生物质炭改善果园土壤理化性状并促进苹果植株氮素吸收
刘 会1，朱占玲1，彭 玲1，陈 倩1，刘相阳2，葛顺峰1*，姜远茂1*
【摘 要】摘要: 【目的】探究生物质炭对苹果植株生长、土壤理化特性和氮素利用的影响，为生产上苹果园合理应用生物质炭提供依据。【方法】以两年生红富士/平邑甜茶为试材，以400℃亚高温热解木材产生的生物质炭为供试肥料，采用15N同位素示踪技术进行了盆栽试验。设底施生物质炭0、15、30、45和60 g/kg，分别以CK、T1、T2、T3和T4表示。调查了苹果植株生长发育、土壤理化性质、根际微生物数量及氮素的吸收、利用和损失。【结果】添加生物质炭的所有处理植株株高、茎粗和总干重均显著高于CK；T2、T3和T4处理的根系活力均显著高于T1和CK处理，但三个处理间差异不显著；随着生物质炭用量的增加，土壤容重逐渐降低，T3和T4处理的土壤容重分别为1.22和1.20 g/cm3，两者间差异不显著，但均显著高于CK、T1和T2处理；T3和T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和根际土细菌、放线菌、真菌数量均显著高于其他处理，两者间差异不显著；与CK相比，添加生物质炭显著增加了植株对肥料15N的吸收，T4和T3处理植株15N利用率分别为15.18%和15.63%，均显著高于其他处理；土壤15N残留率以T4处理最高，为38.16%，T3次之，T1最低，为30.02%；氮素损失以T1处理最高，为58.54%，T4处理最低，为45.66%，且T4与T3处理间差异不显著。通过对植株生物量和氮素利用效率与生物质炭施用量进行拟合分析，两者出现最大值时的生物质炭施用量分别为64 g/kg和55 g/kg。【结论】施用生物质炭降低了土壤容重，提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量及根际土壤细菌、放线菌和真菌数量，促进了苹果植株根系和地上部的生长及对肥料氮的吸收，增加
了土壤对氮的固定，减少了氮的损失，提高了氮肥利用率，本试验条件下适宜的生物质炭施用量为55～64 g/kg土。 【期刊名称】植物营养与肥料学报 【年(卷),期】2018(024)002 【总页数】7
【关键词】关键词: 生物质炭；苹果；植株生长；土壤养分；土壤微生物；氮素利用和损失
苹果是我国第一大水果，2014年中国苹果种植面积和产量分别为227万公顷和4092万吨，分别占世界苹果面积和产量的50%以上，苹果产业已经成为果区农民增收的重要支柱产业。为获得最大经济产量，化肥过量使用现象普遍发生，其中纯氮施用量已高达400～600 kg/hm2[1]。但是，我国苹果园立地条件较差，土壤有机碳含量较低，保肥能力较差，肥料的过量施用不仅造成了资源浪费，而且也导致了树体生理紊乱和生理性病害加重、水体富营养化、土壤有益微生物数量减少、土壤结构和根系环境遭到破坏，严重影响果园土壤生态系统的稳定性及其功能的发挥[2–5]。因此，提高苹果园土壤有机碳含量，增强土壤保肥能力，进而提高氮肥利用效率，对于减少氮肥用量和保护生态环境具有重要意义。
近年来生物质炭成为农业、环境修复、能源利用等领域的研究热点[6–7]。生物质炭是指动植物残体或其他生物质在完全或部分缺氧的情况下，以及相对较低的温度 (＜ 700℃) 下经热解炭化产生的一类富炭物质，具有比表面积大、孔隙度好、吸附能力强的特点[8]。大量研究表明，生物质炭可以改善土壤理化性状，提高土壤保肥保水性能，改善土壤养分状况，优化根系和土壤微生物生长环境，
增加有益微生物数量，进而增加作物对养分的吸收[9–11]。但是，生物质炭的增产、提高养分利用率的作用有一定的
适用范围，施用生物质炭量过高或过低时，作物产量和养分利用率都有降低的可能，如李程等[12]发现，生物质炭施用量为10 g/kg时，增加了黑麦草生物量，同时改善土壤理化性质，为植株提供营养元素和良好的生长环境，并提高了土壤碳库；薛超群等[13]在烤烟上的研究也表明，适量生物质炭 (600 kg/hm2) 促进作物生长和增产，而高用量 (900 kg/hm2)会降低作物生物量及产量。可见，生物质炭在不同作物上的最佳施用量不同。目前，关于生物质炭的研究大多集中在大田粮食作物上，且主要研究了生物质炭对土壤理化性状和作物产量的影响[12, 14–16]，而关于生物质炭在苹果园的应用以及其对肥料氮在苹果植株–土壤体系中平衡的研究不足。本文以2年生红富士苹果/平邑甜茶为试材，研究不同生物质炭用量对植株生长发育、土壤理化性质、根际微生物数量的影响，并结合同位素示踪技术，研究了其对氮素吸收、利用和损失的影响，以期为苹果生产中合理的生物质炭用量提供参考和依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2016年3—10月在山东农业大学园艺实验站防雨棚进行，试材为2年生红富士 (Malus domestica Borkh. cv. Red Fuji)/平邑甜茶 (Malus hupehensis)，供试生物质炭是由陕西枫丹百丽生物科技有限公司提供，生物质炭为400℃亚高温热解的木材，基本性质为有机炭286.32 g/kg，全氮4.16 g/kg，全磷0.65 g/kg，全钾10.37 g/kg。供试土壤为壤土，土壤有机质14.11 g/kg，全氮0.82 g/kg，碱解氮150.77 mg/kg，有效磷37.73 mg/kg，
生物质炭改善果园土壤理化性状并促进苹果植株氮素吸收
