Page 68 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第2期

第 2 期 王吉元 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 63

著差异。结果表明，施加化学肥料导致酸性土壤进 施加化学肥料后土壤总氮含量从 0.36 g/kg提升
一步酸化，水稻秸秆生物炭和木屑生物炭能够缓解 至 0.51 g/kg，B 2 和 B 3 处理的总氮含量与 F 处理无显
施肥导致的土壤酸化，而稻壳生物炭改善土壤 pH 的 著差异，B 1 处理土壤总氮含量显著提高。与 CK 处理
效果较弱。 相比，F处理使土壤C/N比降低了7.4%，但二者之间
CK 处理培养 50 d 后土壤有机质含量为 18.78 无明显差异。生物炭与肥料配施可以显著提高土壤
g/kg，F 处理使土壤有机质含量提高了 32.4%。与 F C/N 比（P＜0.05），与 F 处理相比，B 1 、B 2 、B 3 处理使
处理相比，B 1 、B 2 、B 3 处理有机质含量分别提高了 土壤 C/N比提高了 75.0%、70.1%、88.2%。与 CK相
123.8%、70.0%、86.4%，施加生物炭显著提高了土壤 比，F 处理使土壤速效磷和速效钾含量分别提高了
有机质含量（P＜0.05），且不同生物炭提高土壤有机 25.0% 和 176.6%，B 1 、B 2 、B 3 处理进一步增加了施肥
质的效果具有显著性差异，水稻秸秆生物炭的效果 土壤中速效磷和速效钾含量，且不同生物炭处理之
高于木屑生物炭和稻壳生物炭，这可能与水稻秸秆 间存在显著差异（P＜0.05），水稻秸秆生物炭（B 1 ）处
生物炭的本身含碳量较高有关。 理效果最佳。
表2 不同处理的土壤基本性质
Table 2 Basic soil properties in different treatments
处理 土壤有机质/(g/kg) 土壤总氮/(g/kg) C/N 比 速效磷/(mg/kg) 速效钾/(mg/kg)
pH
Treatments Soil organic matter Total nitrogen C/N ratio Available phosphorus Available potassium
CK 5.21±0.02b 18.78±0.54e 0.36±0.04c 30.80±3.50c 4.40±0.14c 136.51±0.01e
F 4.67±0.01d 24.86±0.98d 0.51±0.01b 28.52±0.76c 5.50±0.89c 377.59±12.07d
5.31±0.03a 55.64±2.01a 0.65±0.05a 49.90±2.37b 11.71±1.82a 659.01±2.73a
B 1
4.68±0.03d 42.25±1.51c 0.51±0.03b 48.15±1.67b 8.87±0.96b 566.42±10.18b
B 2
4.87±0.02c 46.35±0.84b 0.48±0.08b 53.67±3.12a 10.34±1.16ab 405.53±3.62c
B 3
注 Note：CK：空白对照 Control；F：单施化学肥料 Single application of chemical fertilizer；B 1 ：水稻秸秆生物炭+化学肥料 Rice straw bio⁃
char with chemical fertilizer；B 2 ：稻壳生物炭+化学肥料 Rice husk biochar with chemical fertilizer；B 3 ：木屑生物炭+化学肥料 Wood biochar
with chemical fertilizer.同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）Different letters in the same column mean significant differences（P<0.05）.
对不同处理土壤基础理化性质进行主成分分析 的土壤性质存在显著差异。
（图 1），PC1 和 PC2 的 贡 献 率 分 别 为 17.9% 和 2.2 不同原料生物炭对土壤氮素矿化作用和硝化
72.4%。CK 处理与 F 处理在 PC1 上有明显分离，说 作用的影响
明施加化肥对土壤的理化性质有显著影响。F 处理 整个培养期，CK 处理中 NH 4 -N 与 NO 3 -N 含
−
+
+
与 B 1 、B 2 、B 3 处理在 PC1 上均存在一定距离，同时，B 1 量无明显变化，其他处理土壤 NH 4 -N 均呈现出先上
与 B 2 、B 3 在 PC1上也存在明显分离，表明生物炭能够 升后降低的趋势（图 2A），而 NO 3 -N 含量在培养时
−
改变施肥土壤的理化性质，且不同生物炭处理之间 +
间上的变化与 NH 4 -N 相反（图 2B）。尿素施入土壤
后，前期（0~10 d）以 NH 4 -N 的形式释放出来，随后
+
+
−
释放出的 NH 4 -N 通过硝化作用转变为 NO 3 -N 的
+
形式。培养结束时，F 处理 NH 4 -N 含量显著提高
（P＜0.05），而施加生物炭后显著降低。与 F 处理相
+
比 ，B 1 、B 2 、B 3 处 理 中 NH 4 -N 含 量 分 别 降 低 了
95.6%、74.5%、46.9%。与 CK 相比，F、B 1 、B 2 、B 3 处
−
理土壤 NO 3 -N 含量显著提高（P＜0.05），分别达到
106.30、117.96、86.38、122.08 mg/kg。 与 F 处 理 相
比，B 1 、B 2 处理中 NO 3 -N 含量分别提高了 11.0% 和
−
15.2%，而 B 3 处理降低了 18.7%，表明水稻秸秆生物
炭和木屑生物炭施用后能固持土壤硝态氮。
图1 不同处理土壤基础理化性质的主成分分析
Fig.1 Principal component analysis of physico-chemi⁃ 由图 2C 可知，除 CK 外的其他处理土壤矿质氮
cal properties of soil in different treatments 积累量均随时间先升高后降低，培养结束时，与 F 处