模擬酸雨下生物炭添加對土壤鹽基離子淋失的影響

鄭梅迎，彭玉龍，劉明宏，李彩斌，胡賁，耿偉，張久權(quán)，楊繼鑫，郭先鋒，張繼光*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，山東 青島 266101；2.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000；3.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551700；4.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

酸雨是當今世界最嚴重的環(huán)境問題之一[1]。我國酸雨區(qū)面積約53萬km2，尤以長江以南地區(qū)影響最為嚴重[2]。酸雨是導致農(nóng)田土壤酸化的一個重要誘因[3]，土壤酸化會加快土壤中鹽基離子淋失，降低交換性Ca2+、Mg2+、K+等鹽基離子的生物有效性，并增加鋁和錳離子的累積，從而限制作物生長，并最終導致農(nóng)作物減產(chǎn)[4-5]。劉俐等[6]通過酸雨淋溶試驗發(fā)現(xiàn)，隨著模擬酸雨pH值的降低，農(nóng)田土壤鹽基離子淋失量增加，且酸雨對交換性鹽基離子的敏感性依次為Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+。鹽基離子對土壤性質(zhì)及植物的生長發(fā)育極其重要[7-8]，如何采取有效措施降低土壤鹽基離子淋失、改良酸性土壤以提高土壤保肥能力備受關(guān)注。

目前關(guān)于酸化土壤改良研究主要集中在改善土壤酸堿度方面，例如施用石灰等堿性物質(zhì)直接中和土壤酸度。這種方法雖然有效，但長期使用會導致土壤板結(jié)、養(yǎng)分不平衡等問題。土壤酸堿度改良需要和土壤肥力提升一起實現(xiàn)。生物炭是農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)在缺氧條件下熱裂解形成的穩(wěn)定的富碳產(chǎn)物，其具有孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大和理化性質(zhì)穩(wěn)定等特點，生物炭本身蘊含大量養(yǎng)分，非常適用于酸性土壤改良。近年來，生物炭已被廣泛用于農(nóng)田改良土壤和增加作物產(chǎn)量[9]。生物炭的主要組分——灰分中含有大量的可溶態(tài)鹽基離子，其被釋放進入土壤可提高土壤的鹽基飽和度，改良土壤酸性[10]。目前，生物炭對土壤養(yǎng)分及肥力作用的研究大多集中在降低硝態(tài)氮、氨態(tài)氮和磷、鉀等損失方面[11-12]，而酸雨對土壤的危害主要表現(xiàn)在加快土壤鹽基離子淋失、降低土壤鹽基離子飽和度等，但在酸雨淋洗下添加生物炭對土壤鹽基離子的影響尚不明確。

貴州遵義是我國西南酸雨的主要分布區(qū)之一，同時也是我國優(yōu)質(zhì)烤煙的主產(chǎn)區(qū)，遵義煙田因酸雨及大量施氮而導致的酸化等土壤退化問題較為嚴重[13]。遵義煙田土壤主要以黃壤及黃壤性水稻土為主，其緩沖能力差，土質(zhì)較松散，極易發(fā)生水土流失。為此，本研究以遵義煙區(qū)黃壤性水稻土為研究對象，通過室內(nèi)土柱試驗，研究不同pH值模擬酸雨條件下，添加生物炭對土壤及其淋出液中K+、Na+、Ca2+和Mg2+等交換性鹽基離子的影響，旨在明確模擬酸雨條件下生物炭對鹽基離子的持留效應(yīng)，為我國西南酸雨區(qū)煙田土壤改良中生物炭的應(yīng)用提供理論依據(jù)和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為遵義市湄潭縣的典型煙田耕層（0～20 cm）土壤，土壤類型為黃壤性水稻土。樣品采集后在室內(nèi)自然風干，去除大石塊和植物根莖等雜質(zhì)，然后過2 mm 篩保存?zhèn)溆?。所取土壤的基本理化性質(zhì)為：pH（H2O）6.37、有機質(zhì) 23.74 g·kg-1、總氮 1.45 g·kg-1、速效磷36.41 mg·kg-1、速效鉀265.24 mg·kg-1、交換性鈣 2.88 g·kg-1、交換性鎂 0.52 g·kg-1、交換性鉀2.17 g·kg-1、交換性鈉0.72 g·kg-1。

供試生物炭購自貴州時科金年生物科技有限公司，材料來源為廢棄煙稈，熱裂解炭化溫度為350 ℃，熱解時間為 2 h，pH（H2O）8.48，交換性鈣 11.81 g·kg-1、交換性鎂 4.25 g·kg-1、交換性鉀6.45 g·kg-1、交換性鈉5.09 g·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

室內(nèi)土柱淋洗試驗于2019年3—5月在中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所實驗室內(nèi)進行，采用雙因素全面試驗法，設(shè)置4 種生物炭（過0.25 cm 篩）添加量處理，分別為0（B0）、0.5%（B0.5）、1.0%（B1）和2.0%（B2）；模擬酸雨按遵義當?shù)厮嵊甑碾x子組成，采用濃H2SO4和濃 HNO3按摩爾濃度比為2.5∶1 配制 pH 為3.5（A3）和5.6（A5）的酸雨淋洗液，以及pH 為7.0（A7）的蒸餾水分別進行模擬酸雨淋洗試驗。試驗共計12 個處理，每個處理3次重復(fù)。

室內(nèi)土柱試驗方法為：將3.0 kg 土壤樣品與一定比例生物炭混合均勻后，按照田間土壤容重1.05 g·cm-3裝填入高50 cm、半徑為5.5 cm 的圓柱形PVC 管中，每次裝填20 cm，均勻裝入柱內(nèi)并壓實，以保證試驗土柱的容重與田間土壤基本一致，同時盡量減少邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，最終形成40 cm 的土柱。在土柱的上部和圓柱管底部（已打孔）分別鋪一層尼龍網(wǎng)和一層（約1 cm）干燥石英砂（經(jīng)酸洗和去離子水洗凈），起到減少對表層土的擾動及過濾的作用。試驗中3 個生物炭添加量處理分別是0.5%、1%和2%，相當于向土壤中帶入的鹽基離子含量分別為：Ca2+0.176、0.351 g·kg-1和 0.703 g·kg-1；Mg2+0.064、0.128 g·kg-1和0.255；K+0.097、0.193 g·kg-1和 0.387 g·kg-1；Na+0.076、0.153 g·kg-1和0.305 g·kg-1。土柱裝填完成后，加蒸餾水至60%田間持水量（田間持水量為16.5%），靜置預(yù)培養(yǎng)48 h。

淋洗方法參考田文杰等[14]的方法并稍作修改，淋洗液裝入懸放于土柱上方的玻璃瓶中，并用醫(yī)用輸液器控制流速，調(diào)節(jié)注射器的閥門使流速控制在約1.5 mL·min-1。根據(jù)遵義地區(qū)的年均降雨量（1 200 mm），扣除實際降雨地表徑流的流量損失，確定模擬淋洗量為年平均降雨量的60%，一年實際淋溶量約為720 mm，按照土柱橫截面計算后的總計淋溶量為7 000 mL，以每24 h 淋溶一次，每次250 mL 計算，共淋洗28次，每2 次淋洗后收集1 次淋出液，共收集14 次淋出液，測定淋出液的體積和電導率及 Ca2+、Mg2+、K+、Na+等鹽基離子含量，淋洗試驗結(jié)束后將土柱里的土壤取出，風干并過2 mm 篩后用于土壤交換性鹽基離子指標的測定。

1.3 測定指標及方法

淋出液的電導率采用電導率儀（DDS-11A 型）測定[15]；淋出液的 Ca2+、Mg2+、K+和 Na+含量參照彭瑞興[16]的方法，采用火焰原子吸收分光光度法測定。土壤交換性 Ca2+、Mg2+、K+和 Na+含量參照鮑士旦等[17]的方法，其中土壤交換性Ca2+和Mg2+采用原子吸收法測定，交換性K+和Na+采用火焰光度法測定。土壤pH 值按照土壤和去離子水1∶2.5（m/V）混勻后，采用電位法測定[18]；而煙稈生物炭的pH 值按照生物炭和去離子水1∶20（m/V）混勻后，采用電位法測定[19]。土壤田間持水量采用環(huán)刀法測定[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 進行數(shù)據(jù)處理及圖表制作，采用SPSS 19.0進行雙因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理土壤淋出液中電導率的變化

電導率可以反映土壤中水溶性離子的溶出狀況。在模擬酸雨條件下，煙田土壤添加生物炭后，所有處理組合其淋出液的電導率隨淋洗次數(shù)的增加呈下降趨勢（圖1）。經(jīng)前兩次淋洗后B2A3 處理下淋出液電導率最高，為 3.2 mS·cm-1，B0A7 處理最低，為 1.65 mS·cm-1。相同pH值酸雨淋洗下，添加生物炭的處理淋出液電導率大于無生物炭添加的處理，且隨生物炭添加量的增加淋出液電導率增加。B2 處理下淋出液電導率分別為B0、B0.5、B1 處理下的 2.61、1.09、1.17倍。相同生物炭添加量下，隨淋洗液pH值升高，淋出液電導率降低，A3 處理下淋出液電導率分別為A5 和A7 處理的1.37 倍和1.58 倍。在淋洗結(jié)束時，各處理淋洗液的電導率均處于0.5 mS·cm-1以下。

2.2 添加生物炭對淋出液中交換性鹽基離子的影響

2.2.1 對淋出液中Ca2+含量的影響

由圖2 可知，整體上，隨淋洗次數(shù)的增加，各處理淋出液Ca2+含量呈降低的趨勢。B1A3 和B1A7 處理在第4 次淋洗時Ca2+淋出量達到最高點，分別為16.13 mg·kg-1和 10.96 mg·kg-1，其余處理均在第2次淋洗時達到最高點。淋洗前期（前10 次淋洗），淋出液Ca2+含量隨淋洗次數(shù)的增加變幅較大，而淋洗后期（第10次后）淋出液Ca2+含量趨于穩(wěn)定，各處理淋洗前期Ca2+淋出量平均為淋洗后期的1.68～2.91 倍。同一pH 值處理下，淋出液 Ca2+含量為 B2＞B1＞B0＞B0.5，B0.5與B0之間的差異不顯著，且均顯著低于B1和B2處理。相同生物炭添加下，隨淋洗液pH 值升高淋出液Ca2+含量降低，A3 與A5 處理Ca2+淋出總量差異不顯著，分別為 A7 處理的 1.15 倍和 1.09 倍。與 B0 處理相比，B2A3、B2A5、B2A7 處理Ca2+淋出總量分別升高115.03%、114.09%、116.90%，B1A3、B1A5、B1A7 處理分別升高65.94%、59.56%、64.66%，B0.5A3、B0.5A5、B0.5A7處理分別降低21.06%、23.38%、18.30%。

2.2.2 對淋出液中Mg2+含量的影響

各處理淋出液Mg2+含量均隨淋洗次數(shù)的增加呈下降趨勢（圖3），且均在前兩次淋洗后達到最大值，前兩次淋洗下，各處理Mg2+淋出量在B2A3 處理中最大，為8.24 mg·kg-1，B0A3中最小，為6.93 mg·kg-1。淋洗前期（前10 次淋洗）各處理淋出液中Mg2+含量為淋洗后期（第10 次后）的1.34～1.96 倍。相同pH 值淋洗液處理下，B2處理Mg2+淋出量均顯著高于B0、B0.5和B1 處理，B2 處理下每兩次Mg2+淋出量平均為B0、B0.5、B1 處理的 1.30、1.67、1.34 倍。B2A3、B2A5、B2A7 處理中Mg2+淋出總量平均為 84.94、82.87、81.20 mg·kg-1，分別為相同 pH 值淋洗液處理下 B0 處理的1.54、1.24、1.14 倍，B0.5 處理的 1.51、1.61、1.58 倍，B1處理的 1.34、1.32、1.29 倍。當淋洗液 pH 值為 3.5 時，B0、B0.5和B1處理之間Mg2+淋出總量無顯著差異，均顯著低于B2 處理。當淋洗液pH 值為5.6 和7.0 時，Mg2+淋出總量為B2＞B0＞B1＞B0.5，4 種生物炭處理之間均存在顯著差異，B0A5和B0A7處理中Mg2+淋出總量分別為B0.5A5、B1A5和B0.5A7、B1A7處理的1.29、1.06倍和1.39、1.13倍。B0處理下，不同pH 值淋洗液Mg2+淋出總量均無顯著差異；B0.5和B1處理下，A5與A3 和A7 處理之間均無顯著差異，但A3 處理顯著高于 A7 處理；B2 處理下，Mg2+淋出總量表現(xiàn)為 A3＞A5＞A7。

2.2.3 對淋出液中K+含量的影響

各處理淋出液K+含量均隨淋洗次數(shù)的增加呈下降趨勢（圖4）。B2A3 在前兩次淋洗后淋出液K+含量最高，為 7.15 mg·kg-1，B0.5A7 最低，為 1.15 mg·kg-1。相同pH 值淋洗液處理下，淋洗前期（淋洗前10次）B2處理淋出液中K+含量隨淋洗次數(shù)的增加降幅最大，分別比 B0、B0.5、B1 處理顯著提高 146.48%、199.82%、108.96%，B0、B0.5、B1 處理隨淋洗次數(shù)的增加淋出液K+含量降低緩慢。相同生物炭添加量處理中，隨淋洗液pH值升高K+淋出總量降低，A3處理下K+淋出總量分別比A5和A7處理平均提高12.85%和39.14%。B0和B0.5處理下，A3和A5處理K+淋出總量差異不顯著且均高于 A7 處理；B1 和 B2 處理下，K+淋出總量表現(xiàn)為 A3＞A5＞A7，且不同 pH 值淋洗液之間存在顯著差異。相同pH 值淋洗液處理下，K+淋出總量為B2＞B1＞B0＞B0.5，B2 處理K+淋出總量均顯著高于 B0、B0.5 和B1 處理。A3 處理下，K+淋出總量表現(xiàn)為B2＞B1＞B0＞B0.5，且不同生物炭添加量下K+淋出總量均存在顯著差異；A5 和 A7 處理下，B1 處理顯著高于 B0.5 處理，B0 和 B0.5 處理之間無顯著差異；A7 處理下，B1 處理顯著高于B0 處理，B0 和B0.5 處理之間無顯著性差異。B2A3、B2A5、B2A7 處理中 K+淋出總量平均為26.99、21.32、18.05 mg·kg-1，分別為無生物炭添加處理中的2.16、1.86、2.00 倍，為添加0.5%生物炭處理的2.88、2.23、2.43 倍，為添加 1% 生物炭處理的 1.85、1.72、1.76倍。

2.2.4 對淋出液中Na+含量的影響

如圖5 所示，Na+淋出量隨淋洗次數(shù)的增加而降低，各處理在前兩次淋洗后Na+淋出量達到最大值，前兩次淋洗下，各處理Na+淋出量在B2A3 處理中最大，為 2.57 mg·kg-1，B0.5A7 中最小，為 1.13 mg·kg-1。相同pH 值淋洗液處理下，每兩次淋洗后B2處理淋出液中Na+含量均最高，平均為 B0、B0.5、B1 處理的 1.31、2.48、1.50倍。A3處理下，Na+淋出總量表現(xiàn)為B2＞B0＞B1＞B0.5，不同生物炭添加量之間存在顯著差異，B2處理下淋出液Na+淋出總量分別為B0、B0.5、B1 處理的1.25、2.11、1.31 倍；A5 處理下，Na+淋出總量表現(xiàn)為B2＞B0＞B1＞B0.5；A7 處理下，Na+淋出總量表現(xiàn)為B2＞B1＞B0＞B0.5；同時，A5 和 A7 處理下，B1 與B0 間不存在顯著差異。相同生物炭添加量處理中，隨淋洗液pH 值升高Na+淋出總量降低，A3 處理下Na+淋出總量分別比A5和A7處理平均提高22.31%和63.59%。B0和B0.5 處理下，Na+淋出總量表現(xiàn)為A3＞A5＞A7，且不同pH 值淋洗液之間存在顯著差異；B1 處理下，A3 與A5之間不存在顯著差異且均顯著高于A7處理；B2處理下，A5 與A7 處理之間不存在顯著差異且均顯著低于A3處理。

2.3 生物炭添加量與酸雨pH值對4種元素遷移的影響

對淋出液中4 種鹽基離子總量及遷移率進行分析，結(jié)果見圖6。從離子遷移量來看，經(jīng)不同pH 值淋洗液及不同生物炭添加量處理后，Ca2+的淋失總量最大，Mg2+次之，K+與Na+的淋失總量差異不顯著，同時各處理鹽基離子的遷移量均小于原土中各離子的含量。各元素遷移率（淋出液中各離子含量與原土及不同生物炭添加量向土壤中輸入的離子之和的比值），表現(xiàn)為Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+，各處理均以Mg2+最易淋失，并且隨生物炭添加量增加，生物炭向土壤中帶入的鹽基離子量增加，各元素遷移率降低。

2.4 添加生物炭對淋洗后土壤pH值的影響

經(jīng)不同pH 值淋洗液淋洗后，添加生物炭的處理土壤pH 值整體上均高于無添加生物炭的處理（圖7）。相同生物炭添加量處理下，A3 和A5 處理下土壤pH 值無顯著差異且均顯著低于A7 處理。相同pH 值淋洗液處理下，土壤 pH 值表現(xiàn)為 B2＞B1＞B0.5＞B0，B0.5 和B0 處理之間無顯著差異。與B0 處理相比，經(jīng)pH 值為 3.5、5.6 和 7.0 的淋洗液淋洗后，添加 0.5% 生物炭的土壤 pH 值分別上升 0.24、0.04 個和 0.14 個單位，呈現(xiàn)小幅上升的趨勢；而添加1%生物炭的土壤pH 值分別上升 1.20、1.22 個和 1.24 個單位，添加 2%生物炭的土壤 pH 值分別上升 2.16、2.09 個和 1.74 個單位。添加2%生物炭的處理在不同pH 值淋洗液處理下對土壤pH 值的提升效果最好，添加1%生物炭的處理次之，添加0.5%生物炭的處理對土壤pH 值的提升效果最低。

2.5 添加生物炭對淋洗后土壤中交換性鹽基離子的影響

整體上，土壤中4 種交換性鹽基離子含量均隨淋洗液pH 值升高和生物炭添加量的增加而增加（圖8）。B2A7 處理土壤的交換性Ca2+含量最大，為5.03 g·kg-1，B0A3 處理最低，為 1.90 g·kg-1。相同 pH 值淋洗液處理下，B2 處理土壤交換性Ca2+含量平均比B0處理提高71.31%，比B0.5和B1處理平均提高77.98%和44.74%。A7處理中土壤交換性Ca2+含量為B2＞B1＞B0.5＞B0，B0.5 和 B1 處理之間無顯著差異；A5 處理中土壤交換性 Ca2+含量為 B2＞B1＞B0＞B0.5，A3 處理為B2＞B1＞B0.5＞B0，且 A5 和 A3 處理中 B0 和 B0.5 處理之間差異不顯著。相同生物炭添加量中，A3 處理下土壤交換性Ca2+含量平均比A5 和A7 處理降低40.57%和56.81%。B2 和B1 處理下，土壤交換性Ca2+含量為 A7＞A5＞A3，且不同 pH 值淋洗液處理之間均存在顯著差異；B0.5 處理下，A3 和A5 之間差異不顯著；B0處理下，A5和A7處理之間差異不顯著。

當淋洗液pH值為7.0時，不同生物炭添加量之間交換性Mg2+含量均存在顯著差異，B2 處理最高，為0.58 g·kg-1，比B0、B0.5 和B1 處理平均提高 140.57%、28.69%和16.87%。當淋洗液pH 值為5.6 時，B2 和B1及B1 和B0.5 處理之間差異不顯著，B2 處理土壤交換性 Mg2+含量較 B0、B0.5 和 B1 處理分別提高 67.76%、21.63%和11.07%。淋洗液pH 值為3.5 時，B2 處理土壤交換性 Mg2+含量均值為 0.27 g·kg-1，比 B0、B0.5 和B1 處理分別提高61.33%、44.84%和34.70%，B0、B0.5和B1 之間差異不顯著。相同生物炭添加量下，A3 處理比A5 和A7 處理土壤交換性Mg2+含量平均降低35.92%和 49.80%。B0 處理下，A7 和A5 處理差異不顯著；B0.5、B1和B2處理下，不同pH值淋洗液之間差異顯著。

B2A7 處理下土壤交換性K+含量最高，為2.06 g·kg-1，較 B2A3 和 B2A5 處 理 提 升 了 106.08% 和39.43%。相同pH 值淋洗液處理下，土壤交換性K+含量均表現(xiàn)為 B2＞B1＞B0.5＞B0，B2 處理土壤交換性K+含 量 平 均 比 B0、B0.5、B1 處 理 提 高 331.69%、204.73%、137.41%。A3處理下，B0、B0.5和B1處理之間差異不顯著；A5處理下，不同生物炭添加量之間均存在顯著差異；A7 處理下，B0 和B0.5 處理之間差異不顯著。相同生物炭添加量下，A3 處理土壤交換性K+含量平均比A5 和A7 處理降低32.43%和51.13%。B0 和 B0.5 處理下，A3 和 A5 處理之間差異不顯著；B1處理下，A5和A7處理之間差異不顯著；B2處理下，不同pH值淋洗液之間均存在顯著差異。

相同pH值淋洗液淋洗下，土壤交換性Na+含量均表現(xiàn)為B2＞B1＞B0.5＞B0，B2 處理中土壤交換性Na+含量平均為 B0、B0.5、B1 處理的 3.13、2.13、1.73 倍。A3和A5 處理下，不同生物炭添加量之間均存在顯著差異；A7 處理下，B0.5 和B1 之間差異不顯著。相同生物炭添加量下，土壤交換性Na+含量為A7＞A5＞A3，A7處理土壤交換性Na+含量平均為A3 和A5 處理的1.31倍和1.15倍。B0處理下，A5和A7處理之間差異不顯著；B0.5、B1 和 B2 處理下，A3 和 A5 處理之間差異不顯著。

綜上，與無生物炭添加處理相比，土壤交換性Ca2+、Mg2+、K+、Na+含量整體上均隨生物炭添加量的升高而升高。

3 討論

土壤對酸堿的敏感性通常與鹽基離子的淋洗損失密切相關(guān)[21-22]。有研究表明，土壤中 K+、Na+、Ca2+、Mg2+4 種鹽基離子的溶出量常隨酸雨pH 值的升高而降低，并且Ca2+變化最明顯且溶出量最大[23-24]。本試驗中，相同生物炭添加量下，4 種鹽基離子淋出總量均隨淋洗液pH 值升高而降低，淋出液中Ca2+的淋失總量最大，但Mg2+最易淋失。而凌大炯等[25]對磚紅壤的模擬酸雨淋溶試驗表明，在不同pH 值酸雨淋洗下K+最易淋失，這可能與土壤本身鹽基離子含量及生物炭添加有關(guān)，Ca2+的淋失總量雖最高，但土壤本身及由生物炭向土壤輸入的Ca2+含量也最高，而Mg2+在土壤樣品中含量最低，雖然由生物炭向土壤輸入的Mg2+含量也最低，但Mg2+的淋失總量僅次于Ca2+，綜合來看，Mg2+的淋失率較高。

淋洗結(jié)束后，土壤中4 種交換性鹽基離子含量均隨淋洗液pH 值降低而降低，且當淋洗液pH 值一定時，土壤中各交換性鹽基離子在2%生物炭處理時最高。李九玉等[26]的研究結(jié)果表明，生物炭增加土壤交換性鹽基離子的能力主要由生物炭本身鹽基離子的總量所決定。淋洗后各處理土壤中4 種鹽基離子含量基本表現(xiàn)為Ca2+＞K+＞Mg2+＞Na+，而土壤初始為Ca2+＞K+＞Na+＞Mg2+，由生物炭帶入土壤的鹽基離子為 Ca2+＞K+＞Na+＞Mg2+，生物炭與初始土壤中 Na+含量均高于Mg2+，但淋洗后土壤中Na+含量低于Mg2+，這可能是由于酸雨淋洗下，導致土壤及生物炭某些礦物風化釋放出鹽基離子所致，并且有研究表明Na+在酸性降雨淋洗下不發(fā)生礦物風化作用[24]，因此導致淋洗后土壤Mg2+的含量大于Na+。同時本研究中Ca2+在土壤及生物炭中含量均最高，淋失總量也最大，淋洗后在土壤4 種鹽基離子中占比最高。袁金華等[27]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭中交換性Ca2+含量能解釋86.1%的土壤交換性鹽基總量升高原因，且其在提高土壤交換性鹽基總量中作用為93.7%，在生物炭改良土壤中起重要作用。

生物炭含有豐富的堿性物質(zhì)，其用于改良酸性土壤時，土壤中鹽基離子含量通常取決于生物炭中的鹽基離子含量[28]。岳燕等[29]研究了不同添加量生物炭對鹽漬化土壤鹽分淋洗的影響，結(jié)果表明生物炭可顯著提高表層土壤的鹽分淋洗量。本研究中，與無生物炭添加的處理相比，生物炭添加顯著提高淋出液和土壤中各鹽基離子含量，且不同用量生物炭對鹽基離子的淋洗損失和土壤留存量具有重要影響。當淋洗液pH 值一定時，淋出液 Ca2+、Mg2+、K+的淋出總量為 B2＞B1＞B0＞B0.5，B0.5 與 B0 處理之間 3 種離子的淋出總量差異不顯著；而Na+的淋出總量為B2＞B0＞B1＞B0.5，B0 與B1 處理之間差異不顯著。因此，整體來看，B2處理4 種鹽基離子的淋失總量均最高，B0.5 處理均最低；B0 處理淋出液中4 種鹽基離子含量均高于B0.5處理，可能是因為少量生物炭添加對鹽基離子的吸附作用大于由淋洗引起的陽離子交換作用，而隨著生物炭添加量的增加，由生物炭向土壤輸入的鹽基離子增加，其陽離子交換作用增加。在相同生物炭添加量下，淋洗液pH值為3.5時各鹽基離子的淋出總量均最高，表明在生物炭添加下，酸沉降同樣會加劇土壤鹽基離子的淋洗損失。

生物炭可提高土壤pH值和鹽基離子含量已被很多研究所證實[9，11，27]，生物炭除了本身含有豐富的鹽基離子外，其較大的比表面積和豐富的有機官能團能吸附較多的鹽基離子。Yuan 等[30]的研究表明，生物炭可極大提高土壤對K+、Ca2+、Na+、Mg2+和NH+4的吸持能力。本研究表明，酸雨淋洗條件下，較高生物炭添加量（2%和1%）會增加鹽基離子的淋失總量，但與無生物炭的處理相比，在模擬酸雨條件下，隨淋洗液pH值升高和生物炭添加量的增加，土壤pH 值及各鹽基離子含量增加，其中以B2A7 處理的效果最佳。試驗結(jié)果初步表明，在我國西南酸雨地區(qū)，可以通過施用生物炭來改善煙田緩沖性能并保持土壤肥力。

4 結(jié)論

（1）酸雨淋洗條件下，較高生物炭添加量（2%和1%）會增加鹽基離子的淋失總量。相同處理下，淋出液中Ca2+的淋失總量最大，Mg2+最易淋失。

（2）相同生物炭添加量下，4 種鹽基離子淋出總量均隨淋洗液pH 值升高而降低，淋洗液pH 值為3.5時各鹽基離子的淋出總量均最高，表明在生物炭添加下，酸沉降同樣會加劇土壤鹽基離子的淋洗損失。相同pH 值淋洗液下，Ca2+、Mg2+、K+的淋出總量為2%生物炭＞1%生物炭＞無生物炭處理＞0.5%生物炭，而Na+的淋出總量為2%生物炭＞無生物炭處理＞1%生物炭＞0.5%生物炭。

（3）在酸雨淋洗條件下，與無生物炭處理相比，添加生物炭的處理可提高土壤pH值及交換性鹽基離子的含量，生物炭添加量為2%時對土壤交換性鹽基離子的提升效果最佳。淋洗后各處理土壤中4 種鹽基離子含量表現(xiàn)為Ca2+＞K+＞Mg2+＞Na+。