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

结论与讨论
 

  1 生物炭基肥对土壤物理性质的影响

红壤约占中国耕地面积的四分之一，是重要的耕地资源，主要特点包括土壤酸性强、质地黏重易板结、通气保水能力差，严重制约着农业的生产[14]。本研究发现生物炭和生物炭基肥对降低土壤容积质量，提高土壤含水率、孔隙度等物理性质都有促进作用，可能原因是试验目前只有一年的时间，导致土壤物理性质并未出现显著差异，还需长期试验探索。土壤容积质量随着生物炭基肥的施用量增加而降低，土壤孔隙度、含水率和田间持水量随着生物炭基肥的施用量增加而增加，这可能与生物炭基肥的多孔结构和强大的官能团有关。柳骁桐等[15]研究生物炭基肥连续施用对土壤质量试验表明，与施化肥相比，生物炭基肥处理显著提高了土壤大团聚体的比例，水稳性大团聚体含量显著增加了 64.4%。卢广远等研究不同种类生物炭基肥对土壤物理性质的影响发现，生物炭基肥能够降低土壤容积质量，改善土壤通气透水性，并且随着生物炭基肥用量的增加，作用效果更好，但短时间内效果并不显著。孟繁昊等[17]研究生物炭配施氮肥对土壤性质的影响发现，由于生物炭性质稳定，施用生物炭后，土壤容积质量降幅范围为1.19%~12.09%，土壤孔隙度增幅范围为 1.09%~10.71%。焦瑞枣等[18]研究马铃薯田施用生物炭基肥发现，生物炭基肥可以有效降低土壤容积质量，增加土壤孔隙度，且随着生物炭基肥用量的增加改良效果愈佳。因此，生物炭与生物炭基肥的施用可以有效改良红壤板结、通气保水能力差等特点，提高土壤的通气透水能力及土壤大团聚体含量。
 

  2 生物炭基肥对土壤化学性质的影响

土壤肥力的高低直接决定了井冈蜜柚产量与品质的高低。据有关资料显示，柑橘生长适宜的土壤pH范围为 5.0~6.5。本试验研究结果表明，生物炭基肥可以显著提高土壤pH，生物炭基肥处理的土壤pH范围为 5.76~6.17，有效改良土壤酸性，改善了井冈蜜柚果园土壤环境，这与李怡博等研究生物炭基肥7对植烟土壤结果基本一致。生物炭基肥表面丰富的有机官能及一些金属盐水解使生物炭基肥呈碱性，吸附土壤溶液中的H+，有效改良土壤的酸性。生物炭基肥富含丰富的有机碳，添入土壤中可以显著增加土壤有机质的含量。施肥能够显著提高土壤速效养分的含量，本研究发现优化施肥处理土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量最高，可能原因是优化施肥供试的化肥以速效养分氮磷钾为主，略高于生物炭基肥；另一方面，生物炭基肥具有很好的保肥能力，对养分具有慢慢释放的效果，有效降低了肥料的损失。生物炭基肥的添加显著提高了土壤中量元素交换性钙、交换性镁的含量，含量基本处于中等水平，且以BF40%处理的交换性钙、交换性镁含量最高，随着生物炭基肥用量的增加，含量有所下降，这可能与生物炭基肥改良土壤酸性和生物炭基肥自身结构性质有关，少量的生物炭基肥施用可以有效改良土壤酸性，促进提高土壤养分的释放，但随着生物炭基肥用量的增加，生物炭基肥丰富的多孔结构可能吸附金属离子，导致养分含量反而下降。DAVID 等研究表明[26]，生物炭基肥丰富的有机官能团，具有极强的吸附能力，可以吸附大量的养分元素、矿质离子等。赵琳等[27]研究表明，土壤酸性的改良降低了土壤中交换性铝的含量，提高了土壤交换性盐基的数量，这与本研究土壤pH与土壤养分含量的相关关系基本一致，土壤pH的提高有利于提高土壤交换性钙、交换性镁、硝态氮及有效锌的含量。因此，生物炭基肥的施用对改良井冈蜜柚果园土壤酸性具有显著效果，对提高土壤交换性钙、交换性镁的含量具有重要意义。
 

  3 生物炭基肥对土壤酶活性的影响

       土壤酶活性是反映土壤生化反应的活跃程度以及养分物质循环状况的重要指标。土壤脲酶的活性可表征土壤中氮素状况[29]，酸性磷酸酶活性可表征土壤有机磷的分解转化速率，过氧化氢酶的活性是表征土壤降解污染物的能力，硝酸还原酶与亚硝酸还原酶活性在植物对氮的吸收与同化中发挥着重要的作用。本研究发现，施用生物炭基肥可以显著提高土壤酶活性，尤其是对土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和脲酶的活性效果显著。土壤酶活性与土壤肥力状况密切相关，并且酶活性的高低直接影响着养分转化及利用的速率。根据本研究土壤养分与酶活性的相关关系可知，土壤脲酶活性与碱解氮含量成正相关关系，土壤酸性磷酸酶活性与有效磷含量成正相关关系，土壤硝态氮含量与硝酸还原酶、亚硝酸还原酶的活性成正相关关系，土壤有机质含量与过氧化氢酶成正相关关系。因此，生物炭基肥的施用不仅可以改良土壤酸性，提高土壤养分的有效性，还可以提高土壤酶活性，使土壤养分含量与酶活性形成一个良性循环。

       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，为井冈蜜柚的高质量生产提供了坚实的物质基础，表明生物炭基肥在井冈蜜柚果园土壤肥力提升方面具有较好的应用前景。