不同比例烟秆炭对植烟土壤理化性质的影响

*桑丽 曹彦 周丽佳

(浙江农林大学环境与资源学院 浙江 311300)

不同比例烟秆炭对植烟土壤理化性质的影响

*桑丽 曹彦 周丽佳

(浙江农林大学环境与资源学院 浙江 311300)

近几年来,我国不少土壤受到重金属或严重或轻微的污染,对包括烟草在内的农业生产造成了巨大损失.生物质炭作为一种新型的生物质资源,可以作为土壤改良剂修复土壤重金属污染,以此来提高烟草等农产品的产量和品质.因此,本研究通过盆栽试验,大盆试验设置0、1%、2%、3%、4%五个生物质炭施用量,以不加炭的处理为对照,每个处理设置3个重复,移栽烟苗,在温室大棚内生长150天后收获烟株并采集土样.研究不同比例烟秆炭对植烟土壤重金属有效性及酶活性的影响.

生物质炭;植烟土壤;理化性质

1.研究概况

生物质炭,也叫生物炭、生物质焦,是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质.施用生物质炭不仅能够改善土壤理化性质、提高土壤肥力,还能够吸附重金属,减少植物对污染物的吸收,在一定程度上达到环境修复的效果.为了解不同比例烟秆炭对烤烟土壤重金属有效性及酶活性的影响,以期为生物质炭作为改良剂改善土壤环境,提高烟草产量和品质提供理论依据.

2.材料与方法

(1)材料与试验处理

采用盆栽方式,供试烤烟品种为毕纳一号,供试土壤为采自贵州省威宁县小海镇0～20cm表层土,土壤类型为黄壤,带回试验室后剔除植物根系等杂物,风干并过10目、100目不锈钢筛.供试烟秆炭原材料为烤烟烟秆废弃物,在450℃高温缺氧条件下制备而成,研磨后过10目、100目筛.

(2)试验布置

大盆试验设置0、1%、2%、3%、4%五个生物质炭施用量,每盆装土30kg,烟草专用肥120g/盆,每个处理3次重复.按田间持水量的70%加入去离子水,土壤稳定后移栽烟苗,每盆栽1株,在温室条件下生长150d后收获.

3.样品采集与测定项目、方法

土壤样品采集方法是以每个处理的烟株茎基部到盆边缘的中心为取样点,随机选取5个点(0～20cm土层)取土,充分混匀土壤后,经风干过10目、100目筛后测定土壤相关理化性质.土壤理化性质的分析测定参照鲁如坤《土壤农业化学分析方法》.其中,土壤pH值采用电位法测定,土水比1:2.5;电导率(EC)采用土水比1:5方法测定;碱解氮含量利用碱解扩散法测定;全氮采用半微量凯氏法测定;有效磷采用Olsen法,用0.5molL-1的NaHCO3浸提,比色法测定;总磷含量通过酸溶-钼锑抗比色法(700nm)测定;速效钾用乙酸铵浸提-火焰光度法测定;全钾含量通过酸溶-火焰光度法测定;有机碳含量运用重铬酸钾外加热法测定;土壤交换性钾、钠、钙、镁用乙酸铵浸提,ICP-OES测定;土壤酶活性参照关松荫(1986)的方法进行,土壤过氧化氢酶采用高锰酸钾返滴定法测定,土壤尿酶含量用靛酚比色法,蔗糖酶含量用3,5-二硝基水杨酸比色法;土壤重金属有效态Cd、Cu、Pb和Zn含量采用二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提法,用ICP-OES测定;土壤Cd、Cu、Pb和Zn全量采用三酸(HNO3-HF-HClO4)消煮,ICP-OES测定.

4.数据处理分析

应用SPSS 20.0对数据进行单因素方差分析和Duncan's多重比较,文图中不同小写字母表示差异具有统计学意义(plt;0.05),应用Origin8.0和Excel2013软件作图.

5.烟秆炭对植烟土壤理化性质的影响

(1)生物炭对土壤pH、EC的影响

在不同比例烟秆炭处理下,4%烟秆炭处理可显著提高了土壤的pH,提高了2.6%.此外,2%烟秆炭处理可显著提高土壤电导率,提高了80.93%,其他比例施炭处理并无显著性差异.

(2)烟秆炭对土壤养分的影响

①烟秆炭对土壤全氮、全磷、全钾的影响

植烟土壤的全氮含量呈现显著升高的趋势,其中4%烟秆炭处理提高最为明显,提高了42.31%.此外,各施炭处理下,植烟土壤全磷含量也有所增高,但只有其中4%烟秆炭处理显著增高,增高了13.27%.植烟土壤全钾的含量在各施炭处理下无显著性差异.总体来看,4%烟秆炭处理对于提高植烟土壤全氮、全磷效果较显著.

②烟秆炭对土壤有效养分和有机碳含量的影响

通过实验,随着施炭量的增加,植烟土壤中碱解氮的含量有逐渐降低的趋势.随着烟秆炭施加量的增加,植烟土壤有效磷含量呈现递增趋势.此外,植烟土壤的速效钾含量也随烟秆炭施加量的增加显著提高.随着不同比例的烟秆炭施加,各处理土壤中有机碳含量同样呈显著提高的趋势.所以综上所述,3%烟秆炭处理对于提高植烟土壤有效养分含量效果较好.

③烟秆炭对土壤交换性钾钠钙镁含量的影响

随着不同烟秆炭施用量的施加,植烟土壤中交换性钾钠钙镁含量具有不同的变化趋势.各施炭处理下,植烟土壤中交换性钠、钙和镁均无显著性变化.

④生物质炭对植烟土壤中酶活性的影响

实验中相比于对照,除1%施炭处理外,其他处理均显著提高了植烟土壤中过氧化氢酶的活性.此外,1%施炭处理均显著提高了植烟土壤的蔗糖酶活性,而4%施炭处理显著降低了植烟土壤的蔗糖酶活性.各施炭处理下,土壤的脲酶活性并没有显著变化.

⑤生物炭对土壤重金属有效性的影响

通过实验发现,施用烟秆炭可显著降低植烟土壤中有效态Cu和Pb的含量,并且随着施炭量的增加,有逐渐降低的趋势,但各施炭处理之间并无显著性差异.

6.小结

4%烟秆炭处理显著提高了土壤的pH,2%烟秆炭处理可显著提高土壤电导率.4%烟秆炭处理下,植烟土壤中全氮和全磷的含量显著升高,而3%烟秆炭处理对于提高植烟土壤有效养分含量效果较好.此外,交换性钾的含量在4%烟秆炭处理升高最为显著.相比于对照,除1%施炭处理外,其他处理均显著提高了植烟土壤中过氧化氢酶的活性.此外,1%施炭处理均显著提高了植烟土壤的蔗糖酶活性,而4%施炭处理显著降低了植烟土壤的蔗糖酶活性.施用烟秆炭可显著降低植烟土壤中有效态Cu和Pb的含量,并且随着施炭量的增加,有逐渐降低的趋势,但各施炭处理之间并无显著性差异.此外,在1%烟秆炭处理下,土壤中的DTPA有效态Cd和Zn的含量均显著.

[1]李力,刘娅,陆宇超等.生物炭的环境效应及其应用的研究进展[J].环境化学,2011,30(8):1411-1421.

[2]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].中国农业科技出版社,2000.

[3]LU K P. Effect of bamboo and rice straw biochars on the bioavailability of Cd, Cu, Pb and Zn to Sedum plumbizincicola[J].Agriculture Ecosystems amp; Environment.2014,191:124-132.

桑丽(1996-),女,浙江农林大学环境与资源学院;研究方向:环境工程.

Effects of Different Proportion of Tobacco on The Physicochemical Properties of Tobacco Plants

Sang Li, Cao Yan, Zhou Lijia
(Environment and Resources College of Zhejiang Agriculture and Forestry University, Zhejiang, 311300)

In recent years, many soils in our country have been polluted with heavy metals or serious or mild pollution, which has caused great losses to agricultural production including tobacco. As a new biomass resource, biomass carbon can be used as soil conditioner to repair soil heavy metal pollution to improve the yield and quality of tobacco and other agricultural products. Therefore, this research through setting pot experiment,setting the big basin test 0, 1%, 2%, 3%, 4%, applying five biomass carbon content, setting the no carbon processing as contrast, repeating three times of each processing, transplanting tobacco plants to harvest tobacco plant and collect soil samples after 150 days of growth in greenhouses. To study the effect of different proportion of tobacco on the effectiveness and enzyme activity of tobacco soil.

biomass charcoal; tobacco planting soil; physicochemical properties

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