不同原料生物炭對酸性紅壤氮素轉(zhuǎn)化及理化性質(zhì)的影響

王吉元，夏浩，李宇軒，王響玲，2，姜存?zhèn)}，2

1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/微量元素研究中心，武漢 430070；

2.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，石河子 832000

氮素是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，而土壤中95%以上的氮是有機態(tài)氮，需要通過礦化過程轉(zhuǎn)化為無機態(tài)氮才能被植物吸收利用［1］。硝化作用是土壤氮素轉(zhuǎn)化的另一重要途徑，與土壤中銨態(tài)氮的進一步轉(zhuǎn)化以及氮素的損失息息相關(guān)［2］。我國的酸性土壤廣泛分布于長江以南地區(qū)，由于酸性土壤的養(yǎng)分貧瘠，需要大量施用氮肥來滿足作物的生長，這不僅會導(dǎo)致土壤酸化嚴(yán)重，還會造成土壤中氮素的損失［3-4］。因此，如何在改善酸性土壤肥力的同時提高氮肥利用率、減少氮素?fù)p失，是亟需解決的問題。

生物炭是以農(nóng)業(yè)廢棄物（秸稈、木材、牲畜糞便等）為原料在缺氧條件下高溫?zé)峤獾漠a(chǎn)物［5］，不同原料所制備的生物炭在其表面結(jié)構(gòu)、元素組成等性質(zhì)上表現(xiàn)出較大的差異［6］。由于生物炭具有高度穩(wěn)定性、高C/N 比等特點，關(guān)于生物炭對氮素循環(huán)影響的研究越來越多［7-8］。土壤氮素的礦化作用與土壤pH、C/N 比等性質(zhì)有關(guān)［9］，因此，生物炭的加入能夠通過改變土壤理化性質(zhì)來影響土壤氮素的轉(zhuǎn)化。在陳玉真等［10］的研究中，短期內(nèi)施加生物炭能夠刺激微生物的活性，增加無機態(tài)氮的固定，從而抑制土壤氮素的礦化作用和硝化作用。與之相反，在潘鳳娥等［11］的研究中，生物炭的添加促進了土壤硝化作用，這可能是所用的生物炭種類和土壤類型不同導(dǎo)致的。此外，土壤中的酶是參與生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，其活性與土壤養(yǎng)分循環(huán)狀況和養(yǎng)分含量息息相關(guān)［12］。乙酰氨基葡萄糖胺酶（NAG）、氨單加氧酶（AMO）、羥胺氧化還原酶（HAO）及亞硝酸氧化還原酶（NXR）是土壤氮素礦化過程和自養(yǎng)硝化過程的關(guān)鍵酶［13］，其活性在一定程度上能夠反映土壤氮素轉(zhuǎn)化狀況。

生物炭在改變土壤理化性質(zhì)的同時能夠影響氮素的轉(zhuǎn)化。前期研究多集中于單一類型生物炭改良土壤及對氮素循環(huán)的影響，而同一條件下施用不同原料生物炭對土壤氮素轉(zhuǎn)化及理化性質(zhì)的影響是否存在顯著差異，土壤氮素轉(zhuǎn)化過程與理化性質(zhì)和酶活性的變化是否存在聯(lián)系，相應(yīng)研究報道較少。因此，本研究通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗，測定土壤礦態(tài)氮含量、理化性質(zhì)及C、N 循環(huán)相關(guān)酶活性，探究不同原料生物炭對土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響及改良酸性紅壤的效應(yīng)，以期為生物炭選擇利用及酸性土壤改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試酸性紅壤采自湖北省咸寧市賀勝橋鎮(zhèn)（114°42′E，29°99′N），選取0～20 cm 耕層土壤。土壤經(jīng)自然風(fēng)干，除去石塊及植物殘體后過孔徑2 cm篩，混勻備用。其基本理化性質(zhì)：pH 5.29，有機質(zhì)5.49 g/kg，銨態(tài)氮3.60 mg/kg，硝態(tài)氮5.93 mg/kg，速效磷4.40 mg/kg，速效鉀116.20 mg/kg。供試生物炭是河南立澤環(huán)?？萍加邢薰痉謩e以水稻秸稈、稻殼以及園林雜木為原料在500 ℃下制備的，基本性質(zhì)見表1。

表1 生物炭的基本性質(zhì)Table 1 Basic properties of biochar

1.2 試驗處理

試驗在塑料盒中進行，每盒裝200 g 風(fēng)干土（過孔徑1 cm 篩）。先將土壤加水至飽和持水量，靜置熟化7 d 后，將土壤、肥料和生物炭按處理混勻開始培養(yǎng)。試驗設(shè)5 個處理：CK（不施生物炭，不施肥）、F（單施化學(xué)肥料）、B1（3%水稻秸稈生物炭+化學(xué)肥料）、B2（3%水稻殼生物炭+化學(xué)肥料）、B3（3%木屑生物炭+化學(xué)肥料），每個處理重復(fù)3 次?；瘜W(xué)肥料施用量為：每盒尿素0.086 g、磷酸氫二鈉0.233 g、氯化鉀0.076 g，即N、P、K 含量分別為0.200、0.100、0.200 g/kg。試驗于2021 年4 月9 日至6 月5 日在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)盆栽場進行。分別在培養(yǎng)的第1、5、10、20、35、50 天進行取樣，取樣時先取一部分土壤鮮樣，放于-20 ℃冰箱保存，用于土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和酶活性的測定；剩余土樣進行風(fēng)干，將風(fēng)干土樣分別研磨后過0.850 mm 和0.150 mm 孔徑篩，放入自封袋保存，用于土壤pH、有機質(zhì)等理化性質(zhì)的測定。

1.3 測定方法

生物炭pH 采用pH 計法測量（水土質(zhì)量比5∶1）；用元素分析儀測定生物炭中C、N 含量。生物炭中礦質(zhì)元素測定參考林慶毅等［14］的方法：取0.2 g 生物炭于坩堝中，先用馬弗爐500 ℃加熱4 h 后再用25 mL 1 mol/L HCl 浸提。用火焰光度法測定Na+和K+含量，用原子吸收光譜儀測定Ca2+、Mg2+含量。

土壤基本理化性質(zhì)參照《土壤農(nóng)化分析》［15］的方法測定：土壤pH 值采用pH 計法測量（水土質(zhì)量比2.5∶1）；土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；土壤全氮使用酸消煮后流動分析儀測定；土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮用1 mol/L KCl 浸提，流動分析儀測定；采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定土壤速效磷；采用NH4OAc 浸提，火焰光度法測定土壤速效鉀。氮素礦化積累量、氮素凈礦化速率（Rm）和凈硝化速率（Rn）的計算參考李平等［16］的研究。

采用熒光微孔板酶檢測技術(shù)［17］測定土壤β-D-葡萄糖苷酶（β-G）、β-纖維二糖苷酶（CBH）、N-乙酰氨基葡萄糖胺酶（NAG）活性，均以熒光物質(zhì)4-羥甲基-7-香豆素（MUB）作為標(biāo)準(zhǔn)物。每個處理在96 孔板上設(shè)置樣品孔、空白對照、陰性對照、淬火對照和參考對照，25 ℃黑暗條件下培養(yǎng)4 h 后用酶標(biāo)儀測定熒光值，激發(fā)波長和檢測波長分別為365和450 nm。采用江蘇酶標(biāo)生物有限公司的Elisa試劑盒測定土壤氨單加氧酶（AMO）、羥胺氧化還原酶（HAO）、亞硝酸氧化還原酶（NXR）活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進行整理統(tǒng)計，SPSS 20.0 軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，運用單因素方差和Duncan’s 檢驗進行處理間的差異顯著性檢驗（α=0.05），并用Origin 2021 和Adobe Illustrator 軟件制圖，數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（n=3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同原料生物炭對土壤基本性質(zhì)的影響

由表2 可知，培養(yǎng)50 d 后，與CK 處理相比，F(xiàn) 處理土壤pH 降低了0.54 個單位。施加生物炭后土壤pH 顯著提高（P＜0.05），與F處理相比，B1、B3處理土壤pH 分別提高了0.64和0.20個單位，而B2處理無顯著差異。結(jié)果表明，施加化學(xué)肥料導(dǎo)致酸性土壤進一步酸化，水稻秸稈生物炭和木屑生物炭能夠緩解施肥導(dǎo)致的土壤酸化，而稻殼生物炭改善土壤pH 的效果較弱。

表2 不同處理的土壤基本性質(zhì)Table 2 Basic soil properties in different treatments

CK 處理培養(yǎng)50 d 后土壤有機質(zhì)含量為18.78 g/kg，F(xiàn) 處理使土壤有機質(zhì)含量提高了32.4%。與F處理相比，B1、B2、B3處理有機質(zhì)含量分別提高了123.8%、70.0%、86.4%，施加生物炭顯著提高了土壤有機質(zhì)含量（P＜0.05），且不同生物炭提高土壤有機質(zhì)的效果具有顯著性差異，水稻秸稈生物炭的效果高于木屑生物炭和稻殼生物炭，這可能與水稻秸稈生物炭的本身含碳量較高有關(guān)。

施加化學(xué)肥料后土壤總氮含量從0.36 g/kg提升至0.51 g/kg，B2和B3處理的總氮含量與F 處理無顯著差異，B1處理土壤總氮含量顯著提高。與CK 處理相比，F(xiàn)處理使土壤C/N比降低了7.4%，但二者之間無明顯差異。生物炭與肥料配施可以顯著提高土壤C/N 比（P＜0.05），與F 處理相比，B1、B2、B3處理使土壤C/N比提高了75.0%、70.1%、88.2%。與CK相比，F(xiàn) 處理使土壤速效磷和速效鉀含量分別提高了25.0%和176.6%，B1、B2、B3處理進一步增加了施肥土壤中速效磷和速效鉀含量，且不同生物炭處理之間存在顯著差異（P＜0.05），水稻秸稈生物炭（B1）處理效果最佳。

對不同處理土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)進行主成分分析（圖1），PC1 和PC2 的貢獻率分別為17.9% 和72.4%。CK 處理與F 處理在PC1 上有明顯分離，說明施加化肥對土壤的理化性質(zhì)有顯著影響。F 處理與B1、B2、B3處理在PC1 上均存在一定距離，同時，B1與B2、B3在PC1上也存在明顯分離，表明生物炭能夠改變施肥土壤的理化性質(zhì)，且不同生物炭處理之間的土壤性質(zhì)存在顯著差異。

圖1 不同處理土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)的主成分分析Fig.1 Principal component analysis of physico-chemical properties of soil in different treatments

2.2 不同原料生物炭對土壤氮素礦化作用和硝化作用的影響

整個培養(yǎng)期，CK 處理中NH4+-N 與NO3--N 含量無明顯變化，其他處理土壤NH4+-N 均呈現(xiàn)出先上升后降低的趨勢（圖2A），而NO3--N 含量在培養(yǎng)時間上的變化與NH4+-N 相反（圖2B）。尿素施入土壤后，前期（0～10 d）以NH4+-N 的形式釋放出來，隨后釋放出的NH4+-N 通過硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3--N 的形式。培養(yǎng)結(jié)束時，F(xiàn) 處理NH4+-N 含量顯著提高（P＜0.05），而施加生物炭后顯著降低。與F 處理相比，B1、B2、B3處理中NH4+-N 含量分別降低了95.6%、74.5%、46.9%。與CK 相比，F(xiàn)、B1、B2、B3處理土壤NO3--N 含量顯著提高（P＜0.05），分別達到106.30、117.96、86.38、122.08 mg/kg。與F 處理相比，B1、B2處理中NO3--N 含量分別提高了11.0%和15.2%，而B3處理降低了18.7%，表明水稻秸稈生物炭和木屑生物炭施用后能固持土壤硝態(tài)氮。

由圖2C 可知，除CK 外的其他處理土壤礦質(zhì)氮積累量均隨時間先升高后降低，培養(yǎng)結(jié)束時，與F 處理相比，B1、B2、B3處理礦化氮積累量顯著降低（P＜0.05），分別為30.81、21.15、120.69 mg/kg，表明生物炭的添加能夠抑制土壤礦態(tài)氮的積累。培養(yǎng)期間，土壤NH4+-N/NO3--N在5 d后迅速下降并在35 d后趨于穩(wěn)定（圖2D），說明土壤硝化作用主要發(fā)生在培養(yǎng)前中期（5～35 d），同時生物炭與肥料配施使土壤NH4+-N/NO3--N 顯著降低（P＜0.05），促進了銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化。

圖2 不同處理土壤銨態(tài)氮含量（A）、硝態(tài)氮含量（B）、礦質(zhì)態(tài)氮累積量（C）和銨硝比（D）的動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of soil ammonium nitrogen（A），nitrate nitrogen（B），cumulative amount of mineral nitrogen（C）and the ratio of NH4+-N/NO3--N（D）in different treatments

由圖3A 可知，CK 處理氮素凈礦化速率在培養(yǎng)期間無明顯變化，其他處理均呈現(xiàn)出先陡增后降低的趨勢。圖3B 顯示，培養(yǎng)結(jié)束時F 處理平均凈礦化速率為2.49 mg/（kg·d），與CK 處理相比顯著提高（P＜0.05），B1、B2、B3處理平均凈礦化速率為0.46、0.31 和1.79 mg/（kg·d），與F 處理相比分別降低了81.5%、87.6%和28.1%。結(jié)果表明，生物炭與肥料配施抑制了土壤氮素礦化作用，且不同生物炭處理之間存在顯著差異（P＜0.05）。

由圖3C 可知，CK 處理氮素凈礦化速率在培養(yǎng)期間無明顯變化，其他處理均呈現(xiàn)先穩(wěn)步上升后迅速增加的趨勢，且B1和B3處理在35～50 d 階段呈下降趨勢。圖3D顯示，培養(yǎng)結(jié)束時，CK處理平均凈硝化速率僅為0.10 mg/（kg·d），F(xiàn)處理為2.06 mg/（kg·d），是CK處理的20.6倍，與F處理相比，B1、B3處理的平均硝化速率顯著提高（P＜0.05），分別為2.31 和2.39 mg/（kg·d），而B2處理平均硝化速率為1.68 mg/（kg·d），與F 處理相比降低了18.5%。結(jié)果表明，生物炭與肥料配施可以顯著影響土壤硝化作用，水稻秸稈生物炭和木質(zhì)生物炭能夠提高土壤硝化速率，而添加水稻殼生物炭對硝化作用具有抑制效果。

圖3 不同處理土壤氮素凈礦化速率和硝化速率Fig.3 Net mineralization rate and nitrification rate of soil nitrogen in different treatments

2.3 不同原料生物炭對土壤酶活性的影響

土壤氮素礦化途徑（圖4）中，施加化學(xué)肥料能夠刺激NAG 活性，F(xiàn) 處理NAG 活性相對于CK 處理提高了34.3%，施加生物炭后顯著抑制了NAG 活性，與F 處理相比，B1、B2、B3處理分別使NAG 活性降低了19.1%、27.7%和10.6%。土壤氮素硝化途徑中，F(xiàn)處理AMO 和NXR 活性與CK 處理無明顯差異，但顯著降低了HAO 活性，與F 處理相比，B1使AMO 活性降低了11.6%，HAO 活性提高了9.8%，B2使AMO活性降低了18.8%，HAO 活性提高了19.7%，B3對3種酶均無顯著影響。在土壤碳素循環(huán)途徑中，與CK處理相比，F(xiàn) 處理對β-G 活性無顯著影響，但CBH 活性相對于CK 處理降低了55.6%，與F 處理相比，B1處理使β-G 活性和CBH 活性分別提高了33.3%和150.0%，B2處理對β-G 活性和CBH 活性無顯著影響，B3處理使β-G 活性和CBH 活性分別提高了73.8%和250.0%。

圖4 不同處理土壤中C、N循環(huán)相關(guān)酶活性Fig.4 Activity of C and N cycle-related enzymes of soil in different treatments

結(jié)果表明，生物炭與肥料配施顯著影響了土壤氮素轉(zhuǎn)化過程中的酶活性，且不同原料生物炭處理之間存在顯著性差異（P＜0.05），同時施加生物炭還刺激了碳循環(huán)相關(guān)的酶活性，促進了土壤碳素循環(huán)。

對土壤氮素礦化速率和硝化速率與各指標(biāo)進行相關(guān)性分析（圖5），結(jié)果表明，土壤氮素礦化速率（Rm）不僅與土壤pH 和礦態(tài)氮含量密切相關(guān)，而且受到土壤NAG 和HAO 活性的影響，土壤有機質(zhì)、總氮、速效磷及速效鉀含量均與硝化速率（Rn）呈正相關(guān)關(guān)系，NH4+-N 是硝化作用的底物，與pH 呈顯著負(fù)相關(guān)，因此，土壤pH 能夠間接影響硝化作用。此外，AMO、HAO 和NXR 是硝化作用過程中3 種關(guān)鍵酶，其活性與土壤有機質(zhì)、總氮、速效鉀含量有關(guān)。因此，施加生物炭能夠通過影響土壤理化性質(zhì)進而對土壤氮素轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響。

圖5 土壤氮素礦化速率和硝化速率與各指標(biāo)間的相關(guān)性分析Fig.5 Correlation analysis between soil nitrogen mineralization rate，nitrification rate and various indexes

3 討 論

3.1 不同生物炭影響土壤理化性質(zhì)的差異性分析

已有研究表明，長期施用大量化學(xué)肥料能導(dǎo)致土壤酸化、pH 值降低［18］。本研究中，施加化學(xué)肥料后使土壤pH 顯著降低，這是由于施肥促進了土壤硝化作用的進行，從而向土壤釋放更多的H+，加劇了土壤酸化。生物炭表面含有的堿性官能團決定了其本身較高的pH 值，因此生物炭具有提高酸性土壤pH 的能力［19］，且生物炭改良土壤pH 的能力與本身碳酸鹽和有機酸含量有關(guān)［20］。水稻秸稈生物炭和木屑生物炭與肥料配施緩解了施用化學(xué)肥料造成的土壤酸化，而施用水稻殼生物炭對土壤pH 影響較?。ū?）。這可能是因為水稻秸稈生物炭和木屑生物炭具有更多的堿性官能團和較大的孔隙度，從而吸附了更多的H+。前人研究表明原材料是影響生物炭性質(zhì)的主要因素之一［21］，不同原料制備的生物炭在理化性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)等方面的特性是導(dǎo)致土壤pH具有顯著性差異的主要原因。

添加生物炭能夠明顯提高土壤有機質(zhì)、總氮、速效磷及速效鉀含量（表2），這是由于生物炭含有較高的碳含量、礦質(zhì)元素和有機官能團［22］。3種原料生物炭對于土壤理化性質(zhì)的影響存在顯著差異，這可能與供試生物炭的自身特性有關(guān)，水稻秸稈生物炭的pH和礦質(zhì)元素含量遠高于水稻殼生物炭和木質(zhì)生物炭（表1），這能夠更大刺激土壤養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的微生物和酶活性［23］。土壤中的酶具有催化和驅(qū)動土壤養(yǎng)分循環(huán)的功能［24］，本試驗發(fā)現(xiàn)，3 種生物炭與肥料配施在一定程度上均刺激了土壤碳循環(huán)相關(guān)的β-G 和CBH 活性，促進了土壤有機碳的分解，為微生物活動提供了底物，有利于提高土壤微生物活性［25］。

3.2 不同生物炭影響土壤氮素轉(zhuǎn)化的差異性分析

施用化學(xué)氮肥通常會因“激發(fā)效應(yīng)”使土壤氮素礦化量增加［26］。本試驗中，單施化學(xué)肥料顯著提高了土壤中的礦質(zhì)態(tài)氮含量和氮素凈礦化速率，這可能會導(dǎo)致土壤氮素?fù)p失的增加。Li 等［27］的研究表明，向土壤中添加有機物料能夠?qū)ν寥赖剞D(zhuǎn)化產(chǎn)生影響。本研究中，3 種生物炭處理的礦質(zhì)氮積累量和凈礦化速率相對于單施肥處理顯著降低（圖2，3）。這可能與生物炭能夠顯著提高土壤C/N 比有關(guān)，當(dāng)土壤C/N 比大于25∶1 時，可能會造成微生物缺乏氮素，土壤礦質(zhì)氮的生物固持作用大于礦化作用［20］。在Luo 等［28］的研究中也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，添加蘆葦秸稈顯著提高了土壤C/N 比并抑制了土壤氮礦化。生物炭能夠刺激土壤微生物的活性和數(shù)量，這可能會增加微生物對無機氮的生物固持［29］，從而減少礦質(zhì)氮的積累。也有研究認(rèn)為生物炭的添加為土壤微生物提供了不穩(wěn)定碳源，進而在短期內(nèi)出現(xiàn)土壤氮素固定的現(xiàn)象［30］。此外，多孔性的生物炭能夠吸附大量多酚化合物，土壤微生物可將其作為碳源，并增加對氮素的需求［31］。相關(guān)性分析表明（圖5），氮素礦化速率與無機氮含量和NAG 活性呈顯著正相關(guān)。NAG 是與氮素礦化有關(guān)的酶，能夠降解土壤中的幾丁質(zhì)釋放氨基葡萄糖。添加不同生物炭后均顯著降低了NAG 活性，從而抑制了土壤氮素的礦化作用（圖6）。另一方面，生物炭對NH4+具有吸附能力，不同原料制成的生物炭所表現(xiàn)出的吸附作用存在差異［32］，從而導(dǎo)致不同生物炭處理礦質(zhì)氮含量具有顯著差異。

圖6 不同原料生物炭對土壤理化性質(zhì)和氮素轉(zhuǎn)化的作用機制Fig.6 Effects of biochar from different feedstocks on soil physic-chemical properties and nitrogen transformation

目前關(guān)于生物炭對土壤硝化作用影響的結(jié)論并不統(tǒng)一。在低pH 的土壤中硝化作用較為敏感，土壤pH 的升高有利于硝化作用的進行［33］。本研究結(jié)果顯示，土壤pH 與銨態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5），因此，施用生物炭能夠通過提高酸性土壤pH，促進土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化。施用生物炭也可以通過提高土壤氨氧化菌（AOA、AOB）的豐度，來促進土壤硝化作用［34］。β-G和CBH 是與土壤有機碳分解相關(guān)的酶，B1、B3處理β-G 和CBH 活性顯著提高，這可能會為硝化微生物提供更多的不穩(wěn)定碳源，從而促進了硝化作用。Dempster 等［35］發(fā)現(xiàn)，生物炭對土壤理化性質(zhì)的改變能夠影響硝化微生物的活性。本研究中土壤的硝化速率與有機質(zhì)、總氮、速效磷以及速效鉀含量有關(guān)（圖5），所以不同生物炭對土壤養(yǎng)分含量的影響導(dǎo)致了硝化速率具有顯著性差異。同時，添加不同原料生物炭對氨氧化過程關(guān)鍵酶具有顯著影響（圖4），進而影響土壤硝化作用，但3 種硝化酶均與平均凈硝化速率無顯著相關(guān)性。因此，本研究中土壤pH 及養(yǎng)分含量是影響硝化作用進行的主要因素（圖6）。此外，反硝化作用是氮素?fù)p失的重要途徑，施加生物炭能夠?qū)Ψ聪趸饔卯a(chǎn)生影響［36］。水稻秸稈生物炭和木屑生物炭也可能是通過抑制反硝化作用的進行來提高土壤硝態(tài)氮含量，從而提高了硝化速率。

總之，生物炭與肥料配施改變了酸性紅壤pH、養(yǎng)分含量、酶活性等理化性質(zhì)，從而影響了土壤中氮素的礦化作用和硝化作用，并且不同生物炭處理之間存在顯著差異。同一條件下，施用水稻秸稈生物炭對紅壤的改良效果高于木屑生物炭和稻殼生物炭；3 種生物炭均抑制了氮素的礦化作用，但對硝化作用的影響不一致，水稻秸稈炭和木屑炭能固持土壤硝態(tài)氮并提高硝化速率，而稻殼生物炭抑制了土壤硝化作用。土壤中氮素的轉(zhuǎn)化與土壤理化性質(zhì)息息相關(guān)，適合的生物炭與肥料配施有利于土壤氮素的固持，減少氮素的損失。