不同生物炭種類與施用量對胡椒園土壤培肥效果研究

覃姜薇 陳雄 林運萍

摘 要 將生物炭用于胡椒園土壤，探討生物炭對胡椒園土壤培肥的作用，為生物炭培肥胡椒園土壤提供依據。試驗設計C1和C2兩種，兩種生物炭施用量均為炭土比10 %、20 %、30 %，空白土壤為對照（CK），測試土壤有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀元素含量。研究結果表明：添加生物炭C1和C2都能顯著提高胡椒園土壤有機質和速效鉀含量，炭土比為30 %的生物炭C2施用量對土壤有機質和速效鉀含量的影響最大；生物炭C1和C2的添加對土壤水解性氮和有效磷含量的影響不明顯。

關鍵詞 生物炭 ；胡椒 ；土壤 ；養(yǎng)分 ；種類 ；比例

中圖分類號 S573+.9

Abstract Use biochar to the soil of pepper gardens， the objective was to investigate the impact of biochar application on the soil of pepper gardens. And provide evidence for use biochar to improve soil fertility of pepper gardens. Application rate of Biochar C1 and C2 were the Biochar/soil of 10%， 20%， 30%. The soil of No biochar was CK， and determine contents of nutritive elements（N， P， K）.The results show that， the biochar C1 and C2 could significantly increase the soil organic matter and available potassium. The most influence on soil organic matter and available potassium is 30% biochar C2， the biochar C1 and C2 have no obvious effect on soil hydrolysable nitrogen and available phosphorus.

Key words biochar ； pepper ； soil ； nutrient ； species ； application amount

胡椒是胡椒科胡椒屬多年生常綠藤本植物，原產印度，是世界重要的香辛料作物，胡椒自1947年引入中國，目前在中國種植面積超過3萬hm2，年總產量超過3萬t[1]，其中海南省種植面積和產量均占全國90 %以上[2]，近年來，胡椒園土壤地力退化明顯，據中國熱帶農業(yè)科學院香飲所的報道，98 %的胡椒園土壤有機質含量在較低范圍內（0-40 g/kg）[3]。生物炭是生物有機材料在缺氧及低氧環(huán)境中經熱裂解后的固體產物，是粉狀顆粒狀的木炭，屬于黑炭[4]。相關研究表明，生物炭可有效調節(jié)土壤N、P、K等營養(yǎng)元素的循環(huán)[5-7]。目前，在有關生物炭培肥胡椒園土壤作用方面未見報道，本研究擬將生物炭添加到胡椒園土壤中，觀察土壤養(yǎng)分含量的變化，以期為生物炭培肥胡椒園土壤提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015年在海南省農墾科學院?？谠囼炚緶厥疫M行。供試土壤取自海南省農墾橡膠研究所一隊胡椒園，有機質含量37.6 g/kg，pH 4.6，水解性氮137 mg/kg，有效磷3.4 mg/kg，速效鉀133 mg/kg。供試2種生物炭C1與C2分別來自密西西比國際水務（中國）有限公司和河南商丘三利公司生產。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗采用生物炭種類和施用量兩因素3水平完全隨機設計，生物炭種類為2種，C1（密西西比國際水務（中國）有限公司生產）和C2（河南商丘三利公司生產），每種生物炭的施用量設3水平，炭土重量比分別為10 %、20 %、30 %，其中C1的3個水平處理分別為T1（10 %）、T2（20 %）、T3（30 %），C2的3個水平分別為T4（10 %）、T5（20 %）與T6（30 %），同時以空白土壤為對照（CK）。試驗共設7個處理，每個處理重復3次。按照試驗設計將生物炭與土壤充分混合后分裝于底部直徑19.5 cm、上口直徑19.5 cm、高20 cm的塑料花盆中，每盆裝入混合土樣1.5 kg，每5 d補水1次，每次100 mL。試驗土樣放在陰涼通風處作自然老化處理，第60天利用土鉆打孔取樣，所取樣品風干后磨細備用。

1.2.2 測定項目及方法

土壤有機質用KCr2O7容量法-外加熱法；水解性氮用堿解擴散法；有效磷用0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀用中性NH4O Ac浸提-火焰光度法。

2 結果與分析

2.1 生物炭不同施用量對胡椒園土壤有機質的影響

在添加生物炭C1的處理中，T3即炭土比為30 %處理的土壤有機質含量最高，顯著高于其它處理與CK，而處理T1、T2 與CK之間沒有顯著差異（p>0.05）（圖1）。在添加生物炭C2的處理中，隨著生物炭C2含量的增加，土壤中有機質含量隨之逐步提高，3個配比處理都顯著高于CK處理，其中T6顯著高于T4、T5與CK， 且不同水平處理間有顯著差異（p>0.05），在同比例炭土比水平處理下，添加C2的土壤有機質含量均明顯高于添加C1的處理。

隨著土壤中生物炭C1含量的增加，水解氮的含量先出現(xiàn)下降，當生物炭含量達到30 %時，水解氮含量略有上升（圖2）。但各處理間的水解氮含量與CK間均沒有顯著差異（p>0.05），添加生物炭C2的處理中，隨C2含量增加土壤中水解氮含量逐步下降。當添加到T6水平時的水解性氮含量最低，比CK減少了93.2 %，T4、T5、T6與CK間土壤水解氮含量差異不顯著（p>0.05）。

隨著生物炭C1添加比例的提高，土壤有效磷含量逐漸提高，其中炭土比為20 %時的T2處理達到最大值，當添加到30 %水平時，土壤有效磷含量降低（圖3）。經SAS分析表明，T2處理有效磷含量與T1、T3差異不顯著，但顯著高于CK，處理T1、T3的有效磷含量與CK差異不顯著（p>0.05）。添加生物炭C2的處理中，有效磷含量總體趨勢是T60.05）。

隨著生物炭C1比例的增加，土壤速效鉀含量逐漸提高，分別提高47.3 %，82.4 %和227.3 %（圖4）。SAS分析結果表明，T1、T2、T3 與CK之間的土壤速效鉀含量差異達到極顯著水平（p>0.01）。添加生物炭C2處理T3、T4和T6提高，土壤速效鉀含量逐漸提，處理T6的速效鉀含量極顯著高于處理T5、T4和CK，處理T5速效鉀含量極顯著高于T4和CK（p>0.01），T4速效鉀含量顯著高于CK。

3 討論與結論

試驗結果表明，添加生物炭C1達到30 %水平時供試土壤的有機質含量有明顯提高，其它處理增加效果不明顯。而在土壤中添加一定比例生物炭C2（10 %炭土比）就能顯著提高有機質含量，說明2種生物炭均有提高土壤有機質含量的效果，而生物炭C2的效果明顯優(yōu)于C1。添加2種生物炭后，不同水平下供試土壤的水解性氮與有效磷含量均無顯著差異，其中生物炭C2對土壤水解氮有一定抑制作用，但作用不明顯。說明2種生物炭對參試土壤水解氮與有效磷含量無顯著影響。添加生物炭C1和C2對供試土壤的速效鉀含量有極顯著的提高作用，添加比例越多效果越顯著。據張華昌等[8]研究結果表明胡椒對N、P、K的需要量與產量呈極顯著正相關，因此，注重胡椒園土壤的養(yǎng)分情況對提高胡椒產量有積極作用。黃超等[9]研究了不同生物質炭投入量對2種不同肥力水平紅壤質量指標的影響，結果表明，紅壤施用生物質炭可增加土壤pH值，增加土壤速效磷、速效鉀和有效氮，增強土壤保肥能力。張祥等[10]研究了施用生物炭對我國南方紅壤和黃棕壤理化性質的影響，表明強酸性紅壤施用生物炭能明顯提高pH而降低其酸度，增加土壤的有機質、速效磷、速效鉀和堿解氮含量，且隨著生物炭施用量的增加，而弱酸性黃棕壤施用生物炭也提高了土壤pH，增加了土壤有機質、速效磷、速效鉀含量，但對該土壤中的堿解氮含量無明顯影響。張晗藝等[11]的研究表明，在玉米苗期，生物炭增加了土壤有機碳和全氮含量，但對土壤全磷和有效磷及PH值沒有影響。本試驗中參試的2種生物炭提高胡椒園土壤中有機質和速效鉀的作用明顯，但是改良土壤水解性氮和有效磷含量的作用不明顯，與前人的研究結果有不同之處，可能是由于生物炭的種類、作物種類或者地域的差異引起的。生物炭在國內外的研究仍處于起步階段，研究過程中所采取的方法，所用不同來源的生物炭以及研究的具體對象等不盡相同，研究的結果顯示生物炭在某些方面的作用仍存在不同結論，因此，對生物炭的探索還有著更廣闊的空間。

綜上所述，添加生物炭C1和C2均能顯著提高胡椒園土壤有機質與速效鉀含量，其中生物炭C2效果顯著優(yōu)于生物炭C1，生物炭C1和C2均對胡椒園土壤水解性氮和有效磷含量的影響不顯著。

參考文獻

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