Page 66 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第2期
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第41卷 第2期                          华  中   农   业  大   学  学   报                        Vol.41  No.2
               2022年   3月                    Journal of Huazhong Agricultural University        Mar. 2022，61~70

               王吉元，夏浩，李宇轩，等.不同原料生物炭对酸性红壤氮素转化及理化性质的影响［J］.华中农业大学学报，2022，41（2）：61⁃70.
               DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.02.008

                                不同原料生物炭对酸性红壤氮素转化及

                                                  理化性质的影响



                                   王吉元 ，夏浩 ，李宇轩 ，王响玲 ，姜存仓                              1，2
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                                    1.华中农业大学资源与环境学院/微量元素研究中心，武汉 430070；
                               2.石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，石河子 832000
                       摘要   为探究施用不同原料生物炭对酸性土壤改良及氮素矿化作用和硝化作用的影响，以酸性红壤为供试
                   土壤，添加水稻秸秆、稻壳及木屑 3种原料制备的生物炭，开展为期 50 d的室内培养试验。设置空白对照（CK）、
                   单施化学肥料（F）、水稻秸秆生物炭+化学肥料（B 1 ）、稻壳生物炭+化学肥料（B 2 ）、木屑生物炭+化学肥料（B 3 ）
                   共 5个处理，测定土壤基础理化性质、酶活性及铵态氮与硝态氮含量，分析土壤性质与氮素转化之间的关系。结
                   果表明：水稻秸秆生物炭对土壤 pH 提高效果高于木屑生物炭和稻壳生物炭，与 CK 和 F 处理相比，B 1 处理使土
                   壤 pH 提高了 0.10和 0.64个单位，且 B 1 处理土壤有机质、总氮、速效磷及速效钾含量也均显著高于其他处理。施
                   用肥料（F）和生物炭（B 1 、B 2 、B 3 ）显著提高了土壤氮素矿化速率和硝化速率，且不同原料生物炭处理之间存在显
                   著差异。培养 50 d后，B 1 、B 2 、B 3 处理平均氮素矿化速率相对于 F处理分别降低了 81.5%、87.6% 和 28.1%。与 F
                   处理相比，B 1 、B 3 处理能固持土壤硝态氮，并分别使硝化速率提高了 12.0% 和 16.0%，而 B 2 处理使硝化速率降低
                   了 18.5%。此外，不同生物炭处理的土壤碳氮转化相关酶活性也存在显著差异。不同原料生物炭对酸性红壤理
                   化性质的影响不同，土壤性质的差异可对氮素转化产生影响，合理施用生物炭可固持土壤氮素，减少氮素损失。
                       关键词    生物炭；酸性红壤；土壤理化性质；氮素矿化；硝化作用；土壤酶活性
                       中图分类号      S158   文献标识码      A    文章编号     1000⁃2421（2022）02⁃0061⁃10


                                                                                ［9］
                   氮素是植物生长所必需的营养元素，而土壤中                         C/N 比等性质有关 ，因此，生物炭的加入能够通过
               95% 以上的氮是有机态氮，需要通过矿化过程转化                         改变土壤理化性质来影响土壤氮素的转化。在陈玉
                                            ［1］
               为无机态氮才能被植物吸收利用 。硝化作用是土                           真等 ［10］ 的研究中，短期内施加生物炭能够刺激微生
               壤氮素转化的另一重要途径，与土壤中铵态氮的进                           物的活性，增加无机态氮的固定，从而抑制土壤氮素
                                              ［2］
               一步转化以及氮素的损失息息相关 。我国的酸性                           的矿化作用和硝化作用。与之相反，在潘凤娥等                     ［11］
               土壤广泛分布于长江以南地区，由于酸性土壤的养                           的研究中，生物炭的添加促进了土壤硝化作用，这可
               分贫瘠，需要大量施用氮肥来满足作物的生长，这不                          能是所用的生物炭种类和土壤类型不同导致的。此
               仅会导致土壤酸化严重，还会造成土壤中氮素的损                           外，土壤中的酶是参与生物化学反应的催化剂，其活
               失 ［3-4］ 。因此，如何在改善酸性土壤肥力的同时提高                     性与土壤养分循环状况和养分含量息息相关                   ［12］ 。乙
               氮肥利用率、减少氮素损失，是亟需解决的问题。                           酰氨基葡萄糖胺酶（NAG）、氨单加氧酶（AMO）、羟
                   生物炭是以农业废弃物（秸秆、木材、牲畜粪便                        胺氧化还原酶（HAO）及亚硝酸氧化还原酶（NXR）
                                                   ［5］
               等）为原料在缺氧条件下高温热解的产物 ，不同原                          是土壤氮素矿化过程和自养硝化过程的关键酶                     ［13］ ，
               料所制备的生物炭在其表面结构、元素组成等性质                           其活性在一定程度上能够反映土壤氮素转化状况。
                                  ［6］
               上表现出较大的差异 。由于生物炭具有高度稳定                               生物炭在改变土壤理化性质的同时能够影响氮
               性、高 C/N 比等特点，关于生物炭对氮素循环影响的                       素的转化。前期研究多集中于单一类型生物炭改良
               研究越来越多      ［7-8］ 。土壤氮素的矿化作用与土壤 pH、 土壤及对氮素循环的影响，而同一条件下施用不同

               收稿日期：2021⁃11⁃22
               基金项目：国家自然科学基金项目（42167042）；国家重点研发计划项目（2017YFD0200803）
               王吉元，E-mail：wangjy11@webmail.hzau.edu.cn
               通信作者：姜存仓，E-mail：jcc2000@mail.hzau.edu.cn
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