施用生物質炭對不同類型土壤物理性狀的影響

吳崇書，邱志騰，章明奎*

（1.淳安縣農業技術推廣中心植保土肥站，浙江淳安 311700；2.浙江大學環境與資源學院，浙江杭州 310058）

施用生物質炭對不同類型土壤物理性狀的影響

吳崇書1，邱志騰2，章明奎2*

（1.淳安縣農業技術推廣中心植保土肥站，浙江淳安 311700；2.浙江大學環境與資源學院，浙江杭州 310058）

為探明施用生物質炭對土壤物理性狀的影響，選擇了質地與有機質相差較大的8種土壤，設置對照、施用1%生物質炭、施用2%生物質炭和1%商品有機肥4個處理，模擬研究了施用生物質炭對土壤容重、＞0.25 mm水穩定性團聚體和土壤保水性的影響。結果表明，與對照相比，施用生物質炭可明顯降低土壤容重，增加土壤的田間持水量，且作用效果隨生物質炭用量的增加而增加。施用生物質炭對土壤＞0.25 mm水穩定性團聚體的影響在不同土壤類型上有較大的差異：在壤質砂土中影響不明顯；在壤土中具顯著的促進作用；在粘土與粘壤土中，其效果因土壤有機質含量不同有所差異，對有機質較高的粘土與粘壤土，因其本身已具有較高含量的水穩定團聚體，施用后無明顯效果，但對于有機質含量較低的粘土與粘壤土，施用后具有明顯的促進作用。施用生物質炭對降低土壤容重和增加土壤田間持水量的作用比施用商品有機肥更明顯，但在促進水穩定性團聚體形成上，生物質炭的作用不及商品有機肥。綜合認為，施用生物質炭可明顯改善無機膠體含量較高但有機膠體缺乏的土壤的結構。

生物質炭；容重；水穩定性團聚體；田間持水量

近年來，生物質炭作為一種土壤改良劑和固碳物質日益受到國內外研究者的關注［1-5］。現有研究表明，在土壤中施用生物質炭，可促進土壤有機碳的固定，增加土壤的保肥性和保水性，提高土壤養分的有效性，降低土壤的酸度和重金屬的生物有效性，增加作物產量［6-13］。但在不同的文獻報道中，生物質炭對土壤物理性質的影響效果有較大差異。有研究認為，施用生物質炭可促進土壤團粒結構的形成，可增加土壤中水穩定性團聚體的數量［14-18］；但也有研究報道，生物質炭對土壤團聚體的形成無明顯影響［19-20］。生物質炭對不同土壤結構影響的差異性除與生物質炭來源、種類、施用量不同有關外，可能還與土壤本身的性狀有關。為此，本文通過模擬試驗，分析了生物質炭對不同性狀土壤物理性質（容重、團聚體、保水性能）的改良效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

共選擇8種土壤進行試驗，均采自浙江省。各供試土壤樣本在質地和有機質含量上均有很大差異，供試土壤性質詳見表1。土壤經室溫風干后，過5 mm土篩，并充分混勻后備用。

1.2 處理設計

模擬試驗在室內進行，所用盆缽為一內徑30 cm、高15 cm的塑料容器。每盆中添加相當于7.5 kg烘干土重的風干土壤（根據土壤含水量折算）。試驗共設4個處理：不施有機肥和生物質炭對照（T0）；施用1%生物質炭（T1）；施用2%生物質炭（T2）；施用1%商品有機肥（T3）。各處理重復3次。試驗用生物質炭為市購產品，由秸稈在350℃下厭氧燒制。經測定，生物質炭中有機碳含量為53.4%，全氮為3.3 g·kg-1，pH值10.2，Ca、K和P含量分別為14.4，32.5和23.3 g· kg-1。商品有機肥的碳含量為38.3%。

裝盆前，將土壤樣品與生物質炭或有機肥充分混勻。培養期間保持土壤含水量為土壤田間持水量的65%～75%，每10～15 d用稱重法調節一次水分，培養時間為12個月。培養結束后，用容重圈法測定土壤容重，用濕篩法（NY/T 1121.19-2008）測定＞0.25 mm水穩定團聚體的含量。土壤田間持水量用環刀法（W ilcox法）測定［21］。

2 結果與分析

2.1 對土壤容重的影響

土壤容重大小可反映土壤結構、透氣性、透水性能。由表2可知，施用生物質炭對土壤容重有明顯的影響，無論是壤質砂土、壤土，還是粘壤土或粘土，施用生物質炭均可降低土壤容重，且隨著生物質炭加入量的增加，土壤容重有進一步降低的趨勢。其中，1%生物質炭加入量下，土壤容重比對照下降了1.57%～3.76%，平均下降了2.88%；2%生物質炭加入量下，土壤容重比對照下降了3.15%～6.02%，平均下降了4.83%。施用1%商品有機肥后，土壤容重的下降程度比施用生物質炭的處理略低，前者土壤容重較對照下降了1.45%～2.94%，平均下降了2.14%。施用生物質炭之所以會降低土壤容重，可能與生物質炭具多孔特性及其比重較輕有關。

表1 供試土壤基本性質

表2 施用生物質炭對土壤容重的影響

2.2 對土壤水穩定性團聚體的影響

土壤團聚體是土壤的重要組成部分，土壤團聚體的水穩定性與土壤可蝕性、土壤通氣性密切相關，對農作物的生長也有很大影響。施用生物質炭對＞0.25 mm水穩定性團聚體的影響在不同土壤中有所差異（表3）。對于壤質砂土，無論是有機質較高的7號土還是有機質較低的8號土，施用1%或2%的生物質炭對土壤中＞0.25 mm水穩定性團聚體的形成均無明顯的促進作用，這可能是由于這些土壤中無機膠體含量偏低、難以形成有效的水穩定性團聚體。一般來說，當土壤粘粒含量低于15%時，土壤不易形成水穩定性團聚體［22］。對于壤土，無論是有機質較高的5號土還是有機質較低的6號土，施用生物質炭對土壤＞0.25 mm水穩定性團聚體的形成均有明顯的促進作用，其中，尤對有機質較低的6號土的提升效果更為明顯。隨著生物質炭施用量的增加，5號土與6號土中＞0.25 mm水穩定性團聚體含量有增加的趨勢。對于粘質壤土和粘質土，當生物質炭用量為1%時，對有機質較高的1號土和3號土中＞0.25 mm水穩定性團聚體的含量無明顯作用，但對于有機質較低的2號土和4號土中＞0.25 mm水穩定性團聚體的含量有明顯的提高作用；當生物質炭用量為2%時，除有機質較高的1號土外，對其他粘質壤土和粘質土中＞0.25 mm水穩定性團聚體的形成均有明顯的促進作用。且對于2-4號土壤樣本，隨著生物質炭施用量的增加，其＞0.25 mm水穩定性團聚體的含量有增加趨勢。整體來看，生物質炭對土壤水穩定性團聚體形成的促進作用一般小于商品有機肥。

生物質炭促進土壤水穩定性團聚體形成的可能機理：生物質炭的施用增加了土壤中的含鈣物質，后者可通過陽離子橋促進穩定性團聚體形成；生物質炭可增加土壤微生物的活性，后者促進了生物質炭的氧化和含氧功能團的形成，從而增加了生物質炭與無機膠體的聯接，有利于土壤水穩定性團聚體的形成。

表3 施用生物質炭對土壤＞0.25 mm水穩定性團聚體含量的影響

2.3 對土壤保水性的影響

土壤保水性是指土壤吸收和保持水分的能力，一般可用土壤田間持水量表示。施用生物質炭對本研究中所有土壤樣本的田間持水量均有明顯的促進作用（表4），且隨著生物質炭加入量的增加，土壤田間持水量進一步提高。對比各土壤質地可知，田間持水量的增幅依壤質砂土＞壤土＞粘壤土和粘土的次序遞減。施用有機肥處理土壤的田間持水量比施用生物質炭的低。與對照相比，施用有機肥處理土壤的田間持水量只有在壤質砂土中顯著增加。施用生物質炭能顯著增加土壤的保水性能，這可能與生物質炭具多（微）孔特性有關。

表4 施用生物質炭對土壤田間持水量的影響

3 小結

本研究表明，施用生物質炭可在一定程度上改善土壤物理性狀，降低土壤容重，增加土壤的水穩定性團聚體數量，改善土壤的通氣性和持水能力。隨生物質炭施用量增高（1%～2%），其改良土壤的效果更為明顯，但因土壤性狀的不同也有所差異。在壤質砂土中，施用生物質炭對水穩定性團聚體的形成無明顯促進作用，但可顯著降低土壤容重，增加保水性能；在壤土中，施用生物質炭可顯著降低土壤容重，促進水穩定性團聚體形成，改善土壤保水性能；在粘土和粘壤土中，施用生物質炭可降低土壤容重，當土壤有機質較高時，對水穩定性團聚體的形成與保水性改善的作用不明顯，當土壤有機質較低時，對水穩定性團聚體形成和增加保水性的作用較為明顯。施用生物質炭在降低土壤容重和增加土壤田間持水量方面的作用比商品有機肥更明顯，但在增加水穩定性團聚體方面上，生物質炭的作用不及商品有機肥。綜上認為，在含有一定無機膠體但缺乏有機質的土壤上施用生物質炭，對改善其物理性狀的作用較為明顯。

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（責任編輯：高 峻）

S 156；S 158

：A

：0528-9017（2014）10-1617-03

文獻著錄格式：吳崇書，邱志騰，章明奎.施用生物質炭對不同類型土壤物理性狀的影響［J］.浙江農業科學，2014（10）：1617-1619，1623.

2014-06-04

國家科技支撐計劃（2012BAD05B04）

吳崇書（1963-），男，浙江淳安人，高級農藝師，從事土壤肥料與植物保護方面的研究和推廣工作。E-mail：wuchongshu @tom.com。

章明奎。E-mail：mkzhang@zju.edu.cn。