生物質炭對老桃園再植障礙的土壤調理機制初探

范潔群，王偉民，吳淑杭 ，褚長彬，周德平，宋衛國

（上海市農業科學院，上海 201403）

生物質炭對老桃園再植障礙的土壤調理機制初探

范潔群，王偉民，吳淑杭 ，褚長彬，周德平，宋衛國

（上海市農業科學院，上海 201403）

通過露天盆栽試驗，初步研究了生物質炭對老桃園再植障礙的調理機制。結果表明：添加1%、2%和5%生物炭處理對老桃園新栽桃苗的生長和葉片葉綠素熒光參數、土壤基本理化性狀、土壤微生物群落均有一定的影響，其中添加1%生物質炭處理的效果最佳。添加1%生物質炭處理的桃苗枝干數增加2個，葉綠素SPAD值增加3.5，光合速率增加10.2μmol·m－2·s－1，蒸騰速率增加2.2 g·m－2·h－1，土壤含水率增加57%，土壤速效鉀增加15%，土壤細菌、真菌和放線菌數量分別增加1個數量級、2個數量級和2個數量級。

生物質炭；老桃園；再植障礙；土壤調理

桃再植障礙是指桃園刨除老樹重茬栽種新桃樹時，新植桃樹根系分生能力差、幼樹生長停滯或衰弱、植株矮小、葉片失綠、枝干流膠、結果延遲、抗性及再植成活率急劇降低，甚至整株死亡的現象［1］。研究認為，產生這種現象的主要原因為：（1）自毒物質作用。桃樹根系分泌的自毒物質如苯甲酸、氫氰酸、黃烷醇等通過在土壤中的積累或經過土壤微生物分解直接或間接對新茬桃樹根系產生毒害作用，從而嚴重影響其生長發育［2］。（2）土壤病蟲害。土壤中一些細菌如芽孢桿菌Bacillus會分解桃樹殘根中的生氰苷，進而產生有毒物質苯甲酸和氫氰酸，從而對新茬桃樹根系產生巨大的毒害作用［3］。再植障礙的發生主要是由于根際土壤的理化性質變劣及微生物環境惡化造成的，因此，用抗性品種和砧木［4-5］或改善土壤的微生態環境［6-7］己成為國內外緩解再植障礙的主要措施。

生物質炭是生物質在無氧或低氧條件下經熱解炭化生成的除可燃性氣體、CO2、揮發性油類物質外的一類難溶性固態物質，具有含碳豐富、高度芳香化和多孔性等特點［8］。生物質炭具有多孔性和高比表面積，吸附性很強，可吸附土壤中的有機污染物及毒素；生物質炭通常呈堿性，可降低土壤酸度；生物質炭可以作為土壤改良劑改善土壤的理化性質，從而間接促進作物的生長。生物質炭還可提高土壤對養分的吸持能力及陽離子交換量，提高土壤養分的有效性；同時，生物質炭富含碳和營養成分［9］，能為植物和土壤微生物提供豐富的碳源和礦質營養［10-11］。

目前，關于生物質炭對老桃園再植障礙修復的研究較少［12］。本研究探討不同量生物質炭添加對桃樹幼苗生長、老桃園土壤理化性質、土壤微生物菌群組成的影響，以期為防治農業生產中桃再植障礙提供參考，促進果樹生長、提高果實品質，增加經濟效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗在上海市農業科學院莊行綜合試驗站老桃園內進行。在桃園內隨機選取5棵死樹，在距樹干50—60 cm范圍內取表層5—30 cm的土壤，過篩混勻后置于陰涼通風處自然風干備用。供試生物質炭是由以上海市農業科學院莊行綜合試驗站內所產水稻秸稈為原料，利用日本無動力炭化爐在制炭溫度為550℃下進行炭化所制得的生物質炭。生物質炭基本理化性狀為：含氮量1.35%，含磷量1.25%，鉀含量2.08%，硫含量0.57%，鈣含量0.56%，鎂含量1.04%，有機碳含量55.4%。供試桃苗為當年生砧木用毛桃（Prunus persica）。

1.2 試驗方法

試驗于2015年6月25日開始，至10月25日結束。試驗共設4個處理，分別為1%、2%和5%生物質炭施用量和空白對照（CK），每處理設5次重復，共20盆。每個處理將112.5 kg（每盆22.5 kg土，共5盆）的土量加入不同比例的生物質炭混勻后裝入圓形塑料盆（直徑33 cm，深34 cm），每盆內移栽長勢均一、生長良好的毛桃苗1棵，移栽后將塑料盆置于老桃園田間土壤約30 cm深坑槽內，以保持盆內土壤水分，并進行常規管理。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 植物

試驗結束時，用卷尺、游標卡尺和目測法測定植物的株高、莖粗、枝干數、葉片數。每棵桃苗任意取20個葉片，采用手持式SPAD-502型葉綠素儀（Minolta，Japan）測定植株葉片的不同部位（葉尖、葉片中部與葉基3個部位）的SPAD值，并取平均值。同樣，每棵桃苗任意取20個葉片，使用LI-6400型光合儀（美國LI-COR公司生產）測定其葉綠素熒光參數（光合作用、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率）等指標，測量的光強設置為600μmol·m－2·s－1，CO2為（400±10）μL·L－1。

1.3.2 土樣

2015年10月15日試驗結束時，取4個處理根表20 cm處土壤約100 g，帶回實驗室風干后測定其速效氮和速效鉀含量。土壤含水率采用WET土壤水分溫度電導率速測儀（英國）測定，土壤堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用0.5 mol·L－1碳酸氫鈉-鉬銻抗試劑比色法測定，速效鉀采用1 mol·L－1醋酸銨浸提原子吸收分光光度法測定［13］。

1.3.3 土壤微生物

采用稀釋平板法測定細菌、真菌和放線菌總數，分別采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基、馬丁氏培養基和改良的高氏一號培養基培養，培養出的菌群數用字母A表示，單位CFU·mL－1。

1.4 數據分析

數據處理采用Excel2007和SPSS 11.5統計軟件。

2 結果與分析

2.1 試驗結束時不同生物質炭含量處理桃苗的生長情況

從表1可知，試驗結束時CK、1%生物質炭、2%生物質炭和5%生物質炭4種處理桃苗存活率分別是80%、100%、100%和60%。4個處理的株高沒有顯著差異，3個生物質炭處理的莖粗均小于CK，1%和2%生物質炭處理桃苗的枝干數分別比CK增加2個和4個，葉綠素SPAD值增加3.5和1.1。以上結果說明1%和2%生物質炭處理對桃苗生長有一定的促進效果，而5%生物質炭處理對桃苗生長有一定的抑制作用。

表1 試驗結束時植物生長性狀比較Table 1 Comparison of p lant grow th traits at the end of the experim ent

2.2 生物質炭不同施用量處理對老桃園新栽桃苗葉綠素熒光參數的影響

如表2所示，試驗結束時1%生物質炭處理桃苗葉片光合速率最高，達到19.4μmol·m－2·s－1，與2%、5%生物質炭處理和CK之間存在顯著差異；1%生物質炭處理的氣孔導度和蒸騰速率分別為03 mmol·m－2·s－1和4.4 g·m－2·h－1，與CK均存在顯著差異，3個生物質炭處理之間蒸騰速率無顯著差異；4個處理的胞間二氧化碳濃度無顯著差異。以上結果說明1%生物質炭處理有利于桃苗葉片的光合作用。

表2 試驗結束時不同處理桃苗葉片葉綠素熒光參數Table 2 Chlorophyll fluorescence parameters of peach seed lings of different treatments at the end of the experim ent

2.3 生物質炭不同施用量處理對老桃園新栽桃苗土壤基本理化性狀的影響

如表3所示，與CK相比，1%和2%生物質炭處理顯著增加了土壤含水率，分別為57%和36%，但5%生物質炭處理則顯著降低了土壤含水率；生物質炭加入提高了土壤堿解氮含量，但處理間無顯著差異，其中1%生物質炭處理增加了27%，2%生物質炭處理增加了19%；1%生物質炭處理的速效磷含量與CK無顯著差異，而5%生物質炭處理速效磷含量降低了23%；1%、2%和5%生物質炭處理的速效鉀含量與CK相比分別增加了15%、35%和48%。以上結果說明，1%和2%生物質炭處理均改善了土壤理化性狀，其中1%生物質炭處理效果最佳。

表3 試驗結束時不同處理土壤基本理化性狀比較Table 3 Comparison of soil physical and chem ical proper ties of different treatm ents at the end of experiment

2.4 生物質炭不同施用量處理對老桃園新栽桃苗土壤微生物的影響

如圖1所示，與CK相比，1%生物質炭處理的土壤中細菌、真菌和放線菌數量分別提高了1個數量級、2個數量級和2個數量級；2%生物質炭處理真菌和放線菌數量分別提高了2個數量級和1個數量級；5%生物質炭處理真菌和放線菌略有增加，細菌減少。以上結果說明1%和2%生物質炭處理均提高了土壤微生物數量，改善了土壤微環境，而5%生物質炭處理則減少了土壤微生物數量，對土壤微環境不利。

圖1 試驗結束時不同處理土壤微生物數量比較Fig.1 Com parison of soilm icrobial numbers in different treatments at the end of the experim ent

3 討論與結論

連作障礙主要是根際土壤的理化性質惡化造成土壤病原菌增多造成的，因此改善土壤微環境已成為國內外緩解連作障礙的主要措施。生物質炭具有獨特的結構和理化性質，對土壤微生態環境的改善具有重要的作用，生物質炭通常呈堿性，改變了土壤酸堿度［14］，具有巨大的比表面積和多孔性［15-16］，提高了土壤對養分的吸附能力［17］，提高了土壤有機碳［18］和養分有效性［19］，能為土壤微生物提供巨大的生存空間和能源，增強了微生物活性［20-21］。本研究表明：生物質炭適量加入對提高幼苗存活率有一定的作用，1%生物質炭處理使桃苗的枝干數增加了2個，葉片葉綠素SPAD值增加了3.5，光合速率增加了10.2μmol·m－2·s－1，蒸騰速率增加了2.2 g·m－2·h－1，土壤含水率增加了57%，土壤微生物細菌增加了1個數量級，真菌和放線菌增加了2個數量級，大大改善了土壤微生物群落多樣性?？梢?，1%生物質炭處理對老桃園新栽桃苗的連作障礙有著較好的調理效果，在3種生物質炭處理中效果最佳；而5%生物質炭處理則使植株生長受到抑制，對土壤微環境也有一定的不良影響。

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（責任編輯：閆其濤）

Prelim inary study of biochar on the soil conditioning mechanism of rep lant problem in old peach orchard

FAN Jie-qun，WANGWei-min，WU Shu-hang ，CHU Chang-bin，ZHOU De-pin，SONGWei-guo
（Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China）

Through pot experiment，the soil conditioning mechanism of biochar on replant problem in old peach orchard were studied.The results showed that adding 1%，2%and 5%biochar treatments had effects on the growth and leaf chlorophyll fluorescence parameters of newly planted peach seedlings，the basic physical and chemical properties of soil，and the soilmicrobial community in the old peach orchard.Among them，the effect of adding 1%biochar was the best.The branch number of peach seedling increased 2 and SPAD value of chlorophyll increased 3.5，the photosynthetic rate increased 10.2μmol·m－2·s－1，the transpiration rate increased 2.2 g·m－2·h－1，the soilmoisture content increased by 57%，soil available potassium increased by 15%，the number of soil bacteria，fungi and actinomycetes increased by 1，2 and 2 orders ofmagnitude.

Biochar；Old peach orchard；Replant problem；Soil conditioning

S156

：A

1000-3924（2017）02-048-04

10.15955j.issn1000-3924.2017.02.09

2016-07-20

上海市市級農口系統青年人才成長計劃［滬農青字（2015）第1-19號］；上海市果業產業技術體系建設（滬農科產第7號）；老桃園更新改建技術研究與示范［滬農科推字（2015）第1-2號］

范潔群（1979—），女，碩士，副研究員，主要從事果樹營養研究。E-mial：18201791220＠163.com

吳淑杭（1964—），男，博士，研究員，主要從事果樹營養研究。E-mial：wushuhang88＠163.com