施用生物炭对燥红土基本理化性质及酶活性的影响

陈明婉; 金鑫; 李晨; 袁赫奕; 兰超杰; 李长江; 李昌珍

doi:10.19336/j.cnki.trtb.2021110301

施用生物炭对燥红土基本理化性质及酶活性的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021110301

海南大学热带作物学院，海口 570228

基金项目: 国家自然科学基金项目(32160307，31860130)，海南省自然科学基金项目(319QN164)和海南大学科研启动基金项目(KYQD(ZR)1848)资助

详细信息

作者简介:
陈明婉，女，硕士研究生，从事热带地区土壤改良及生态研究。E-mail: 396801482@qq.com

通讯作者:
E-mail: lichangzhen029@163.com

中图分类号: S572
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出版历程
- 收稿日期: 2021-11-09
- 录用日期: 2022-03-24
- 修回日期: 2021-03-13
- 刊出日期: 2022-06-17

Effects of Biochar Application on Basic Physicochemical Properties and Enzyme Activities of Dry Red Soil

College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou 570228, China

摘要

摘要: 目的为探究燥红土对不同类型生物炭及施入量的反应，对其基础理化特性及酶活性进行测定，以期为热带地区燥红土的改良提供理论支撑和依据。方法以燥红土为研究对象，设置水稻壳(A)、花生壳(B)两种生物炭类型，生物炭施用量设置为10、20、40和60 t hm⁻²，以不施生物炭为对照(CK)，共计9个处理，27个小区。在生物炭施用一年后对0 ~ 30 cm土壤进行取样，用于土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾和含水量以及酶活性的测定。结果水稻壳生物炭和花生壳生物炭施用后燥红土养分含量和酶活性有显著改变，其中土壤养分含量和含水量在所有土层均随施用量的增加呈明显升高趋势， 60 t hm⁻²生物炭处理对燥红土有机碳、全氮、有效磷、速效钾和土壤含水量显著高于其他处理，分别比对照处理高56.84% ~ 140.22%、19.06% ~ 62.92%、26.57% ~ 54.57%、46.31% ~ 135.12%和27.95% ~ 55.28%；土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性随施用量增加都有不同程度升高，特别是60 t hm⁻²花生壳生物炭处理对土壤蔗糖酶活性提升尤为显著。土壤脲酶活性在10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层随生物炭施用量增加呈显著降低趋势。结论施用生物炭对燥红土养分含量、土壤含水量和酶活性有明显改善，可施入40 t hm⁻²以上的生物炭到0 ~ 30 cm土层作为燥红土改良的重要添加剂。
- 生物炭 /
- 燥红土 /
- 基本理化性质 /
- 酶活性
Abstract: Objective In order to explore the response of dry red soil to the types and application of biochar, the basic physicochemical properties and enzyme activities in soil were measured. Method The biochar of rice hull (A) and peanut hull (B) were selected, and the application rates were set 0 (CK), 10, 20, 40 and 60 t hm⁻², respectively. There were 9 treatments and 27 plots in total. One year after biochar application, 0-30 cm soil was sampled for the determination of soil organic carbon, total nitrogen, available phosphorus, available potassium, water content and enzyme activity. Result The results showed that the nutrient content and enzyme activities of dry red soil were significantly changed after the application of rice shell biochar and peanut shell biochar, and the content of soil nutrients and moistures were significantly increased with the raising biochar rates in all soil layers. The contents of soil organic carbon, total nitrogen, available phosphorus, available potassium and soil moisture in dry red soil treated with 60 t hm⁻² biochar were significantly higher than those of other treatments. The activities of sucrase, acid phosphatase and catalase increased with the raising rates of biochar application in various degrees. In particular, the treatment of 60 t m⁻² peanut shell biochar increased soil sucrase activities significantly. And soil urease activities declined with the increasing rates of biochar in 10-20 cm and 20-30 cm. Conclusion Tthe application of biochar can significantly improve the nutrient contents, soil water content and enzyme activities of dry red soil. More than 40 t hm⁻² biochar can be applied to 0-30 cm soil layer as an important additive for the improvement of dry red soil.
- Biochar /
- Dry red soil /
- Physicochemical properties /
- Enzymatic activity

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图 1 不同生物炭处理对燥红土有机碳含量的影响

A10、A20、A40和A60分别表示施入水稻壳生物炭量为10、20、40和60 t hm⁻²；B10、B20、B40和B60分别表示施入花生壳生物炭量为10、20 、40和60 t hm⁻²；CK：不施生物炭。图中不同小写字母表示同一土层不同处理在0.05水平上的显著性差异。下同。

Figure 1. Effects of different biochar treatments on organic carbon content of dry red soil

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图 2 不同生物炭处理对燥红土全氮含量的影响

Figure 2. Effects of different biochar treatments on total nitrogen content of dry red soil

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图 3 不同生物炭处理对燥红土有效磷含量的影响

Figure 3. Effect of different biochar treatments on available phosphorus content of dry red soil

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图 4 不同生物炭处理对燥红土速效钾含量的影响

Figure 4. Effects of different biochar treatments on available potassium content in dry red soil

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图 5 不同生物炭处理对燥红土蔗糖酶活性的影响

Figure 5. Effects of different biochar treatments on sucrase activity of dry red soil

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图 6 不同生物炭处理对燥红土脲酶活性的影响

Figure 6. Effects of different biochar treatments on urease activity of dry red soil

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图 7 不同生物炭处理对燥红土酸性磷酸酶活性的影响

Figure 7. Effects of different biochar treatments on acid phosphatase activity of dry red soil

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图 8 不同生物炭处理对燥红土过氧化氢酶活性的影响

Figure 8. Effects of different biochar treatments on catalase activity of dry red soil

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图 9 不同生物炭处理对燥红土含水量的影响

Figure 9. Effects of different biochar treatments on moisture content of dry red soil

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表 1 供试土壤基本特性

Table 1. Basic physical and chemical properties of soil

pH值 pH value	土壤有机碳（g kg⁻¹） Soil organic matter	碱解氮（mg kg⁻¹） Alkali hydrolyzed nitrogen	速效磷（mg kg⁻¹） Available phosphorus	速效钾（mg kg⁻¹） Available potassium
5.97	4.00	34.24	187.50	183.79

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表 2 生物炭的基本理化特性

Table 2. Basic physical and chemical properties of biochar

生物炭类型 Biochar type	pH值 pH value	有机碳（g kg⁻¹） Organic carbon	全氮（g kg⁻¹） Total nitrogen	全磷（g kg⁻¹） Total phosphorus	全钾（g kg⁻¹） Total potassium
水稻壳	9.83	267.64	5.92	1.98	13.75
花生壳	10.05	280.89	9.01	2.39	20.21

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表 3 生物炭类型、施入量和土层深度对土壤基本理化性质和酶活性影响的F和P值

Table 3. F and P values of the effects of biochar type, application amount and soil depth on soil basic physical and chemical properties and enzyme activities

因素 Factor	F（P）值 F（P）values
因素 Factor	有机碳 Organic carbon	全氮 Total nitrogen	有效磷 Available phosphorus	有效钾 Available potassium	含水量 Moisture content	蔗糖酶 Sucrase	脲酶 Urease	酸性磷酸酶 Acid phosphatase	过氧化氢酶 Catalase activity
生物炭类型 Biochar type	33.754 （< 0.001）	13.768 （< 0.001）	102.529 （< 0.001）	23.205 （< 0.001）	0.540 （0.465）	17.513 （< 0.001）	22.001 （< 0.001）	25.874 （< 0.001）	28.658 （< 0.001）
施入量 Application amount	153.451 （< 0.001）	25.158 （< 0.001）	103.478 （< 0.001）	377.389 （< 0.001）	20.716 （< 0.001）	185.916 （< 0.001）	8.749 （< 0.001）	24.813 （< 0.001）	59.740 （< 0.001）
土层深度 Soil depth	49.855 （< 0.001）	29.430 （< 0.001）	28.966 （< 0.001）	287.166 （< 0.001）	3.031 （0.056）	96.618 （< 0.001）	752.022 （< 0.001）	292.599 （< 0.001）	255.325 （< 0.001）
生物炭类型施入量 Biochar type application amount	15.143 （< 0.001）	3.141 （0.021）	7.280 （< 0.001）	15.484 （< 0.001）	2.728 （0.037）	129.916 （< 0.001）	18.264 （< 0.001）	3.012 （0.025）	1.911 （0.120）
生物炭类型土层深度 Biochar type soil depth	9.613 （< 0.001）	0.753 （0.475）	1.134 （0.329）	0.185 （0.832）	2.514 （0.089）	19.041 （< 0.001）	7.358 （0.001）	2.964 （0.059）	1.114 （0.335）
生物炭类型施入量土层深度 Biochar type * application amount * soil depth	6.026 （< 0.001）	1.973 （0.030）	3.306 （< 0.001）	12.369 （< 0.001）	1.383 （0.181）	25.551 （< 0.001）	13.679 （< 0.001）	4.353 （< 0.001）	13.621 （< 0.001）

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表 4 不同土层深度燥红土理化性质与酶活性Pearson相关性分析

Table 4. Pearson correlation analysis between physicochemical properties and enzyme activities of dry red soil in different soil depths

土层深度 Soil depth	项目 Item	有机碳 Organic carbon	全氮 Total nitrogen	有效磷 Available phosphorus	速效钾 Available potassium	含水量 Moisture content	脲酶 Urease	蔗糖酶 Sucrase	酸性磷酸酶 Acid phosphatase
0 ~ 10 cm	全氮	0.840^**
	有效磷	0.722^**	0.705^**
	速效钾	0.803^**	0.795^**	0.865^**
	含水量	0.750^**	0.561^**	0.584^**	0.705^**
	脲酶	0.666^**	0.566^**	0.521^**	0.579^**	0.419^*
	蔗糖酶	0.824^**	0.840^**	0.596^**	0.725^**	0.649^**	0.587^**
	酸性磷酸酶	0.568^**	0.616^**	0.462^*	0.511^**	0.574^**	0.588^**	0.759^**
	过氧化氢酶	0.585^**	0.657^**	0.561^**	0.789^**	0.631^**	0.418^*	0.686^**	0.563^**

10 ~ 20 cm	全氮	0.825^**
	有效磷	0.447^*	0.282
	速效钾	0.820^**	0.530^**	0.728^**
	含水量	0.653^**	0.434^*	0.512^**	0.706^**
	脲酶	0.026	0.035	0.035	0.033	0.223
	蔗糖酶	0.680^**	0.471^*	0.394^*	0.634^**	0.660^**	0.424^*
	酸性磷酸酶	0.607^**	0.462^*	0.101	0.454^*	0.590^**	0.112	0.379
	过氧化氢酶	0.914^**	0.780^**	0.422^*	0.791^**	0.632^**	0.071	0.745^**	0.543^**

20 ~ 30 cm	全氮	0.715^**
	有效磷	0.298	0.118
	速效钾	0.598^**	0.585^**	0.668^**
	含水量	0.404^*	0.245	0.582^**	0.517^**
	脲酶	−0.036	0.066	−0.663^**	−0.585^**	−0.481^*
	蔗糖酶	0.339	0.122	0.172	0.116	0.352	−0.215
	酸性磷酸酶	0.677^**	0.555^**	0.158	0.476^*	0.262	0.181	0.073
	过氧化氢酶	0.401^*	0.305	−0.219	0.094	0.231	0.256	−0.186	0.491^**
注：^、^*表示达到0.05显著水平、0.01极显著水平；

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