研究论文||减氮配施生物炭基肥对蜜柚土壤理化性质及酶活性的影响

摘  要
【目的】研究减氮配施生物炭基肥对蜜柚果园土壤理化性质、土壤酶活性的影响,以期为蜜柚果园土壤质量提升提供理论依据。【方法】试验于2020 年12 月—2021 年11 月在江西井冈蜜柚科技小院试验基地进行,设不施肥( CK) 、优化施肥( OF) 、优化施肥+生物炭( BOF) 、生物炭基肥替代20%氮肥( BF20%) 、生物炭基肥替代40%氮肥( BF40%) 、生物炭基肥替代60%氮肥( BF60%) 、生物炭基肥替代80%氮肥( BF80%) 共7 个处理,分析了减氮配施生物炭基肥条件下井冈蜜柚果园土壤理化性质指标及土壤酶活性。【结果】生物炭基肥的施用可以有效降低土壤容积质量,提高土壤孔隙度、含水率及田间持水量,随着生物炭基肥施用量的增加改良效果愈佳;生物炭基肥处理显著提高了土壤pH 值,改良了土壤酸碱性,促进了土壤中微量元素有效性的提升,以BF40%处理效果最佳, 土壤pH 值较OF 处理提高了27. 22%, 土壤交换性钙、交换性镁含量较OF 处理分别提高了93. 17%、48. 81%;生物炭基肥能够显著提高土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性,整体以BF40%处理的土壤酶活性相对较高;相关性分析表明,土壤容积质量、孔隙度、含水率及田间持水量之间存在显著的相关关系,土壤酶活性与其对应的土壤养分之间有着显著的正相关关系。【结论】生物炭基肥能够有效改善土壤孔隙结构,改良土壤酸性,有效提升土壤养分及酶活性,以BF40%处理效果最佳。

引   言  

生物炭是以农林废弃物、动植物残体等有机物料为原料，在无氧或限氧条件400~700 ℃高温裂解炭化形成的高度芳香化稳定多孔富碳物质。以生物炭为原料制成的生物炭基肥，充分发挥了生物炭的优势，不仅可以提升土壤肥力，还可以提升作物产量与品质。生物炭基肥丰富的微孔结构使得其密度远低于土壤密度，有效降低了土壤容积质量。此外，相关研究发现^[3]，土壤施用生物炭基肥能有效提高土壤团聚体的稳定性、保水性，保护了土壤因缺水而产生的收缩干裂，增强了土壤吸水持水及入渗性能。井冈蜜柚作为江西省三大果业品牌之一，吉安市六大富民产业之首，在江西省水果产业有着重要地位，主导品种有金兰柚、金沙柚和桃溪蜜柚^[9]。目前，井冈蜜柚田间管理粗放，存在施肥不平衡，土壤养分流失等问题。此外，江西省吉安市高温多雨的气候和三面环山的地形条件，极易发生土壤脱硅富铁铝化，导致土壤肥力低，土壤酸化板结。并且连年的化肥施用使得井冈蜜柚果园土壤酸化日趋严重，土壤肥力逐年降低，最终影响井冈蜜柚产业的高质量发展。本研究结合生物炭基肥的改土培肥优势，研究减氮配施生物炭基肥对井冈蜜柚果园土壤理化性质及酶活性的影响，旨在明确减氮配施生物炭基肥对井冈蜜柚生产的实际效益，为改良土壤质量，促进该产业高质量发展提供科学施肥依据。
 

试验材料

供试井冈蜜柚品种为4年生金兰柚，长势基本一致且无病害。供试生物炭与生物炭基肥由河南省生物炭工程技术研究中心研制，河南惠农土质保育研发有限公司提供，生物炭主要原材料为稻壳，生物炭基肥主要原料生物炭25%，矿物肥10%，枯草芽孢杆菌0.5%，总养分12%（N：P₂O₅：K₂O=4：4：4），其余为辅料。供试有机肥（N：P₂O₅：K₂O =2：3.5：3.5，总养分≥9%）由江西史可郎生物科技有限公司提供。供试单质化肥：尿素（含N46%）、钙镁磷肥（含P₂O₅ 12%）和硫酸钾（含K₂O 52%）土壤类型为山地红壤。施肥前取样测定土壤pH为4.89，有机质11.39 g·kg^-1，碱解氮105.21 mg·kg^-1，有效磷29.13 mg·kg^-1，速效钾100.40 mg·kg^-1，交换性钙270.38 mg·kg^-1，交换性镁91.63 mg·kg^-1，有效锌4.97 mg·kg^-1。

研究结果

生物炭基肥替代氮肥可以有效改良蜜柚果园土壤孔隙度、含水量及土壤酶活性，提高了土壤pH和养分的有效性，提升了土壤的肥力，促进了蜜柚对养分的吸收。

小  结

本研究初步揭示了减氮配施生物炭基肥对改良井冈蜜柚果园土壤理化性质，提高土壤酶活性的效果。生物炭基肥的施用可以有效提高井冈蜜柚果园土壤通气透水性、保水持水性，增加土壤大团聚体含量，促进土壤pH、中微量元素含量及土壤酶活性的提升。综合考虑生物炭基肥的改土培肥增酶活的效果，以生物炭基肥替代40%氮肥处理的井冈蜜柚果园土壤质量较佳。

本研究为井冈蜜柚的高质量栽培提供了理论参考和技术途径，表明生物炭基肥在井冈蜜柚果园土壤肥力和果实质量提升方面具有较好的应用前景。

                                                                                                                                                                              （文图/任天宝 吴强建）