2021, Vol. 42
2. 重庆市璧山区防汛抗旱调度中心, 重庆 402760
, YU Luo2 , XIONG Zi-yi1 , LUO Dong-hai1 , WANG Ying-yan1 , DENG Zheng-xin1 , WANG Zi-fang1 , GAO Ming1
2. Flood Control and Drought Relief Dispatching Center, Bishan District, Chongqing City, Chongqing 402760, China
磷是作物生长发育的必需营养元素, 土壤中常见的磷化合物通常是难溶的[1], 很难被作物吸收利用, 因此土壤缺磷成为限制作物生长的原因之一[2].尽管施加磷肥能够缓解作物缺磷状况, 但作物对磷肥的利用率较低, 当季利用率通常仅为5% ~20%[3].另外, 农业生产中磷肥的过量施用, 不仅提高了生产成本, 还增加了土壤养分流失的风险, 磷素通过地表径流、淋溶等方式进入水体, 促进水体富营养化, 引起环境恶化[4].因此, 减少含磷化肥施用, 寻找一种能有效改良土壤性质、提高土壤肥力和环境友好的养分管理方式, 是当前农业绿色发展的重要方向.
近年来, 生物炭作为一种新型环境功能材料, 在土壤改良和环境污染修复方面得到广泛应用[5].生物炭是生物质原料在低氧条件下经过高温热裂解所形成的固体产物, 是一种富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质, 具有多孔、比表面积大、吸附性强和持水能力强等特点[6].生物炭可以通过化学、物理和生物作用来改良土壤性质, 戴中民[7]的研究发现生物炭施用可以降低土壤的酸度, 缓解铝毒, 对酸性土壤有较好的改良效果.此外, 生物炭对土壤磷的影响也十分重要, 高天一等[8]的研究指出生物炭可以促进棕壤中磷的积累, 提高土壤磷的有效性.杨彩迪等[9]的研究发现生物炭能够不同程度增加水稻土中总磷和速效磷含量.
目前国内外学者对生物炭的研究主要集中在生物炭结构表征、土壤质量提升、微生物群落结构变化和环境效应等方面[10~14], 关于生物炭施用对土壤总磷和有效磷影响的研究也有报道[15~16], 但施用生物炭对土壤磷形态变化的影响还鲜见报道[1], 特别是紫色土区土壤根际磷的形态转化过程对生物炭的响应机制还不清楚.因此本文以紫色土壤为研究对象, 对生物炭配施化肥和有机肥的土壤做了养分含量以及磷形态分级测定, 阐明生物炭施用对土壤养分含量变化以及磷赋存形态的影响, 以期为合理利用生物炭提供一定的理论依据, 实现农业资源可持续利用.
1 材料与方法 1.1 供试材料供试土壤为紫色潮土, 采自重庆市潼南区太安镇小岭村柠檬基地, 基本性质见表 1.将采集的土壤经自然风干, 去除混杂的石块、动植物残体等杂质, 并研磨过2 cm筛后备用.供试的玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭由四川省久晟农业有限责任公司提供, 分别以玉米秸秆和稻壳为原料, 在500℃高温厌氧条件下热解2 h制备, 基本性质见表 2.供试柠檬品种为尤力克(Eureka), 苗龄为嫁接7个月的脱毒苗, 来自重庆市潼南区国家科技农业园区智能化柠檬脱毒育苗中心.
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表 1 供试土壤基本性质 Table 1 Soil physical and chemical properties |
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表 2 供试生物炭基本性质 Table 2 Basic properties of biochar |
1.2 试验设计
本试验设6个处理: ①对照(CK)、②传统施肥(F)、③化肥+20 t ·hm-2稻壳生物炭(FP)、④化肥+10 t ·hm-2稻壳生物炭+10 t ·hm-2玉米生物炭(FPM)、⑤有机肥+20 t ·hm-2稻壳生物炭(PP)和⑥新鲜有机肥+20 t ·hm-2稻壳生物炭(NPP), 4次重复, 随机排列.施用的化学氮、磷和钾肥品种分别为尿素ω(N)46%、过磷酸钙(P2O5 12%)和氯化钾(K2O 60%); 供试的腐熟猪粪(有机肥)和新鲜猪粪(新鲜有机肥)取自潼南温氏种猪场, 腐熟猪粪ω(N)为22.91 g ·kg-1、ω(有效氮)为0.35 g ·kg-1、ω(P)(以P2O5计)为51.5 g ·kg-1、ω(K)(以K2O计)为8.8 g ·kg-1和pH为7.7; 新鲜猪粪ω(N)为21.46 g ·kg-1, ω(有效氮)为0.13 g ·kg-1, ω(P)(以P2O5计)为31.3 g ·kg-1, ω(K)(以K2O计)为7.9 g ·kg-1和pH为7.7.猪粪碱解氮、速效磷和速效钾的当季(120 d)缓释效率分别为35.3%、34.8%和41.5%.微肥是北美农大集团生产的硼锌锰铁镁钙硅复合微量元素水溶肥料, 各元素含量：B、Zn、Mg、Si、Ca、Mn和Fe均大于12%, pH 6.0.除CK处理外, 各处理保持等氮输入, 具体施肥量见表 3.
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表 3 各试验处理施肥量 Table 3 Fertilizer amount in each experimental treatment |
于2019年5月10日施入基肥, 按照上述施肥量将肥料与过2 cm筛的风干土壤充分混匀后, 装入盆中, 每盆15 kg土壤, 盆钵为直径22 cm, 高30 cm的PVC圆桶.放置15 d后定植柠檬, 每钵1株, 定植时各处理的柠檬苗保持生长状态基本一致, 然后浇水灌透, 之后每2个月以1/3基肥的量进行追肥.平日浇水管理以桶底排水孔不流水为限, 以防止肥料流失.种植9个月后进行破坏性采样, 分别采集根际和非根际土壤样品, 用于测定土壤基本性质和磷分级等指标.
1.3 测定方法土壤样品采集为破坏性采样, 先打开定植盆, 取出带土试验苗, 去除黏附在根系上的较大颗粒土, 并用细毛刷轻轻刷下黏附在须根上的根际土, 将其收集在无菌自封塑料袋中封好, 同时收集等量的非根际土.同时将试验苗用自来水洗净, 测量每株植株株高, 将新鲜植株根收集在无菌自封塑料袋中封好, 称取植株鲜重, 放入烘箱于79℃烘干至恒重, 以称取植株干物质积累量.
1.3.1 基本理化性质测定土壤pH采用DMP-2mV/pH计测定, 土∶水比为1 ∶5; 有机质采用重铬酸钾容量法; 全磷采用H2SO4-H2O2消煮, 钒钼黄比色法; 有效磷采用Olsen法; 全氮采用H2SO4-H2O2消煮, 蒸馏滴定测定; 全钾采用H2SO4-H2O2消煮, 火焰光度计法; 碱解氮采用碱解扩散法; 铵态氮采用纳氏试剂比色法; 硝态氮采用紫外分光光度法; 速效钾采用NH4Ac-火焰光度法.
1.3.2 植株生物量和养分测定植株株高利用塔尺和游标卡尺测定; 植株生物量利用电子天平测定.植株养分测定：全氮采用H2SO4-H2O2消煮, 奈氏比色法; 全磷采用H2SO4-H2O2消煮, 钒钼黄比色法; 全钾采用H2SO4-H2O2消煮, 火焰光度法.
1.3.3 土壤磷分级测定磷分级采用Tiessen等[17]对Hedley磷分级法的修正方法, 将土壤磷分为6类：水溶性磷(H2O-P)、0.5 mol ·L-1 NaHCO3提取态磷(NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)、0.5 mol ·L-1 NaOH提取态磷(NaOH-Pi和NaOH-Po)、1 mol ·L-1稀盐酸提取态磷(HCl-Pi和HCl-Po)、10 mol ·L-1浓盐酸提取态磷(hHCl-Pi和hHCl-Po)和浓H2SO4与H2O2提取残余态磷(O-P).
1.4 数据处理采用Excel 2019、SPSS 23.0和Origin 2018软件进行数据处理和图表绘制, 表中数据均为平均值±标准偏差, 不同处理之间的多重比较采用LSD最小显著差异法.
2 结果与分析 2.1 化肥和有机肥配施生物炭对紫色土pH和有机质的影响不同处理对土壤pH和有机质的影响见图 1.土壤pH变化范围为4.42~6.29, 非根际土壤中F处理的pH最低(4.51), PP处理最高(5.93); 根际土壤中F处理的pH最低, NPP处理最高, 非根际和根际土壤pH的变化趋势相似.F处理的pH较CK处理显著降低(P < 0.05), 配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理的pH较F处理显著提高(P < 0.05), 依次提高0.20、0.30、1.78和1.87个单位.土壤ω(有机质)的变化范围为7.35~15.16 g ·kg-1, 在非根际土壤中, CK处理最低, FPM处理最高; 在根际土壤中, F处理最低, NPP处理最高.与F处理相比, 配施生物炭处理能够显著增加根际土壤的有机质含量(P < 0.05), 分别增加了54.66%、49.70%、24.30%和83.31%, 且表现出明显的根际效应.
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不同小写字母表示不同处理下同一区域之间的显著性差异(P < 0.05); CK表示对照组的非根际区域, GCK表示对照组的根际区域 图 1 不同处理对土壤pH和有机质的影响 Fig. 1 Effects of different treatments on soil pH and organic matter |
不同处理对土壤全磷和有效磷含量的影响见图 2. ω(全磷)变化在0.21~0.58g ·kg-1, 非根际土壤中CK处理最低(0.21 g ·kg-1), F处理最高(0.58 g ·kg-1); 根际土壤中CK处理最低(0.22 g ·kg-1), PP处理最高(0.44 g ·kg-1), 有机肥配施生物炭处理均显著高于F处理和化肥配施生物炭(FP和FPM)处理(P < 0.05). ω(有效磷)变化在8.34~99.42 mg ·kg-1, 在非根际和根际土壤中均是CK处理最低, F处理最高.与F处理相比, 配施生物炭处理的非根际土壤有效磷含量呈现显著降低(P < 0.05), 而根际土壤有效磷含量降低不显著(P > 0.05).此外配施生物炭处理的根际土壤全磷和有效磷含量都显著高于非根际(P < 0.05), 表现出明显的根际效应.
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不同小写字母表示不同处理下同一区域之间的显著性差异(P < 0.05); CK表示对照组的非根际区域, GCK表示对照组的根际区域 图 2 不同处理对土壤全磷和有效磷的影响 Fig. 2 Effects of different treatments on total phosphorus and available phosphorus in soil |
从表 4可知, ω(全氮)变化在0.56~0.85 g ·kg-1, 在根际土壤中CK处理最低(0.56 g ·kg-1), 与F处理相比, 配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理的根际土壤全氮含量显著增加(P < 0.05), 依次提高16.67%、21.21%、7.58%和28.79%; ω(速效钾)为152.07~616.10 mg ·kg-1, 在根际土壤中F处理最高(616.10 mg ·kg-1), 配施生物炭处理的根际土壤速效钾含量较F处理显著降低(P < 0.05); ω(全钾)和ω(碱解氮)分别为8.67~11.16 g ·kg-1和50.70~69.16 mg ·kg-1, 配施生物炭处理的根际土壤速效钾含量较F处理降低不显著(P > 0.05).总体上, 配施生物炭处理的根际土壤养分含量表现出明显的根际效应.
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表 4 不同处理对土壤养分含量的影响 Table 4 Effects of different treatments on soil nutrient content |
2.3 化肥和有机肥配施生物炭对植株生物量和养分含量的影响
不同处理对植株株高和生物量的影响如图 3所示.有机肥配施生物炭处理(PP和NPP)的株高较F处理分别增加30.46%和40.40%.在柠檬上部鲜重中, PP处理最高为153.5 g, NPP处理最低为112 g.配施生物炭处理(FP、FPM、PP和NPP)的上部干重较F处理提高23.96% ~47.92%, 其中PP和NPP处理效果最好.有机肥配施生物炭处理较F处理显著提高了柠檬根部鲜重和根部干重(P < 0.05), 且PP处理效果最佳.
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(a)中不同小写字母表示不同处理下株高之间的显著性差异(P < 0.05);(b)中不同小写字母表示不同处理下同一区域之间植株生物量的显著性差异(P < 0.05) 图 3 不同处理对植株株高和生物量的影响 Fig. 3 Effects of different treatments on plant height and biomass |
不同处理对柠檬氮、磷和钾含量的影响如图 4所示.ω(植株全氮)为13.99~20.59 g ·kg-1, 其中配施生物炭处理显著低于F处理(P < 0.05). PP和NPP处理的ω(植株全磷)显著高于F处理(P < 0.05), 依次提高91.13%和93.97%. PP和NPP处理的ω(植株全钾)显著高于F处理(P < 0.05), 依次提高91.13%和93.97%.
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不同小写字母表示不同处理下植株养分含量之间的显著性差异(P < 0.05) 图 4 不同处理对植株养分含量的影响 Fig. 4 Effects of different treatments on plant nutrient content |
土壤磷形态大致分为活性磷(H2O-P和NaHCO3-P)、中度活性磷(NaOH-P和HCl-P)和稳态磷(hHCl-P和O-P)[18].由表 5可知, F处理的磷形态占比(ω)为：中度活性磷 > 活性磷 > 稳态磷; F、FP、FPM、PP和NPP施肥处理的磷形态占比均为：中度活性磷 > 稳态磷 > 活性磷.与CK处理相比, 施肥处理均能够提高活性磷和中度活性磷比例, 降低稳态磷比例.从含量上看, 配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理的活性磷和中度活性磷含量均远远高于CK处理, 但低于F处理, 其中有机肥配施生物炭(PP、NPP)处理效果好于化肥配施生物炭(FP、FPM)处理.
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表 5 不同处理下各磷形态含量及占比 Table 5 Proportion distribution of different phosphorus forms |
2.4.1 不同处理对土壤活性磷中各形态含量的影响
从图 5可知, 非根际土壤ω(活性磷)范围为26.30~187.92 mg ·kg-1, CK处理最低, F处理最高; 根际土壤ω(活性磷)范围为26.83~95.65 mg ·kg-1, CK处理最低, PP处理最高, 化肥配施生物炭(FP和FPM)处理较F处理减少了24.70%和26.97%, 有机肥配施生物炭(PP和NPP)处理相比于F处理略有提高.施用生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理的根际土壤活性磷含量显著高于非根际(P < 0.05).进一步比较具体磷形态含量发现, 与CK处理相比, 单施化肥(F)处理和施用生物炭处理的根际土壤中NaHCO3-Pi含量显著增加(P < 0.05), NaHCO3-Po含量有所降低, 其中F处理和PP处理的效果最好.
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不同小写字母表示不同处理下同一区域之间各具体磷形态含量的显著性差异(P < 0.05), 不同大写字母表示不同处理下同一区域之间活性磷总量的显著性差异(P < 0.05); CK表示对照组的非根际区域, GCK表示对照组的根际区域; 下同 图 5 不同处理对土壤活性磷中各形态含量的影响 Fig. 5 Effect of different treatments on active phosphorus content in soil |
从图 6可知, 非根际土壤ω(中度活性磷)在81.03~265.27 mg ·kg-1, 其中CK处理最低, F处理最高; 根际土壤ω(中度活性磷)在109.59~226.53 mg ·kg-1, 其中CK处理最低, PP处理最高, 配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理较F处理增加了6.46、14.89、43.77和32.28 mg ·kg-1.此外配施生物炭处理的根际土壤活性磷含量显著高于非根际(P < 0.05).比较具体磷形态的含量发现, 单施化肥(F)和配施生物炭处理的NaOH-Pi和HCl-Pi含量较CK处理有显著提高(P < 0.05), 而NaOH-Po和HCl-Po含量的变化不显著(P > 0.05).
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图 6 不同处理对土壤中度活性磷中各形态含量的影响 Fig. 6 Effects of different treatments on the content of moderate active phosphorus in soil |
由图 7可知, 非根际土壤ω(稳态磷)范围为66.74~110.71 mg ·kg-1, 其中FP处理最低, F处理最高; 根际土壤ω(稳态磷)范围为73.06~96.53 mg ·kg-1, 其中CK处理最低, NPP处理最高.通过比较具体磷形态发现, 各处理的O-P含量差异不显著(P > 0.05); 在非根际土壤中, 配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理的hHCl-Po含量较F处理显著降低(P < 0.05); 在根际土壤中, 配施生物炭能够显著增加hHCl-Pi含量(P < 0.05), 其中PP处理最为明显, 比F处理提高了22.03%.
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图 7 不同处理对土壤稳态磷中各形态含量的影响 Fig. 7 Effects of different treatments on the steady-state phosphorus content in soil |
土壤pH、有机质、全磷和有效磷含量等是土壤理化性质的重要指标[19, 20].洪欠欠等[21]的研究发现, 不同施肥方式对土壤理化性质影响显著, 与本研究结果一致.本试验结果表明单施化肥(F)会显著降低土壤pH, 而配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)能提高土壤pH, 这与陈淼等[22]的研究结果一致, 其原因是生物炭呈碱性[23], 并且本试验使用的玉米生物炭和稻壳生物炭属于草本植物生物炭, pH值要比一般木本类生物炭更高[24], 在施入土壤后能够中和土壤中的H+.肖辉等[25]的研究对比商品有机肥、化肥、鸡粪和猪粪对土壤pH的影响, 结果表明施用无机化肥会降低土壤pH, 有机肥会增加土壤pH, 这和本试验结果一致, 即施用有机肥(PP和NPP)对土壤pH的改良效果最好, 因为有机肥富含有机官能团, 能够增强对土壤H+和Al+的吸附[26].因此在延缓和改良土壤酸化的施肥方法中, 有机肥和生物炭配施是一种有效的方式.
本研究中施肥显著增加土壤有机质含量, 并且有机肥配施生物炭(PP和NPP)处理的增加效果最明显, 与王强等[27]和王晓娟等[28]的研究结果一致.其原因是一方面有机肥施加到土壤后, 直接增加土壤有机质含量; 另一方面生物炭自身具有较强的吸附能力, 施加到土壤后可以提升土壤对有机质的吸持能力, 并吸附大量有机分子, 通过表面催化活性促进小分子聚合形成有机质, 进一步提高土壤有机质含量[29].各处理的根际土壤有机质含量比非根际更高, 表现出明显的根际效应, 因为生物炭可以显著促进植物根系发育, 增加植物根际土壤酶活性, 使根系分泌更多的分泌物, 提高根际土壤的有机质含量[30]; 同时根系分泌物能够促进微生物增殖, 加强对土壤中动植物残体的分解, 进一步增加土壤有机质含量, 所以生物炭对根际土壤的有机质含量的提升效果更加明显[31].
在对土壤全磷和有效磷的影响研究中, 配施生物炭处理较CK处理可以显著提高土壤全磷和有效磷含量, 这与Enders等[32]和占亚楠等[33]的研究结果一致, 一方面是因为生物炭在烧制过程中会释放产生磷酸盐, 而这部分磷几乎完全保留于生物炭中, 并且大部分以可溶性的磷酸盐形态存在, 将其施入土壤后, 可以直接增加土壤有效磷含量[34]; 另一方面是因为生物炭在施入土壤后会提高土壤pH, 其改变会对磷形态转化产生重要影响[35].在本试验中, 配施生物炭处理虽然较CK处理能显著提高土壤全磷和有效磷含量, 但仍低于单施化肥(F)处理, 其原因在于单施化肥是直接向土壤中输入大量速效养分, 所以在短期内能够显著提高土壤磷含量, 其缺点是会极大增加土壤磷流失的风险, 使化肥利用率降低, 不利于农业绿色可持续发展, 而生物炭的添加可以改善传统施肥的缺点, 使肥效更持久, 减少土壤养分流失[36], 降低环境污染风险, 因此配施生物炭是更优的施肥方式, 其中有机肥配施生物炭(PP和NPP)处理的效果最优.孟令军等[37]和邱权等[38]的研究发现, 土壤养分都会呈现一种明显的根际富聚集效应, 即根际土壤的速效养分明显高于非根际土壤, 与本研究结果一致.此外, 本试验发现配施生物炭处理的根际土壤全氮含量较F处理显著增加, 这与吕贝贝等[39]的研究结果一致, 其原因是施入生物炭可以影响土壤氮素的持留、转化以及循环, 进而提高全氮含量[40]; 而速效钾含量显著降低, 其原因是施用生物炭能够提高作物对钾的吸收利用, 从而使土壤中剩余的钾含量降低[41].
3.2 化肥和有机肥配施生物炭对植株生物量和养分含量的影响本研究中配施生物炭处理(FP、FPM、PP和NPP)的株高较F处理均有提高, 其中FPM、PP和NPP处理表现最好, 这与其他学者的研究结果类似.陈森等[42]的研究发现施用0.5%的生物炭能够显著提高白菜株高, 戚琳等[43]的研究发现在土壤中施用生物炭可以增加菠菜株高, 且增量与生物炭施用量成正比.另外在配施生物炭后, 植株根部生物量得到显著增加, 其中PP处理表现最佳, 这是由于生物炭疏松多孔的结构有利于植物根系生长, 同时生物炭通过改良土壤结构, 增加土壤持水性和透气性, 为植物根系的发育创造适宜条件, 使植株能够获取更大范围的土壤养分[36]. Sigua等[44]的研究发现春小麦在松树生物炭和硬木生物炭处理下根系生长分别增加36%和44%, 这与本研究结果相似.
本研究中, 与单施化肥相比, 配施生物炭总体显著降低植株全氮含量, 这和李军佐[45]和邱志腾[46]的研究结果一致, 可能是由于生物炭中氮的有效性较低, 使植物对氮的吸收减少[46].另外植株全磷含量的变化趋势与全钾含量相似, 其总体趋势为化肥配施生物炭(FP、FPM)显著降低植株全磷和全钾含量(P < 0.05), 而有机肥配施生物炭(PP和NPP)显著增加植株全磷和全钾含量(P < 0.05).潘润等[47]的研究结果表明生物炭施用能够促进奶油小白菜、四季小白菜和小青菜等3种蔬菜对全磷和全钾养分的吸收, 这与本研究结果一致.总体而言, 有机肥配施生物炭能够显著促进柠檬的生长及其对养分的吸收利用.
3.3 化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤磷赋存形态的影响土壤磷形态及其相互转化受到诸多因素影响, 施加生物炭是影响土壤磷转化的重要因素之一.水溶态磷既是作物最易吸收的磷组分, 也是土壤中最易流失的磷组分, 其含量极低[48].本试验结果(除F处理外)表明活性磷占总磷比例最小, 因此活性磷不是紫色土壤中磷的主要赋存形态.配施生物炭能够提高活性磷含量及占比, 其中PP处理效果最好, 且表现出明显的根际效应.配施生物炭的根际土壤中NaHCO3-Po含量有所降低, NaHCO3-Pi含量显著提高(P < 0.05), 其原因可能是生物炭施入土壤后加快了土壤中微生物活动, 从而促进NaHCO3-Po向无机磷NaHCO3-Pi转化[1].
本试验结果均表现为中度活性磷占比最高, 表明中度活性磷是紫色土壤最主要的磷赋存形态, 这与穆晓慧等[49]和何岩等[50]的研究结果一致.本试验结果还表明, 配施生物炭可以提高土壤中度活性磷的比例和含量, 这与邢璐等[51]在研究粪肥对潮土磷形态转化的结果一致, 其中PP处理效果最好, 并且表现出明显的根际效应.进一步比较中度活性磷的具体磷形态发现, 配施生物炭处理的NaOH-Pi和HCl-Pi含量较CK处理都显著增加, 这说明配施生物炭能够显著增加NaOH-Pi和HCl-Pi含量, 其原因是生物炭富含Al和Fe等无机元素[8], 且自身和配施的化肥、有机肥都含有大量磷, 在施入土壤后, 磷迅速被生物炭中的Al、Fe固定, 从而提高土壤中NaOH-Pi的含量[52], 而HCl-Pi 主要是与Ca结合紧密的磷酸盐[53], 生物炭中含有大量的含钙物质, 能够进一步促进磷素向钙结合态转变, 从而增加土壤中HCl-Pi含量[54].
稳态磷是植物最难吸收的形态, 通常被认为其有效性很差[55].配施生物炭处理的非根际土壤稳态磷含量较F处理均有所降低, 这是因为生物炭的特殊结构可以为微生物提供良好的生存环境, 从而改善微生物的群落结构以及增加微生物的活性, 增加磷酸酶的活性, 促进微生物分解有机酸和溶解难溶性磷, 这些分解作用可以促进惰性有机磷hHCl-Po转化为更高有效性形态的磷[56], 从而表现出在非根际土壤中生物炭可以促进部分稳态磷的活化.
4 结论(1) 配施生物炭能够显著提高土壤pH, 以PP和NPP处理的改良效果最好, 其根际土壤pH较F处理分别提高了1.78和1.87个单位.配施生物炭处理较F处理能显著提高土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量, 速效钾含量显著降低.与F处理相比, PP和NPP处理能够显著增加植株根部生物量、植株全磷和全钾含量, 而显著降低植株全氮含量.
(2) 紫色土壤最主要的磷赋存形态是中度活性磷, 其占比为46.64% ~57.46%, 占比最小的是活性磷, 为13.00% ~30.43%.施用生物炭可以促进土壤难溶态磷向有效磷转化, 提高活性磷和中度活性磷比例, 且表现出明显的根际效应.此外, 施用生物炭有利于土壤有机磷的矿化, 能促进土壤有机磷转化为无机磷.
(3) 在不同处理对土壤养分的改良效果中, PP和NPP处理表现最优; 在对提高土壤各形态磷含量以及促进磷向更高有效态转化的效果中, PP处理表现最好.综合来看, 生物炭配施腐熟猪粪(PP)是紫色土区最有效的养分管理方式.
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