1、1生物炭对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响 1严陶韬 1,2，丁子菊 1,2，朱倩 1,2，卜晓莉 1,2，薛建辉 1,2,3*，吴永波 1,2(1 南京林业大学，南方现代林业协同创新中心, 南京 210037；2 南京林业大学，生物与环境学院, 南京 210037；3 江苏省中国科学院植物研究所，南京 210014)摘要：本文以南京林业大学下蜀林场黄棕壤为实验对象，采用室外盆栽试验，研究生物炭不同施用量（炭土质量比 0、1%、2%、4% ）对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响。结果表明：生物炭可有效改良黄棕壤物理性质，4%施用量改良效果最好，与仅施化肥 (C0F)相比，土壤总孔隙度、饱
2、和持水量、毛管持水量和田间持水量显著提高，土壤容重显著降低（P0.05)（表 3） 。表 3 不同处理龙脑樟生物量分配情况Table 3 Biomass allocation of Cinnamomum camphora with different treatments处理 总生物量(g) 根生物量(g) 茎生物量(g) 叶生物量(g) 根冠比CK 62.87 5.13 c 26.02 2.69 c 19.64 4.20 c 17.20 3.54 b 0.72 0.17 aC0F 123.50 12.55 b 47.24 7.68 ab 38.89 6.56 b 37.37 4.71 a 0
3、.62 0.10 aC70F 137.24 20.11 ab 51.70 16.16 ab 44.00 2.29 ab 41.54 3.85 a 0.60 0.16 aC140F 149.56 24.77 a 62.74 27.46 a 47.31 9.82 a 39.52 2.45 a 0.74 0.37 aC280F 121.38 22.75 b 42.65 12.30 bc 39.57 5.55 b 39.15 8.11 a 0.54 0.12 a52.3.2不同处理对龙脑樟生长速率的影响 不同处理之间龙脑樟地径相对生长速率（ relative growth rate，RGR）无显著差异
4、（图 2） ，苗高 RGR 差异显著(PC140FC70F，其中 C280F 和 C0F 分别较 C70F 显著提高了 7.29%和 10.83% (P0.05)（图 3） 。0.150.3.450.6 aaaaC70F地径RG( m/cd)aCK0F140C280F0.150.3.450.6C70F 苗高RG( m/cd)CK0F140C280Fcabcaba图 2 不同处理龙脑樟地径 RGR 变化Fig. 2 The variation of camphoras diameter RGR图 3 不同处理龙脑樟苗高 RGR 变化Fig. 3 The variation of camphora
5、s height RGR注：不同小写字母表示差异显著（P0.05） 。Differentsmall letters meant significant differences among treatmentsat 0.05 level.2.4 土壤理化性质与龙脑樟幼苗叶片生物量之间相关性分析土壤理化性质与龙脑樟幼苗叶片生物量的相关性分析结果表明（表 4） ，土壤孔隙度与持水量各指标与叶片生物量之间呈正相关，其中总孔隙度与叶片生物量之间正相关性极显著（P0.01） ；土壤 pH、碱解氮、有效磷与叶片生物量之间呈正相关，其中有效磷与叶片生物量之间正相关性极显著（P0.01） ，相关系数达到 0.6
6、94。表 4 土壤理化性质与龙脑樟幼苗叶片生物量之间 Pearson 相关性系数表Table 4 Correlation coefficient among soil physico-chemical properties and leaf biomass of Cinnamomum camphora seedingspH Nc-Por C-Pro T-Por M-MC C-MC F-MC BD AN AP LBNc-Por .440 1C-Pro .415 -.020 1T-Por .605* .612* .778* 1M-MC .801* .725* .364 .744* 1C-MC .8
7、30* .471 .531* .716* .946* 1F-MC .733* .527* .385 .636* .686* .631* 1BD -.688* -.565* .023 -.336 -.873* -.830* -.460 1AN -.180 -.086 .090 .017 -.200 -.197 .049 .263 1AP .636* .484 .390 .612 .651* .647 .379 -.536* .132 1LB .461 .283 .494 .568* .487 .542* .251 -.341 0.261 .694* 1注：* 在 0.01 水平（双侧）上显著相关
8、，*在 0.05 水平（双侧）上显著相关。* meant significant correlation (two sides) at 0.01 level, * meant significant correlation (two sides) at 0.05 level.63 讨论3.1 生物炭对土壤物理性质的影响本文研究结果表明，施用生物炭到黄棕壤中可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度和持水能力，从而起到改良土壤结构和物理性质的作用，且高施用量下（C 280F）处理效果较好。Major 等 25和Sohi 等 26研究也发现，随着施炭量的增加，生物炭对土壤物理性质的改良效果越明显。生物炭自
9、身具有多孔性、比表面积大，施入土壤中，能够降低土壤容重，增加土壤孔隙度，使土壤持水量增加。另外，施用生物炭可以促进龙脑樟根系生长，改善土壤根际环境，促进土壤动物活动，有效改良土壤结构。3.2 生物炭对土壤主要化学性质的影响pH 值是土壤重要的化学性质。本文研究结果表明，施用生物炭可显著提高土壤 pH，使土壤pH 接近中性，有效改善了黄棕壤酸性土质。现有大多数研究也表明，施用生物炭可提高土壤 pH值 27-28，这与生物炭自身呈碱性有关。另外，pH 值大小对土壤养分有效性有重要影响，pH 值在6.5 7.5 之间土壤养分有效性最高，过高或过低都会使土壤养分有效性发生变化，从而导致植物营养元素失调
10、，生长缓慢 29。本文土壤 pH 值与土壤有效磷之间呈极显著正相关，与龙脑樟叶片生物量呈正相关，说明土壤 pH 值的增加显著提高了土壤磷的有效性，从而促进龙脑樟的生长。土壤养分有效性能够直接影响植物的生长 30。目前生物炭对土壤碱解氮含量影响尚无统一结论，或提高 31、或无显著影响 32、或降低 33；本文研究结果表明，施用生物炭可提高土壤碱解氮含量，但随着生物炭施用量的增加而下降，单施肥料时土壤碱解氮含量最高。这可能是因为试验所用肥料为速效肥，在没有生物炭吸附的情况下，养分释放较快，能够在短期内提高土壤碱解氮含量。试验结果显示，土壤有效磷含量随生物炭施用量的增加而增加，这可能与生物炭吸附减少
11、磷的淋失有关34。3.3 生物炭对幼苗生长特性的影响施肥和生物炭处理均能显著提高龙脑樟叶片生物量(P0.05)，生物炭不同施用量之间无显著差异，1% 施用量下叶片生物量最高。本文所施的肥料是速效化肥，具有见效快的特点，而生物炭不能作为养分的直接来源，且化学性质稳定不易分解，所以生物炭处理与施肥处理之间龙脑樟叶片生物量无显著差异。但生物炭可作为肥料的载体，吸附缓释养分，以提高肥料利用率 35，所以肥料与生物炭混施比单施处理效果好。各处理间龙脑樟地径相对生长速率无显著差异，这与龙脑樟为乔木，生长较为缓慢有关；由于龙脑樟树苗较小，枝芽生长所占比例较大，苗高相对生长速率变化较明显，施肥后苗高显著增加。
12、生物炭施用量为 1%时，苗高相对生长速率增加效应降低，这可能与生物炭对土壤养分矿化、吸附解析等的综合影响有关。1% 生物炭施用量对苗高生长的显著抑制可以考虑运用到龙脑樟的矮化上。本试验以盆栽形式进行，对苗木生长的研究存在局限性，可考虑在野外进行，长期监测，观察大田应用结果。4 结论施用生物炭可有效改良黄棕壤土壤结构和物理性质，改善土壤酸碱性，且高施用量下（4%）Nc-or：非毛管孔隙度，C-Pro：毛管孔隙度， T-Por：总孔隙度，M-MC：饱和持水量，C-MC：毛管持水量，F-MC：田间持水量，BD：容重，AN：碱解氮，AP ：有效磷，LB：叶片生物量。 Nc-Por：non-capill
13、ary porosity, C-Pro: capillary porosity, T-Por: total porosity, M-MC: maximum moisture capacity, C-MC: capillary moisture capacity, F-MC: field moisture capacity, BD: bulk density, AN: alkaline nitrogen, AP: available phosphorus, LB: leaf biomass.7改良效果较好；施用生物炭可提高黄棕壤土壤氮磷有效性，生物炭低施用量下氮有效性最高，而高施用量下磷有效性最
14、高。施用生物炭后，通过对土壤结构和性质的改良，最终可促进龙脑樟幼苗的生长，增加其叶片产量，且低施用量下（1%）促进作用最显著。考虑到龙脑樟叶片的经济价值较高，且矮化更利于实际生产，因此建议在宁镇地区经营种植龙脑樟林，生物炭施用量较低（1%）时较为适宜。8参考文献1 康熙龙, 张旭辉, 张硕硕, 等. 旱地土壤施用生物质炭的后效应水分条件对土壤有机碳矿化的影响J. 土壤, 2016, 48(1): 152-1582 Lee J W, Kidder M, Evans B R, et al. Characterization of biochars produced from cornstovers
15、 for soil amendmentJ. Environmental Science 2 College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 3 Institute of Botany， Jiangsu Provincial and Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210014， China)Abstract: An outdoor pot experiment was conducted to study effect
16、s of biochar on yellow brown soil physico-chemical properties and the growth of Cinnamomum camphora seedings with different dosages (0, 1%, 2%, 4%). Results showed that: biochar can amend yellow brown soil most effectively with the dosage 4%. Compared to soil with fertilizer treatment (C0F), soil to
17、tal porosity, soil saturation moisture capacity, capillary moisture capacity and field moisture capacity were significantly increased; soil bulk density was significantly reduced (P0.05). Biochar could improve pH of soil significantly (P0.05). Application of biochar improved the availability of nitr
18、ogen and phosphorus, the availability of nitrogen was the highest with low dosage, and the availability of phosphorus was the highest with high dosage. With the dosage 1%, Cinnamomum camphoras leaves biomass reached the maximum (41.54g), 141.53% higher than the control (CK) and 11.16% higher than C0
19、F; the height relative growth rate was decreased by 6.79% compared to C0F, which can be applied on dwarf trees. So, the appropriate application dosage of biochar to soil physico-chemical properties and the growth of Cinnamomum camphora seedings are different. Considering the economic benefits, biochar application rate with 1% is appropriate to leaf biomass of Cinnamomum camphora.Key words: Biochar; Yellow brown soil; Physico-chemical Properties; Cinnamomum camphora; Growth Characteristics
