彭銀，達(dá)布希拉圖

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650225)

生物炭是植物殘留物在高溫缺氧條件下，經(jīng)裂解獲得的具有多空隙、較大表面積和較多官能團(tuán)的產(chǎn)物[1]。同時(shí)，在高溫裂解過(guò)程中，經(jīng)過(guò)干餾工藝還得到一種具赤褐色液體，這種液體就是木醋液[2]。研究表明，生物炭具有提高土壤pH、減少土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮淋失[3-5]、增強(qiáng)酸性土壤中磷的有效性、提高土壤中磷含量等功能[6-7]，可有效提高土壤的保肥、保水能力。既有的關(guān)于木醋液的研究多集中在改良土壤、提高作物品質(zhì)方面。胡春花等[8-9]研究發(fā)現(xiàn)，在鹽漬化土壤中施用木醋液，能夠有效降低設(shè)施土壤的鹽漬化程度，提高表層土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和微生物種群結(jié)構(gòu)；郭亞芬等[10]研究表明，木醋液能夠有效提高作物產(chǎn)量，提高蔬菜維生素C含量，降低蔬菜葉片硝態(tài)氮含量。將生物炭和木醋液的這些優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)化學(xué)肥料相結(jié)合，制備成炭基肥和炭醋肥[8]，能夠有效提高肥料利用率，減少化學(xué)肥料淋失，不僅提高經(jīng)濟(jì)收益，還能減少環(huán)境污染，是新型肥料的發(fā)展趨勢(shì)。本文利用室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)，探究炭基肥和炭醋肥對(duì)土壤保肥能力的影響，以期為炭基肥和炭醋肥的進(jìn)一步研究提供理論借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

供試肥料包括煙草專用復(fù)合肥(N 15%，P2O55%，K2O 25%)、緩效炭基肥(N 10%，P2O510%，K2O 20%)、炭醋肥(N 10%，P2O510%，K2O 20%)。

供試土壤系采自云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地的殘積坡積石灰?guī)r紅壤土，前期作物為小麥和玉米，經(jīng)1 a閑置后成為溫室改造的邊緣土壤。該類型紅壤是云南省具有代表性的作物土。供試土樣基本性質(zhì)如下：pH值(土水質(zhì)量體積比1∶5浸提)8.17，含黏土82.3%，有機(jī)質(zhì)36.7 g·kg-1，速效磷25.95 mg·kg-1，速效鉀350 mg·kg-1。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干、磨細(xì)，過(guò)1 mm篩備用。

1.2 處理設(shè)計(jì)

開(kāi)展大棚盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)采用控制單因子變量(肥料種類)設(shè)計(jì)，共設(shè)置無(wú)肥區(qū)、施煙草專用肥(每盆用量90.93 g)、施炭基肥(每盆用量136.4 g)和施炭醋肥(每盆用量136.4 g)4個(gè)處理，分別記為處理A～D。每處理重復(fù)3次。

采用一次性施肥方法。在桶內(nèi)先裝入土壤，土表面離桶口的距離為5 cm，再將稱好的肥料倒入桶中，并與土壤充分混合。給水采用噴壺噴灑的方式。先做預(yù)備試驗(yàn)，以最底部滲漏液收集口能收集到50 mL滲漏液為準(zhǔn)，計(jì)算澆水量。根據(jù)大棚內(nèi)光熱狀況擬定每2周給水一次，每次每桶灑水2壺(噴壺容量約為4 L)，每周收集1次滲漏液。滲漏液取回試驗(yàn)室冷藏或及時(shí)測(cè)定分析。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

主要測(cè)定土壤下滲液的水溶性鉀、磷和銨態(tài)氮的含量，以及pH值。鉀的測(cè)定采用火焰光度法，磷的測(cè)定采用鉬銻抗比色法，銨態(tài)氮的測(cè)定采用鈉氏比色法，pH值采用pH計(jì)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0和Excel 2010進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤pH的影響

從表1可以看出，除了第1周和第3周各處理之間滲漏液的pH有顯著差異外，其余各周所測(cè)得pH在各處理間沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異。與對(duì)照(處理A)相比，處理B第1周和第3周所測(cè)得的pH值都顯著低于對(duì)照，處理C各周所測(cè)得的pH值與對(duì)照均無(wú)顯著差異，處理D第1周和第3周所測(cè)得的pH值都顯著高于對(duì)照。由此可見(jiàn)，處理B有降低土壤pH的作用，這可能是因?yàn)闊煵輰Ｓ梅手泻邢鯌B(tài)氮的緣故。與處理B相比，處理C和處理D第1周和第3周所測(cè)得的pH值都顯著提高。說(shuō)明相較施用煙草專用肥，施用炭基肥和炭醋肥有助于提高土壤pH值。

表1 不同處理對(duì)土壤pH值的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。表2～4同。

2.2 對(duì)土壤滲漏液中養(yǎng)分含量的影響

統(tǒng)計(jì)各處理的累計(jì)銨態(tài)氮流失量(表2)，處理B～D與處理A相比分別增加398.5、154.5、376.0 μg。由此可見(jiàn)，炭基肥和炭醋肥較煙草專用肥對(duì)銨態(tài)氮的流失有減緩作用，但炭基肥的減緩作用更明顯，總的銨態(tài)氮流失量?jī)H比對(duì)照高12%，而煙草專用肥和炭醋肥處理下總的銨態(tài)氮流失量分別比對(duì)照高31%和29%。從各周土壤滲漏液中的銨氮數(shù)據(jù)來(lái)看，煙草專用肥處理下銨態(tài)氮的流失表現(xiàn)為開(kāi)始多，隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低；而炭基肥和炭醋肥處理下銨態(tài)氮的流失則是表現(xiàn)為開(kāi)始少，隨著時(shí)間延長(zhǎng)增加，但相比之下，炭基肥處理的銨態(tài)氮流失比炭醋肥處理下更均勻。土壤滲漏液中銨態(tài)氮的含量也反映了不同肥料的釋肥特性。總體來(lái)看，炭基肥和炭醋肥都適合用作緩釋肥。根據(jù)它們的釋肥規(guī)律，炭基肥適用于后期需肥量大的作物，炭醋肥適用于中期需肥量大的作物。

從表3可以看出，各處理土壤滲漏液中的水溶性磷含量除第一周外差異均不顯著。單從數(shù)據(jù)上看，炭醋肥和炭基肥活化土壤磷的時(shí)間主要集中在前3周，到第4周活化強(qiáng)度就降下來(lái)了，第4周后炭基肥和炭醋肥的活化強(qiáng)度基本相同。統(tǒng)計(jì)不同處理滲漏液中流失的總磷量，施用煙草專用肥、炭基肥和炭醋肥的處理比對(duì)照分別多238.5、369.5、412.5 μg。由此可見(jiàn)，炭基肥和炭醋肥都有活化土壤中的磷的作用，但炭醋肥活化強(qiáng)度比炭基肥更強(qiáng)。

表2 不同處理對(duì)土壤滲漏液中銨態(tài)氮含量的影響

表3 不同處理對(duì)土壤滲漏液水溶性磷含量的影響

從表4可以看出，炭基肥和炭醋肥對(duì)鉀都有一定的緩釋效果。從第2周開(kāi)始，炭基肥緩釋的效果比較均勻，炭醋肥緩釋的效果有一定的波動(dòng)。

表4 不同處理對(duì)土壤滲漏液鉀含量的影響

3 小結(jié)與討論

本研究表明，相較于煙草專用肥，炭基肥與炭醋肥都能提升土壤pH。炭基肥和炭醋肥對(duì)銨態(tài)氮都有一定的緩釋作用，且炭基肥的緩釋效果更均勻，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更有利于提高氮素的利用率。炭基肥和炭醋肥都能提高土壤中的有效磷含量，但從提升效果來(lái)看，炭醋肥的提升效果更明顯。在對(duì)鉀元素的緩釋作用上，炭基肥和炭醋肥都有一定的緩釋效果，炭基肥的緩釋效果比較均勻，而炭醋肥的緩釋效果則有一定的波動(dòng)變化。整體來(lái)看，炭基肥和炭醋肥相對(duì)于直接施用煙草專用肥更有利于提高氮磷的利用率，減少化學(xué)肥料對(duì)環(huán)境的污染。

炭基肥和炭醋肥均能夠提高土壤pH。這主要表現(xiàn)出了生物炭的性質(zhì)。生物炭呈堿性[11]，但其堿性程度是隨制備溫度和制備原材料的不同而變化的[11-12]。炭基肥和炭醋肥在提高土壤pH的程度方面有所差別，這主要是因?yàn)槟敬滓旱膒H呈酸性[13]，降低了生物炭的堿性，導(dǎo)致炭醋肥對(duì)提升土壤pH的效果降低。

與常規(guī)肥相比，炭醋肥和炭基肥都對(duì)土壤的磷素具有一定的活化作用，提高了土壤磷的有效性。這主要是因?yàn)樵谥苽渖锾繒r(shí)，原料中的有機(jī)磷全部轉(zhuǎn)化成礦物磷，并保存在生物炭空隙中[18]，使得生物炭本身有效磷含量較高[19]，制成炭基肥或炭醋肥施入土壤后，能夠增加土壤中有效磷，并緩慢釋放。同時(shí)生物炭對(duì)土壤中的過(guò)量磷又有一定的吸附功能[20]，使磷素不會(huì)被大量淋失，從而滿足作物的持續(xù)需要。

炭基肥和炭醋肥對(duì)鉀素同樣具有緩釋效果，說(shuō)明生物炭的添加降低了鉀素的淋洗，有助于提高鉀素的利用效率，起到保肥的目的。這主要是因?yàn)樯锾烤哂休^多的表面官能團(tuán)[21]，能夠有效減緩鉀素的流失。

利用生物炭和有機(jī)肥或化肥制備炭基有機(jī)肥或炭醋有機(jī)肥，不僅能夠提高肥料的利用率，還能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，是新型環(huán)保肥料的發(fā)展方向。該領(lǐng)域有待于進(jìn)一步研究、拓展。