DOI:10.11931/guihaia.gxzw202404056
中圖分類號:Q948.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-3142(2025)06-1071-09
Effect of bagasse biochar on phosphorus availability in soil of karst forest ecosystem
JIANG Xiaoxiao', NING Kai 2,3 , PAN Fujing3, YANG Xi 2,3 ,HE Xinyu 2,3 , LIANG Yueming2,5.6*
(1.GuangxioalUiesityuilin5Ouangi,ha;.KeybortoryofKrstDamics,nistryofaturlndRamp;Guangxi ZhuanAutoomousRgion,IstuteofKarstGeology,ChineseAcadeyofGeologicalSciencs,Guilin540,GuangiChna;
3.Guangxiotofdfotalootolfoel Universityof Technology,Guilin54104,Guangxi,China;4.GuilinKarstGeologyObserationandResearchStationofGuangxi,Gulin 541004,Guangxi,China;5.InternationalResearchCentreonKarstundertheAuspicesofUESCO/NationalCenterforIntetional Researchon KarstDynamic System and Global Change,Guilin 541004,Guangxi,China;6.Pingguo Guangxi, KarstEcosystem,National Observation and Research Station,Pingguo531406,Guangxi,China)
Abstract:Inorder toimprovephosphorusavailabilityincalcareous soilofkarst forestecosystem,theeffectof bagasse biochar application on soil phosphorus activation,the effects of four bagasse biochar concentrations ( 0 ,5,10 and 15t : hm-2 )on phosphorus availabilityincalcareous soil of karst forest were analyzedbased on laboratory culture experiment in this paper.The results were as follws:(1)The contents of soil available phosphorus (Olsen-P),hydrochloric acid extraction of phosphorus(HCl-P)andcitricacid extractionof phosphorus(Citrate-P)insoil were significantly increased withtheadditionofbagasse biochar aditionconcentrationandtime.(2)The highest of soil microbial biomass phosphorus(MBP)content and alkaline phosphatase(ALP)activity were observed in 5t?hm-2 biochar addition concentration.(3)Thecontentof Olsen-Pwas significantlypositivelycorrelated with thecontents of HCl-Pand CitrateP( R2=0.68 : R2=0.77 ),while Olsen-P content was not significantly correlated with enzyme extraction of phosphorus (Enzyme-P)( R2=0.14 ). The results indicated that an increasing insoil available phosphorus was mainly from inorganic phosphorus activated by weak acid when bagasse biochar was applied into calcareous soils.(4) Random forest model analysisshowed that soilphosphorusavailabilitywassignificantlyaffctedby HCl-P,Citrate-P,MBP,Enzyme-Pand soil pH. To sum up,these results indicate that 5t?hm-2 bagasse biochar addition concentration is the most appropriate concentration to improvesoil phosphorusavailabilityof karst forest,considering the factorsrelated tophosphorus availability comprehensively.
Key words:soil phosphorus availability,Pfractions,bagasse biochar,karst,forest calcareous soil
磷是植物生長所需的大量養(yǎng)分元素之一,主要來源于基巖風(fēng)化,其在土壤中的含量主要由母巖性質(zhì)決定。碳酸鹽巖廣泛分布在中國西南巖溶區(qū),大約占國土面積的 540 000km2 (Wang et al.,2004;Wangetal.,2019)。碳酸鹽巖鈣鎂含量高,分別是碎屑巖的438倍和180倍,但碎屑巖磷含量卻是碳酸鹽巖的2.7倍(Castleamp;Neff,2009)。此外,碳酸鹽形成的石灰性土壤, pH 與鈣含量高,導(dǎo)致土壤無機(jī)磷大量以Ca-P結(jié)合態(tài)存在(Vitouseketal.,2010),不利于植物的吸收利用。研究表明,巖溶區(qū)植物生長普遍受低磷養(yǎng)分脅迫,尤其是森林植物(Panetal.,2015;Zhanget al.,2015),進(jìn)而影響植被恢復(fù)的可持續(xù)性。
生物質(zhì)炭施加可以通過物理化學(xué)過程的直接作用或生物過程的間接作用影響土壤磷素活化與轉(zhuǎn)化。物理化學(xué)過程主要表現(xiàn)為生物質(zhì)炭富含堿金屬( Ca2+,Mg2+, )離子容易提高土壤 pH ,促使溶解度低的Al-P和Fe-P向溶解度高的Ca-P轉(zhuǎn)化(DeLucaetal.,2015)。同時(shí),生物質(zhì)炭優(yōu)良的表面特性和疏水性能夠吸附大量極性或非極性有機(jī)分子,這些有機(jī)分子通常與 Al3+,F(xiàn)e3+ 和 Ca2+ 離子螯合促進(jìn)磷酸根離子釋放(Bornemannetal.,2007)。間接作用主要是影響微生物分泌磷酸酶的生物過程,磷酸酶能夠?qū)⑼寥烙袡C(jī)磷礦化為無機(jī)磷,提高磷素有效性。
生物質(zhì)炭施加提高土壤磷素有效性與生物質(zhì)炭自身特性、添加量及土壤基本性質(zhì)密切相關(guān)(Geetal.,2019;Zhouetal.,2020)。研究表明,土壤有效磷含量隨著生物質(zhì)炭添加量增加而增加(Hongamp; Lu,2018;Zhu etal.,2018;Zhou et al.,2020)。蔗渣炭全磷含量顯著高于竹炭,其對棕色石灰土有效磷含量的增加作用也顯著高于竹炭(卜巧珍,2014)。同一類型生物質(zhì)炭添加,紅色石灰土有效磷含量增加的幅度低于棕色石灰土,表明生物質(zhì)炭對土壤磷素的活化受土壤特性(如pH與全磷含量)的影響(卜巧珍,2014)。生物質(zhì)炭對土壤磷素活化轉(zhuǎn)化的影響是物理化學(xué)和生物的綜合過程,其對土壤磷酸酶活性的影響因土壤類型和施用量而異,表現(xiàn)為促進(jìn)(Cuietal.,2013;Yangetal.,2013)、抑制(鄒春嬌等,2015)或者無影響(Paz-Ferreiro etal.,2O12;Mackie et al.,2015)。目前,蔗渣生物質(zhì)炭施用如何活化轉(zhuǎn)化巖溶區(qū)土壤磷素的報(bào)道較為鮮見。
本研究擬解決的科學(xué)問題為蔗渣生物質(zhì)炭添加如何提高低磷石灰土中有效性磷的含量。因此,本項(xiàng)目以受磷素限制最為嚴(yán)重的巖溶森林土壤為研究對象(Pan etal.,2015;Zhangetal.,2015),基于室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn),通過布設(shè)一系列濃度梯度的蔗渣生物質(zhì)炭施加試驗(yàn),探討蔗渣生物質(zhì)炭施加對巖溶森林土壤磷素有效性的影響,以期為巖溶區(qū)土壤提質(zhì)增效及石漠化可持續(xù)治理提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1研究區(qū)概況
研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)環(huán)江毛南族自治縣木論國家級自然保護(hù)區(qū)( 107°53′29′′. 一108°05′42′′ E ),屬于典型亞熱帶季風(fēng)氣候,年均溫度 16.5~20.5°C ,年均降水量 1400~1500mm 。雨季主要集中在4—9月,旱季為10月至次年3月(Panetal.,2022)。土壤是由碳酸鹽巖發(fā)育而形成的石灰土。保護(hù)區(qū)的原生林已有200年未受到人為干擾,整體植被群落高度約為 7.4m ,優(yōu)勢喬木種為紫彈樹(Celtisbiondii)、木(Loropetalumchinens)和青檀(Pteroceltistatarinowii)。
1.2土壤樣品采集
2020年8月,在研究區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置8個(gè) 20m× 20m 的樣方,每個(gè)樣方距離大于 10m ,樣方保持一致的坡向(東)、坡位(中坡位)、坡度(約35.3°. ),每個(gè)樣方按照“S”形10點(diǎn)法采集 0~20 cm表層土壤,充分混勻成一個(gè)樣品,一共8個(gè)樣品,然后裝人自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將采集到的土壤過 2mm 篩去除植物根系和石塊,大部分土壤保存在 4°C 冰箱一個(gè)星期內(nèi)進(jìn)行后續(xù)的培養(yǎng)試驗(yàn),小部分土壤用于風(fēng)干保存測定基本理化性質(zhì)。土壤基本理化性質(zhì)如下: pH 為7.27,土壤有機(jī)碳(soil organic carbon,SOC)為 113.69g :kg-1 ,土壤全氮(total nitrogen,TN)為 10.49g?kg-1 ,土壤全磷Olsen-P 為 1.78g?kg-1 ,土壤有效磷(Olsen-P)為 1.6mg.kg-1 。
1.3蔗渣生物質(zhì)炭的制備和理化性質(zhì)
在廣西南寧東糖新凱糖業(yè)有限公司采集蔗渣生物質(zhì)炭(該生物質(zhì)炭是蔗渣 600°C 裂解溫度下制成),充分混勻,分成兩份,一份用于培養(yǎng)試驗(yàn),另一份用于測定生物質(zhì)炭基本化學(xué)性質(zhì)。蔗渣生物質(zhì)炭基本理化性質(zhì)如下: pH 為10.21,SOC 為172.23g?kg-1 ,TN為 1.22g?kg-1 ,TP為 1.19g :kg-1 ,Olsen-P 為 7.83mg?kg-1 。
1.4室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)
參考Ge等(2019)的研究,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)布設(shè)4個(gè)添加蔗渣生物質(zhì)炭處理 (m/m) ,即不添加(CO,0t?hm-2 )、 0.32% (C1, 5t?hm-2 )、 0.64% (C2,10t?hm-2 和 1.28%(C3,15t?hm-2) ,每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。將 100g 新鮮土壤與蔗渣生物質(zhì)炭充分混合后放到 500mL 的棕色培養(yǎng)瓶中,土壤含水量為 60% 的田間持水量,所有培養(yǎng)瓶置于 25°C 黑暗條件下培養(yǎng),培養(yǎng)時(shí)間為 80d (Zhou et al.,2020),分別在培養(yǎng) 7,20,40,80d 時(shí)采集土壤樣品,用來測定磷組分、微生物生物量和酶活性等相關(guān)指標(biāo)。培養(yǎng)期間每隔3d用稱重法補(bǔ)充蒸發(fā)損失的水分。
1.5土壤基本理化性質(zhì)測定
土壤含水率采用烘干法測定;土壤pH采用ΔpH 計(jì)按照土水比 1:5(V/V) 測定;土壤有機(jī)碳(SOC)采用 KCr2O7±H2SO4 氧化法測定;土壤全氮(TN)采用凱氏定氮法并用流動(dòng)注射儀(FIAstar5000,F(xiàn)OSS,Hillerd,Denmark)測定。
1.6土壤磷組分測定
土壤全磷(TP)加 ΔNaOH 后放入馬弗爐高溫消煮,用 H2S04+HCl 清洗后以鉬藍(lán)顯色液顯色,用分光光度計(jì)進(jìn)行測定;土壤有效磷(Olsen-P)用NaHCO3 溶液浸提后,顯色和測定步驟與TP相同;微生物生物量磷(microbial biomassphosphorus,MBP)用氯仿熏蒸法,用 NaHCO3 溶液浸提,然后用鉬銻抗顯色-紫外分光光度法測定。
基于生物有效性的土壤磷分級測定采用Deluca等(2015)的BBP方法,簡要步驟如下:稱取 0.5g 鮮土放入 15mL 離心管中,再加入 10mL 的提取液,置于 25°C 恒溫振蕩3h( 180r :min-1 ),離心提取上清液。檸檬酸提取磷(Citrate-P)與鹽酸提取磷(HCl-P)的提取液分別為10mmol?L-1 檸檬酸和 1mol?L-1 鹽酸。酶提取磷(Enzyme-P)的提取液包括酸性磷酸酶(acidphosphatase,ACP)、堿性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)和植酸酶,3種酶的濃度均為0.02EU?mL-1 。植酸酶本身含磷,在使用之前需要在 4‰ 條件下用透析袋對植酸酶透析5d去除植酸酶中含有的磷。采用孔雀石綠法測定磷濃度(Ohnoamp;Zibilske,1991),孔雀石綠法靈敏性較高,磷含量較低的指標(biāo)也能夠準(zhǔn)確測定。而磷含量較高的指標(biāo),如Citrate-P和HCl-P,則需要稀釋測定。
1.7土壤磷酸酶活性測定
用MUB熒光光度法測定土壤酶活性,包括酸性磷酸酶(ACP)活性和堿性磷酸酶(ALP)活性。稱 1g 鮮土置于 500mL 滅菌帶蓋玻璃瓶中,添加125mL 醋酸鈉緩沖液,將緩沖液與土壤充分混勻后,用移液槍吸取上清液于96微孔板內(nèi),將微孔板置于 20°C 黑暗條件下培養(yǎng) 后,再加 10μL 的 NaOH 溶液 ( 1mol?L-1 )結(jié)束反應(yīng),用酶標(biāo)儀(SynergyH4)測定熒光值。將 nmol?g-1?h-1 作為酶活性的單位(Phillipsetal.,2012)。
1.8統(tǒng)計(jì)分析
用Excel與SPSS20進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)分析。利用單因素方差分析(one-wayANOVA)及最小顯著差異法(least significant difference,LSD),比較不同蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度與培養(yǎng)時(shí)間對土壤磷組分、 Δ?pH 的影響。利用雙因素方差分析比較不同蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度與培養(yǎng)時(shí)間對土壤磷酸酶活性的交互效應(yīng)。計(jì)算生物質(zhì)炭添加不同處理與對照間土壤參數(shù)的相比較變化 (Δ) ,以此解釋處理的凈變化效應(yīng)(Liuetal.,2021)。用Person相關(guān)關(guān)系方法分析磷組分、 pH 與磷酸酶活性之間的相關(guān)性。用隨機(jī)森林模型分析土壤有效磷的影響因子并進(jìn)行排序。
2 結(jié)果與分析
2.1蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度與時(shí)間對土壤pH與磷組分的影響
同一培養(yǎng)時(shí)間(80d除外),與對照相比,添加生物質(zhì)炭顯著降低土壤 ΔpH ;同一添加生物炭濃度,土壤pH隨著添加時(shí)間的增長而增加(圖1:A)。
同一培養(yǎng)時(shí)間,與對照相比,土壤Olsen-P含量隨著生物質(zhì)炭添加濃度的增加而增加;同一添加生物質(zhì)炭濃度,土壤有效磷含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長而增加(圖1:B)。
同一培養(yǎng)時(shí)間,與對照相比,生物質(zhì)炭添加顯著提高土壤Citrate-P與HCl-P含量;同一添加生物質(zhì)炭濃度,土壤Citrate-P含量最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第7天,最小值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第80天;HCl-P含量最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第20天(圖2:A,C)。
同一培養(yǎng)時(shí)間,與對照相比,生物質(zhì)炭添加顯著提高Enzyme-P含量(第7天例外);同一添加生物質(zhì)炭濃度,Enzyme-P含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長而增加(圖2:B)。
同一培養(yǎng)時(shí)間,與對照相比,C1與C2處理(第80天除外),土壤MBP含量顯著增加,而C3處理則顯著減少M(fèi)BP含量;同一添加生物質(zhì)炭濃度,隨著培養(yǎng)時(shí)間增長,土壤MBP含量呈先增加后減少的趨勢,其中第7天時(shí)值最大(圖2:D)。
2.2蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度與時(shí)間對土壤磷酸酶活性的影響
同一培養(yǎng)時(shí)間,與對照相比,添加生物炭對土壤酸性磷酸酶(ACP)活性沒有顯著影響;同一添加生物質(zhì)炭濃度,隨著培養(yǎng)時(shí)間增長,ACP活性呈減少的趨勢(表1)。
同一培養(yǎng)時(shí)間,C1處理下土壤堿性磷酸酶(ALP)活性顯著高于其他處理(表1)。同一添加生物質(zhì)炭濃度,隨著培養(yǎng)時(shí)間增長,土壤ALP活性呈先增加后減少的趨勢,其中第20天值最大(表1)。
雙因素方差分析表明,生物質(zhì)炭濃度、培養(yǎng)時(shí)間及兩者的交互作用均對土壤ALP活性影響顯著(表1),然而僅培養(yǎng)時(shí)間對土壤ACP活性影響顯著。
2.3土壤磷組分、磷酸酶活性與 pH 之間的關(guān)系
由表2可知,土壤Olsen-P與Citrate-P和HCl-P顯著正相關(guān)( Plt;0.01 );Citrate-P與HCl-P顯著正相關(guān),與 ΔpH 和 MBP顯著負(fù)相關(guān)( Plt;0.01 );Enzyme-P分別與MBP、ALP和 ΔpH 顯著負(fù)相關(guān)( Plt;0.01 ),與ACP活性顯著正相關(guān)( Plt;0.05) ;HCl-P與 ΔpH 顯著負(fù)相關(guān)( Plt;0.05 );ALP活性與ACP活性、 ΔpH 顯著相關(guān)( Plt;0.01) 。隨機(jī)森林模型顯示(圖3),HCl-P、Citrate-P、MBP、Enzyme-P和pH 是影響磷素有效性的重要因子。
3討論
3.1生物炭對土壤磷組分與 pH 的影響
本研究發(fā)現(xiàn),土壤速效磷含量隨著生物質(zhì)炭添加量與培養(yǎng)時(shí)間的增長而增加,與巢軍委等(2015)的研究結(jié)果一致。同時(shí),Glaser和Lehr(2019)通過Meta分析發(fā)現(xiàn),在農(nóng)業(yè)土壤中,無論是短期或中長期施用生物質(zhì)炭均可增加磷素有效性,并且隨著時(shí)間推移,生物質(zhì)炭效應(yīng)越來越強(qiáng)??赡艿脑蛉缦拢海?)生物質(zhì)炭是可溶性磷的直接來源,隨著時(shí)間的推移,輸人到土壤中的磷相應(yīng)增加;(2)生物質(zhì)炭同時(shí)含有一定的碳源,刺激微生物生長,促進(jìn)對磷素活化轉(zhuǎn)化,從而增加磷的有效性(Lehmannetal.,2003)。然而,微生物對磷素活化轉(zhuǎn)化,受生物質(zhì)炭添加濃度的影響,黃超等(2011)研究發(fā)現(xiàn),高濃度生物質(zhì)炭添加抑制微生物活性,微生物生物量磷隨之顯著減少。此外,生物質(zhì)炭自生帶有一定數(shù)量的磷素養(yǎng)分,高濃度(C3)
不同小寫字母表示同一蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度不同培養(yǎng)時(shí)間存在顯著差異( Plt;0.05 ); 表示同一培養(yǎng)時(shí)間不同蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度存在顯著差異 (Plt;0.05) 。下同。
Diferentlweaseletesindatesinifiadiereceetwndintulureieatebgaseoadtoonctation Plt; 0.05); * indicatesignificant diferences between diferent bagasse biocharadditionconcentrations in thesameculture time( Plt;0.05) .The same below.
表1蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度與時(shí)間對土壤磷酸酶活性的影響
生物質(zhì)炭添加能夠滿足微生物生長所需的磷素養(yǎng)分,因此微生物活性降低;而低濃度(C1與C2)則刺激微生物生長,微生物生物量磷增加,但是隨著時(shí)間的推移,微生物生物量磷降低,與土壤磷素有效性增大密切相關(guān)。
本研究發(fā)現(xiàn),低濃度生物質(zhì)炭添加,對弱堿性土壤pH值影響不大,與已有報(bào)道的研究結(jié)果一致(袁金華和徐仁扣,2012;Wangamp;Xu,2013)。生物炭影響土壤 ΔpH 與本身酸堿度及添加量密切相關(guān)(王瑞峰等,2015)。生物質(zhì)炭中含有大量堿性金屬氧化物 (K+,Ca2+,Mg2+"),溶解后呈堿性(Martinsenetal.,2015)。因此,將生物質(zhì)炭添加到酸性土壤中后,將顯著提高土壤 ΔpH 值;而將生物質(zhì)炭添加到堿性土壤中后,土壤中 ΔpH 值變化不大(袁金華和徐仁扣,2012)。這表明,生物質(zhì)炭添加到酸性土壤中影響土壤 pH 的效果比堿性土壤好(袁金華和徐仁扣,2012),并且土壤pH與生物質(zhì)炭pH相差越大,提高土壤 ΔpH 值越大(Wangamp;Xu,2013)。
*表示在0.05水平上差異顯著; ** 表示在0.01水平上差異顯著。
*indicates significant differences at the 0.05level . ** indicates significant differences atthe O.O1 level.
3.2生物質(zhì)炭對土壤磷酸酶活性的影響
土壤磷酸酶能夠?qū)⒂袡C(jī)磷礦化成無機(jī)磷,有利于提高土壤磷素有效性。本研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)炭添加對土壤酸性磷酸酶活性沒有顯著影響,而對土壤堿性磷酸酶活性的影響因生物質(zhì)炭添加濃度和時(shí)間而異,表現(xiàn)為低濃度促進(jìn),高濃度抑制或者無影響且均隨著培養(yǎng)時(shí)間延長,呈先增加后減少的趨勢。研究發(fā)現(xiàn),酸性磷酸酶活性在酸性土壤中遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于堿性磷酸酶活性,而在堿性土壤中則相反(Chenetal.,2024),表明土壤低pH有利于提高酸性磷酸酶活性。本研究土壤本底 ΔpH 值為7.45,為弱堿性土壤。添加高濃度生物質(zhì)炭雖然降低了土壤pH值,但 ΔpH 值仍保持在7.00至7.28之間,所以對土壤酸性磷酸酶活性的無明顯影響。此外,堿性磷酸酶主要是由微生物分泌,低磷土壤環(huán)境有利于刺激微生物分泌更多的堿性磷酸酶礦化有機(jī)磷為無機(jī)磷(Liangetal.,2020),提高土壤磷素有效性。但是,生物質(zhì)在炭化過程中會(huì)釋放磷酸鹽,高濃度的生物質(zhì)炭添加到土壤中,將成為微生物有效磷的直接和充足的來源(Lehmann,2007;Atkinsonetal.,2010),不需要微生物消耗能量分泌堿性磷酸酶來獲取磷素養(yǎng)分。因此,添加生物質(zhì)炭對土壤酸性磷酸酶活性無明顯影響。
3.3土壤磷組分、pH與磷酸酶活性之間的關(guān)系
本研究發(fā)現(xiàn),Olsen-P與HCl-P和Citrate-P顯著正相關(guān),而與Enzyme-P無相關(guān)性,表明生物炭添加提高土壤磷素有效性主要是通過有機(jī)酸活化的無機(jī)磷部分,表示HCl-P與Citrate-P對Olsen-P的貢獻(xiàn)更為重要。這說明在堿性土壤中,生物炭添加提高土壤磷素有效性與 Ca2+ 參與的物理化學(xué)過程關(guān)系密切,而微生物參與的過程較弱。此外,因?yàn)槎鄶?shù)土壤中HCl-P和Citrate-P的含量要遠(yuǎn)高于Enzyme-P,所以其對Olsen-P的貢獻(xiàn)較為明顯。
4結(jié)論
生物質(zhì)炭添加顯著提高土壤Olsen-P、HCl-P與Citrate-P的含量,并隨著生物質(zhì)炭添加濃度與時(shí)間的增加呈增加的趨勢。生物質(zhì)炭施入石灰土壤中,土壤有效磷的提高主要來源于弱酸活化的無機(jī)磷。土壤HCl-P、Citrate-P、微生物生物量磷、Enzyme-P與 pH 是顯著影響土壤磷素有效性的關(guān)鍵因素。生物質(zhì)炭添加濃度為 5t?hm-2 時(shí),土壤微生物生物量磷含量與堿性磷酸酶活性最高,因此蔗渣生物質(zhì)炭添加濃度為 5t?hm-2 是提高巖溶森林土壤磷素有效性的最合適濃度。
參考文獻(xiàn):
ATKINSON CJ,F(xiàn)ITZGERALDJD, HIPPS NA, 2010. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils:a review [J].Plant Soil,337:1-18.
BORNEMANN LC, KOOKANA RS, WELP G, 2007. Differential sorption behaviour of aromatic hydrocarbonson charcoals prepared at different temperatures from grass and wood[J].Chemosphere,67:1033-1042.
BUQZ,2O14.The impacts of biochar on the physical and chemical properties of limestone soil and crop growth [M].Guilin:GuangxiNormalUniversity.[卜巧珍, 2014.生物炭對石灰土理化性質(zhì)和作物生長的影響 [M].桂林:.]
CASTLE SC,NEFF JC,2009.Plant response to nutrient availabilityacrossvariablebedrockgeologies[J]. Ecosystems,12:101-113.
CHAOJW,WANG JG,DAIM,2O15.Effects of biochar amendment on phosphorus availability in paddysoil[J]. Soils,47(4):670-674.[巢軍委,王建國,戴敏,等, 2015.生物炭對水稻土Olsen-P的影響[J].土壤,47(4): 670-674.]
CHEN M,QINHL,LIANG YM,et al.,2024.The phoDharboring microorganism communities and networks in karst and non-karst forests in Southwest China [J]. Forests, 15: 341.
CUI LQ,YAN JL,YANG YG,et al.,2O13.Influence of biochar on microbial activities of heavy metals contaminated paddy fields[J].BioResources,8:5536-5548.
DELUCA TH,GUNDALE MJ,MACKENZIE MD,etal., 2015.Biochar effectson soil nutrienttransformations [J].Biochar for Environmental Management:Science and Technology, 2: 421-454.
GE XG,CAO YH, ZHOU BZ,et al.,2019.Biochar addition increases subsurface soil microbial biomass but has limited effects on soil CO emissions in subtropical' moso bamboo plantations[J]. Applied Soil Ecology,142:155-165.
GLASER B,LEHR VI,2019. Biochar effects on phosphorus availability in agricultural soils:A meta-analysis [J]. Scientific Reports,9(1) : 9338.
HONG C,LU S,2O18.Does biochar affect the availability and chemical fractionationofphosphateinsoils?[J]. Environmental Science and Pollution Research,25: 8725-8734.
HUANG C,LIU LJ,ZHANG MK,2011.Effects of biochar on properties of red soil and ryegrass growth [J]. Journal of Zhejiang University(Agriculture and Life Sciences),37(4) : 439-445.[黃超,劉麗君,章明奎,2011.生物質(zhì)炭對紅 壤性質(zhì)和黑麥草生長的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與 生命科學(xué)版),37(4):439-445.]
LEHMANNJ,2OO7.Bio-energy in the black[J].Frontiers in Ecology and Evolution,5: 381-387.
LEHMANN J,DA SILVA JP,STEINER C,et al.,2003. Nutrientavailabilityandleaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer,manure and charcoal amendments[J]. Plant Soil, 249(2): 343-357.
LIANG YM,LI MJ,PAN FJ,et al.,202O.Alkaline phosphomonoesterase-harboring microorganisms mediate soil phosphorus transformation with stand age in Chinese Pinus massoniana plantations [J]. Frontiers in Microbiology. 11: 571209.
LIU CG,WANG QW,JIN YQ,et al.,2021. Perennial cover crop biomass contributes to regulating soil P availability more thanrhizosphereP-mobilizing capacity inrubber-based agroforestry systems [J]. Geoderma,401:115218.
MACKIE KA,MARHAN S, DITTERICH F,et al., 2015. The effects of biochar and compost amendments on copper immobilization and soil microorganisms in a temperate vineyard[J]. Agriculture Ecosystemsamp; Environment,201: 58-69.
MARTINSENV,ALLINGV,NURIDA NL,et al.,2015.pH effects of the addition of three biochars to acidic Indonesian mineral soils[J]. Soil Science and Plant Nutrition,61(5): 821-834.
OHNO T,ZIBILSKELM,1991.Determinationof low concentrations of phosphorus in soil extracts using malachite green[J].Soil Science Society of America Journal, 55(3) : 892-895.
PAN FJ,QIAN Q,LIANG YM,et al., 2O22. Spatial variations in fine root turnover,biomass,and necromass of two vegetation types in a karst ecosystem,southwestern China [J].Forests,13:611.
PAN FJ,ZHANG W,LIU SJ,et al.,2015.Leaf N :P stoichiometry across plant functional groups in the karst region of southwestern China [J].Trees-Structure and Function,29:883-892.
PAZ-FERREIRO J,GASCO G,GUTIERREZ B,et al., 2012.Soil biochemical activities and the geometric mean of enzyme activities after application of sewage sludge and sewage sludge biochar tosoil[J].Biologyand Fertilityof Soils,48:511-517.
PHILLIPS RP, MEIER IC, BERNHARDTES,etal., 2012.Roots and fungi accelerate carbon and nitrogen cycling in forests exposed to elevated CO2[J].Ecology Letters, 15(9): 1042-1049.
VITOUSEK PM, PORDER S,HOULTON BZ, etal., 2010.Terrestrial phosphoruslimitation:mechanisms, implications,and nitrogen-phosphorus interactions [J]. Ecological Applications,20(1):5-15.
WANG GJ,XU ZW,2013.The effectsof biocharon germination and growth of wheat in different saline-alkali soil [J].Asian Agricultural Research,5(11):116-119.
WANG KL,ZHANG CH,CHEN HS,et al.,2019.Karst landscapes of China: patterns, ecosystem processes and services [J].Landscape Ecology,34:2743-2763.
WANG RF,ZHAO LX,SHEN YJ,et al.,2O15.Research progress on preparing biochar and its effect on soil physiochemical properties [J]. Journal of Agricultural Science and Technology,17(2):126-133.[王瑞峰,趙立欣,沈玉君, 等,2015.生物炭制備及其對土壤理化性質(zhì)影響的研究進(jìn) 展[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),17(2):126-133.]
WANG SJ,LIUQM,ZHANG DF,et al.,2OO4.Karst rocky desertification insouthwestern China:geomorphology, landuse,impact and rehabilitation[J].Land Degradation amp; Development,15:115-121.
YANGY,YAN JL,DING C,2013.Effects ofbiochar amendment on the dynamics of enzyme activities from a paddy soil polluted by heavy metals [J].Advanced Materials Research,610/611/612/613:2129-2133.
YUAN JH,XU RK,2012.Research progress of amelioration effectsofbiochars on acid soils[J]. Soils,44(4):541- 547.[袁金華,徐仁扣,2012.生物質(zhì)炭對酸性土壤改良 作用的研究進(jìn)展[J].土壤,44(4):541-547.]
ZHANG W,ZHAO J,PAN FJ,et al.,2015.Changes in nitrogen andphosphoruslimitationduringsecondary succession in a karst region in southwest China [J].Plant Soil,391:77-91.
ZOU CJ,ZHANG YY,ZHANG YM,et al.,2015.Regulation of biochar on matrix enzyme activities and microorganisms around cucumber roots under continuous cropping [J]. Chinese Journal ofApplied Ecology,26(6):1772- 1778.[鄒春嬌,張勇勇,張一鳴,等,2015.生物炭對設(shè) 施連作黃瓜根域基質(zhì)酶活性和微生物的調(diào)節(jié)[J].應(yīng)用 生態(tài)學(xué)報(bào),26(6):1772-1778.]
ZHOU CF,HEAL K,TIGABU M,et al.,202O.Biochar addition to forest plantation soil enhancesphosphorus availability and soil bacterial community diversity[J].Forest Ecology and Management,455:117635.
ZHU J,LI M,WHELAN M,2018.Phosphorus activators contribute to legacy phosphorus availability in agricultural soils:a review[J].Science of the Total Environment,612: 522-537.
(責(zé)任編輯 周翠鳴)