Page 44 - 《华中农业大学学报》2025年第4期
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38                                 华 中 农 业 大 学 学 报                                    第 44 卷

               长影响的研究较少，其作用机制尚不明确。                              时采集土壤样品，将部分土样风干，磨细过筛，用于
                   本研究以硅酸钾为改性材料，制备硅酸钾改性                         土壤基本理化指标及活性铝形态的测定；另一部分
               生物炭，并通过盆栽试验探究硅酸钾改性生物炭对                           放入-80 ℃冰箱，用于微生物组成的测定。
               土壤铝形态和小麦生长的影响，揭示硅酸钾改性生                           1.4 指标测定
               物炭对土壤酸度及活性铝形态、小麦生长与根系活                               土壤 pH 值用 pH 计读取（水土质量比 2.5∶1）；土
               力、土壤微生物群落结构的影响，旨在为酸性土壤改                          壤有机质采用 K 2 Cr 2 O 7 -H 2 SO 4 氧化法测定；土壤速
               良和作物高产提供理论依据和技术支持。                               效磷用 NaHCO 3 提取-钼锑抗比色法测定；有效硅

               1 材料与方法                                          用 NaHCO 3 提取-硅钼蓝比色法测定；速效钾用乙酸
                                                                铵提取-火焰光度法测定；土壤阳离子交换量（CEC）
               1.1 供试土壤                                                          ［18］
                                                                用乙酸铵交换法测定           。
                   供试土壤采自湖北省咸宁市咸安区双溪桥镇
                                                                    土壤活性铝的含量用庞叔薇等             ［19］ 提出的浸提方
              （29°55′21″N，114°32′E），0~20 cm 耕层，为第四纪
                                                                法测定。土壤中硅形态的提取参考 Song 等                ［20］ 的逐
               红色黏土发育的红壤，基本性质为：pH 4.77，有机质
                                                                级提取法，采用硅钼蓝比色法测定。
               15.77 g/kg，总氮 1.25 g/kg，速效磷 27.67 mg/kg，速
                                                                    根系形态结构利用 EPSON 扫描仪（V850 Pro，
               效钾 60.94 mg/kg，有效硅 66.28 mg/kg，CEC 10.67
                                                                爱 普 生 有 限 公 司）及 根 系 图 像 分 析 软 件（WinR‐
               cmol/kg，交换性Al    3+  2.09 cmol/kg。
                                                                ZHIZO，Regent Instruments Inc.，Quebec，Canada）进
               1.2 试验材料
                                                                行扫描与图像分析；根系活力用 TTC 法测定；植株
                   1）原始生物炭。将玉米秸秆粉碎后置于马弗炉
                                                                硅含量用硫酸-硝酸消煮后硅钼蓝比色法测定。土
               中热解，以 10 °C/min的速度升温至 600 °C，恒温保持
                                                                壤微生物多样性检测由武汉百易汇能生物科技有限
               2 h，制得原始生物炭，标记为 CBC。其性质为：pH值
                                                                公司完成。
               10.83，全磷 15.28 g/kg，全钾 4.37 g/kg，有效硅 0.64
                                                                1.5 数据处理
               g/kg，CEC 132.5 cmol/kg。
                                                                    试验数据采用 Microsoft Excel进行计算处理，并
                   2）改性生物炭。向原始生物炭中加入含 10 g/L
                                                                通过 Origin 2021 软件进行统计分析和图表绘制，使
               Si （m 生物炭 ∶m Si =10∶1）的硅酸钾溶液，按固液比 1∶10
                                                                用Canoco 5软件对微生物数据进行冗余分析。
               的比例混合，将混合后的溶液置于磁力搅拌器上 500
               r/min搅拌 24 h，于 100 °C烘至恒质量，制得硅酸钾改                2 结果与分析
               性生物炭，标记为 S-CBC。其性质为：pH 值 11.41，
                                                                2.1 添加生物炭对小麦生长的影响
               全磷 15.68 g/kg，全钾 12.19 g/kg，有效硅 3.48 g/kg，
                                                                    由图 1可见，添加生物炭明显提高了小麦幼苗的
               CEC 145.8 cmol/kg。
                                                                株高和根长。与 CK 相比，添加 CBC 小麦幼苗株高
                   3）作物。选取土壤采集地广泛种植的小麦品种
                                                                增加 3.11~8.12 cm，根伸长 4.01~6.08 cm，而添加 S-
               鄂恩006。
               1.3 试验设计                                         CBC 株高增加 3.71~8.33 cm，根伸长 4.05~8.70 cm。
                   盆栽试验共设置 7 个处理，分别为 CK（无生物                     其中，均以0.5% S-CBC处理的作用效果最好。同时
                                                                发现，株高和根长均与 CBC 的添加量呈正相关，与
               炭）、0.5% CBC（0.5% 原始生物炭）、1% CBC（1%
               原始生物炭）、2% CBC（2% 原始生物炭）、0.5% S-                  S-CBC的添加量呈负相关。
               CBC（0.5% 硅酸钾改性生物炭）、1% S-CBC（1% 硅                     表 1 显示添加生物炭后小麦幼苗根系形态性状
               酸钾改性生物炭）、2% S-CBC（2% 硅酸钾改性生物                     的变化，由表 1 可见，与 CK 相比，添加生物炭对小麦
               炭）。每个处理重复 4 次。试验开始于 2022 年 12 月                  幼苗总根数、总根长、总表面积和总体积有显著影
               10 日，按处理将过筛（孔径 0.85 mm）的生物炭、底肥                   响，而对根平均直径影响不大，且均随 CBC添加量的
              （N 0.1 g/kg，P 2 O 5  0.05 g/kg）与 5 kg 土壤混合均匀， 增加而增加，随 S-CBC 添加量的增加而降低，其中，
               装盆，活化 7 d后播种小麦，保持 60% 的田间持水量， 0.5% S-CBC处理效果显著优于其他处理。
               于同年 12 月 31 日采集小麦苗期样品，2023 年 5 月 10                  如图 2 所示，小麦根系活力随 CBC 添加量的增
               日收获成熟小麦样品，试验共历时 6个月。小麦收获                         加而增强，随 S-CBC 添加量的增加而减弱。与 CK
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