Page 43 - 《华中农业大学学报》2025年第4期
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第44卷 第4期                          华  中   农   业  大   学  学   报                        Vol.44    No.4
               2025年    7月                   Journal  of  Huazhong  Agricultural  University    July 2025，37~46

               龙巧玲，朱俊，谭文峰，等.硅酸钾改性生物炭对土壤铝硅形态和小麦生长发育及产量的影响［J］.华中农业大学学报，2025，44（4）：37‐46.
               DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.04.004

                                   硅酸钾改性生物炭对土壤铝硅形态

                                       和小麦生长发育及产量的影响


                                    龙巧玲，朱俊，谭文峰，林杉，付庆灵，胡红青


                                             华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070

                       摘要  为探究硅酸钾改性生物炭对土壤铝形态转化及作物生长的作用机制，以酸性红壤为材料，采用盆栽
                   试验，设置 CK（无生物炭）、0.5% 原始生物炭 （0.5% unmodified biochar，0.5% CBC）、1% 原始生物炭（1%
                   CBC）、2% 原始生物炭（2% CBC）、0.5% 硅酸钾改性生物炭（0.5% silicate-modified biochar，0.5% S-CBC）、1%
                   硅酸钾改性生物炭（1% S-CBC）、2%硅酸钾改性生物炭（2% S-CBC），每个处理4次重复，种植小麦并测定土壤
                   性质。结果显示，硅酸钾改性生物炭（S-CBC）对小麦生长的促进效果高于原生物炭（CBC）。0.5% S-CBC处理
                   小麦幼苗的根系活力显著提高了 103.0%；与 2% CBC 处理相比，0.5% S-CBC 处理使小麦单穗质量显著提高了
                   8.61%。S-CBC处理显著降低了小麦植株的铝含量，增加了小麦根系对硅的吸收。生物炭的添加还显著降低了
                   土壤交换性酸含量，相较于 2% CBC 处理，0.5% S-CBC 处理交换性酸量降低了 29.17%，并促进了活性铝转化
                   为非活性态，S-CBC 的作用效果显著强于 CBC。同时，生物炭提高了土壤交换性盐基离子，相较于 2% CBC 处
                   理，0.5% S-CBC处理的交换性K 增加了87.96%。此外，生物炭增加了土壤微生物活性，改变了细菌群落组成，
                                             +
                   而土壤 pH 和交换态铝（Ex-Al ）是影响微生物群落丰富度的关键因子。总体来说，添加 S-CBC 提高了土壤肥
                                          3+
                   力，降低了土壤酸度，增加了土壤微生物活性，进而促进了小麦生长。供试土壤上以 0.5% S-CBC 添加量效果
                   最好。
                       关键词  硅酸钾改性生物炭； 酸性土壤； 铝形态； 微生物群落； 小麦； 根系； 生长
                       中图分类号  S156  文献标识码  A    文章编号  1000-2421（2025）04-0037-10


                   土壤酸化是全球农业生产面临的重要问题之                          隙结构和表面官能团）被广泛应用于土壤修复和农
               一，尤其在长期施用化肥和酸雨影响的地区，土壤酸                          业增产  ［8-10］ 。研究表明，生物炭能通过吸附、沉淀等
               化现象尤为严重       ［1-4］ 。酸性土壤中，铝（Al）的活化是             机制固定土壤铝离子，降低其生物有效性，从而缓解
               限制作物生长的主要因素之一。在酸性条件下，土                           铝毒害  ［11］ 。然而，原始生物炭降低铝毒能力有限，且
               壤中的铝以毒性较强的交换性铝（Ex-Al³⁺）和单核                       其效果受生物炭原料、热解温度等因素的影响较
               羟基铝（Al（OH）²⁺、Al（OH）₂⁺）等形式存在，这些活                  大 ［12］ 。因此，研究者开始探索通过改性提升生物炭
               性铝会抑制植物根系生长，破坏细胞结构，并干扰养                          的性能，增强生物炭对酸性土壤的改良效果。
               分吸收，最终影响作物生长发育              ［5-6］ 。小麦是全球重            硅酸盐改性生物炭作为一种新型功能材料，近
               要的粮食作物之一，对土壤环境极为敏感，铝毒不仅                          年来广受关注。研究表明，硅改性生物炭能提高土
               抑制其根系生长，还会降低光合作用和养分利用率， 壤 pH 值、缓解土壤酸化                                ［13-15］ 。硅酸钾能够提供硅、
                               ［7］
               导致产量显著下降 。因此，如何有效降低土壤中活                          钾养分，对改善土壤结构和促进植物生长具有良好
               性铝的毒性，改善土壤环境，成为农业可持续发展的                          作用 ［16-17］ 。将硅酸钾与生物炭结合，制备硅酸钾改
               重要研究方向。                                          性生物炭（silicate modified biochar，S-BC），有望进一
                   近年来，生物炭作为一种环境友好型土壤改良                         步提升生物炭对酸性土壤的改良效果。然而，目前
               剂，因其独特的物化性质（如高比表面积、丰富的孔                          关于硅酸钾改性生物炭对土壤铝形态转化及作物生

               收稿日期： 2025 ‐ 03 ‐ 18
               基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD1901202）
               龙巧玲，E-mail：471279290@qq.com
               通信作者： 胡红青，E-mail：hqhu@mail.hzau.edu.cn
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