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死豬炭和竹炭對菜地土壤理化性質(zhì)和蔬菜產(chǎn)量的影響

2017-04-17 01:57:04陸扣萍胡國濤袁國棟沈磊磊王海龍
關(guān)鍵詞:竹炭空心菜銨態(tài)氮

郭 茜,陸扣萍,胡國濤,楊 興,袁國棟,沈磊磊,王海龍,

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 臨安 311300;2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,浙江 臨安311300;3.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東 臨沭 276700;4.廣東大眾農(nóng)業(yè)科技股份有限公司,廣東 東莞523169;5.浙江省寧波市畜牧獸醫(yī)局,浙江寧波315012)

死豬炭和竹炭對菜地土壤理化性質(zhì)和蔬菜產(chǎn)量的影響

郭 茜1,2,陸扣萍1,2,胡國濤3,楊 興1,袁國棟4,沈磊磊5,王海龍1,2,4

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 臨安 311300;2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,浙江 臨安311300;3.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東 臨沭 276700;4.廣東大眾農(nóng)業(yè)科技股份有限公司,廣東 東莞523169;5.浙江省寧波市畜牧獸醫(yī)局,浙江寧波315012)

以浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)的田間蔬菜大棚為研究樣地,采用空心菜Lpomoea aquatica-小青菜Brassica chinensis輪作模式,研究了死豬炭和竹炭對大棚蔬菜生長產(chǎn)量和土壤理化性質(zhì)的影響。試驗(yàn)以不施用生物質(zhì)炭處理為對照(ck),分別設(shè)置1次施用(一次性施加20 t·hm-2)與2次施用(20 t·hm-2均分2次施加)2種方式。結(jié)果表明:與對照相比,1次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)提高了空心菜和小青菜土壤pH值,而竹炭處理對土壤pH值無顯著性影響。1次施用和2次施用死豬炭處理使小青菜產(chǎn)量顯著(P<0.05)提高了44.14%和47.38%。而竹炭的2種處理卻降低了第1茬空心菜產(chǎn)量。1次施用死豬炭和竹炭處理僅顯著(P<0.05)提高了空心菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),對小青菜季根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性影響,而2次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)使小青菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了29.46%。死豬炭和竹炭的施用對土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、蔬菜地上部全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均無顯著性影響。與竹炭相比,施用死豬炭在改善土壤pH值、提高作物產(chǎn)量方面具有更好效果。此外,相比于2次施用,采用1次施用死豬炭的方式更為經(jīng)濟(jì)合理。圖4表4參38

土壤學(xué);死豬炭;竹炭;土壤理化性質(zhì);蔬菜產(chǎn)量;氮

隨著各地農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快,設(shè)施栽培尤其是大棚蔬菜栽培面積逐年擴(kuò)大,已成為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。在蔬菜生產(chǎn)過程中,菜農(nóng)往往采用過量施加肥料來保證高產(chǎn),而大量施加氮肥也帶來了土壤養(yǎng)分利用率降低[1]、氨揮發(fā)加?。?]以及氧化亞氮(N2O)排放升高[3]等環(huán)境問題。近年來,向土壤中添加改良劑以解決不合理施肥帶來的一系列環(huán)境問題受到了廣泛關(guān)注[4]。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在完全或部分缺氧的環(huán)境下經(jīng)高溫?zé)峤獾玫降碾y熔性固態(tài)產(chǎn)物[5]。大部分的生物質(zhì)炭呈堿性,并具有多孔及較強(qiáng)的吸附能力,故可以有效改善土壤理化性質(zhì)、固持養(yǎng)分,同時(shí)降低土壤養(yǎng)分流失帶來的水體富營養(yǎng)化和溫室氣體排放[6]。生物質(zhì)炭可以提高土壤對銨態(tài)氮(NH4+-N)的吸附能力,有效固持氮肥,減少養(yǎng)分流失[7]。張萬杰等[8]在研究秸稈炭與氮肥配施效果的過程中,發(fā)現(xiàn)秸稈炭可使菠菜Spinacia oleracea產(chǎn)量增加57.3%。原材料的選擇直接影響生物質(zhì)炭的性質(zhì)[9]。目前,生物質(zhì)炭的原材料主要以秸稈、稻殼等植物源為主[10-12],而動物源生物質(zhì)炭主要以骨炭為主,且對其研究主要集中于重金屬吸附方面[13],鮮有對土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)影響效果方面的研究報(bào)道。若能將完整的病死豬作為原材料經(jīng)高溫?zé)峤庵苽涑刹∷镭i炭,不僅可以有效解決病死豬處理難的問題,也可為生物質(zhì)炭原材料的選擇提供一個(gè)新的來源。在中國長江三角洲區(qū)域,為滿足蔬菜種植需要,菜地多由水稻田改種而來。在此類設(shè)施土壤條件下,生物質(zhì)炭的田間效果不同于室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn),施用量也難以把握。另外,生物質(zhì)炭1次施入與2次施入之間的差異如何也尚不清楚。鑒于此,我們選擇死豬炭和竹炭作為土壤改良劑,通過田間小區(qū)試驗(yàn)研究生物質(zhì)炭的種類、用量及施用方式對大棚菜地土壤理化性質(zhì)、蔬菜產(chǎn)量以及蔬菜氮吸收等方面的影響,以期為生物質(zhì)炭應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

本研究于2015年6-10月在位于浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)花戲村的田間蔬菜大棚中進(jìn)行。該大棚由水稻田改種而來,具有2 a以上的蔬菜栽培歷史。大棚使用面積為8 m×48 m,土地閑置6個(gè)月(2015年1-6月)后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)地耕層土壤為砂質(zhì)黏壤土[V(砂粒)∶V(黏粒)∶V(粉粒)=62.0∶15.5∶22.5],供試耕層土壤(0~200 mm)的基本理化性質(zhì)為pH(1:2.5 H2O)4.23,有機(jī)質(zhì)40.0 g·kg-1,硝態(tài)氮66.0 mg·kg-1,銨態(tài)氮17.0 mg·kg-1,堿解氮90.0 mg·kg-1,有效磷88.0 mg·kg-1,速效鉀109.0 mg·kg-1,電導(dǎo)率0.10 dS·m-1。

供試蔬菜為泰國空心菜Lpomoea aquatica,于2015年6月16日播種,播種后第4天進(jìn)行間苗,2015年7月29日收獲第1茬空心菜,2015年8月19日收獲整株,生長周期為65 d。小青菜Brassica chinensis品種為蘇州青,于2015年9月9日播種,播種后第7天進(jìn)行間苗,2015年10月15日收獲整株,生長周期為40 d。

供試生物質(zhì)炭為死豬炭(dead pig biochar,DPB),購買于浙江悟能環(huán)保科技發(fā)展有限公司。竹炭(bamboo biochar,BB),購買于寧波興達(dá)炭業(yè)有限公司。死豬炭和竹炭均在650℃缺氧條件下制備。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

空心菜季各小區(qū)內(nèi)有機(jī)肥、尿素、磷肥和鉀肥的施加量分別為10 000,150,50和90 kg·hm-2。其中有機(jī)肥、磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入土壤。尿素采用1次基肥和1次追肥的方式,按50%和50%的比例施加,第1茬空心菜收獲后開始追肥。小青菜季各小區(qū)有機(jī)肥、尿素、磷肥和鉀肥的施加量分別為6 000,75,50和90 kg·hm-2,均作為基肥一次性施入土壤。

各小區(qū)內(nèi)施加的生物質(zhì)炭總量均為20 t·hm-2,采用1次施加和2次均施的方式(表1)。生物質(zhì)炭的2次均施,第1次與基肥配施于空心菜種植時(shí),第2次于小青菜種植當(dāng)天施加。本試驗(yàn)共計(jì)5個(gè)處理,以不施加生物質(zhì)炭為對照(ck),10-10-DPB,20-0-DPB,10-10-BB和20-0-BB,小區(qū)面積為12 m2(3 m×4 m),重復(fù)4次處理,采用隨機(jī)區(qū)組排列方式。田間水分管理采用噴灌方法,在播種及追肥后進(jìn)行充分噴灌,之后視土壤干濕情況適當(dāng)澆水。

1.3 樣品的采集與分析測定

1.3.1 植物產(chǎn)量及養(yǎng)分的測定 收獲每個(gè)小區(qū)全部的空心菜和小青菜,以地上部鮮質(zhì)量計(jì)產(chǎn)。隨機(jī)選取具有代表性的植株5株·小區(qū)-1,經(jīng)殺青、烘干、研磨過60目篩后采用濃硫酸-過氧化氫法進(jìn)行消煮,消煮液用于植物全氮的測定。堿解擴(kuò)散法[14]測定植物全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.2 土壤樣品采集及基本理化性質(zhì)的測定 蔬菜收獲當(dāng)天,采集每個(gè)小區(qū)內(nèi)均勻分布的5點(diǎn)耕層土壤(0~200 mm),挑去肉眼可見的雜質(zhì),充分混勻,過2 mm篩。四分法分離出部分土壤用于測定無機(jī)氮。其余土壤風(fēng)干后,用于測定電導(dǎo)率和pH值。土壤無機(jī)氮用2 mol·L-1氯化鉀溶液浸提。采用紫外分光光度計(jì)-雙波長法測定硝態(tài)氮(NO3--N),靛酚藍(lán)比色法測定銨態(tài)氮(NH4+-N);土壤電導(dǎo)率按照V(土)∶V(水)=1∶5,由電導(dǎo)率儀(DDS-307)測定;土壤pH值按照V(土)∶V(水)=1.0∶2.5,由pH計(jì)(FE20)測定[14]。

1.3.3 生物質(zhì)炭基本性質(zhì)的測定 生物質(zhì)炭pH值以V(炭)∶V(水)=1.0∶20測定;生物質(zhì)炭的碳、氫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用元素分析儀(Flash EA1112,Thermo Finnigan,意大利)測定;生物質(zhì)炭電導(dǎo)率是將生物質(zhì)炭和去離子水按質(zhì)量體積比1:10混勻,充分?jǐn)嚢?0 min,靜置后用電導(dǎo)率儀測定;生物質(zhì)炭灰分根據(jù)美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)D1762-84 Standard Test Methed for Chemical Analysis of Wood Charcoal測定。生物質(zhì)炭比表面積由全自動比表面積和空隙分析儀(TristarⅡ3020,Micromeritica Instrument Corporation,美國)測定;生物質(zhì)炭表面官能團(tuán)用傅里葉變換紅外光譜(FTIR,Nicolet is 10,美國)分析測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013和Origin 8.0繪制圖表,SPSS 21.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)。

表1 不同處理生物質(zhì)炭的施加量Table 1 Biochar application rates of different treatments

2 結(jié)果與分析

2.1 死豬炭和竹炭的理化性質(zhì)

死豬炭的pH值和灰分均高于竹炭,且總孔容積為竹炭的24.8倍,比表面積為竹炭的5.4倍。而竹炭的碳氮比(C/N)是死豬炭的10.1倍(表2)。

表2 生物質(zhì)炭的理化性質(zhì)Table 2 Physical and chemical properties of biochar

從傅立葉變換紅外線光譜分析圖譜(圖1)可以看出:死豬炭和竹炭在3 400 cm-1,1 590 cm-1和1 100 cm-1處都具有吸收峰,表明2種生物質(zhì)炭表面均含有羥基(—OH),羧基(—COOH)和碳酸根(CO32-)等含氧官能團(tuán)[15],且死豬炭所呈現(xiàn)出的吸收峰強(qiáng)度高于竹炭,說明死豬炭表面含有較多的羥基和碳酸根。死豬炭灰分含量是竹炭的2.8倍,也表明其表面以氧化物或碳酸鹽形式存在的鉀、鈣、鈉、鎂等礦質(zhì)元素含量遠(yuǎn)高于竹炭。

2.2 生物質(zhì)炭對土壤pH值和電導(dǎo)率的影響

與對照(ck)相比,1次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)提高了空心菜和小青菜季土壤pH值,而2次施用竹炭的處理僅提高了小青菜季土壤pH值,且與1次施用竹炭處理相比,2次施用處理下小青菜季土壤pH值顯著(P<0.05)升高(表3)。死豬炭的2種不同施炭方式對土壤pH值無差異影響。與對照相比,1次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)提高了第1茬空心菜土壤電導(dǎo)率,所有生物質(zhì)炭處理對第2茬空心菜土壤電導(dǎo)率均無顯著性影響。與對照相比,2次施用豬炭處理可使小青菜季土壤電導(dǎo)率提高50%,而1次施用豬炭處理對土壤電導(dǎo)率無顯著性影響。1次施用竹炭處理顯著(P<0.05)提高了土壤電導(dǎo)率,而2次施用處理下土壤電導(dǎo)率卻表現(xiàn)出下降趨勢。

圖1 生物質(zhì)炭的紅外光譜Figure 1 Fourier transform infrared spectrometry of biochars

表3 不同處理對土壤pH值、電導(dǎo)率的影響Table 3 Effects of biochar treatments on soil pH and electrical conductivity

2.3 生物質(zhì)炭對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表4可知:與對照相比,2次施用竹炭處理顯著(P<0.05)降低了第1茬空心菜土壤的銨態(tài)氮(NH4+-N)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。死豬炭和竹炭的施用對第2茬空心菜土壤的銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。與對照相比,2次施用竹炭處理下小青菜季土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了22.7%,而死豬炭的施用對土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。2種生物質(zhì)炭對土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。

表4 不同處理對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 4 Effect of biochar treatments on contents of nitrate and ammonium in the soils

2.4 生物質(zhì)炭對蔬菜產(chǎn)量的影響

1次施用死豬炭處理下的空心菜第1茬產(chǎn)量最高,且顯著(P<0.05)高于死豬炭2次施用處理(圖2)。而竹炭的2次與1次施用處理均顯著(P<0.05)降低了第1茬空心菜的產(chǎn)量,分別降低了49.5%和52.5%。與對照相比,1次施用死豬炭能夠顯著(P<0.05)提高第2茬空心菜的產(chǎn)量,死豬炭的2次與1次施用處理分別使小青菜產(chǎn)量提高44.14%和47.38%。整個(gè)輪作周期中,竹炭的1次施用與2次施用處理之間無顯著性差異。

2.5 生物質(zhì)炭對蔬菜根系氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

與對照相比,死豬炭的2種處理與竹炭的2種處理均顯著(P<0.05)提高了空心菜根系的總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),分別提高了171%,121%,78%和92%(圖3)。對于小青菜季,僅2次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)提高了小青菜根系總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),與對照和1次施用死豬炭處理相比,分別提高了29.5%和42.7%。竹炭的施用對小青菜季植物根系的總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性影響。

2.6 生物質(zhì)炭對蔬菜地上部氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

從圖4可以看出:與對照相比,死豬炭和竹炭對空心菜-小青菜輪作期間蔬菜地上部總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有顯著影響,且死豬炭和竹炭的2種施用方式間無顯著性差異。

圖2 不同處理對蔬菜產(chǎn)量的影響Figure 2 Effect of biochar treatments on vegetable yield

圖3 不同處理對空心菜-小青菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 3 Effect of biochar treatments on nitrogen contents in the vegetable roots

圖4 不同處理蔬菜地上部氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 4 Effect of biochar treatments on nitrogen contents in the vegetable shoots

3 討論

3.1 生物質(zhì)炭對土壤理化性質(zhì)的影響

與對照相比,本研究中1次施用死豬炭處理能夠提高土壤的pH值。張祥等[16]研究發(fā)現(xiàn):隨著花生Arachis hypcgaea殼炭施加量的增加,黃棕壤的pH值也隨之增加。死豬炭的pH值、灰分及表面官能團(tuán)均高于竹炭,因此,對土壤pH值的影響也更為顯著。劉玉學(xué)等[17]研究發(fā)現(xiàn):在pH 6.82的土壤上,僅一次性高施加量(20,40 t·hm-2)的竹炭可以顯著(P<0.05)提高土壤pH值。本試驗(yàn)中竹炭的添加量最大為20 t·hm-2,且土壤pH值僅為pH 4.23,因此,本研究中1次施用竹炭處理對提高土壤pH值并無顯著性效果。本研究中,追施竹炭后,2次均施竹炭處理對提高蘇州青土壤pH值的效果優(yōu)于1次施用處理。這可能是由于生物質(zhì)炭施入土壤一段時(shí)間后會發(fā)生老化行為,老化后的生物質(zhì)炭對土壤pH值的影響開始逐漸減弱[18]。

在設(shè)施栽培中,由于土壤長期得不到雨水淋洗,土壤鹽分容易積累[19]。添加生物質(zhì)炭后,除生物質(zhì)炭本身攜帶的鹽基離子外,還可以通過生物質(zhì)炭自身的吸附性,降低土壤水分的淋失,提高土壤含水率[20],從而使得土壤溶液中鹽基離子在土壤中富集,提高土壤電導(dǎo)率。隨著生物質(zhì)炭施用量的增加,土壤對水分的吸附能力也增強(qiáng),因此,對提升土壤電導(dǎo)率的效果也越明顯。由于本研究中選擇的竹炭本身電導(dǎo)率較低,因而對空心菜季土壤電導(dǎo)率無顯著性影響。雖然死豬炭和竹炭的施加不同程度地提高了土壤電導(dǎo)率,但供試土壤仍未達(dá)到輕微鹽漬土[21]的含鹽量,因而并不影響蔬菜的生長。

生物質(zhì)炭對土壤銨態(tài)氮的吸附能力受土壤酸堿性的影響,在土壤pH值接近中性時(shí),生物質(zhì)炭對銨離子(NH4+)和氨(NH3)吸附能力才能發(fā)揮出來[22]。在本研究中,由于土壤本身酸性較強(qiáng),生物質(zhì)炭的施加降低了土壤的酸度,引起了銨態(tài)氮的大量揮發(fā)。因此1次施用死豬炭的處理對土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有顯著影響,隨著添加量的增加,土壤pH值顯著(P<0.05)提高,促進(jìn)了土壤氨揮發(fā)量的增加,這可能與其對銨態(tài)氮吸附固持作用相互抵消,從而對土壤銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。竹炭具有較高的碳氮比,而生物的固氮能力與土壤碳氮比值呈正比[23],因此,可以顯著降低土壤中銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

施加死豬炭和竹炭對土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有顯著影響,這與陳心想等[24]研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的施加顯著(P<0.05)提高土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果不同。原因可能是由于本研究菜地在使用前經(jīng)過半年的閑置、曝曬,土壤本身的通氣條件較好,因而土壤本身進(jìn)行了較強(qiáng)的硝化反應(yīng)[25],故施加2種生物質(zhì)炭對土壤的硝化速率影響甚微。另一方面,由于整個(gè)輪作期時(shí)間較短(105 d),同時(shí)所選用生物質(zhì)炭的粒徑為3 mm,從而導(dǎo)致生物質(zhì)炭與土壤的相互作用時(shí)間較短、接觸面積較小、生物質(zhì)炭表面的氧化程度較低,因此,對提高土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的效果不顯著。

3.2 生物質(zhì)炭對空心菜-小青菜輪作下蔬菜產(chǎn)量的影響

死豬炭和竹炭對蔬菜產(chǎn)量的影響與施加量有關(guān)。生物質(zhì)炭對蔬菜產(chǎn)量的影響不僅與其對土壤養(yǎng)分的吸附固持能力有關(guān),也可能是生物質(zhì)炭的施加促進(jìn)了土壤中有益菌群數(shù)量的增加,增強(qiáng)了土壤的生態(tài)功能[26-27]。有研究表明:生物質(zhì)炭施入土壤后會降低土壤容重[28],增加土壤的持水能力,并改善土壤酸性狀況,更有利于根系的生長發(fā)育與生理功能的協(xié)同發(fā)展[17],而生物質(zhì)炭的施加也會改變土壤中養(yǎng)分(磷、鉀、鈣和鎂)的有效性[29],從而促進(jìn)產(chǎn)量的增加。

在本研究中,竹炭處理導(dǎo)致第1茬空心菜產(chǎn)量顯著(P<0.05)降低。這可能是由于竹炭在制備過程中存在大量焦油和樹脂等,附著在生物質(zhì)炭表面,從而抑制作物的生長[30]。隨著時(shí)間推移,土壤中生物質(zhì)炭表面發(fā)生老化,其表面含氧官能團(tuán)和陽離子交換量均有增加[31],所以在第2茬空心菜及小青菜生長季,施加竹炭處理對其產(chǎn)量無顯著影響??梢姡镔|(zhì)炭對作物產(chǎn)量的影響受到多種因素的交互作用,所以其對產(chǎn)量的具體影響機(jī)制和作用效果尚不明確。

3.3 生物質(zhì)炭對植物氮吸收的影響

生物質(zhì)炭對蔬菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不僅與施加量有關(guān),還與生物質(zhì)炭種類有關(guān)。生物質(zhì)炭的施加可以改善干旱條件下土壤的緊實(shí)度,增加土壤的孔隙度[32],死豬炭相比較于竹炭具有較高的比表面積,因此,隨著施加量的增加可以更好地降低土壤容重,促進(jìn)根系生長[33],從而提高作物對養(yǎng)分的吸收。而生物質(zhì)炭在水土交融下釋放出的乙烯、激素類物質(zhì)對根系生長也會產(chǎn)生影響[34]。并且,生物質(zhì)炭施入土壤后,在提高土壤pH值的同時(shí),由于其表面的氫氧根離子(OH-)與硝酸根(NO3-)有競爭作用[35],也會影響植物根系的氮吸收能力。

死豬炭和竹炭的施加對空心菜和小青菜2種蔬菜植株總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均沒有顯著影響,與張晗芝等[36]的研究結(jié)果一致。本研究中使用的生物質(zhì)炭具有較高的含氮量,由于制備生物質(zhì)炭溫度高于500℃時(shí),氮將不具有生物有效性,植物也無法吸收、利用[37]。同時(shí),本研究中2種生物質(zhì)炭具有較高的碳氮比,施入土壤后,可能會導(dǎo)致氮的固定,降低土壤氮的有效性,限制植物對其吸收[38]。

4 結(jié)論

1次施用死豬炭的處理能夠顯著(P<0.05)提高空心菜和小青菜季土壤pH值,而竹炭處理對土壤pH值無影響。死豬炭處理能夠顯著(P<0.05)提高小青菜產(chǎn)量,而竹炭處理下第1茬空心菜產(chǎn)量顯著(P<0.05)下降。1次施用死豬炭和竹炭處理可顯著(P<0.05)提高空心菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),2次施用死豬炭處理顯著(P<0.05)提高了小青菜根系全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。與2次施用相比,1次施用死豬炭的方式更為經(jīng)濟(jì)合理。

[1] 王火焰,周健民.肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率計(jì)算與施肥策略[J].土壤學(xué)報(bào),2014,51(2):216-225.WANG Huoyan,ZHOU Jianmin.Calculation of real fertilizer use efficiency and discussion on fertilization strategies[J].Acta Pedol Sin,2014,51(2):216-225.

[2] 葉世超,林忠成,戴其根,等.施氮量對稻季氨揮發(fā)特點(diǎn)與氮素利用的影響[J].中國水稻科學(xué),2011,25(1):71-78.YE Shichao,LIN Zhongcheng,DAI Qigen,et al.Effects of nitrogen application rate on ammonia volatilization and nitrogen utilization in rice growing season[J].Chin J Rice Sci,2011,25(1):71-78.

[3] 梁國慶,周衛(wèi),夏文建,等.優(yōu)化施氮下稻-麥輪作體系土壤 N2O排放研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2010,16(2):304-311.LIANG Guoqing,ZHOU Wei,XIA Wenjian,et al.Effect of optimized nitrogen application on N2O emission from paddy field under wheat-rice rotation system[J].Plant Nut Fertil Sci,2010,16(2):304-311.

[4] 黃東風(fēng),王果,李衛(wèi)華,等.不同施肥模式對蔬菜生長、氮肥利用及菜地氮流失的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2009,20(3):631-638.WANG Dongfeng,WANG Guo,LI Weihua,et al.Effects of different fertilization modes on vegetable growth,fertilizer nitrogen utilization,and nitrogen loss from vegetable field[J].Chin J Appl Ecol,2009,20(3):631-638.

[5] ANTAL M J,GRONLI M.The art,science,and technology of charcoal production[J].Ind Eng Chem Res,2003,42(8):1619-1640.

[6] AHMAD M,RAJAPAKSHA A U,LIM J E,et al.Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: a review[J].Chemosphere,2014,99(3):19-33.

[7] 劉瑋晶,劉燁,高曉荔,等.外源生物質(zhì)炭對土壤中銨態(tài)氮素滯留效應(yīng)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,31(5):962-968.LIU Weijing,LIU Ye,GAO Xiaoli,et al.Effects of biomass charcoals on retention of ammonium nitrogen in soils[J]. J Agro-Environ Sci,2012,31(5):962-968.

[8] 張萬杰,李志芳,張慶忠,等.生物質(zhì)炭和氮肥配施對菠菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,30(10):1946-1952.ZHANG Wanjie,LI Zhifang,ZHANG Qingzhong,et al.Impacts of biochar and nitrogen fertilizer on spinach yield and tissue nitrate content from a pot experiment[J].J Agro-environ Sci,2011,30(10):1946-1952.

[9] ALEXIS M A,RASSE D P,RUMPEL C,et al.Fire impact on C and N losses and charcoal production in a scrub oak ecosystem[J].Biogeochemistry,2007,82(2):201-216.

[10] 李明,李忠佩,劉明,等.不同秸稈生物炭對紅壤性水稻土養(yǎng)分及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(7):1361-1369.LI Ming,LI Zhongpei,LIU Ming,et al.Effects of different straw biochar on nutrient and microbia community structure of a red paddy soil[J].Sci Agric Sin,2015,48(7):1361-1369.

[11] 王艷紅,李盟軍,唐明燈,等.稻殼基生物炭對生菜Cd吸收及土壤養(yǎng)分的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,23(2):207-214.WANG Yanhong,LI Mengjun,TANG Mingdeng,et al.Effect of rice husk biochar on lettuce Cd uptake and soil fertility[J].Chin J Eco-Agric,2015,23(2):207-214.

[12] 趙殿峰,徐靜,羅璇,等.生物炭對土壤養(yǎng)分、烤煙生長以及煙葉化學(xué)成分的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,23(3):85-92.ZHAO Dianfeng,XU Jing,LUO Xuan,et al.Effect of biochar on soil nutrients,growth and chemical composition of tobacco[J].Acta Agric Boreal-Occident Sin,2014,23(3):85-92.

[13] 林愛軍,張旭紅,蘇玉紅,等.骨炭修復(fù)重金屬污染土壤和降低基因毒性的研究[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(2):232-237.LIN Aijun,ZHANG Xuhong,SU Yuhong,et al.Chemical fixation of metals in soil using bone char and assessment of the soil genotoxicity[J].Chin J Environ Sci,2007,28(2):232-237.

[14] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1999:308-315.

[15] YANG Xing,LIU Jingjing,McGROUTHER K,et al.Effect of biochar on the extractability of heavy metals (Cd,Cu, Pb,and Zn)and enzyme activity in soil[J].Environ Sci Poll Res,2016,23(2):974-984.

[16] 張祥,王典,姜存?zhèn)},等.生物炭對我國南方紅壤和黃棕壤理化性質(zhì)的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,21(8):979-984. ZHANG Xiang,WANG Dian,JIANG Cuncang,et al.Effect of biochar on physicochemical properties of red and yellow brown soils in the south China region[J].Chin J Eco-Agric,2013,21(8):979-984.

[17] 劉玉學(xué),王耀鋒,呂豪豪,等.不同稻稈炭和竹炭施用水平對小青菜產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤理化性質(zhì)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2013,19(6):1438-1444. LIU Yuxue,WANG Yaofeng,Lü Haohao,et al.Effects of different application rates of rice straw biochar and bamboo biochar on yield and quality of greengrocery (Brassica chinensis)and soil properties[J].Plant Nut Fertil, 2013,19(6):1438-1444.

[18] DONG Da,YANG Mengliu,WANG Cheng,et al.Responses of methane emissions and rice yield to applications of biochar and straw in a paddy field[J].J Soil Sediment,2013,13(8):1450-1460.

[19] ZWIETEN L V,KIMBER S,MORRIS S,et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant Soil,2010,327(1/2):235-246.

[20] 呂一甲,屈忠義.生物炭肥料對河套灌區(qū)耕層土壤肥力及含水率影響的研究[J].節(jié)水灌溉,2015(3):18-21. Lü Yijia,QU Zhongyi.Effect of biochar fertilizer on topsoil of soil fertility and moisture content in Hetao Irrigation Area[J].Water Sav Irrig,2015(3):18-21.

[21] 張芙蓉,趙麗娜,張瑞,等.生物炭對鹽漬化土壤改良及甜瓜生長的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,31(1):54-58. ZHANG Furong,ZHAO Lina,ZHANG Rui,et al.Effects of biochar on saline soil improvement and melon growth[J].Acta Agric Shanghai,2015,31(1):54-58.

[22] CHEN Chengrong,PHILLIPS I R,CONDRON L M,et al.Impacts of greenwaste biochar on ammonia volatilisation from bauxite processing residue sand[J].Plant Soil,2012,367(1/2):301-312.

[23] CUSACK D F,SILVER W,McDOWELL W H.Biological nitrogen fixation in two tropical forests:ecosystem-level patterns and effects of nitrogen fertilization[J].Ecosystems,2009,12(8):1299-1315.

[24] 陳心想,何緒生,耿增超,等.生物炭對不同土壤化學(xué)性質(zhì)、小麥和糜子產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(20):6534-6542. CHEN Xinxiang,HE Xusheng,GENG Zengchao,et al.Effects of biochar on selected soil chemical properties and on wheat and millet yield[J].Acta Ecol Sin,2013,33(20):6534-6542.

[25] 周桂玉,竇森,劉世杰.生物質(zhì)炭結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其對土壤有效養(yǎng)分和腐殖質(zhì)組成的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,30(10):2075-2080. ZHOU Guiyu,DOU Sen,LIU Shijie.The structural characteristics of biochar and its effects on soil available nutrients and humus composition[J].J Agro-Environ Sci,2011,30(10):2075-2080.

[26] STEINER C,DAS K C,GARCIA M,et al.Charcoal and smoke extract stimulate the soil microbial community in a highly weathered xanthic Ferralsol[J].Pedobiologia,2008,51(5/6):359-366.

[27] BEESLEY L,MORENO-JIMéNEZ E,GOMEZ-EYLES J L.Effects of biochar and greenwaste compost amendments on mobility,bioavailability and toxicity of inorganic and organic contaminants in a multi-element polluted soil[J]. Environ Poll,2010,158(6):2282-2287.

[28] 陳偉,周波,束懷瑞.生物炭和有機(jī)肥處理對平邑甜茶根系和土壤微生物群落功能多樣性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,46(18):3850-3856. CHEN Wei,ZHOU Bo,SHU Huairui.Effects of organic fertilizer and biochar on root system and microbial functional diversity of Malus hupehensis Rehd[J].Sci Agric Sin,2013,46(18):3850-3856.

[29] MAJOR J,RONDON M,MOLINA D,et al.Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J].Plant Soil,2010,333(1):117-128.

[30] YAMATO M,OKIMORI Y,WIBOWO I F,et al.Effects of the application of charred bark of Acacia mangium on theyield of maize(Zea mays),cowpea(Vigna unguiculata)and peanut(Arachis hypogaea)and soil chemical properties in South Sumatra,Indonesia[J].Soil Sci Plant Nut,2006,52(4):489-495.

[31] LIANG B,LEHMANN J,SOLOMON D,et al.Black carbon increases cation exchange capacity in soil[J].Soil Sci Soc Am J,2006,70(5):1719-1730.

[32] CHAN K Y,ZWIETEN L V,MESZAROS I,et al.Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment[J]. Aust J Soil Res,2007,45(8):629-634.

[33] 李中陽,齊學(xué)斌,樊向陽,等.生物質(zhì)炭對冬小麥產(chǎn)量、水分利用效率及根系形態(tài)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,31(12):119-124.LI Zhongyang,QI Xuebin,FAN Xiangyang,et al.Influences of biochars on growth,yield,water use efficiency and root morphology of winter wheat[J].Trans Chin Soc Agric Eng,2015,31(12):119-124.

[34] 張偉明,孟軍,王嘉宇,等.生物炭對水稻根系形態(tài)與生理特性及產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào),2013,39(8):1445-1451.ZHANG Weiming,MENG Jun,WANG Jiayu,et al.Effect of biochar on root morphological and physiological characteristics and yield in rice[J].Acta Agron Sin,2013,39(8):1445-1451.

[35] 陸景陵.植物營養(yǎng)學(xué):上冊[M].2版.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[36] 張晗芝,黃云,劉鋼,等.生物炭對玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2010,19(11):2713-2717.ZHANG Hanzhi,HUANG Yun,LIU Gang,et al.Effects of biochar on corn growth,nutrient uptake and soil chemical properties in seeding stage[J].Ecol Environ Sci,2010,19(11):2713-2717.

[37] LU Kouping,YANG Xing,SHEN Jiajia,et al.Effect of bamboo and rice straw biochars on the bioavailability of Cd, Cu,Pb and Zn to Sedum plumbizincicola[J].Agric Ecosyst Environ,2014,191:124-132.

[38] 何緒生,張樹清,佘雕,等.生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(15):16-25.HE Xusheng,ZHANG Shuqing,SHE Diao,et al.Effects of biochar on soil and fertilizer and future research[J]. Chin Agric Sci Bull,2011,27(15):16-25.

Greenhouse soil properties and vegetable yield with dead pig and bamboo biochars

GUO Xi1,2,LU Kouping1,2,HU Guotao3,YANG Xing1,YUAN Guodong4,SHEN Leilei5,WANG Hailong1,2,4
(1.Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.School of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;3.Kingenta Ecological Engineering Group Co.,Ltd,Linshu 276700,Shandong,China;4. Guangdong Dazhong Agriculture Science Co.Ltd.,Dongguan 523169,Guangdong,China;5.Ningbo Bureau of Animal Husbandry and Veterinary,Ningbo 315012,Zhejiang,China)

A field experiment was conducted to determine the effect of dead pig(DPB)and bamboo(BB)biochars as well as their application patterns on yield and nitrogen (N)content in vegetables and on soil properties (pH,electrical conductivity,and N content)in an Ipomoea aquatica-Brassica chinensis rotation system at Banqiao Town,Lin’an City,Zhejiang Province,China.Treatments included (1)a control(no biochar);(2)one application of 20 t·hm-2of 20-0-BB and(3)20-0-DPB prior to the first I.aquatica crop;and two applications of biochars with 10 t·hm-2being applied prior to the I.aquatica season and the remaining biochars[(4)10-10-DPB or(5)10-10-BB]being applied prior to the B.chinensis season at an application rate of 10 t·hm-2. The treatments were laid out based on randomized complete block design with four replications.The plantshoots of I.aquatica and Brassica chinensis in each plot were harvested after growth for 65 and 40 days,respectively.At each harvest time,five plants and five soil cores (0-200 mm)respectively from each plot were randomly collected and bulked for chemical analysis.Results showed that in the I.aquatica crop season,the 20-0-DPB treatment significantly increased (P<0.05)the I.aquatica crop yield and soil pH.Also,the 20-0-DPB and 10-10-DPB treatments significantly increased (P<0.05)yield of B.chinensis;whereas,the 20-0-BB and 10-10-BB treatments significantly decreased (P<0.05)the I.aquatica crop yield.Additionally,the 20-0-DPB and 20-0-BB treatments significantly increased N (P<0.05)in roots of I.aquatica Forsk but not in B. chinensis.The 10-10-DPB treatment significantly increased (P<0.05)B.chinensis root N.Finally,biochar treatments had no significant effect on soil nitrate or vegetable shoot N.In conclusion,the dead pig biochar was more effective than the bamboo bio-char for increasing soil pH and vegetable yield with one application of dead pig biochar at 20 t·hm-2appearing to be better than two split applications.[Ch,4 fig.4 tab.38 ref.]

soil science;dead pig bio-char;bamboo bio-char;soil properties;vegetable yield;nitrogen

S154.4

A

2095-0756(2017)02-0244-09

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.02.007

2016-04-21;

2016-06-08

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41401338,21577131);廣東省東莞市引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(2014607101003);浙江省寧波市生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)科技示范推廣項(xiàng)目(2015ST007)

郭茜,從事水土資源利用研究。E-mail:gxxdxf90@163.com。通信作者:王海龍,教授,博士,博士生導(dǎo)師,從事水土資源利用、土壤污染修復(fù)等研究。E-mail:nzhailongwang@gmail.com

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