ＮＯ－３ ［１６］、减少土壤
Ｎ２Ｏ的释放［１７］等过程，影响土壤硝化作用，减少土壤
Ｈ＋释放，提高土壤ｐＨ值，最终改善土壤质地。
同时，生物炭技术的应用也为生物质资源化利用
提供了新途径。我国是世界上花生产量最大的国家，
在加工利用过程中每年会产生高达５００万ｔ的花生壳，
除少部分用于饲料外，大部分都被烧掉或丢弃，造成了
严重的环境问题。因此，本研究利用花生壳作为制备
原料，在３００和４００℃条件下制备生物炭，并将其添加
到我国北方酸性果园土中，分析了生物炭对酸化土壤
ｐＨ、容重、ＮＨ＋４ 的转化以及植物生长的影响，首次从生
物炭对土壤氮转化利用的角度研究生物炭改性中国北
方果园典型酸化土壤的机制，为中国北方果园酸化土
壤改良技术的建立提供新思路。
１　材料和方法
１．１土壤
供试土壤采自山东省招远市的苹果园 （０～
２０ｃｍ），土壤中砂粒占２６．３％，粉粒占５０．８％，黏粒占
１０．４％，质地为沙壤土，ｐＨ值为４．９６，ＮＨ＋４ 和ＮＯ－３ 含
量分别为１４．１５和５０．４４ｍｇ·ｋｇ－１。
８期 王震宇，等：花生壳生物炭对中国北方典型果园酸化土壤改性研究
１．２生物炭的制备
将在山东临沂市平邑镇收集的花生壳６０℃烘干
后放入真空管式炉中，分别在３００和４００℃条件下热
解２ｈ，冷却到室温即得试验所需的生物炭（ＢＣ３００，
ＢＣ４００）。为保证整个热解和冷却过程在限氧条件下进
行，以５００ｍＬ·ｍｉｎ－１的速率在热解管中持续通入
Ｎ２。获得的生物炭经粉碎过２ｍｍ筛备用。
１．３盆栽试验
生物炭与经风干、过２ｍｍ筛的土壤充分混匀后
装入花盆，每盆土重１ｋｇ。生物炭处理为：３００－２．５（以
２．５％的比例加入ＢＣ３００，下同）、３００－５、４００－２．５、４００－５
以及１个不加生物炭的空白对照组。供试植物为玉米
（Ｚｅａ　ｍａｙｓ　Ｌ．），每盆播种５粒种子。置入温室中培
育，温度３０～３５／２０～２５℃，保持土壤湿度为饱和含水
率的６０％。植株生长４４ｄ后取土壤和植物样品进行
测定。
１．４样品测定
生物炭表征：生物炭按照１：２０（ｗ／ｖ水）的比例浸
提后用便携式ｐＨ计（ＩＱ，美国）测定ｐＨ［１８］；灰分含量
按照ＡＳＴＭ （Ｄ－１７８２－８４）［１９］进行测定；采用全自动物
理化学吸附仪（Ａｕｔｏｓｏｒｂ－１Ｃ，康塔，美国）测定比表面
积［２０］；Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ的含量用元素分析仪（Ｖａｒｉｏ　ＥＬⅢ，
德国）测定；生物炭的表面官能团采用傅里叶变换红外
光谱（ＦＴＩＲ）（Ｔｅｎｓｏｒ　２７，Ｂｒｕｋｅｒ，德国）测定，扫描区域
为４　０００～４００ｃｍ－１，分辨率４ｃｍ－１。
土壤容重：环刀法；土壤 ｐＨ：１ｍｏｌ／Ｌ　ＫＣｌ（１：
２．５）浸提后，采用便携式ｐＨ计测定；ＮＨ＋４ 和ＮＯ－３ ：靛
酚蓝比色法和酚二磺酸法［２１］；土壤微生物活性：荧光素
双醋酸酯法（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ　ｄｉａｃｅｔａｔｅ，ＦＤＡ）［２２］；土壤微生物
群落功能多样性：Ｂｉｏｌｏｇ　ＥＣＯ微平板法（Ｂｉｏｌｏｇ，美国）。
用根系扫描仪（ＥＰＳＯＮ　１０００Ｘ，美国）对清洗后的
植物根系进行扫描，利用图像分析软件（ＷｉｎＲＨＩＺＯ
Ｐｒｏ　２００５，加拿大）进行根系形态的分析；植物根系和
地上部经１０５℃杀青、６０℃烘至恒重后测定生物量。
１．５数据分析
本研究中所有试验处理设置３次重复，用软件
ＳＰＳＳ　１６．０对试验数据分析，用 ＡＮＯＶＡ（ＬＳＤ检验
法）进行方差分析，用Ｏｒｉｇｉｎ　７．５绘制图表。
２　结果与讨论
２．１生物炭的物化特性
由表１可见，不同温度下，花生壳的热解程度不
同，得到的生物炭性质也会不同。相对于花生壳原料，
ＢＣ３００、ＢＣ４００具有更高的灰分含量、ｐＨ 值和比表面
积，并且微孔较多。而原料中 Ｏ、Ｈ 含量较高，ＢＣ３００
次之，ＢＣ４００最少。这是因为随着热解温度的升高，花
生壳原料在脱水、脱羧、解聚和炭化等作用下，大量的
Ｏ和 Ｈ损失，部分Ｃ也以气态的形式挥发这也就造成
了生物炭的灰分、ｐＨ比生物质原料的高［８］。
表１　花生壳原料、ＢＣ３００和ＢＣ４００的物理化学性质
Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｐｅａｎｕｔ　ｈｕｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ＢＣ３００ａｎｄ　ＢＣ４００
样品① 灰分②／％ ｐＨ
比表面积③／ｍ２·ｇ－１
Ｎ２ ＣＯ２
孔体积④
／１０－２　ｃｍ３·ｇ－１
Ｃ／％ Ｈ／％ Ｏ／％ Ｎ／％
原料⑤ ７．８２ｂ ５．４４ｃ １．７５　 ７７．５　 ２．０６　 ３９．３９　 ５．３２　 ４０．８３　 １．７８
ＢＣ３００　 ９．３６ａ ９．２５ｂ ３．７５　 １７０．５　 ５．９７　 ５８．０１　 ４．１１　 ２３．６７　 １．７１
ＢＣ４００　 ９．８１ａ １０．５７ａ ４．５４　 １９３．２　 ６．９２　 ６４．７８　 ３．４４　 １９．３４　 １．５６
注：同列相同字母表示处理间在５％水平差异不显著。
Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓｍａｌ　ｌｅｔｔｅｒ　ｂｅｈｉｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｌｕｍｎ　ｍｅａｎｓ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｔ　Ｐ＝０．０５．
①Ｓａｍｐｌｅ；②Ａｓｈ；③ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ；④Ｐｏｒｅ　ｖｏｌｕｍｅ；⑤Ｍａｔｅｒｉａｌ
　　从ＦＴＩＲ谱图中可以看出（见图１），花生壳原料在
３　４００ｃｍ－１的吸收峰为羟基（—ＯＨ）中的 Ｏ—Ｈ 伸缩
振动所引起［２３］，２　９００ｃｍ－１的吸收峰归属于脂肪族
ＣＨｘ的Ｃ—Ｈ伸缩振动吸收峰［２４－２５］，１　０３０ｃｍ－１左右的
峰为脂肪族化合物的Ｃ—Ｏ伸缩振动吸收峰［２６］，而且
这３个峰强度较大，而在１　６３０和１　４３０ｃｍ－１左右的峰
为芳香族化合物中 Ｃ　 Ｃ和 Ｃ　 Ｏ 伸缩振动吸收
峰［２４，２６］，峰的强度较小，表明花生壳原料中存在大量的
高分子有机物。对于ＢＣ３００和ＢＣ４００来说，在３　４００、
２　９００和１　０３０ｃｍ－１处的脂肪类官能团的吸收峰强度均
表现出不同程度的下降，而在１　４３０ｃｍ－１左右芳香族类
官能团的吸收峰则有一定程度上升。可见，随着热解
温度的升高，木质素和纤维素水解作用越强烈，花生壳
原料组分分解越充分，Ｏ和 Ｈ损失越多（见表１），生物
炭表面官能团含量就越少，尤其是脂肪族化合物的官
能团和酸性官能团［２５］；另一方面，高温热解条件下，生
物炭中的木质素及纤维素转化产物逐渐形成，芳香类
的官能团含量逐渐增多，性质趋于稳定［２４］。
２．２土壤容重和土壤ｐＨ的变化
生物炭的添加可以改变土壤容重［９］。本试验的结
７８
中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　３年
图１　花生壳原料、ＢＣ３００和ＢＣ４００的傅里叶变换红外光谱图
Ｆｉｇ．１　ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｐｅａｎｕｔ　ｈｕｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ＢＣ３００ａｎｄ　ＢＣ４００
果表明，土壤中加入生物炭４４ｄ后，土壤容重均表现出
明显降低（Ｐ＜０．０５，见图２ａ）。其中，以５％的比例添
加ＢＣ４００处理的土壤容重最低，比对照组降低了
８．２％，这是因为ＢＣ４００具有较大的孔体积。另外，生
物炭还可以与土壤颗粒形成团聚体和有机／无机复合
体［３１］，从而增加土壤孔隙度和通气性，降低土壤容重，
改善土壤质量［２７］。与此同时，生物炭的添加使得土壤
ｐＨ显著提高［１０，２８］（Ｐ＜０．０１，见图２ｂ），加入ＢＣ４００比
添加ＢＣ３００的土壤ｐＨ高（Ｐ＜０．０１），添加比例为５％
的处理高于２．５％的ｐＨ值，其中添加５％的ＢＣ４００比
对照组提高土壤ｐＨ达１．３３个单位。
２．３土壤中ＮＨ＋４ 和ＮＯ－３ 含量的变化
一方面，生物炭可通过自身含有较高的灰分中和
土壤酸度，使土壤ｐＨ 得到显著提高［１０］；而另一方面，
土壤中的氮仍有可能在硝化作用的转化过程中释放
Ｈ＋而降低土壤ｐＨ值。有研究表明，生物炭可以降低
土壤中的微生物碳进而抑制土壤中氮的矿化［２９］。生物
炭还可以通过吸附一些对硝化作用有抑制作用的酚类
物质而促进硝化作用［３０－３１］。本文的研究发现，加入生
物炭会明显降低土壤中 ＮＨ＋４ 含量（Ｐ＜０．０１，见图
３ａ），这可能是由于花生壳生物炭具有较大的比表面
积，可以通过吸附土壤中的 ＮＨ＋４ ［３２］，导致土壤可利用
的ＮＨ＋４ 减少，硝化作用受到抑制，土壤中ＮＯ－３ 显著降
低（Ｐ＜０．０１）。相对于ＢＣ３００，ＢＣ４００的比表面积较大
（见表１），这就使得其吸附ＮＨ＋４ 能力更强，抑制硝化作
用能力也更强，土壤中 ＮＯ－３ 含量更低（见图３ｂ），土壤
通过硝化作用释放的 Ｈ＋就更少，因而ＢＣ４００提高土
壤ｐＨ的程度也更高些。
８８
８期 王震宇，等：花生壳生物炭对中国北方典型果园酸化土壤改性研究
２．４土壤中微生物活性、群落多样性的变化
Ｋｏｌｂ等［３３］的研究发现，生物炭可以通过吸附抑制
土壤Ｎ矿化作用的酚类化合物来促进Ｎ的矿化，增加
营养元素的可利用性，显著提高土壤中微生物的数量
和活性。但是对于不同生物炭及土壤类型，生物炭对
土壤中微生物的作用也不尽相同［３４］。Ｄｅｍｐｓｔｅｒ等就
发现生物炭加入野外原始土壤中可导致微生物的活性
下降［２９］，而对农田耕作土壤的微生物数量的影响则不
显著［１５］。作者的研究也发现，土壤中加入生物炭４４ｄ
后，土壤微生物活性（见图４）和群落多样性指数（见表
２）均未有明显变化。这可能是因为土壤中抑制Ｎ矿化
作用的酚类化合物含量较少，导致生物炭的加入对土
壤中Ｎ的矿化作用影响较少［３５］；也可能是由于添加生
物炭后的培育时间只有４４ｄ，时间较短，微生物还没有
作出明显的响应［１５］。
（同列相同字母表示处理间在５％水平差异不显著。Ｔｈｅ　ｓａｍｅ
ｓｍａｌ　ｌｅｔｔｅｒ　ａｔ　ｔｈｅ　ｂａｒ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｔ　Ｐ＝０．０５．）
图４　生物炭对土壤微生物活性的影响
Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｉｏｃｈａｒ　ａｍｅｎｄｍｅｎｔ
ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｃｔｉｖｉｔｙ
２．５玉米幼苗植株及根系形态的变化（见表３）
生物炭在一定程度上改善了酸化土壤的物化性
表２　生物炭对土壤微生物多样性指数的影响
Ｔａｂｌｅ　２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｉｏｃｈａｒ　ａｍｅｎｄｍｅｎｔ　ｏｎ　ｓｏｉｌ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｉｎｄｉｃｅｓ ／ａ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
Ｓｈａｎｎｏｎ
（Ｈ′）
Ｅｖｅｎｎｅｓｓ
（Ｅ）
Ｓｉｍｐｓｏｎ
（Ｄ）
Ｃｏｎｔｒｏｌ　 ２．６１７　 ０．９６２　 ０．９０６
３００－２．５　 ２．９７７　 ０．９３８　 ０．９４０
３００－５．０　 ２．８２４　 ０．９４２　 ０．９２８
４００－２．５　 ２．６５２　 ０．９０７　 ０．９０８
４００－５．０　 ２．８０９　 ０．９３０　 ０．９２４
注：同列相同字母表示处理间在５％水平差异不显著。
Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓｍａｌ　ｌｅｔｔｅｒ　ｂｅｈｉｄｅ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｌｕｍｎ　ｉｎｄｉ－
ｃａｔｅｓ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｔ　Ｐ＝０．０５．
质，随之对植物的生长也产生明显的促进效应。从表３
的结果中可以看出，ＢＣ３００与ＢＣ４００对玉米植株根系
的生长均有明显的促进作用，而对地上部生物量的影
响不显著。可见，相对于地上部，生物炭对根系生长的
促进作用更大。另外，从根冠比、根长、根尖数、根表面
和根体积等根系形态参数的变化上也说明了这一点。
生物炭的加入提高了土壤的ｐＨ，降低了土壤容重，减
少了根系的穿透阻力，促进了根系的生长。根系形态
的改变提高了提高Ｎ的利用率［３６］，从而增强了根系吸
收Ｎ肥的能力［３７］，这是生物炭技术在改善土壤质地中
应用的１个显著特点。
本试验只采用了植物废弃物花生壳生物炭，在以
后的研究中可以考虑采用灰分含量更高的畜禽粪便生
物炭以及和植物废弃物生物炭混合使用对酸化土壤进
行改性研究。另外，本试验主要研究了生物炭对土壤
Ｎ的转化，生物炭对土壤 Ｎ淋失以及气体形式（Ｎ２Ｏ、
ＮＨ３）造成Ｎ损失的影响还需进一步深入探讨。
表３　生物炭对植物株高、生物量、根系结构的影响
Ｔａｂｌｅ　３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｉｏｃｈａｒ　ａｍｅｎｄｍｅｎｔ　ｏｎ　ｐｌａｎｔ　ｈｅｉｇｈｔ，ｂｉｏｍａｓｓ，ｒｏｏｔ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
株高
Ｈｅｉｇｈｔ
／ｍｍ
地上部
Ｓｈｏｏｔ
／ｇ
地下部
Ｒｏｏｔ
／ｇ
根冠比
Ｒｏｏｔ－ｓｈｏｏｔ
ｒａｔｉｏ
根长
Ｒｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ
／ｍ
根尖数
Ｒｏｏｔ　ｔｉｐｓ
／ＮＯ．
根表面积
Ｒｏｏｔ　ｓｕｒｆａｃｅ
ａｒｅａ／ｍｍ２
根体积
Ｒｏｏｔ　ｖｏｌｕｍｅ
／ｍｍ３
对照Ｃｏｎｔｒｏｌ　 １　１２５．１ｃ ４．２４ａ ０．４４ｂ ０．１０５ｂ ３４．５ｃ ８　２７７ｃ　 ８３　３６８ｂ １４　７１４ｂ
３００－２．５　 １　１８９．８ｂｃ　 ４．４１ａ ０．４５ｂ ０．１０３ｂ ３６．８ｃ ８　２５８ｃ ８２　４１０ｂ １６　２０４ｂ
３００－５　 １　１９７．８ａｂｃ　 ４．８２ａ ０．４６ｂ ０．０９５ｂ ４３．２ｂｃ　 １０　２５７ｂｃ　 ９７　０１３ｂ １７　３７６ｂ
４００－２．５　 １　２３４．７ａｂ　 ４．７９ａ ０．６６ａ ０．１４０ａ ５４．２ａｂ　 １２　８９８ａｂ　 １２９　３５０ａ　 ２４　７３７ａ
４００－５　 １　２８２．９ａ ４．９２ａ ０．７１ａ ０．１４５ａ ６３．７ａ １６　７３５ａ　 １３９　１８５ａ　 ２６　９９２ａ
注：同列相同字母表示处理间在５％水平差异不显著。
Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓｍａｌ　ｌｅｔｔｅｒ　ｂｅｈｉｄｅ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｌｕｍｎ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｎｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｔ　Ｐ＝０．０５．
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中　国　海　洋　大　学　学　报 ２　０　１　３年
３　结语
生物炭添加到中国北方酸化土壤后，通过高ｐＨ
的中和作用以及抑制土壤硝化作用提高了酸化土壤的
ｐＨ，同时降低了土壤容重，明显改善了土壤质量。其
中添加ＢＣ４００、添加量为５％的改性效果最为明显，可
使土壤ｐＨ 提高１．３３个单位，土壤容重降低８．３％。
生物炭通过改善土壤质量，进而促进了植物生长，特别
是对植株根系生长的促进作用更为明显。由此可见，
生物炭技术在中国北方酸化土壤质地改良方面具有很
好的应用前景。
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ｂｉｏｃｈａｒ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｎｉｎｅ　ｃｒｏｐ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｏｎ　ａｎ　ａｃｉｄｉｃ　Ｕｌｔｉｓｏｌ
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ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ　ｉｎ　ａ　Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ　ｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏ－
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ｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ａｎｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｍｉｎｅｒａｌｉｓａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ　ｂｉｏｃｈａｒ
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０９
８期 王震宇，等：花生壳生物炭对中国北方典型果园酸化土壤改性研究
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ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｌｕｍｎｓ［Ｊ］．
Ｗａｔｅｒ　Ａｉｒ　＆Ｓｏｉｌ　Ｐｏｌｕｔｉｏｎ，２０１０，２１３（１－４）：４７－５５．
［３３］　Ｋｏｌｂ　Ｓ　Ｅ，Ｆｅｒｍａｎｉｃｈ　Ｋ　Ｊ，Ｄｏｒｎｂｕｓｈ　Ｍ　Ｅ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｈａｒｃｏａｌ
ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｂｉｏｍａｓｓ　ａｎｄ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｅ　ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．
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ｍｅｎｔ　ｏｎ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ｂａｌａｎｃｅ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ
Ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００９，４１（６）：１３０１－１３１０．
［３５］　ＤｅＬｕｃａ　Ｔ　Ｈ，ＭａｃＫｅｎｚｉｅ　Ｍ　Ｄ，Ｇｕｎｄａｌｅ　Ｍ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｗｉｌｄｆｉｒｅ－
Ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｃｈａｒｃｏａｌ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｃｙｃｌｉｎｇ　ｉｎ　ｐｏｎｄｅｒｏ－
ｓａ　ｐｉｎｅ　ｆｏｒｅｓｔｓ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ　Ｊｏｕｒｎａｌ，
２００６，７０（２）：４４８－４５３．
［３６］　Ｇａｒｎｅｔｔ　Ｔ，Ｃｏｎｎ　Ｖ，Ｋａｉｓｅｒ　Ｂ　Ｎ．Ｒｏｏｔ　ｂａｓｅｄ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｔｏ　ｉｍ－
ｐｒｏｖｉｎｇ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｎ　ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｃｅｌ　＆Ｅｎｖｉ－
ｒｏｎｍｅｎｔ，２００９，３２（９）：１２７２－１２８３．
［３７］　Ｈｏｄｇｅ　Ａ，Ｒｏｂｉｎｓｏｎ　Ｄ，Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ　Ｂ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｗｈｙ　ｐｌａｎｔｓ　ｂｏｔｈｅｒ：
ｒｏｏｔ　ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｆｒｏｍ　ａｎ　ｏｒ－
ｇａｎｉｃ　ｐａｔｃｈ　ｗｈｅｎ　ｔｗｏ　ｇｒａｓｓｅｓ　ｃｏｍｐｅｔｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ　Ｃｅｌ　＆ Ｅｎｖｉ－
ｒｏｎｍｅｎｔ，１９９９，２２（７）：８１１－８２０．
Ｅｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｐｅａｎｕｔ　Ｈｕｌ　Ｂｉｏｃｈａｒ　ｏｎ　Ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｙｐｉｃａｌ
Ｏｒｃｈａｒｄ　Ａｃｉｄｉｃ　Ｓｏｉｌ　ｉｎ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｃｈｉｎａ
ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎ－Ｙｕ，ＸＵ　Ｚｈｅｎ－Ｈｕａ，ＺＨＥＮＧ　Ｈａｏ，ＺＯＮＧ　Ｈａｉ－Ｙｉｎｇ，ＬＩ　Ｌｕ
（Ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｃｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｌａｒｇｅ　ａｍｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ＮＨ＋４ ｗａｓ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ｓｏｉｌｓ　ｏｆ　ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓ　ｃｏｕｌｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｓｏｉｌ　ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐＨ，ｗｈｉｃｈ　ｍｉｇｈｔ
ｄｅｂａｓｅ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｆｏｏｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｅｖｅｒｅｌｙ．Ｂｉｏｃｈａｒ，ａ　ｃａｒｂｏｎ－ｒｉｃｈ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｆｒｏｍ
ｂｉｏｍａｓｓ　ｉｎ　ａｂｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｏｘｙｇｅｎ，ｍｉｇｈｔ　ｂｅ　ａ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｍｅｎｄｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｃ　ｓｏｉｌｓ．Ｂｉｏｃｈａｒｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏ－
ｄｕｃｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐｅａｎｕｔ　ｈｕｌ　ａｔ　３００ａｎｄ　４００Ｃ（ＢＣ３００，ＢＣ４００），ｔｈｅｎ　ａｄｄｅｄ　ｔｏ　ｏｒｃｈａｒｄ　ａｃｉｄｉｃ　ｓｏｉｌ　ｏｆ　Ｚｈａｏｙｕａｎ
ａｔ　ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　２．５％ａｎｄ　５％ （ｗ％）．Ａｆｔｅｒ　４４ｄａｙｓ　ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ，ａｄｄｉｎｇ　ＢＣ４００ａｔ　ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　５％ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ－
ｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｓｏｉｌ　ｐＨ　ｂｙ　１．３３ｕｎｉｔｓ　ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｂｙ　８．２％．Ｔｈｅ　ＮＯ－３ ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｒｅ－
ｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｙ，ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｐｒｏｍｏ－
ｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｉｏｃｈａｒ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｅａｎｕｔ　ｈｕｌ　ｂｉｏｃｈａｒ　ｍｉｇｈｔ
ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｃ　ｏｒｃｈａｒｄ　ｓｏｉｌ　ｉｎ　ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｂｉｏｃｈａｒ；ｐｅａｎｕｔ　ｈｕｌ；ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｃｉｄｉｃ　ｓｏｉｌ
责任编辑　庞　旻
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