徐曉楠，陳 坤，馮小杰，彭 靖，潘全良，王 月，李 娜，韓曉日，戰(zhàn)秀梅

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院/土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室，沈陽 110866）

生物炭是由生物質(zhì)在完全或部分缺氧和相對“較低”溫度 (＜ 700℃) 條件下熱解得到的炭質(zhì)[1]。具有含碳量豐富、比表面積大、負(fù)電荷基團(tuán)和堿性物質(zhì)含量高等優(yōu)點(diǎn)[2–3]，對提高土壤孔隙度，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，增加有機(jī)質(zhì)含量等土壤理化性質(zhì)起重要作用，具有廣泛的農(nóng)業(yè)應(yīng)用價(jià)值和環(huán)境效應(yīng)[4]。而炭基肥是將生物質(zhì)炭作為基本載體與化學(xué)肥料混合或復(fù)合造粒制成的一種新型緩釋肥料[5]。近年來，有關(guān)生物炭和炭基肥在改善土壤肥力、提高作物產(chǎn)量方面有諸多報(bào)道，Lehmann等[6]早在2006年就發(fā)現(xiàn)熱解后的生物炭還田相較于原始木質(zhì)材料直接還田具有更強(qiáng)的固碳、貯存養(yǎng)分、提高土壤肥力的能力；Agegnehu等[7]在2017年對熱帶土壤的最新研究發(fā)現(xiàn)，相比單施化肥處理，不同用量 (2.5、10、25 t/hm2) 的生物炭施用均可顯著提高土壤有機(jī)碳含量、含水量和陽離子交換量，提高養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)花生產(chǎn)量的大幅度提高。隨著研究的深入，有學(xué)者逐漸開展生物炭大田連續(xù)定位試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證生物炭的施用效果。Liu等[8]于2016年在對浙江典型冷漬型稻田連續(xù)兩年施入等碳量 (C 4.5 t/hm2) 不同原料的生物炭的結(jié)果顯示，與對照處理相比，稻草碳能顯著提高土壤pH和有機(jī)碳含量，增強(qiáng)磷、鉀的利用效率。作物的養(yǎng)分吸收能力提高13.6%～16.4%，產(chǎn)量提高8.5%～10.7%；Griffin等[9]通過連續(xù)4年的生物炭大田定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，施入胡桃殼生物炭第二年玉米產(chǎn)量比施化肥和糞肥處理增加8%，并提高了土壤中K+、PO43–和 Ca2+交換量。炭基肥作為生物炭農(nóng)用的重要手段的相關(guān)試驗(yàn)效果也逐漸得到驗(yàn)證。施六八[10]的結(jié)果表明，施用炭基復(fù)合肥的大棚蘿卜出苗率為86.7% ～88.3%，較施常規(guī)復(fù)合肥提高2% ～3%以上。雖然近年來相關(guān)學(xué)者對生物炭進(jìn)行了大量的研究工作，也取得了較多的成果，但大部分研究還處于起步階段，研究內(nèi)容較為繁雜，針對一種生物炭的長期施用效果的研究較少，特別是有關(guān)生物炭及炭基肥在影響花生養(yǎng)分吸收利用、分配等增產(chǎn)機(jī)制上的研究較少，且目前針對生物炭的研究僅是簡單地與不施肥或單施化肥處理作對比，對生物炭與傳統(tǒng)有機(jī)物料之間的對比研究較少，不能更好地揭示生物炭本身的增產(chǎn)機(jī)制。本研究依托沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)于2009年設(shè)置的生物炭棕壤改土定位試驗(yàn)，以傳統(tǒng)有機(jī)物料 (秸稈和豬廄肥) 培肥土壤方式作為對照，探究生物炭及以生物炭為基質(zhì)的炭基肥連續(xù)8年長期定位施用下的花生養(yǎng)分積累分配特征和增產(chǎn)機(jī)制，為生物炭高效施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間微區(qū)試驗(yàn)位于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)國家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土壤肥料長期定位試驗(yàn)基地 (40°48′N，123°33′E)，屬溫帶濕潤–半濕潤季風(fēng)氣候 (春季干旱，6～8月份濕潤)，年平均氣溫7.0～8.1℃，年平均降水量為574～684 mm。土壤類型為砂質(zhì)粘壤土，試驗(yàn)前砂粒含量510 g/kg，粉粒含量280 g/kg，粘粒 (＜ 2 μm) 含量 210 g/kg，土質(zhì)較粘。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位試驗(yàn)開始于2009年，試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：1)秸稈還田4500 kg/hm2+ NPK (CS)；2) 豬廄肥4000 kg/hm2+ NPK (PMC)；3) 生物炭 1500 kg/hm2+ NPK(BIO)；4) 炭基花生專用肥 (10–13–13) 750 kg/hm2(BF)?；史N類為尿素 (N 46%)、過磷酸鈣 (P2O516%) 和硫酸鉀 (K2O 50%)；所有處理氮、磷、鉀的總投入量均相等，即N、P2O5、K2O用量分別為75、97.5、97.5 kg/hm2；BIO處理和CS處理的有機(jī)物料一直依照試驗(yàn)布置之初設(shè)定量施用，PMC處理由于自身養(yǎng)分含量較高，施用量較往年適當(dāng)減少。氮磷鉀化肥用量的確定是在總養(yǎng)分用量基礎(chǔ)上扣除每年有機(jī)物料中的氮磷鉀量。生物炭 (遼寧省金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供) 為玉米芯450℃裂解并過80～100目篩后造粒；秸稈粉碎至2～3 cm長，秸稈和豬廄肥為干基重量。每年于播前將各有機(jī)物料、肥料均勻施在0—20 cm土層。本試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)的播種方式為大壟雙行，株距11 cm左右，每穴3株。供試花生品種為‘阜花12號’。

1.3 樣品采集及測定方法

各處理分別于2016年苗期、開花下針期、結(jié)莢期、飽果成熟期分莖葉、根、莢果采取植物樣本，于105℃殺青，80℃烘干至恒重后稱取干物質(zhì)重并粉碎，備用。收獲時(shí)取全微區(qū)共計(jì)2 m2計(jì)產(chǎn)、考種。

植物樣品經(jīng)H2SO4–H2O2消煮后，用凱氏定氮儀測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度法測定全鉀。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)；用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和Duncan法顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為P＜ 0.05。各指標(biāo)的計(jì)算方法[26]如下：

莢果氮 (磷、鉀) 積累分配系數(shù) (DI) = 莢果氮(磷、鉀) 積累量/總氮 (磷、鉀) 積累量 × 100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理下花生干物質(zhì)的積累分配特征

2.1.1 各生育期的干物質(zhì)積累 由表1可以看出，各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量變化明顯，苗期積累量最低，所占比例僅為4.3%～6.9%，開花下針期以后積累量迅速增加，至結(jié)莢期時(shí)BF和PMC處理的干物質(zhì)量達(dá)到最大值，分別為4529.5 kg/hm2和4878.5 kg/hm2，BIO和CS處理的積累量則在飽果成熟期時(shí)增加至6295.0 kg/hm2和4026.5 kg/hm2，在各時(shí)期中所占比例最高。各處理間的干物質(zhì)積累量對比差異顯著，BIO處理的積累量保持著持續(xù)較高的增長，特別是到飽果成熟期時(shí)達(dá)到最大值，并顯著大于其它處理；BF處理在結(jié)莢期以前均保持較大的積累量，在飽果成熟期時(shí)，則與對照處理沒有明顯差異；CS處理從苗期到開花下針期的積累量增加速度最快，達(dá)到3041.6 kg/hm2，高于同時(shí)期其它處理，但在結(jié)莢期有所減?。籔MC處理在苗期和結(jié)莢期的積累量均為最大，然而在另外兩個(gè)時(shí)期卻較小。

表 1 不同施肥處理下花生主要生育期的干物質(zhì)積累量及其在總量中的比例Table 1 Dry matter accumulation (DMA) in main periods of peanut and their ratios in total under different treatments

2.1.2 中、后期的干物質(zhì)分配 由表2可知，在結(jié)莢期以前，干物質(zhì)主要在莖葉中進(jìn)行積累，并隨生育時(shí)期的推進(jìn)逐漸降低，從開花下針期占比79.2% ～84.8%降至飽果成熟期的29.1%～35.8%；莢果的干物質(zhì)積累趨勢與莖葉正好相反，從開花下針期占比2.7%～7.1%增長至58.1%～61.7%；根的干物質(zhì)積累占比則不斷降低。各處理間干物質(zhì)在不同器官中的分配有一定的差異，BIO處理的莖葉占比均較高，各時(shí)期依次為83.5%、64.9%和34.5%，與對照處理(CS和PMC) 相比，除開花下針期與PMC處理無明顯差異之外，在其它生育期均有顯著提高；而BF處理僅在飽果成熟期時(shí)相較CS和PMC處理有顯著提高。各處理間干物質(zhì)在莢果的分配整體與莖葉分配情況相反，BIO和BF處理相對較低，但BF處理在開花下針期有顯著提高，分配占比為7.1%。

2.2 不同施肥處理下花生的氮、磷、鉀養(yǎng)分積累分配特征

2.2.1 花生氮素的積累分配 由表3可知，除PMC處理外，花生整株的氮素積累總量隨生育時(shí)期的推進(jìn)不斷增加，其中BIO處理增加效果更為明顯，到飽果成熟期時(shí)達(dá)到236.4 kg/hm2，顯著高于其它處理，此時(shí)期BF處理相比對照處理差異不明顯。莖葉和根作為花生的營養(yǎng)器官，對花生的生長發(fā)育和產(chǎn)量的形成有重要影響，各處理在飽果成熟期積累分配量出現(xiàn)顯著差異，BIO處理的莖葉分配量為29.8 kg/hm2，顯著高于其它三個(gè)處理，根的分配量則以CS處理最高，BIO和BF處理較低，但均高于PMC處理。莢果作為花生生長的最終產(chǎn)物，其養(yǎng)分吸收積累和分配情況直接影響花生的生產(chǎn)效率。在花針期，BF處理的氮素積累量分別高出CS和PMC處理3.1 kg/hm2和5.9 kg/hm2，BIO處理相對較低。結(jié)莢期以后，莢果氮素積累量迅速增加，但各處理間差異不顯著。到飽果成熟期時(shí)，BIO處理以196.5 kg/hm2的積累量迅速超越并遠(yuǎn)高于其它幾個(gè)處理。從莢果的分配系數(shù)來看，花針期的花生氮素主要在莖葉和根系中積累，莢果中的分配系數(shù)較小。結(jié)莢期的莢果正處于膨大階段，分配系數(shù)增大，但BIO處理僅有0.27，低于其他處理。飽果成熟期的莢果分配系數(shù)進(jìn)一步增加，均為0.83以上，PMC和CS處理高于其他兩個(gè)處理。

2.2.2 花生磷素的積累分配 由表4可知，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，各施肥處理的整株磷積累量整體上呈增加的趨勢，特別是BIO處理至飽果成熟期時(shí)達(dá)到了21.7 kg/hm2，顯著高于其它處理，生育前期，各處理整株積累量沒有明顯差異，至結(jié)莢期時(shí)，呈現(xiàn)出一定的差異，PMC處理最高，但與BIO和BF處理相比優(yōu)勢不明顯，相較于CS處理則有顯著提高。從莖葉的磷素積累情況看，BIO處理在各個(gè)時(shí)期的積累量均較高，雖然至飽果成熟期時(shí)出現(xiàn)了明顯的下降，僅有1.5 kg/hm2，但顯著高于其他處理，結(jié)莢期的CS處理為4.3 kg/hm2，與其他處理相比顯著降低。莢果的磷素積累從花針期開始，此時(shí)期BF處理相比對照處理顯著提高，至飽果成熟期則沒有明顯差異，而BIO處理在此時(shí)期則最高。從磷素在不同時(shí)期各器官的分配情況來看，結(jié)莢期以前，磷素積累量主要在營養(yǎng)器官莖葉和根中進(jìn)行分配，其中花針期的分配系數(shù)在0.87～0.96之間。此后，莢果的磷素積累分配量快速上升，至飽果成熟期莢果分配系數(shù)最高達(dá)到0.92。

表 2 不同處理花生中后期干物質(zhì)在莖葉、根和莢果中的分配 (%)Table 2 Distribution of dry matter in stem-leaf, root and pod at middle and late stage of peanut under different treatments

表 3 不同生育時(shí)期花生各器官氮素積累量及莢果氮素分配系數(shù)Table 3 N accumulation in different organs and N distribution index in pods at the main growing stages of peanut

2.2.3 花生鉀素的積累分配 由表5可知，花生的鉀素積累量在不同的施肥處理下有顯著差異，并隨生育時(shí)期的推進(jìn)不斷變化。從整株的積累量來看，BIO處理在各時(shí)期的積累量均有較大提高，BF處理在苗期和結(jié)莢期顯著高于CS處理，在花針期和飽果期則高于PMC處理，總體上呈現(xiàn)為BIO ＞ BF ＞ PMC ＞CS。從莖葉的積累情況看，苗期BIO和BF處理僅比CS處理高，花針期和結(jié)莢期BIO仍保持較高，而BF處理與這兩個(gè)處理相比差異不顯著，至飽果成熟期積累量較之又有所提高，但不及BIO處理。莢果的鉀積累量在花針期后迅速增大，BIO處理的積累量增加到最大的40.2 kg/hm2，CS處理的莢果積累量較少。從鉀素的分配情況看，結(jié)莢期以前主要分布在花生的營養(yǎng)器官中，各處理中莖葉的最高分配系數(shù)為0.98，莖葉的分配量顯著大于根系的分配量。莢果的分配系數(shù)隨生育時(shí)期的推進(jìn)不斷增大，在花針期和結(jié)莢期，BF處理的分配系數(shù)顯著高于其它處理；在飽果成熟期，CS和PMC處理的分配系數(shù)分別達(dá)到0.73和0.67，顯著高于BIO和BF處理。

表 4 不同生育時(shí)期花生各器官磷素積累與莢果磷素分配系數(shù)Table 4 P accumulation in different organs and P distribution index in pods at the main growing stages of peanut

2.3 不同施肥處理下的花生產(chǎn)量

由表6可知，BIO處理的產(chǎn)量最高，達(dá)到7231.7 kg/hm2，顯著高于其它處理，而BF和PMC處理的產(chǎn)量分別為5962.0 kg/hm2和6063.4 kg/hm2，CS處理最低，僅為5623.9 kg/hm2。由此可見，相較于傳統(tǒng)有機(jī)物料，添加生物炭處理可顯著提高花生產(chǎn)量，BF處理的產(chǎn)量雖然與PMC處理無明顯差異，但仍顯著高于CS處理。百果重、百仁重和出仁率是構(gòu)成產(chǎn)量的重要因素，BF和BIO處理的百果重明顯高于其它兩個(gè)處理，百仁重表現(xiàn)為BF 、BIO ＞CS ＞ PMC，而出仁率則以PMC處理更有優(yōu)勢。

3 討論

作物高產(chǎn)是以較高生物量為前提的，說明作物生物量與產(chǎn)量有密切關(guān)系[11]，即干物質(zhì)積累越多，莢果產(chǎn)量也就越高[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，BIO和BF處理能保證花生有持續(xù)較高的干物質(zhì)積累量，特別是BIO處理在飽果成熟期的積累量達(dá)到6294.68 kg/hm2；BF處理在結(jié)莢期的干物質(zhì)積累量達(dá)到最大值，雖然在飽果成熟期時(shí)有所下降，但仍然較高，有效保證了作物的高產(chǎn)。有研究表明，花生產(chǎn)量形成期的干物質(zhì)占總干物質(zhì)重的60%以上[13]，特別是果針入土24～54 d是干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期[14]。張娜等[15]通過對夏玉米生長研究表明，生物炭 (1000 kg/hm2) 的施用相較于不施生物炭處理更有利于干物質(zhì)的積累和后期葉片光合性能的維持，籽粒產(chǎn)量提高8.8%。干物質(zhì)在各個(gè)器官的分配隨生長發(fā)育中心轉(zhuǎn)移而變化，進(jìn)入開花下針期以后，花生的營養(yǎng)生長和生殖生長同時(shí)進(jìn)行，作為營養(yǎng)器官的莖葉干物

質(zhì)積累分配量達(dá)到最大值，并隨生育時(shí)期推進(jìn)逐漸向莢果中進(jìn)行分配[16]，BF和BIO處理在花生生長的中、后期保持著較高的莖葉干物質(zhì)量分配比例，特別是在飽果成熟期的莖葉占比分別達(dá)到35.8%和34.5%，顯著高于其他兩個(gè)處理。有效延緩了花生的衰老，保持了較高的葉源性能，促進(jìn)莢果庫容的增大。由于生物炭表面大量的負(fù)電荷使其具有較高的陽離子交換量，能提高土壤對養(yǎng)分的吸附作用[17]，保持土壤養(yǎng)分離子[15]，對養(yǎng)分的釋放具有一定的緩釋效果。本試驗(yàn)的前期研究結(jié)果也顯示，連續(xù)6年施用生物炭可顯著提高花生各生育時(shí)期的土壤蔗糖酶活性，提高生育后期的土壤可溶性有機(jī)碳含量，促進(jìn)花生后期的生長。干物質(zhì)的積累和分配特性顯著影響花生的產(chǎn)量，BIO處理以其較高的生育后期干物質(zhì)積累量和莖葉干物質(zhì)分配量，使產(chǎn)量高達(dá)7232.0 kg/hm2，有效保證了花生的高產(chǎn)。而炭基肥由于含碳量較低等緣故，在生育后期的可溶性有機(jī)碳含量較低，對過氧化氫酶和蔗糖酶活性抑制作用明顯[17]，生長發(fā)育動力不足，干物質(zhì)積累量有所下降，從而導(dǎo)致花生產(chǎn)量僅為5962.0 kg/hm2，顯著低于BIO處理。秸稈直接還田以后，微生物進(jìn)行分解的同時(shí)要消耗大量的氮素[18]，導(dǎo)致花生生長前期的“啟動氮”不足，影響干物量的積累，致使在苗期的干物質(zhì)積累量僅有500.5 kg/hm2，低于其它處理。花生生長后期，由于作物的吸收利用，速效氮含量降低，減緩了抑制作用，脲酶分解物料或者土壤中有機(jī)氮活性增強(qiáng)，秸稈腐解過程中高分子化合物參與腐殖化作用，形成土壤有機(jī)膠體，另外有機(jī)物可以結(jié)合土壤酶，對其起到保護(hù)作用[19]，促進(jìn)花生的后期生長，干物質(zhì)積累量增加至飽果成熟期的4026.5 kg/hm2，但由于前期養(yǎng)分消耗過多，干物質(zhì)積累量不足，導(dǎo)致產(chǎn)量較低，僅有5623.9 kg/hm2，為各處理最低。豬廄肥不僅含有氮、磷、鉀元素，還有大量的氨基酸、水解酶等[20]，能顯著提高土壤微生物種群數(shù)量多樣性和土壤酶活性[21]。但大量的微生物活動自身也會損耗一定量的養(yǎng)分，導(dǎo)致花生后期生長缺乏動力，逐漸進(jìn)入衰老階段，光合器官老化，干物質(zhì)大量向莢果中進(jìn)行分配轉(zhuǎn)移?；ê蟮母晌镔|(zhì)分配比例與花后干物質(zhì)積累量呈相反趨勢[22]。PMC處理憑借生育前期良好的干物質(zhì)積累量和中、后期較大的干物質(zhì)莢果分配量保證了花生一定程度的高產(chǎn)，達(dá)到6063.4 kg/hm2，但仍不及BIO處理。

表 5 不同生育時(shí)期花生各器官鉀素積累與莢果鉀素分配系數(shù)Table 5 K accumulation in different organs and K distribution index in pods at the main growing stages of peanut

表 6 不同處理花生莢果產(chǎn)量及構(gòu)成因素Table 6 Yield and yield component of peanut under different treatments

氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育所必需的三大營養(yǎng)元素，是干物質(zhì)量積累的基礎(chǔ)[23]，花生養(yǎng)分積累分配的變化對干物質(zhì)有較大影響。大量研究表明，施肥可以調(diào)整氮、磷、鉀在作物體內(nèi)的積累與分配來影響產(chǎn)量的形成[24]。本試驗(yàn)條件下，不同生育時(shí)期的氮磷鉀積累總量均表現(xiàn)為氮 ＞ 磷 ＞ 鉀。房增國等[25]研究表明，不同生長時(shí)期的花生對氮素的吸收積累量明顯高于磷、鉀，本研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。不同生育時(shí)期的氮、磷、鉀整株積累量整體呈上升趨勢，苗期花生的養(yǎng)分積累量較低，到開花下針期以后，養(yǎng)分積累量迅速增加，該階段花生處在發(fā)棵長葉和開花結(jié)果最旺盛的時(shí)期，也是營養(yǎng)器官和生殖器官并行生長階段，對養(yǎng)分需求量增大。飽果成熟期的花生主要以生殖生長為主，莖葉生長逐漸停滯，養(yǎng)分逐漸向莢果進(jìn)行轉(zhuǎn)移，莖葉的氮、磷、鉀積累量平均減少至 77.1 kg/hm2、4.1 kg/hm2、69.5 kg/hm2，較結(jié)莢期分別減少71.7%、81.8%、52.1%。到飽果成熟期時(shí)，氮、磷、鉀的莢果分配系數(shù)平均達(dá)到84.8%、90.2%、61.2%。

不同施肥處理對氮、磷、鉀的積累分配情況也明顯不同，BIO處理的氮、磷、鉀積累總量分別為429.5 kg/hm2、39.8 kg/hm2和 206.1 kg/hm2，顯著高于其它處理，BF和PMC處理的積累量沒有明顯差別，但高于CS處理。表明生物炭配施化肥可以明顯提高花生氮磷鉀養(yǎng)分的積累量，對養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭所具有的良好的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)基礎(chǔ)，使其可以對土壤水肥氣熱等環(huán)境產(chǎn)生重要影響[26]，施入土壤后形成炭層起到蓄熱能力，增加土溫，促進(jìn)花生的出苗和前期生長[26–27]，提高對養(yǎng)分的吸持量，延緩養(yǎng)分的釋放，長期施用還可以有效降低土壤pH[28]。生物炭的施用進(jìn)一步增強(qiáng)了作物的生理功能，促進(jìn)作物對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收和積累。張偉明等[26]以東北地區(qū)廣泛存在的主要農(nóng)作物廢棄物(玉米秸稈、花生殼、玉米芯、稻稈) 為原料制備的生物炭施用研究發(fā)現(xiàn)，生物炭配施化肥可以提高花生飽果成熟期的氮磷鉀積累量，這與本研究結(jié)果一致。BIO處理下的花生以其高的養(yǎng)分吸收積累量，特別是生育后期仍能保持較強(qiáng)的生理功能為干物質(zhì)的高積累量打下良好的基礎(chǔ)。高海英等[29]研究發(fā)現(xiàn)，施用竹炭基氮肥和木炭基氮肥均可顯著促進(jìn)小麥、糜子的生長和增產(chǎn)，延長肥料養(yǎng)分在土壤中的存留期，減少養(yǎng)分淋失。本試驗(yàn)中，相較于BIO處理，炭基肥的含碳量低影響了對養(yǎng)分的吸收積累。秸稈作為傳統(tǒng)的有機(jī)物料研究和應(yīng)用比較廣泛，但秸稈的施入會提高土壤C/N比，與作物爭奪養(yǎng)分，不利于土壤速效養(yǎng)分的積累[18]，影響?zhàn)B分的吸收和在作物中的積累。不同施肥處理莢果的養(yǎng)分分配系數(shù)也不同，生物炭配施化肥和BF處理的莢果氮鉀分配系數(shù)較低，磷分配系數(shù)各處理間無顯著差別。生長前期養(yǎng)分主要在莖葉中積累，進(jìn)行營養(yǎng)器官的生長，CS和PMC處理的積累量較低。這可能是由于施入土壤中的秸稈在分解過程中微生物對無機(jī)氮的競爭作用和腐熟的豬廄肥中大量微生物的消耗。氮磷鉀養(yǎng)分在不同處理間積累與分配的差異也是造成干物質(zhì)積累分配變化的重要原因，BF處理由于含碳量低等原因?qū)︷B(yǎng)分的緩釋效果有限，后期養(yǎng)分釋放較少，干物質(zhì)積累量降低；而CS處理下的高碳氮比造成與作物爭奪養(yǎng)分，影響作物養(yǎng)分的吸收積累，從而對干物質(zhì)積累量影響較大；PMC處理大量的微生物活動能較高地利用土壤養(yǎng)分，但自身的養(yǎng)分消耗對土壤養(yǎng)分含量也會造成一定影響，使花生對養(yǎng)分的吸收積累產(chǎn)生影響，也造成了干物質(zhì)積累分配的差異。

4 結(jié)論

1) 生物炭直接與氮磷鉀化肥配合施用，可有效提高花生各生育時(shí)期尤其是飽果成熟期的干物質(zhì)和養(yǎng)分的積累量，在生育后期保持較高的干物質(zhì)和養(yǎng)分的莖葉分配比例，進(jìn)而提高花生的產(chǎn)量，是花生土壤培肥的重要手段和高產(chǎn)栽培措施之一。

2) 以生物炭為基礎(chǔ)生產(chǎn)的炭基復(fù)合肥能顯著提高花生生長發(fā)育前期的干物質(zhì)和養(yǎng)分積累量，在結(jié)莢期以前保持了良好的莢果積累和分配特性，但由于炭的總投入不足，導(dǎo)致花生產(chǎn)量顯著低于生物炭直接與氮磷鉀化肥配合施用。

3) 在等氮磷鉀養(yǎng)分投入量下，炭基肥與豬廄肥的效果相當(dāng)，較秸稈還田對花生干物質(zhì)和養(yǎng)分積累分配及產(chǎn)量都有明顯優(yōu)勢。炭基花生專用肥作為生物炭簡化施用的重要方式，施肥過程省工省時(shí)，勞動效率提高，因此在花生土壤培肥及生產(chǎn)上具有較好的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)：

[ 1 ]陳溫福, 張偉明, 孟軍, 徐正進(jìn). 生物炭應(yīng)用技術(shù)研究[J]. 中國工程科學(xué), 2011, 13(2): 83–89.Chen W F, Zhang W M, Meng J, Xu Z J. Researches on biochar application technology[J]. Engineering Sciences, 2011, 13(2): 83–89.

[ 2 ]Liang B, Lenmann J, Solomon D,et al. Black carbon increases cation exchange capacity in soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 2006, 70(5): 1719–1730.

[ 3 ]Sombroek W, Ruivo M, Fearnside P,et al. Anthropogenic dark earths as carbon stores and sinks [M]. Berlin: Springer Netherlands, 2003.

[ 4 ]陳溫福, 張偉明, 孟軍. 農(nóng)用生物炭研究進(jìn)展與前景[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(16): 3324–3333.Chen W F, Zhang W M, Meng J. Advances and prospects in research of biochar utilization in agriculture[J]. Scientia Agricultura Sinica,2013, 46(16): 3324–3333.

[ 5 ]李大偉,周加順,潘根興, 等. 生物質(zhì)炭基肥施用對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)以及氮素農(nóng)學(xué)利用率的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 39(3):433–440.Li D W, Zhou J S, Pan G X,et al. Effect of biochar-based compound fertilizer on the yield, fruit quality and N use efficiency of vegetables[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2016,39(3): 433–440.

[ 6 ]Lehmann J, Gaunt J, Rondon M,et al. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems: A review[J]. Mitigation and Adaption Strategies for Global Change, 2006, 11(2): 403–427.

[ 7 ]Agegnehu G, Bass A, Nelson P,et al. Biochar and biochar-compost as soil amendments: Effects on peanut yield, soil properties and greenhouse gas emissions in tropical North Queensland, Australia[J].Agriculture, Ecosystems & Environment, 2017, 213: 72–85.

[ 8 ]Liu Y, Lu H, Yang S,et al. Impacts of biochar addition on rice yield and soil properties in a cold waterlogged paddy for two crop seasons[J]. Field Crops Research, 2016, 191(3): 161–167.

[ 9 ]Griffin D E, Wang D, Parikh S J,et al. Short-lived effects of walnut shell biochar on soils and crop yields in a long-term field experiment[J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 2017,236(6): 21–29.

[10]施六八. 炭基復(fù)合肥在大棚蘿卜上的應(yīng)用效果試驗(yàn)研究[J]. 安徵農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013, (9): 69–71.Shi L B. Experimental investigation of biochar-based compound fertilizer application on greenhouse radish[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2013, (9): 69–71.

[11]阿麗艷·肉孜, 郭仁松, 杜強(qiáng), 等. 施氮量對棗棉間作棉花干物質(zhì)積累、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(3):761–767.Ayilian B, Guo R S, Du Q,et al. Effects of nitrogen fertilization rate in jujube-cotton intercropping on dry matter accumulation and yield and quality of cotton[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer,2014, 20(3): 761–767.

[12]黃振喜, 王永軍, 王空軍, 等. 產(chǎn)量15000 kg·ha–1以上夏玉米灌漿期間的光合特性[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(9): 1898–1906.Huang Z X, Wang Y J, Wang K J,et al. Photosynthetic characteristics during grain filling stage of summer maize hybrids with high yield potential of 15000 kg/hm2[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(9): 1898–1906.

[13]鄔剛, 袁嫚嫚, 張青交, 等. 施氮量對砂姜黑土區(qū)花生生長、干物質(zhì)和氮素積累的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2015, (6): 92–95.Wu G, Yuan M M, Zhang Q J,et al. Effects of nitrogen rates on the growth and dry matter, nitrogen accumulation of peanut in vertisols area[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015, (6): 92–95.

[14]崔光軍, 劉風(fēng)珍, 萬勇善, 等. 花生莢果干物質(zhì)積累與蔗糖代謝的相關(guān)性研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(19): 3965–3973.Cui G J, Liu F Z, Wan Y S,et al. Relationship between dry matter accumulation and sucrose metabolism during pod development in peanut[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(19): 3965–3973.

[15]張娜, 李佳, 劉學(xué)歡, 等. 生物炭對夏玉米生長和產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 33(8): 1569–1574.Zhang N, Li J, Liu X H,et al. Effects of biochar on growth and yield of summer maize[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014,33(8): 1569–1574.

[16]范永強(qiáng). 現(xiàn)代中國花生栽培[M]. 濟(jì)南: 山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2014.Fan Y Q. Modern Chinese peanut cultivation [M]. Jinan: Shandong Science and Technology Press, 2014.

[17]潘全良, 宋濤, 陳坤, 等. 連續(xù)6年施用生物炭和炭基肥對棕壤生物活性的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2006, 31(3): 225–232.Pan Q L, Song T, Chen K,et al. Influences of 6-year application of biochar and biochar-based compound fertilizer on soil bioactivity on brow soil[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2006, 31(3): 225–232.

[18]唐曉雪, 劉明, 江春玉, 等. 不同秸稈還田方式對紅壤性質(zhì)及花生生長的影響[J]. 土壤, 2015, 47(2): 324–328.Tang X X, Liu M, Jiang C Y,et al. Effects of different ways of straw returning on red soil properties and peanut growth[J]. Soils, 2015,47(2): 324–328.

[19]翟修彩, 劉明, 李忠佩, 等. 不同添加劑處理秸稈腐解物對紅壤性質(zhì)的影響[J]. 土壤, 2013, 45(5): 868–874.Zhai X C, Liu M, Li Z P,et al. Effects of different additives promoted straw decomposition on red soil property[J]. Soils, 2013,45(5): 868–874.

[20]張無敵, 周長平, 劉士清. 厭氧消化殘留物對改良土壤的作用[J].生態(tài)農(nóng)業(yè)研究, 1996, (3): 37–39.Zhang W D, Zhou C P, Liu S Q. Effects of methane fermentation residues on soil improvement[J]. Eco-agriculture Research, 1996, (3):37–39.

[21]陶磊, 褚貴新, 劉濤, 等. 有機(jī)肥替代部分化肥對長期連作棉田產(chǎn)量、土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(21):6137–6146.Tao L, Chu G X, Liu T,et al. Impacts of organic manure partial substitution for chemical fertilizer on cotton yield, soil microbial community and enzyme activities in mono-cropping system in drip irrigation condition[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(21):6137–6146.

[22]戰(zhàn)秀梅, 李秀龍, 韓曉日, 等. 深耕及秸稈還田對春玉米產(chǎn)量、花后碳氮積累及根系特征的影響[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 43(4):461–466.Zhan X M, Li X L, Han X R,et al. Effects of subsoiling and strawreturning on yield and post-anthesis dry matter and nitrogen accumulation and root characteristics of spring maize[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2012, 43(4): 461–466.

[23]Watt M S, Clinton P W, Whitehead D,et al. Above-ground biomass accumulation and nitrogen fixation of broom (Cytisus scopariusL.)growing with juvenilePinus radiataon a dryland site[J]. Forest Ecology and Management, 2003, 184(1–3): 93–104.

[24]王偉妮, 李小坤, 魯劍巍, 等. 氮磷鉀配合施用對水稻養(yǎng)分吸收、積累與分配的影響[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(6): 710–714.Wang W N, Li X K, Lu J W,et al. Effects of combined application of N, P, K on nutrient uptake and distribution of rice[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2010, 29(6): 710–714.

[25]房增國, 趙秀芬. 膠東地區(qū)不同花生品種的養(yǎng)分吸收分配特性[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(1): 241–250.Fang Z G, Zhao X F. Nutrient absorption and distribution characteristics of different peanut varieties in Jiaodong Peninsula[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(1): 241–250.

[26]張偉明. 生物炭的理化性質(zhì)及其在作物生產(chǎn)上的應(yīng)用[D]. 沈陽: 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文, 2012.Zhang W M. Physical and chemical properties of biochar and its application in crop production [D]. Shenyang: PhD Dissertation of Shenyang Agricultural University, 2012.

[27]劉小虎, 賴鴻雁, 韓曉日, 等. 炭基緩釋花生專用肥對花生產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 土壤通報(bào), 2013, 44(3): 698–702.Liu X H, Lai H Y, Han X R,et al. Effects of charcoal-based slow release peanut specific fertilizer application on peanut yield and soil nutrients[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(3): 698–702.

[28]蔡澤江, 孫楠, 王伯仁, 等. 長期施肥對紅壤pH、作物產(chǎn)量及氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(1):71–78.Cai Z J, Sun N, Wang B R,et al. Effects of long-term fertilization on pH of red soil, crop yields and uptakes of nitrogen, phosphorous and potassium[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(1):71–78.

[29]高海英, 陳心想, 張雯, 等. 生物炭和生物炭基氮肥的理化特征及其作物肥效評價(jià)[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013,41(4): 69–78, 85.Gao H Y, Chen X X, Zhang W,et al. Physicochemical properties and efficiencies of biochar and biochar-based nitrogenous fertilizers[J].Journal of Northwest A&F University (Natural Science Edition),2013, 41(4): 69–78, 85.