生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤養(yǎng)分及作物生長(zhǎng)的影響

［摘要］ 生物炭可增強(qiáng)土壤對(duì)有機(jī)污染物的吸附和固持能力，有效降低除草劑殘留量，同時(shí)增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分，增強(qiáng)土壤保水能力。以典型喀斯特黃壤地區(qū)坡耕地為研究對(duì)象，通過在野外設(shè)計(jì)施加復(fù)合肥、復(fù)合肥+除草劑、復(fù)合肥+除草劑+生物炭、復(fù)合肥+生物炭4組對(duì)照試驗(yàn)，分析生物炭、除草劑配施對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)、作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：①生物炭的添加顯著提高了土壤pH值和全鉀、速效磷含量，顯著減少了土壤有機(jī)碳、全氮、速效氮、速效鉀含量，對(duì)黃壤中全磷含量影響較小；②生物炭的添加可以促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，尤其復(fù)合肥+除草劑+生物炭配施對(duì)玉米生長(zhǎng)和株數(shù)、穗數(shù)提高的促進(jìn)效果最佳，對(duì)其他作物產(chǎn)量指標(biāo)的影響較不顯著，有待長(zhǎng)期觀測(cè)進(jìn)行深入研究；③通過土壤化學(xué)性質(zhì)、作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量指標(biāo)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)喀斯特黃壤地區(qū)土壤的養(yǎng)分含量對(duì)作物生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響較大。

［中圖分類號(hào)］ X53；S513[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.08.012

［引用格式］ 楊梅，羅松平.生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤養(yǎng)分及作物生長(zhǎng)的影響[J].中國(guó)水土保持，2024（8）：41-46，63.

除草劑可以抑制雜草爭(zhēng)搶土壤養(yǎng)分，短暫提高農(nóng)作物產(chǎn)量，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。硝煙莠去津?qū)儆诓莞熟㈩惓輨?，是?種農(nóng)藥成分復(fù)配而成的玉米專用除草劑，其有效成分為煙嘧磺隆、硝磺草酮和莠去津，作用機(jī)理是通過抑制雜草中的微生物群落功能代謝，阻斷代謝途徑，使雜草喪失生長(zhǎng)能力，最終導(dǎo)致雜草死亡。然而，除草劑的過度使用會(huì)引起土壤中化學(xué)殘留物的不斷累積，導(dǎo)致土壤有機(jī)物質(zhì)逐漸流失，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡，最終引起土壤肥力退化。土壤中游離的除草劑殘留成分通過空氣、農(nóng)作物秸稈、雨水甚至糧食進(jìn)行蓄積，對(duì)周邊環(huán)境、土壤和糧食安全構(gòu)成潛在威脅。生物炭是生物質(zhì)在高溫缺氧條件下轉(zhuǎn)化得到的固態(tài)產(chǎn)物，可用作土壤改良劑。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)生物炭吸收農(nóng)藥和除草劑殘留、改良土壤肥力、改善土壤生態(tài)系統(tǒng)功能等方面開展了大量研究。研究成果顯示，生物炭可與有機(jī)污染物發(fā)生作用，增強(qiáng)土壤對(duì)有機(jī)污染物的吸附和固持能力[1]，有效降低除草劑殘留量[2]，同時(shí)增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分，增強(qiáng)土壤保水能力。

黃壤是貴州省喀斯特地區(qū)的主要土壤類型之一，分布范圍廣，分布面積占貴州省土壤面積的46.4%，主要分布在黔東、黔中、黔北、黔西北及黔西南的山原地區(qū)。黃壤的主要特性包括養(yǎng)分含量較低，缺磷，酸性較強(qiáng)，鈣、鎂、鉀等離子較少[3]。目前，關(guān)于生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤的改良效果的研究較少。因此，本研究采用野外試驗(yàn)的方法，以“和玉808”玉米為試驗(yàn)品種，在貴州省遵義市播州區(qū)進(jìn)行玉米種植，通過對(duì)比試驗(yàn)分析生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤的養(yǎng)分、作物生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響，探究生物炭對(duì)喀斯特地區(qū)黃壤中除草劑的吸附和降解作用，以期為喀斯特地區(qū)黃壤肥力提升、土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能維持提供思路，為生物炭在喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于貴州省遵義市播州區(qū)鴨溪鎮(zhèn)滸洋水小流域，地理坐標(biāo)為27°37′00″N、106°37′00″E。滸洋水小流域位于烏江水系偏巖河支流的上游、大婁山脈南側(cè)斜坡地帶，出露奧陶系下統(tǒng)、二疊繁育和三疊系下統(tǒng)地層，巖性以灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r、泥灰?guī)r和頁(yè)巖為主，地貌類型屬中低山丘陵地貌，土壤類型主要為黃壤，土層厚度為50～70 cm，土壤肥力較低，呈酸性。屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，終年溫涼濕潤(rùn)，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，氣候宜人，年平均氣溫為14.7 ℃，降雨多集中在5—9月，年均降水量1 200 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 136.2 h，無霜期294 d，年活動(dòng)積溫4 800 ℃。試驗(yàn)在小流域坡耕地上的徑流小區(qū)內(nèi)進(jìn)行，小區(qū)規(guī)格為5 m×20 m，地面坡度為15°～25°。

2研究方法

2.1試驗(yàn)品種

試驗(yàn)所用的玉米品種為“和玉808”，屬雜交玉米種，株型半緊湊，株高266.0 cm，穗位高100.0 cm，穗長(zhǎng)20.4 cm，穗行數(shù)16.5行，百粒質(zhì)量35.0 g。試驗(yàn)所用的復(fù)合肥是四川宏達(dá)股份有限公司華云專用復(fù)合肥料，總養(yǎng)分≥40%，配方為24-8-8（N-P2O5-K2O），含氯（中氯），pH值為6.0，呈弱酸性。試驗(yàn)所用的生物炭是陜西億鑫生物能源科技開發(fā)有限公司生物炭，以蘋果樹枝條為原料，在475 ℃的熱解溫度和缺氧條件下熱解而成。試驗(yàn)所用的除草劑是兵鋒手榴彈（農(nóng)藥登記證：PD20182701），有效成分及其含量為煙嘧磺隆2%、硝磺草酮4%、莠去津24%。

2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在2023年3月下旬，將生物炭粉碎過2 mm篩后，施撒于坡耕地黃壤表面，隨著耕作混入農(nóng)作物耕作層。按照當(dāng)?shù)赜衩追N植習(xí)慣采取窩種，每窩2至3棵。試驗(yàn)采取單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)置4種處理，分別為單施復(fù)合肥（CK）、復(fù)合肥+除草劑（T1）、復(fù)合肥+除草劑+生物炭（T2）、復(fù)合肥+生物炭（T3），每個(gè)處理重復(fù)2次，共布設(shè)8個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，試驗(yàn)結(jié)果取2次重復(fù)處理的平均值。復(fù)合肥添加量為365 kg/hm2，生物炭添加量為4 t/hm2，除草劑按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕作習(xí)慣添加。試驗(yàn)小區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)照片見圖1。

2.3測(cè)定和分析方法

2.3.1土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

土壤pH值采用電位pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定；土壤有機(jī)碳含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法（外加熱）；土壤全氮含量測(cè)定采用半微量開氏蒸餾法；土壤全磷含量測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法；土壤全鉀測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-火焰分光光度計(jì)法；土壤速效氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；土壤速效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；土壤速效鉀含量測(cè)定采用醋酸銨浸提-火焰分光光度計(jì)法。

2.3.2作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量

本試驗(yàn)于玉米苗期（2023年5月17日）、拔節(jié)期（2023年7月5日）、完熟期（2023年9月1日）對(duì)玉米生長(zhǎng)性狀進(jìn)行測(cè)量，在完熟期對(duì)玉米產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)量。

1）生長(zhǎng)性狀。玉米生長(zhǎng)性狀包括玉米株高、莖粗。在玉米的苗期、拔節(jié)期和完熟期，于每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)分上、中、下3個(gè)區(qū)域，隨機(jī)選取5株玉米測(cè)量玉米株高和莖粗，并用油漆做好標(biāo)記。株高采用鋼卷尺進(jìn)行測(cè)定，莖粗采用游標(biāo)卡尺在植株基部距地面3 cm處進(jìn)行測(cè)定，并記錄數(shù)據(jù)。

2）產(chǎn)量。在玉米成熟收獲時(shí)，分別對(duì)每個(gè)小區(qū)的玉米植株和穗進(jìn)行計(jì)數(shù)，得出該小區(qū)的植株數(shù)和穗數(shù)；分別在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)稱取20穗鮮質(zhì)量，采用游標(biāo)卡尺量取穗長(zhǎng)和穗粗，并對(duì)穗行數(shù)和行粒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；隨機(jī)選取整個(gè)小區(qū)100粒玉米稱量，重復(fù)3次，取均值為百粒質(zhì)量。

2.3.3數(shù)據(jù)處理

使用Excel和SPSS 27.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，使用單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并檢驗(yàn)不同小區(qū)的差異性，采用Origin 2022進(jìn)行繪圖。

3結(jié)果與分析

3.1生物炭對(duì)喀斯特地區(qū)黃壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3.1.1生物炭對(duì)土壤pH值的影響

土壤pH值會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)和作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收能力，從而影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量。表1是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤pH值，整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期T3處理的土壤pH值均大于其他處理，且在拔節(jié)期達(dá)到最高；T2處理下的土壤pH值略低于T3處理， 楊梅等：生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤養(yǎng)分及作物生長(zhǎng)的影響在完熟期與T3處理下的接近，但顯著高于CK處理和T1處理下的。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施可以顯著提高土壤pH值，這與羅洋等[4]的研究結(jié)果一致，且生物炭對(duì)沒有施用除草劑的土壤pH值影響效果高于施用除草劑土壤。其原因主要是生物炭自身為堿性，而喀斯特黃壤為酸性，生物炭可以起到中和作用；除草劑為弱堿性化合物，生物炭可通過與黃壤中殘余的除草劑的離子交換作用吸附除草劑。

3.1.2生物炭對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

土壤有機(jī)碳是土壤中最重要的有機(jī)物之一，不僅可以提供植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，還可以提升土壤吸肥和持水能力。表2是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤有機(jī)碳含量，隨著玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，土壤有機(jī)碳含量均呈先降低再升高的趨勢(shì)，其中拔節(jié)期土壤有機(jī)碳含量最小。在苗期，CK、T1處理的土壤有機(jī)碳含量差異不顯著，但都顯著高于T2、T3處理；在拔節(jié)期，各處理之間的土壤有機(jī)碳含量差異顯著，表現(xiàn)為CK＞T3＞T1＞T2；在完熟期，CK與T1、T1與T3處理間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著，但CK顯著高于T3，且CK、T1、T3均顯著高于T2處理，表現(xiàn)為CK＞T1＞T3＞T2。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭的添加會(huì)降低土壤有機(jī)碳含量，且對(duì)施用除草劑黃壤的有機(jī)碳含量影響更顯著。這與王曉港[5]提出的生物炭配施可以提升黃壤有機(jī)碳含量的研究結(jié)果不一致，可能是在喀斯特黃壤地區(qū)配施生物炭后，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)降解，加速了土壤有機(jī)碳的分解和生物炭的自身礦化，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量降低[6]，而具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。除草劑降解會(huì)消耗黃壤中的微生物和有機(jī)質(zhì)，從而導(dǎo)致施用除草劑的土壤中有機(jī)碳含量變低。

3.1.3生物炭對(duì)土壤全氮含量的影響

氮是植物生長(zhǎng)必需的元素之一，影響著植物的代謝過程和生長(zhǎng)發(fā)育。表3是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤全氮含量，隨著玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，土壤全氮含量總體呈降低趨勢(shì)，在完熟期全氮含量最低。各處理下土壤全氮含量差異顯著，表現(xiàn)為CK＞T1＞T3＞T2。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施會(huì)導(dǎo)致土壤全氮含量降低，對(duì)施用除草劑的土壤影響效果更加明顯。這與羅松平[7]的研究結(jié)果不一致，其主要原因可能有：一是生物炭的添加促進(jìn)了玉米植株對(duì)氮元素的吸收，導(dǎo)致土壤全氮含量降低，而除草劑中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)氮元素吸收起到抑制作用；二是生物炭是多孔結(jié)構(gòu)，可以吸附土壤中的氮元素，生物炭自身的礦化也可釋放更多的無機(jī)氮，除草劑的添加促進(jìn)了土壤氮元素的淋失。本次試驗(yàn)時(shí)間較短，生物炭的固氮機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

3.1.4生物炭對(duì)土壤全磷含量的影響

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的主要營(yíng)養(yǎng)元素之一。表4是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤全磷含量，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)，土壤全磷含量整體上呈逐漸升高的趨勢(shì)。在苗期和拔節(jié)期，CK、T1、T3處理下土壤全磷含量差異不顯著，T1、T2處理間土壤全磷含量差異顯著；在完熟期，CK處理下土壤全磷含量顯著高于其他處理，各處理下土壤全磷含量表現(xiàn)為CK＞T3＞T1＞T2。試驗(yàn)結(jié)果表明，在苗期和拔節(jié)期生物炭的添加對(duì)土壤全磷含量影響不明顯，這與張晗芝等[8]的試驗(yàn)結(jié)果相一致；在完熟期生物炭的添加對(duì)施用除草劑土壤的全磷含量影響不顯著，可能原因是土壤全磷含量與生物炭、除草劑的用量有關(guān)。

3.1.5生物炭對(duì)土壤全鉀含量的影響

鉀元素有助于作物的光合作用，可以促進(jìn)植物的多種代謝反應(yīng)，補(bǔ)充植物所需養(yǎng)分，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一。表5是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤全鉀含量，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)，土壤全鉀含量呈先升高再降低的趨勢(shì)，在拔節(jié)期達(dá)到最高值。在玉米的整個(gè)生長(zhǎng)周期，T3處理下土壤的全鉀含量均大于其他3種處理。在苗期，各處理間土壤全鉀含量差異顯著，與CK處理相比，T3、T2、T1處理下土壤全鉀含量分別增加了17.72%、11.10%、3.47%；在拔節(jié)期，土壤全鉀含量均達(dá)到最大值，T2、T3處理土壤全鉀含量差異不顯著，但顯著高于CK、T1處理；在完熟期，各處理下土壤全鉀含量差異顯著，表現(xiàn)為T3＞CK＞T1＞T2。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施會(huì)提高土壤全鉀含量，對(duì)未施用除草劑的土壤，提高全鉀含量的效果更明顯，試驗(yàn)結(jié)果與羅洋等[4]的研究結(jié)果一致。

3.1.6生物炭對(duì)土壤速效氮含量的影響

速效氮是肥料中重要的養(yǎng)分元素之一，可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量和品質(zhì)。表6是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤速效氮含量，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)土壤速效氮含量呈降低趨勢(shì)。在苗期，土壤速效氮含量最大，T1處理下土壤速效氮含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為T1＞CK＞T2＞T3；在拔節(jié)期，CK處理下土壤速效氮含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為CK＞T1＞T3＞T2；在完熟期，各處理間土壤速效氮含量差異顯著，CK處理下土壤速效氮含量顯著高于其他處理，表現(xiàn)為CK＞T1＞T3＞T2。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施會(huì)降低土壤速效氮含量，對(duì)完熟期施用除草劑黃壤效果更明顯，這與張進(jìn)紅等[9]提出的生物炭配施會(huì)使土壤速效氮含量降低的研究結(jié)果一致；與孫濤等[1]提出的生物炭將除草劑降解轉(zhuǎn)化為含氮化合物，進(jìn)而提高了土壤速效氮含量的研究結(jié)果不一致，這可能是：生物炭的添加引起土壤碳氮比的增大，導(dǎo)致氮的生物固定，保留了氮化物，從而減少了土壤中速效氮含量；除草劑抑制了土壤微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)也抑制了生物炭的固氮作用。

3.1.7生物炭對(duì)土壤速效磷含量的影響

速效磷可以促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增加根系吸收水分和養(yǎng)分的能力。表7是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤速效磷含量，未添加生物炭處理下的土壤速效磷含量隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)呈降低趨勢(shì)，在苗期達(dá)到最高值；添加生物炭處理下的土壤速效磷含量隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)呈升高趨勢(shì)，在完熟期達(dá)到最高值。在苗期，CK處理下土壤速效磷含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為CK＞T1＞T2＞T3；在拔節(jié)期，T3處理下土壤速效磷含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK；在完熟期，T3處理下土壤速效磷含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為T3＞T2＞CK＞T1。試驗(yàn)結(jié)果表明，在拔節(jié)期和完熟期，生物炭配施有助于提高土壤速效磷含量，對(duì)施用除草劑土壤有著相同效果。這

與張進(jìn)紅等[9]的研究結(jié)果相一致，其原因可能是生物炭自身含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，生物炭的添加可以直接向喀斯特黃壤提供植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，并促進(jìn)土壤肥力提升，因此施用除草劑不影響作物對(duì)土壤速效磷的吸收效果。

3.1.8生物炭對(duì)土壤速效鉀含量的影響

速效鉀作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的重要元素之一，可以促進(jìn)作物的花果著生，提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。表8是不同處理下玉米不同生長(zhǎng)時(shí)期的土壤速效鉀含量，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)土壤速效鉀含量呈先降低再升高的趨勢(shì)，苗期土壤的速效鉀含量為最大值。在苗期，各處理間土壤速效鉀含量差異顯著，T1處理下土壤速效鉀含量顯著高于其他處理，表現(xiàn)為T1＞CK＞T2＞T3；在拔節(jié)期，CK處理下土壤速效鉀含量與其他處理差異顯著，表現(xiàn)為CK＞T1＞T3＞T2；在完熟期，CK、T1處理與T2、T3處理下土壤速效鉀含量差異顯著，表現(xiàn)為T1＞CK＞T2＞T3。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施會(huì)降低土壤速效鉀含量，而施用除草劑對(duì)其影響不明顯。這與劉志華等[10]提出的生物炭配施會(huì)對(duì)土壤速效鉀含量產(chǎn)生一定抑制作用的研究結(jié)果一致，與羅松平[7]提出的生物炭添加可以提高土壤速效鉀含量的研究結(jié)果不一致，可能原因是生物炭對(duì)土壤速效鉀含量的影響與生物炭和除草劑的用量有關(guān)。

3.2生物炭對(duì)作物生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響

3.2.1生物炭對(duì)玉米株高的影響

隨著發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)，玉米株高呈先升高后平穩(wěn)的趨勢(shì)，并在拔節(jié)期達(dá)到最大值，整體來看不同處理下玉米株高表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK（見圖2）。在苗期，T2處理下玉米株高顯著高于其他處理，與CK處理相比，株高增加了12.91%。在拔節(jié)期，玉米株高達(dá)到最大值，T2處理下玉米株高顯著高于CK和T1處理，與CK處理相比，T2、T3、T1處理下玉米株高分別增加了12.36%、7.61%、2.29%。在完熟期，T2與T3、T1處理間玉米株高差異不顯著，但T2、T1均顯著高于CK處理，與CK處理相比，T2、T3、T1處理下玉米株高分別增加了6.93%、4.65%、7.62%。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施可以提高玉米株高，在玉米生長(zhǎng)拔節(jié)期的效果更加明顯，且對(duì)施用除草劑黃壤配施生物炭后玉米株高增長(zhǎng)效果明顯。這與王曉港[5]、羅松平[7]的研究結(jié)果相一致。生物炭可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分持續(xù)轉(zhuǎn)換，提升玉米株高，而除草劑可以抑制雜草爭(zhēng)奪土壤養(yǎng)分，使土壤養(yǎng)分最大程度供給作物生長(zhǎng)，因此兩者配施對(duì)玉米株高的提升效果更加明顯。

3.2.2生物炭對(duì)玉米莖粗的影響

莖粗是反映作物生長(zhǎng)發(fā)育情況的重要指標(biāo)之一，可以直觀反映出不同處理下玉米的生長(zhǎng)狀況。圖3是不同處理下的玉米莖粗。在苗期，T2處理下莖粗顯著高于T1和CK處理，與CK處理相比，T2、T3、T1處理下莖粗分別增加了17.06%、4.21%、0.65%。在拔節(jié)期，T2處理下莖粗顯著高于其他處理，表現(xiàn)為T2＞T1＞CK＞T3，與CK處理相比，T2、T1、T3處理下莖粗分別增加（減少）了40.78%、29.41%、-12.12%。在完熟期，T3處理下玉米莖粗最大，與CK處理相比，T3、T2、T1處理下莖粗分別增加了16.59%、9.72%、5.47%。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭配施有利于玉米莖粗的增加，且在玉米生長(zhǎng)拔節(jié)期的影響最明顯，在拔節(jié)期對(duì)施用除草劑黃壤配施生物炭后玉米莖粗的增加效果最好，這與王曉港[5]、羅松平[7]的研究結(jié)果相一致。生物炭在降雨的作用下可以釋放小分子化合物，刺激莖稈與根系的生長(zhǎng)與發(fā)育，除草劑抑制雜草生長(zhǎng)可以使作物生長(zhǎng)獲得充足的養(yǎng)分。

3.2.3生物炭對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量可以直觀地表達(dá)土壤肥力，也可以反映出土壤養(yǎng)分被作物吸收和利用的狀況。T2處理下作物株數(shù)和穗數(shù)均為最大（見圖4），與CK處理相比，T2、T3、T1處理下玉米植株株數(shù)分別增加了50.54%、25.47%、6.84%，玉米植株穗數(shù)分別增加了39.60%、25.47%、18.11%。

不同處理間玉米的穗鮮質(zhì)量、穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量無顯著差異（見表9）。不同處理下玉米穗粗表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，與CK處理相比，T2、T3、T1處理下玉米穗粗分別增加了4.30%、1.82%、1.32%。玉米穗行數(shù)表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，與CK處理相比，T2、T3、T1處理下玉米穗行數(shù)分別增加了11.63%、8.40%、4.57%。玉米行粒數(shù)表現(xiàn)為T2＞T1＞CK＞T3，與CK處理相比，T2、T1、T3處理下玉米行粒數(shù)分別增加（減少）了8.80%、1.16%、-0.77%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，生物炭的添加有利于增加玉米生長(zhǎng)的株數(shù)和穗數(shù)，且施用除草劑土壤添加生物炭后增加效果明顯；生物炭的添加對(duì)玉米的穗鮮質(zhì)量、穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量影響不明顯。這與邢一波[11]提出的生物炭施加有助于增加穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量的研究結(jié)果不一致，但與王粟等[12]、劉琪琪[13]提出的生物炭添加對(duì)玉米的穗鮮質(zhì)量、穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量無顯著影響的研究結(jié)果相一致。生物炭配施能夠改善土壤生態(tài)環(huán)境，增加土壤養(yǎng)分固留，改良土壤理化性狀，促進(jìn)玉米株數(shù)和穗數(shù)的增加，然而對(duì)其他作物產(chǎn)量指標(biāo)影響不顯著，這可能是由于本次試驗(yàn)時(shí)間較短，生物炭和除草劑的使用對(duì)作物產(chǎn)量的影響還未充分發(fā)揮，還需進(jìn)一步長(zhǎng)期觀測(cè)研究。

3.3土壤化學(xué)性質(zhì)、作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)、作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見表10。土壤pH值與全氮呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與其他指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著；土壤有機(jī)碳含量與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，與莖粗呈極顯著負(fù)相關(guān)，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），與其他指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著；土壤全氮含量與速效氮含量呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，與株數(shù)、穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長(zhǎng)、穗行數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤全磷含量與株高呈顯著正相關(guān)，與其他指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著；土壤速效氮含量與株數(shù)、穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤速效鉀含量與株高、莖粗呈極顯著負(fù)相關(guān)；土壤速效磷與其他指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著；株高與莖粗呈極顯著正相關(guān)，與穗鮮質(zhì)量、行粒數(shù)呈顯著正相關(guān)；莖粗與穗鮮質(zhì)量、穗粗呈顯著正相關(guān)；株數(shù)與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗長(zhǎng)、穗行數(shù)呈顯著正相關(guān)；穗數(shù)與穗長(zhǎng)、穗行數(shù)呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)與穗行數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗粗呈顯著正相關(guān)?？梢钥闯觯λ固攸S壤地區(qū)土壤的養(yǎng)分含量對(duì)作物生長(zhǎng)性狀、作物產(chǎn)量的影響較大。

4結(jié)論

以典型喀斯特黃壤地區(qū)坡耕地為研究對(duì)象，通過在野外設(shè)計(jì)施加復(fù)合肥、復(fù)合肥+除草劑、復(fù)合肥+除草劑+生物炭、復(fù)合肥+生物炭4組對(duì)照試驗(yàn)，分析生物炭、除草劑配施對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)、作物生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響。生物炭的添加顯著提高了土壤pH值和全鉀、速效磷含量，顯著減少了土壤有機(jī)碳、全氮、速效氮、速效鉀含量，對(duì)土壤中全磷含量影響較小。生物炭的添加可以促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，尤其復(fù)合肥+除草劑+生物炭配施對(duì)玉米生長(zhǎng)和株數(shù)、穗數(shù)增加的綜合促進(jìn)效果最佳。生物炭對(duì)喀斯特黃壤地區(qū)施用除草劑土壤的養(yǎng)分提升、作物生長(zhǎng)具有積極影響：一是通過生物炭的吸附作用，有效降低土壤中除草劑殘留量，從而提高土壤肥力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)；二是生物炭配施與土壤微生物發(fā)生相互作用，可以改善土壤生態(tài)環(huán)境，加速除草劑化學(xué)殘留物質(zhì)的降解，從而降低除草劑對(duì)土壤和作物的不良影響。下一步，應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)期觀測(cè)試驗(yàn)小區(qū)，探索生物炭、除草劑不同添加量配施對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)和作物產(chǎn)量的影響。

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收稿日期： 2024-04-30

基金項(xiàng)目： 貴州省水利科技項(xiàng)目（KT202224）

第一作者： 楊梅（1988—），女，貴州貴陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持監(jiān)測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等工作。

通信作者： 羅松平（1983—），女，貴州銅仁人，高級(jí)工程師，博士，主要從事水土保持與生態(tài)修復(fù)等工作。

E-mail： 761370926@qq.com

（責(zé)任編輯李佳星）