許澤宏　程曉丹　周明羅

摘要：利用控制性的大田試驗(yàn)栽培技術(shù)，研究不同濃度生物質(zhì)炭[對(duì)照（CK，0）、低生物質(zhì)炭（LB，10 t/hm2）、中生物質(zhì)炭（MB，20 t/hm2）、高生物質(zhì)炭（HB，30 t/hm2）]對(duì)薺菜生長(zhǎng)過(guò)程中根區(qū)土壤特性和微生物特性的影響。結(jié)果表明：薺菜根區(qū)土壤pH值、容重和全鹽含量隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，不同濃度生物質(zhì)炭處理下的薺菜根區(qū)土壤pH值、容重和全鹽含量均顯著低于對(duì)照（P<005）。薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分和植株養(yǎng)分含量均隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，MB濃度處理下，薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分和植株養(yǎng)分含量達(dá)到最大，不同濃度生物質(zhì)炭處理下的薺菜土壤養(yǎng)分和植株養(yǎng)分含量均顯著高于對(duì)照（P<005）。薺菜根區(qū)土壤微生物數(shù)量以細(xì)菌最多（占微生物總數(shù)的90%以上），其次是放線菌，真菌最少，薺菜根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，MB濃度處理下，薺菜根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量最大且顯著高于對(duì)照，而生物質(zhì)炭卻顯著降低了薺菜根區(qū)土壤真菌數(shù)量，但總的來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)炭顯著增加了薺菜根區(qū)土壤微生物總數(shù)。薺菜根區(qū)土壤酶活性和微生物量均隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，MB濃度處理下，薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分和植株養(yǎng)分含量達(dá)到最大，不同濃度生物質(zhì)炭處理下的薺菜土壤酶活性和微生物量均顯著高于對(duì)照（P<005）。以上研究結(jié)果表明，生物質(zhì)炭的施用促進(jìn)了薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分、微生物特性和酶活性的累積作用和改良土壤肥力作用，以中水平生物質(zhì)炭（MB）處理下效果最好，而高水平生物質(zhì)炭（HB）可能會(huì)有一定的抑制作用，這還與土壤類(lèi)型、土壤肥力、植物種類(lèi)和生態(tài)環(huán)境等密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)炭；薺菜；土壤；微生物；特性；根區(qū)；pH值；容重；全鹽；植株養(yǎng)分；培肥；土壤改良

中圖分類(lèi)號(hào)： S156；S158文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2017）16-0104-06

收稿日期：2016-04-20

基金項(xiàng)目：四川省宜賓市重點(diǎn)科技計(jì)劃（編號(hào)：2014SF044）。

作者簡(jiǎn)介：許澤宏（1966—），男，四川瀘州人，副教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境生物學(xué)。E-mail：xuzhe_hong@163com。

植物的生長(zhǎng)與土壤有著密切的相關(guān)性，土壤微生物和養(yǎng)分對(duì)有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化在植物生長(zhǎng)過(guò)程中起主導(dǎo)作用，同時(shí)也影響著植物體內(nèi)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，土壤酶活性能參與多種反應(yīng)（如礦化-同化、氧化-還原等），是植物生長(zhǎng)過(guò)程中養(yǎng)分吸收的主要驅(qū)動(dòng)力[1-3]；在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了提高植物對(duì)土壤養(yǎng)分的可利用性，往往認(rèn)為添加特定的對(duì)于土壤生態(tài)系統(tǒng)具有良好作用的物質(zhì)或者肥料，其中生物質(zhì)炭作為一種綠色肥料，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用[4-5]。生物質(zhì)炭是由植物生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)熱裂解、炭化而形成的一類(lèi)高度芳香化、難溶性的固態(tài)物質(zhì)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我國(guó)每年產(chǎn)生7億多t生物秸稈，其中約23%被焚燒，不僅帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)也造成了資源的極大浪費(fèi)。農(nóng)業(yè)秸稈的合理利用成為協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。大量研究表明，施用生物質(zhì)炭可提高土壤持水容量、養(yǎng)分吸持容量、陽(yáng)離子交換量（CEC）和土壤微生物活性，促進(jìn)土壤穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成，提高土壤養(yǎng)分含量等[8]。因此，生物質(zhì)炭可作為改良和培肥土壤、提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率、促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有效措施，將農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物低溫?zé)崃呀庵瞥缮镔|(zhì)炭用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到了廣泛的關(guān)注[9-10]。目前在農(nóng)業(yè)上進(jìn)行生物質(zhì)炭對(duì)土壤肥力影響的研究較多，我國(guó)學(xué)者著重研究了生物質(zhì)炭對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用，但多數(shù)研究都集中在生物質(zhì)炭的理化特性和環(huán)境功能等方面，對(duì)于典型的土壤上施用生物質(zhì)炭對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中根區(qū)土壤養(yǎng)分和微生物特性的影響尚不多見(jiàn)。因此，本研究以典型土壤為基質(zhì)，采用室內(nèi)大田試驗(yàn)，對(duì)施用生物質(zhì)炭后薺菜植株生長(zhǎng)狀況、根區(qū)土壤性質(zhì)、植株體內(nèi)養(yǎng)分含量及根區(qū)土壤養(yǎng)分和微生物特性等進(jìn)行研究，以期為生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)推廣上的應(yīng)用、提高土壤生產(chǎn)力、促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供重要的科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

11試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年在宜賓學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院的日光溫室內(nèi)進(jìn)行，供試土壤為四川省典型土壤，供試薺菜品種為印度薺菜，薺菜品種和生物質(zhì)炭均購(gòu)于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，種子安全貯存半年度過(guò)休眠期，挑選籽粒飽滿、無(wú)病蟲(chóng)害、大小均勻、色澤一致的種子，80%乙醇消毒20～30 min，蒸餾水反復(fù)沖洗 4 ℃ 保存以備用。供試生物質(zhì)炭的基本特性見(jiàn)表1。

12研究方法

設(shè)置3個(gè)處理，即生物質(zhì)炭當(dāng)季施用量分別為CK（對(duì)照，0）、 LB（低濃度生物質(zhì)炭，5 t/hm2）、MB（中濃度生物質(zhì)炭，

10 t/hm2）、HB（高濃度生物質(zhì)炭，20 t/hm2），每個(gè)處理設(shè)置5次重復(fù)，共20個(gè)小區(qū)，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積 2 m×3 m=6 m2，小區(qū)與小區(qū)之間留20 cm緩沖帶，株行距均為 10 cm，播種深度2～5 cm，播種量20～30 kg/hm2，在薺菜種子播種前施入生物質(zhì)炭，翻耕使生物質(zhì)炭與土壤充分混合。除生物質(zhì)炭用量不同外，各處理氮肥（NH3HCO3）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）作基肥，用量分別為0217、0108、0036 kg/m2，以滿足薺菜正常生長(zhǎng)發(fā)育所需。2015年4月20日種植，試驗(yàn)期間采取同樣的管理措施（大田管理措施），分別在播種后、苗期、初花期灌水3次，自然條件生長(zhǎng)，試驗(yàn)期間不追肥，定期除草，最大程度上保證其長(zhǎng)勢(shì)一致，10月20日收獲。

13采樣方法

根區(qū)土采用Riley和Barber的抖落法，挖取每個(gè)小區(qū)具有完整根系的土體（根系主要分布的范圍），先輕輕抖落大塊不含根系的土壤，小刀刮下附在根系周?chē)耐寥溃ǚ歉鶇^(qū)土），然后用刷子刷下黏附在根圍的土壤（距離根圍0～5 mm）作為根區(qū)土，盡量減少損害植物根系，對(duì)于混雜于根區(qū)土中的根系要徹底去除，混合每種植物采集的根區(qū)土，將新鮮土樣分為3份，第1份迅速置于聚乙烯速封袋中以測(cè)定土壤含水量，第2份帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后（過(guò)1 mm篩）用于土壤酶活性及理化性質(zhì)的測(cè)定，第3份4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物量及微生物數(shù)量的測(cè)定，并在同一區(qū)域用環(huán)刀測(cè)定土壤容重[11]。

14測(cè)定方法

（1）土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分含量的測(cè)定。pH值，電極電位法（1 ∶25土水體積比）；全鹽含量（%），電導(dǎo)法；土壤有機(jī)碳含量（g/kg），重鉻酸鉀氧化-外加熱法；土壤全氮含量（g/kg），全自動(dòng)凱氏定氮法；土壤全磷含量（g/kg），NaOH熔融-鉬銻抗比色法；全鉀含量（g/kg），火焰分光光度法[11]。（2）土壤微生物數(shù)量的測(cè)定。[JP+1]采用平板梯度稀釋法，其中細(xì)菌培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)基為馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)基為高氏一號(hào)瓊脂培養(yǎng)基[11]。（3）土壤微生物量碳、氮含量。采用三氯甲烷熏蒸-K2SO4浸提法，其中三氯甲烷熏蒸殺死的微生物體中的碳、氮被浸提出來(lái)的比例分別為038、045[11]。（4）根區(qū)土壤酶活的測(cè)定。采用分光光度計(jì)進(jìn)行比色法，測(cè)定酶的種類(lèi)為纖維素酶（1 g土樣 30 min 內(nèi)分解產(chǎn)生1 mg葡萄糖所需的酶量）、轉(zhuǎn)化酶（1 g土樣1 d內(nèi)分解產(chǎn)生1 mg葡萄糖所需的酶量）、硝酸還原酶（1 g土樣1min內(nèi)分解產(chǎn)生1 μg NO2-所需的酶量）、脲酶（1 g土樣1 d內(nèi)分解產(chǎn)生1mg氨基氮所需的酶量）和酸性磷酸酶（1 g 土樣1 d內(nèi)分解產(chǎn)生1 mg P2O5所需的酶量）[11]。

Excel 2013、SPSS 21軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析，單因素方差分析（One-way ANOVA），LSD法比較各處理間差異顯著性（α水平為005、001）。

2結(jié)果與分析

21生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響

由圖1可知，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤理化性質(zhì)具有明顯的影響。薺菜根區(qū)土壤含水量在952%～1512%之間變化，基本表現(xiàn)為HB>MB>LB>CK，其中MB與HB、LB差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤含水量顯著高于對(duì)照1954%、4863%、5882%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤容重在094～123 g/cm3之間，基本表現(xiàn)為HB005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤容重顯著低于對(duì)照894%、1626%、2358%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤pH值在543～714之間，基本表現(xiàn)為HB005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤pH值顯著低于對(duì)照1204%、1359%、2395%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤全鹽含量在109～139 g/kg之間，基本表現(xiàn)為HB005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤全鹽含量顯著低于對(duì)照1871%、1727%、2159%（P<005）。

22生物質(zhì)炭對(duì)薺菜土壤和植株養(yǎng)分含量的影響

221生物質(zhì)炭對(duì)薺菜植物根區(qū)土壤養(yǎng)分含量的影響

由圖2可知，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分含量具有明顯的影響。薺菜根區(qū)土壤有機(jī)碳含量變化范圍在852～1695 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB、MB與LB兩兩之間的差異均顯著（P<005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤有機(jī)碳含量顯著高于對(duì)照4531%、9894%、7359%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤全氮含量變化范圍在123～168 g/kg 之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB、MB與LB兩兩之間的差異均顯著（P<005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤全氮含量顯著高于對(duì)照1545%、3659%、3252%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤全磷含量變化范圍在 098～198 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB與MB、LB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤全磷含量顯著高于對(duì)照2551%、7143%、6633%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤全鉀含量變化范圍在1698～2654 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB與LB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤全鉀含量顯著高于對(duì)照2833%、5630%、4152%（P<005）。

222生物質(zhì)炭對(duì)薺菜植株內(nèi)養(yǎng)分含量的影響

由圖3可知，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜植物體內(nèi)養(yǎng)分含量具有明顯的影響。薺菜植株全碳含量變化范圍在2156～3564 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB與MB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜植株全碳含量顯著高于對(duì)照1916%、6531%、5895%（P<005）；薺菜植株全氮含量變化范圍在153～194 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>LB>HB>CK， 其中HB與LB之間差異不顯著（P>005）， 生物質(zhì)

炭處理下薺菜植株全氮含量顯著高于對(duì)照1307%、2680%、654%（P<005）；薺菜植株全磷含量變化范圍在13～24 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB與LB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜植株全磷含量顯著高于對(duì)照4615%、8462%、5385%（P<005）；薺菜植株全鉀含量變化范圍在132～196 g/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中HB與MB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜植株全鉀含量顯著高于對(duì)照1970%、4848%、4318%（P<005）。

23生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響

圖4表明，生物質(zhì)炭根區(qū)土壤微生物數(shù)量以細(xì)菌最多，其次是放線菌，真菌最少。薺菜根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量變化范圍在156萬(wàn)～257萬(wàn)個(gè)/g之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于對(duì)照1731%、6474%、5449%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤真菌數(shù)量變化范圍在630～1 520個(gè)/g之間，基本表現(xiàn)為MB005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤真菌數(shù)量顯著低于對(duì)照3750%、5855%、4868%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤放線菌數(shù)量變化范圍在065萬(wàn)～102萬(wàn)個(gè)/g之間，基本表現(xiàn)為HB>LB>MB>CK，其中LB、MB與HB兩兩之間差異均不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤放線菌數(shù)量顯著高于對(duì)照4308%、3385%、5692%（P<005）； 薺菜根區(qū)土壤微生物總數(shù)量變

化范圍在352萬(wàn)～817萬(wàn)個(gè)/g之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤微生物總數(shù)顯著高于對(duì)照8523%、13210%、12670%（P<005）。

24生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤酶活性的影響

圖5表明，薺菜根區(qū)土壤硝酸還原酶活性變化范圍在 137～265 mg/（g·min）之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤硝酸還原酶活性顯著高于對(duì)照4453%、9343%、9051%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤酸性磷酸酶活性變化范圍在114～253 mg/（g·d）之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中LB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤酸性磷酸酶活性顯著高于對(duì)照4825%、12193%、5000%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤纖維素酶活性變化范圍在368～713 mg/（g·d）之間，基本表現(xiàn)為HB>MB>LB>CK，其中MB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤纖維素酶活性顯著高于對(duì)照4239%、8967%、9375%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤脲酶活性變化范圍在269～685 mg/（g·d）之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中LB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤脲酶活性顯著高于對(duì)照9219%、15465%、9442%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤轉(zhuǎn)化酶活性變化范圍在145～627 mg/（g·d）之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中LB、MB與HB兩兩之間差異均顯著（P<005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于對(duì)照14552%、33241%、25103%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤蔗糖酶活性變化范圍在189～244 mg/（g·d）之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中LB、MB與HB兩兩之間差異均不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤蔗糖酶活性顯著高于對(duì)照2487%、2910%、2645%（P<005）。

25生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤微生物量的影響

圖6表明，薺菜根區(qū)土壤微生物量碳含量變化范圍在1598～3239 mg/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB與HB之間差異不顯著（P>005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤微生物量碳含量顯著高于對(duì)照6602%、10269%、9756%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤微生物量氮含量變化范圍在653～1237 mg/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB、HB和LB兩兩之間差異均顯著（P<005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤微生物量氮含量顯著高于對(duì)照3660%、8943%、6141%（P<005）；薺菜根區(qū)土壤微生物量磷含量變化范圍在237～782 mg/kg之間，基本表現(xiàn)為MB>HB>LB>CK，其中MB、HB和LB兩兩之間差異均顯著（P<005），生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤微生物量磷含量顯著高于對(duì)照16793%、22996%、2008%（P<005）。

3討論與結(jié)論

生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用效應(yīng)已經(jīng)引起越來(lái)越多的關(guān)注，生物質(zhì)炭比表面積大，可以增強(qiáng)土壤對(duì)陽(yáng)離子的吸附能力，在生物或非生物作用下，生物質(zhì)炭表面可部分被輕度氧化形成羰基、酚基和醌基等官能團(tuán)，其電荷量增大，從而增大土壤電導(dǎo)率和全鹽含量[12]。本研究中生物質(zhì)炭顯著增加了薺菜根區(qū)土壤含水量（P<005），顯著降低了土壤容重、pH值和全鹽含量（P<005），生物質(zhì)炭造成土壤總孔隙度和容重較小、含水量增加、可溶性離子數(shù)量增多，導(dǎo)致土壤電導(dǎo)率較高；pH值是土壤的重要指標(biāo)之一，適宜的pH值有利于土壤微生物活動(dòng)和植物生長(zhǎng)，pH值的降低致使根區(qū)酸化，從而增加土壤養(yǎng)分的吸收和利用、土壤酶活性及微生物的繁殖。不同生物質(zhì)處理下薺菜根區(qū)土壤容重、pH值和全鹽含量顯著低于對(duì)照，這主要是由于生物質(zhì)炭增加了根系對(duì)土壤的穿插和擴(kuò)展，改善了土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)也促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的吸收和利用，陰陽(yáng)離子溶解度增加，從而導(dǎo)致電導(dǎo)率和全鹽含量增加[13-14]。

土壤養(yǎng)分不僅能反映土壤“營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”中養(yǎng)分的貯量水平，而且在一定程度上能影響有效養(yǎng)分的供應(yīng)能力[15]；土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的形成、養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化及循環(huán)等過(guò)程具有重要作用[16]；土壤微生物通過(guò)分泌酶的方式參與土壤生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)等，土壤酶活性動(dòng)力學(xué)的變化可反映出土壤中各種生化過(guò)程的強(qiáng)度及其方向，土壤酶活性、微生物量和微生物數(shù)量在植物生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要的作用[17]。本研究中生物質(zhì)炭促進(jìn)了薺菜與土壤之間的平衡共生關(guān)系，在薺菜植株生長(zhǎng)過(guò)程中提高了土壤肥力，而土壤肥力的改變會(huì)對(duì)植物的入侵作出進(jìn)一步的反饋調(diào)節(jié)。本研究在相同生境條件下，施用生物質(zhì)炭后，薺菜植物根區(qū)土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量均隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)。在MB濃度處理下，薺菜植物根區(qū)土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量達(dá)到最大，不同濃度生物質(zhì)炭處理下的薺菜植物根區(qū)土壤養(yǎng)分、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量均顯著高于對(duì)照（P<005），但生物質(zhì)炭在高用量時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生輕微的抑制作用，具體表現(xiàn)為薺菜植株體內(nèi)養(yǎng)分含量隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。由此表明，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量均表現(xiàn)為一定程度的增加效應(yīng)，且生物質(zhì)炭處理下薺菜根區(qū)土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量均顯著高于對(duì)照（P<005），與前人的研究結(jié)果[18-20]相一致。一方面，生物質(zhì)炭具有較大的比表面積，通過(guò)表面催化活性促進(jìn)小的有機(jī)分子聚合形成土壤有機(jī)質(zhì)，同時(shí)吸附多種離子，提高土壤的保肥性能，通過(guò)激發(fā)效應(yīng)促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解，迅速提高養(yǎng)分含量[9]；另一方面，生物質(zhì)炭的穩(wěn)定性較高，隨著生物質(zhì)炭的施入，土壤中累積的生物質(zhì)炭增多，一些極細(xì)小的生物質(zhì)炭顆?？赡芨街谕寥辣砻鎇21]；此外，生物質(zhì)炭具有多芳香環(huán)和非芳香環(huán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出高度的化學(xué)和微生物惰性，施入土壤后難以被微生物利用[21]。由此表明，生物質(zhì)炭的施用有利于植被-土壤系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)、腐殖質(zhì)的形成和土壤有效養(yǎng)分的提高，同時(shí)薺菜根區(qū)較低的pH值增加了根區(qū)土壤養(yǎng)分的有效吸收和利用，這也是多種環(huán)境因素共同引起的，但從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而言，生物質(zhì)炭對(duì)土壤養(yǎng)分影響的過(guò)程比較復(fù)雜，與施用量、施用時(shí)間、生境、土壤本身特性、物候等生理生態(tài)特性的差異有關(guān)。而不同濃度的生物質(zhì)炭對(duì)薺菜根區(qū)土壤特性的影響效果并不均勻一致，總體來(lái)看，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜生長(zhǎng)過(guò)程中根區(qū)土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物量、酶活性及微生物數(shù)量起一定的促進(jìn)作用，造成這種情況主要可能是由于生物質(zhì)炭根系釋放的化學(xué)物質(zhì)不一致，釋放的物質(zhì)通過(guò)化感作用影響土壤理化性質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)循環(huán)等對(duì)其根區(qū)土壤微生物的數(shù)量及分布造成不同的影響。由此可知，生物質(zhì)炭施用技術(shù)是改善土壤肥力、提高土壤生產(chǎn)力的重要措施，而在薺菜的高產(chǎn)栽培過(guò)程中須合理控制生物質(zhì)炭濃度。而薺菜栽培過(guò)程中土壤本身的肥力特性也是影響生物質(zhì)炭效應(yīng)的重要因素，生物質(zhì)炭對(duì)薺菜生長(zhǎng)的效應(yīng)須從土壤肥力、薺菜類(lèi)型、施炭水平以及管理措施等多方面因素加以綜合考慮。

參考文獻(xiàn)：

Gyaneshwar P，Kumar G N，Parekh L J，et al Role of soil microorganisms in improving P nutrition of plants[M]//Food security in nutrient-stressed environments：exploiting plants genetic capabilities Berlin：Springer Netherlands，2002：133-143

Lochhead A G，Chase F E Qualitative studies of soil microorganisms：Ⅴ Nutritional requirements of the predominant bacterial flora[J] Soil Science，1943，55（2）：185-196

[3]Sparling G P，Pankhurst C，Doube B M，et al Soil microbial biomass，activity and nutrient cycling as indicators of soil health[M]//Pankhurst C，Doube B M，Gupta V V S R Biological indicators of soil health，1997：97-109

[4]Antal M J，Croiset E，Dai X，et al High-yield biomass charcoal[J] Energy & Fuels，1996，10（3）：652-658

[5]Mok W S L，Antal Jr M J，Szabo P，et al Formation of charcoal from biomass in a sealed reactor[J] Industrial & engineering chemistry research，1992，31（4）：1162-1166

[6]Demirba A Carbonization ranking of selected biomass for charcoal，liquid and gaseous products[J] Energy Conversion and Management，2001，42（10）：1229-1238

[7]高祥照，馬文奇，馬常寶，等 中國(guó)作物秸稈資源利用現(xiàn)狀分析[J] 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21（3）：242-247

[8]楊連玉，張國(guó)梁，趙穎彩，等 玉米秸稈利用途徑及其在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的綜合利用對(duì)策[J] 飼料工業(yè)，2005，26（23）：42-45

[9]花莉，張成，馬宏瑞，等 秸稈生物質(zhì)炭土地利用的環(huán)境效益研究[J] 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（10）：2489-2492

[10]鐘華平，岳燕珍，樊江文 中國(guó)作物秸稈資源及其利用[J] 資源科學(xué)，2003，25（4）：62-67

[11]鮑士旦 土壤農(nóng)化分析[M] 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000

[12]劉玉學(xué)，劉微，吳偉祥，等 土壤生物質(zhì)炭環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)[J] 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（4）：977-982

[13]黃超，劉麗君，章明奎 生物質(zhì)炭對(duì)紅壤性質(zhì)和黑麥草生長(zhǎng)的影響[J] 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2011，37（4）：439-445

[14]袁金華，徐仁扣 生物質(zhì)炭的性質(zhì)及其對(duì)土壤環(huán)境功能影響的研究進(jìn)展[J] 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20（4）：779-785

[15]胡克林，陳德立 農(nóng)田土壤養(yǎng)分的空間變異性特征[J] 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999，15（3）：33-38

[16]劉建新 不同農(nóng)田土壤酶活性與土壤養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系研究[J] 土壤通報(bào)，2004，35（4）：523-525

[17]許景偉，王衛(wèi)東 不同類(lèi)型黑松混交林土壤微生物，酶及其與土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究[J] 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（1）：51-55

[18]張文玲，李桂花，高衛(wèi)東 生物質(zhì)炭對(duì)土壤性狀和作物產(chǎn)量的影響 [J] 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（17）：153-157

[19]周桂玉，竇森，劉世杰 生物質(zhì)炭結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其對(duì)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

[20]劉瑋晶，劉燁，高曉荔，等 外源生物質(zhì)炭對(duì)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

[21]匡崇婷，江春玉，李忠佩，等 添加生物質(zhì)炭對(duì)紅壤水稻土有機(jī)碳礦化和微生物生物量的影響[J] 土壤，2012，44（4）：570-575