不同農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)炭對(duì)雷竹林酸化土壤的改良效果

包駿瑤，趙穎志，嚴(yán)淑嫻，白 珊，李松昊，徐秋芳，葉正錢(qián)，沈 穎，陳俊輝

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州311300；2.浙江省杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 311300）

土壤酸化是中國(guó)土壤面臨的主要問(wèn)題之一，也是土壤退化的一個(gè)重要特征。據(jù)報(bào)道，中國(guó)南方經(jīng)濟(jì)作物土壤的pH值自20世紀(jì)80年代至今平均下降了0.3［1］。土壤酸化容易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)差、肥力低且有毒重金屬含量過(guò)度積累，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重威脅糧食安全及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。集約經(jīng)營(yíng)模式被認(rèn)為是導(dǎo)致土壤酸化的重要因素之一［2］。雷竹Phyllostachys violascens是一種優(yōu)良筍用竹種，在浙江省境內(nèi)廣泛栽植。近年來(lái)，冬季以地表覆蓋增溫和大量施用肥料為核心技術(shù)的雷竹早產(chǎn)高效經(jīng)營(yíng)模式得到大面積推廣和應(yīng)用［3］。這種長(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)模式雖然給當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但由于缺乏科學(xué)管理，也產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如土壤酸化、養(yǎng)分流失、增加面源污染［4］，干擾了土壤微環(huán)境，導(dǎo)致土壤微生態(tài)失衡、微生物多樣性衰退［2］、土壤酶活性明顯降低［5］，從而直接或間接地引起雷竹林提前退化。大量化學(xué)氮肥施用易造成雷竹林土壤銨態(tài)氮硝化加速，硝酸鹽淋溶；高溫高濕過(guò)程促進(jìn)覆蓋物分解產(chǎn)生腐殖酸和有機(jī)酸使得鹽基飽和度降低，交換性酸總量增加。酸化也促使土壤中重金屬元素有效態(tài)含量明顯提高，從而抑制土壤微生物繁殖和活性［2］。針對(duì)雷竹林土壤退化的主要成因，研究者們相繼提出了施用石灰和石灰氮等手段［6］。然而，長(zhǎng)期施用石灰易引起養(yǎng)分失衡、土壤板結(jié)，特別是導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降［7］。石灰氮雖然可以短期內(nèi)緩解雷竹林土壤酸化并控制土傳病害，但是強(qiáng)烈地抑制了土壤微生物生物量和酶活性［6］。因此，尋找一種既能中和土壤酸度、提高土壤肥力，又能恢復(fù)土壤微生態(tài)平衡，促進(jìn)土壤微生物繁殖及活性的理想改良劑，對(duì)提高酸化土壤的生產(chǎn)力和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有雙重意義。隨著生物質(zhì)炭技術(shù)的發(fā)展，將生物質(zhì)廢棄物熱解成生物質(zhì)炭進(jìn)行土壤應(yīng)用被認(rèn)為是當(dāng)前國(guó)際應(yīng)對(duì)氣候變化、增強(qiáng)土壤碳匯的新途徑［8］。生物質(zhì)炭因其較大的表面積和較高的孔隙度而具有良好的重金屬和有機(jī)污染物吸附能力［9］。生物質(zhì)炭較高的pH值可以中和土壤酸性；其表面帶有負(fù)電荷，具有較高的陽(yáng)離子交換量，可以提高土壤肥力，降低鋁對(duì)作物的毒害作用［10］。不僅如此，生物質(zhì)炭還能有效提高土壤微生物的生物量，提高細(xì)菌類(lèi)群多樣性［11］。然而，不同原料制備的生物質(zhì)炭物理、化學(xué)性質(zhì)差異較大［12］，施入土壤后對(duì)土壤酸化改良效果和對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)和活性影響也可能存在較大差異。中國(guó)農(nóng)林廢棄物資源龐大，但是利用率普遍較低。據(jù)估計(jì)，僅農(nóng)業(yè)就產(chǎn)生超過(guò)7億t·a-1作物秸稈生物量，其中有1/4的秸稈就地燃燒［13］；竹材加工業(yè)對(duì)竹材的利用率僅約40%［14］；僅杭州市臨安區(qū)產(chǎn)生的山核桃Carya cathayensis蒲殼多達(dá)5萬(wàn)t·a-1［15］，相當(dāng)大一部分山核桃蒲殼被隨意丟棄和焚燒，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。針對(duì)上述情況，將農(nóng)林廢棄物熱解成生物質(zhì)炭加以應(yīng)用，是廢棄物資源化有效手段，也是本研究的立足點(diǎn)。利用不同原料生物質(zhì)炭對(duì)雷竹林酸化土壤進(jìn)行改良的研究還未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究通過(guò)分析不同原料生物質(zhì)炭對(duì)土壤養(yǎng)分、酸度、微生物豐度和酶活性影響，比較不同原料生物質(zhì)炭對(duì)酸化雷竹林土壤的化學(xué)和生物學(xué)改良效果，為農(nóng)林廢棄物資源化利用和酸化土壤修復(fù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自浙江省杭州市臨安區(qū)板橋鎮(zhèn)（30°14′N(xiāo)，119°42′E）。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為15.9℃，年降水量為1 350～1 500 mm，年日照時(shí)數(shù)1 774 h，無(wú)霜期236 d。土壤類(lèi)型屬于粉砂巖母質(zhì)上發(fā)育的紅壤土類(lèi)。選擇集約經(jīng)營(yíng)超過(guò)10 a的雷竹林樣地，與相鄰區(qū)域未集約經(jīng)營(yíng)林地相比，該樣地pH值下降了1.0～1.5個(gè)單位。于2015年4月設(shè)置10 m×10 m樣地，隨機(jī)取樣法采集0～20 cm土壤樣品5份，混合均勻，自然風(fēng)干后過(guò)2 mm篩備用。供試土壤基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

收集玉米Zea mays秸稈、竹材邊角料和山核桃蒲殼，自然風(fēng)干后，剪成小塊，置于特制的密閉容器中，放于馬弗爐中350℃下限氧熱裂解4 h制得不同原料生物質(zhì)炭。制得的生物質(zhì)炭通過(guò)1 mm篩，混合均勻后備用。供試玉米秸稈炭、竹炭和山核桃蒲殼炭的基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 供試土壤及不同材料生物質(zhì)炭的基本性質(zhì)Table 1 Selected properties of soil and biochars pyrolyzed from different feedstocks

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：對(duì)照（不加生物質(zhì)炭，ck），添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%玉米秸稈炭（CB），添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%竹炭（BB）和添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%山核桃蒲殼炭（PB），重復(fù)3次·處理-1。將生物質(zhì)炭樣品與土壤充分混合后裝入塑料盆中，盆的位置隨機(jī)擺放。播種大小均勻飽滿(mǎn)的種子20?！づ瑁?，等黑麥草Lolium perenne種子萌發(fā)1周后，間苗至10株·盆－1。用去離子水調(diào)節(jié)土壤濕度至約60%田間最大持水量。盆栽試驗(yàn)培養(yǎng)時(shí)間為90 d，培養(yǎng)期間不添加肥料，定期補(bǔ)充去離子水。盆栽90 d后剪取黑麥草地上部分，置于60℃烘箱中烘干至恒量，稱(chēng)量。

1.3 土壤化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)分析

盆栽結(jié)束后采集土壤樣品，過(guò)2 mm篩，混勻，分成3份。1份自然風(fēng)干，用于土壤基本性質(zhì)測(cè)定；1份放在4℃冰箱保存，用于土壤酶活性分析、銨態(tài)氮（NH4+-N）和硝態(tài)氮（NO3－-N）測(cè)定；剩余的1份冷凍干燥后保存至－70℃冰箱。土壤pH值，有機(jī)碳（SOC），全氮（TN），銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分析參照魯如坤［16］的方法。 土壤交換性酸采用 1 mol·L－1氯化鉀溶液淋洗， 堿滴定法測(cè)定［16］。

1.4 土壤總DNA提取和微生物豐度定量PCR分析

土壤總DNA提取采用MOBIO公司生產(chǎn)的土壤DNA提取試劑盒（PowerSoil DNA Isolation Kit，美國(guó)），按試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。用質(zhì)量濃度為1.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)提取后的DNA樣品，采用微量分光光度計(jì)（ND-1000，NanoDrop Technologies，美國(guó)）測(cè)定其濃度和純度。以土壤細(xì)菌16S rDNA和真菌18 S rDNA 為目的基因， 采用通用引物（細(xì)菌： 338F/518R［17］， 真菌： NS1F/FungR［18］）在熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）儀CFX96TM Real-Time System（Bio-Rad，美國(guó)）上進(jìn)行基因擴(kuò)增。反應(yīng)體系、質(zhì)粒及標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作參照文獻(xiàn)［11］進(jìn)行。

1.5 土壤酶活性分析

土壤脫氫酶和β-葡萄糖苷酶活性分析分別采用氯化三苯基四唑還原法和硝基酚比色法測(cè)定，結(jié)果分別以三甲基甲臜（TPF， μg·g－1·h－1）和對(duì)硝基酚（PNP， μg·g－1·h－1）表示。 土壤纖維二糖苷酶、 亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性分析采用微孔板熒光法［19］，重復(fù)3次·樣品－1，同時(shí)設(shè)置不加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的對(duì)照。用多功能酶標(biāo)儀（SynergyTMH1,Biotek，美國(guó)）在熒光激發(fā)光365 nm和檢測(cè)光波長(zhǎng)450 nm下測(cè)定反應(yīng)液熒光值， 單位為 nmol·g－1·h－1。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），Duncan法多重比較檢驗(yàn)各處理間的差異顯著性，相關(guān)性分析采用皮爾遜（Pearson）相關(guān)分析法進(jìn)行雙尾檢驗(yàn)確定顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑麥草生物量和土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由表2可知：培養(yǎng)結(jié)束后，玉米秸稈炭（CB）和山核桃蒲殼炭（PB）處理下黑麥草生物量顯著高于對(duì)照（ck），增幅分別為43%和61%；而竹炭（BB）處理與對(duì)照無(wú)顯著差異。與ck相比，CB，BB和PB處理均顯著提高了土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增幅分別為35%，19%和50%。CB和PB顯著提高了土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，BB處理未顯著改變?nèi)|(zhì)量分?jǐn)?shù)，但顯著提高了碳氮比。與ck相比，僅PB處理顯著增加了硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)；3種生物質(zhì)炭處理均顯著降低了土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中PB降幅最大。

表2 不同原料生物質(zhì)炭添加下黑麥草生物量和土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化Table 2 Changes in ryegrass biomass and soil nutrient contents with addition of biochars pyrolyzed from different feedstocks

2.2 土壤pH值和交換性酸質(zhì)量摩爾濃度變化

如表3所示：與ck相比，CB和PB處理均顯著提高了土壤pH值，增幅分別為18%和17%，而B(niǎo)B處理與ck無(wú)顯著差異。3種生物質(zhì)炭處理均顯著降低了交換性氫質(zhì)量摩爾濃度，其中降幅為CB＞PB＞BB，而僅CB和PB顯著降低了交換性鋁（降幅分別為81%和35%）和交換性酸總量（降幅分別為69%和36%）。

表3 不同原料生物質(zhì)炭添加下土壤pH值和交換性酸質(zhì)量摩爾濃度變化Table 3 Changes in soil pH and exchangeable acid content with addition of biochars pyrolyzed from different feedstocks

圖1 不同原料生物質(zhì)炭添加下真菌18S rRNA基因拷貝數(shù)、細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)和真菌細(xì)菌比變化Figure 1 Changes in fungal 18S rRNA gene copies,bacterial 16S rRNA gene copies and the ratio of fungi to bacteria with addition of biochars pyrolyzed from different feedstocks

2.3 土壤真菌、細(xì)菌豐度變化及其與土壤養(yǎng)分和酸堿度的相關(guān)性

不同原料生物質(zhì)炭處理下土壤真菌和細(xì)菌基因豐度如圖1所示。不同處理間真菌18S rRNA基因拷貝數(shù)為3.80×109～7.64×109，其中CB處理顯著高于ck，提高幅度為53%，而其他處理與ck無(wú)顯著差異。不同處理間細(xì)菌16S rRNA基因拷貝數(shù)比對(duì)應(yīng)的真菌高1個(gè)數(shù)量級(jí)，為1.88×1010～4.66×1010，CB處理與ck無(wú)顯著差異，而B(niǎo)B和PB處理均顯著高于ck。不同處理對(duì)應(yīng)的真菌細(xì)菌比與對(duì)照均無(wú)顯著差異，而CB處理顯著高于BB和PB處理。由表4可知：真菌豐度與交換性酸、硝態(tài)氮分別呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)，而與全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)，與其他性質(zhì)無(wú)顯著相關(guān)性。細(xì)菌豐度僅與碳氮比呈顯著正相關(guān)，真菌細(xì)菌比與碳氮比、硝態(tài)氮分別呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)。

表4 土壤真菌豐度、細(xì)菌豐度和真菌細(xì)菌比與土壤酸度、養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性Table 4 Correlations between soil fungal,bacterial abundance and fungi to bacteria ratio and soil acidity as well as soil nutrients contents

2.4 土壤碳、氮、磷轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性變化

如表5所示：與ck相比，3種生物質(zhì)炭處理均顯著提高了β-葡萄糖苷酶活性和酸性磷酸酶活性；僅PB處理顯著提高了土壤脫氫酶活性；BB和PB處理均顯著提高了纖維二糖苷酶活性，提高幅度為PB＞BB，CB處理與ck無(wú)顯著差異；3種生物質(zhì)炭處理對(duì)亮氨酸氨基肽酶活性無(wú)影響。

表5 不同原料生物質(zhì)炭添加下土壤碳、氮、磷轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性變化Table 5 Changes in soil enzyme activities involved in C,N,P cycling with addition of biochars pyrolyzed from different feedstocks

3 討論

3.1 生物質(zhì)炭對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的改良效果

盡管生物質(zhì)炭在雷竹林土壤中應(yīng)用還鮮見(jiàn)報(bào)道，但是生物質(zhì)炭在南方油菜Brassia campestris地紅壤上的應(yīng)用研究證實(shí)生物質(zhì)炭具有良好的改良土壤酸性潛力［20］。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果較為一致，這是因?yàn)樯镔|(zhì)材料熱解成生物質(zhì)炭后，其pH值、有機(jī)官能團(tuán)、碳酸鹽、灰分堿含量與生物質(zhì)材料相比均得到了明顯提高［21］，能夠有效中和土壤酸性。本研究進(jìn)一步表明，不同材料來(lái)源生物質(zhì)炭改良土壤酸性能力存在差異，其中玉米秸稈炭和山核桃蒲殼炭改良效果較好。這可能由于玉米秸稈炭和山核桃蒲殼炭具有較高的灰分堿，能快速中和土壤酸度。李九玉等［20］研究發(fā)現(xiàn)：生物質(zhì)炭處理下土壤pH值與生物質(zhì)炭的含堿量成顯著正相關(guān)。YUAN等［21］也指出不同原料制備的生物質(zhì)炭均能提高酸性紅壤pH值，但效果存在差異，表現(xiàn)為豆科Leguminosae作物生物質(zhì)炭效果優(yōu)于非豆科作物生物質(zhì)炭。由于豆科植物含有較高的氮素，這也暗示氮素較高的生物質(zhì)炭具有更為豐富的碳酸鹽和表面含氧官能團(tuán)，能較好中和土壤酸性物質(zhì)，降低土壤交換性酸和交換性鋁［21］。

除了改善土壤酸性外，不同生物質(zhì)炭均提高了土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。生物質(zhì)炭因?yàn)榫哂懈叨确枷阈缘奶冀M分和較高的碳氮比，在土壤中不易被微生物降解，土壤中添加生物質(zhì)炭可長(zhǎng)期增加土壤碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)［22］。除了山核桃蒲殼炭提高了土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，另2種生物質(zhì)炭對(duì)土壤硝態(tài)氮其均無(wú)影響，而且顯著降低了土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低可能與生物質(zhì)炭具有較強(qiáng)的有機(jī)物和礦質(zhì)態(tài)氮吸附能力有關(guān)。TAGHIZADEH-TOOSI等［23］研究表明，生物質(zhì)炭能吸附土壤中的銨態(tài)氮，且吸附的這些氮素是生物可利用的。山核桃蒲殼炭處理下硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高可能是因?yàn)橥寥腊毖趸钚蕴岣?，促進(jìn)了所吸附的銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。本研究還發(fā)現(xiàn)，除了竹炭，玉米秸稈炭和山核桃蒲殼炭處理均顯著提高了黑麥草生物量。一方面由于玉米秸稈炭和山核桃蒲殼炭均能顯著提高雷竹林土壤pH值，降低土壤交換性酸質(zhì)量摩爾濃度，從而提高養(yǎng)分有效性；另一方面，這2種生物質(zhì)炭施用后顯著提高了有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3.2 生物質(zhì)炭對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)改良效果

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。生物質(zhì)炭施用于土壤后可以通過(guò)直接或間接作用影響微生物的豐度、組成及功能，進(jìn)而影響土壤各種生物化學(xué)過(guò)程［24］。研究發(fā)現(xiàn)，添加生物質(zhì)炭能顯著提高養(yǎng)分較為貧瘠的溫帶土壤微生物豐度［25］，對(duì)有機(jī)質(zhì)較高的稻田土壤的微生物豐度也有明顯的促進(jìn)作用［26］。李明等［26］研究表明，施用水稻Oryza sativa秸稈炭和玉米秸稈炭均增加了南方酸性紅壤中細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量，微生物生物量碳和磷脂脂肪酸總量平均比對(duì)照增加63%和48%。本研究結(jié)果也表明，添加3種生物質(zhì)炭能不同程度地提高酸化雷竹林土壤細(xì)菌、真菌豐度。LEHMANN等［24］認(rèn)為，生物質(zhì)炭對(duì)土壤酸度的改善，對(duì)養(yǎng)分含量的提高，對(duì)微生物的庇護(hù)作用以及對(duì)有毒物質(zhì)的吸附作用均利于增加土壤微生物豐度。ROUSK等［27］研究表明，隨著土壤pH值的提高，酸性土壤中細(xì)菌豐度和多樣性會(huì)增加，而真菌變化不明顯。本研究中除了竹炭，另外2種生物質(zhì)炭均顯著提高了土壤pH值，降低了土壤交換性酸質(zhì)量摩爾濃度，這可能是細(xì)菌豐度提高的重要原因之一。此外，多孔結(jié)構(gòu)使生物質(zhì)炭具有較強(qiáng)的土壤水分和養(yǎng)分固持能力，為土壤微生物生存提供了良好的棲息環(huán)境［28］。本研究中，添加竹炭雖然未能顯著提高土壤pH值，但竹炭高度的孔隙結(jié)構(gòu)是促進(jìn)細(xì)菌磷脂脂肪酸含量的重要因素［29］。FARRELL等［30］研究表明，盡管生物質(zhì)炭本身是比較惰性的，但其中仍有一部分小分子物質(zhì)能在短期內(nèi)作為微生物代謝底物。不同原料制備的生物質(zhì)炭在理化性質(zhì)上存在較大差異，不同微生物類(lèi)群對(duì)生物質(zhì)炭的響應(yīng)也不同。相比細(xì)菌，真菌豐度僅在玉米秸稈炭處理下顯著提高；盡管與對(duì)照相比不同處理下真菌細(xì)菌比值未改變，但玉米秸稈炭處理下其比值顯著高于另外2種生物質(zhì)炭。這一結(jié)果說(shuō)明真菌對(duì)玉米秸稈炭添加具有更好的適應(yīng)性，其原因可能是玉米秸稈炭介導(dǎo)的土壤養(yǎng)分及微環(huán)境變化更適合真菌或其對(duì)真菌利用性更高。相關(guān)分析也表明，真菌豐度與全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)。

土壤酶調(diào)控有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)，對(duì)環(huán)境干擾敏感，是衡量土壤綜合肥力的敏感指標(biāo)［31］。目前，生物質(zhì)炭添加對(duì)土壤酶活性的影響已有報(bào)道，但還存在一些爭(zhēng)議，主要與添加量、酶的種類(lèi)、生物質(zhì)炭性質(zhì)等有關(guān)。BAILEY等［32］研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖苷酶、脂肪酶、亮氨酸氨基肽酶和乙酰葡糖胺糖甘酶活性對(duì)生物炭響應(yīng)并不一致，主要與生物質(zhì)炭對(duì)酶或底物的吸附作用及土壤微生物的變化有關(guān)。與此相似，本研究也發(fā)現(xiàn)3種生物質(zhì)炭添加對(duì)多種酶活性影響差異較大。3種生物質(zhì)炭均不同程度提高了脫氫酶、β-葡萄糖苷酶、纖維二糖苷酶和酸性磷酸酶活性，而對(duì)亮氨酸氨基肽酶無(wú)影響（山核桃蒲殼炭最高）。這些酶活性的提高表明生物質(zhì)炭添加可能促進(jìn)了土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)速率。土壤酶活性與作物產(chǎn)量具有密切的相關(guān)性［34］，土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性的提高可能是促進(jìn)黑麥草生長(zhǎng)的因素之一。盡管如此，不同原料生物質(zhì)炭添加對(duì)雷竹林土壤微生物結(jié)構(gòu)、功能和酶活性的長(zhǎng)期和田間影響還不清楚，需要開(kāi)展更多的長(zhǎng)期野外定位試驗(yàn)。

4 結(jié)論

不同原料生物質(zhì)炭可以不同程度地提高土壤pH值，降低交換性氫和交換性鋁及交換性酸總量，改良酸性效果為玉米秸稈炭＞山核桃蒲殼炭＞竹炭。3種生物質(zhì)炭均顯著提高了土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低了土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。玉米秸稈炭可以顯著提高真菌豐度，而山核桃蒲殼炭和竹炭可以提高細(xì)菌豐度，這種變異與不同生物質(zhì)炭改善土壤酸性、養(yǎng)分等微環(huán)境及自身可利用性有一定關(guān)系。相比玉米秸稈炭和竹炭，山核桃蒲殼炭可以較大幅度促進(jìn)多種土壤酶活性，提高土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率。山核桃蒲殼炭和玉米秸稈炭處理下黑麥草生物量的提高主要?dú)w因于2種生物質(zhì)炭對(duì)土壤酸度、養(yǎng)分、微生物豐度和相關(guān)酶活性的改善作用。綜合而言，山核桃蒲殼炭和玉米秸稈炭均具有較好的酸化雷竹林土壤化學(xué)和生物學(xué)改良能力，而竹炭效果較差。

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