生物质炭对老桃园再植障碍的土壤调理机制初探

范洁群，王伟民，吴淑杭 ，褚长彬，周德平，宋卫国

（上海市农业科学院，上海 201403）

生物质炭对老桃园再植障碍的土壤调理机制初探

范洁群，王伟民，吴淑杭 ，褚长彬，周德平，宋卫国

（上海市农业科学院，上海 201403）

通过露天盆栽试验，初步研究了生物质炭对老桃园再植障碍的调理机制。结果表明：添加1%、2%和5%生物炭处理对老桃园新栽桃苗的生长和叶片叶绿素荧光参数、土壤基本理化性状、土壤微生物群落均有一定的影响，其中添加1%生物质炭处理的效果最佳。添加1%生物质炭处理的桃苗枝干数增加2个，叶绿素SPAD值增加3.5，光合速率增加10.2μmol·m－2·s－1，蒸腾速率增加2.2 g·m－2·h－1，土壤含水率增加57%，土壤速效钾增加15%，土壤细菌、真菌和放线菌数量分别增加1个数量级、2个数量级和2个数量级。

生物质炭；老桃园；再植障碍；土壤调理

桃再植障碍是指桃园刨除老树重茬栽种新桃树时，新植桃树根系分生能力差、幼树生长停滞或衰弱、植株矮小、叶片失绿、枝干流胶、结果延迟、抗性及再植成活率急剧降低，甚至整株死亡的现象［1］。研究认为，产生这种现象的主要原因为：（1）自毒物质作用。桃树根系分泌的自毒物质如苯甲酸、氢氰酸、黄烷醇等通过在土壤中的积累或经过土壤微生物分解直接或间接对新茬桃树根系产生毒害作用，从而严重影响其生长发育［2］。（2）土壤病虫害。土壤中一些细菌如芽孢杆菌Bacillus会分解桃树残根中的生氰苷，进而产生有毒物质苯甲酸和氢氰酸，从而对新茬桃树根系产生巨大的毒害作用［3］。再植障碍的发生主要是由于根际土壤的理化性质变劣及微生物环境恶化造成的，因此，用抗性品种和砧木［4-5］或改善土壤的微生态环境［6-7］己成为国内外缓解再植障碍的主要措施。

生物质炭是生物质在无氧或低氧条件下经热解炭化生成的除可燃性气体、CO2、挥发性油类物质外的一类难溶性固态物质，具有含碳丰富、高度芳香化和多孔性等特点［8］。生物质炭具有多孔性和高比表面积，吸附性很强，可吸附土壤中的有机污染物及毒素；生物质炭通常呈碱性，可降低土壤酸度；生物质炭可以作为土壤改良剂改善土壤的理化性质，从而间接促进作物的生长。生物质炭还可提高土壤对养分的吸持能力及阳离子交换量，提高土壤养分的有效性；同时，生物质炭富含碳和营养成分［9］，能为植物和土壤微生物提供丰富的碳源和矿质营养［10-11］。

目前，关于生物质炭对老桃园再植障碍修复的研究较少［12］。本研究探讨不同量生物质炭添加对桃树幼苗生长、老桃园土壤理化性质、土壤微生物菌群组成的影响，以期为防治农业生产中桃再植障碍提供参考，促进果树生长、提高果实品质，增加经济效益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验在上海市农业科学院庄行综合试验站老桃园内进行。在桃园内随机选取5棵死树，在距树干50—60 cm范围内取表层5—30 cm的土壤，过筛混匀后置于阴凉通风处自然风干备用。供试生物质炭是由以上海市农业科学院庄行综合试验站内所产水稻秸秆为原料，利用日本无动力炭化炉在制炭温度为550℃下进行炭化所制得的生物质炭。生物质炭基本理化性状为：含氮量1.35%，含磷量1.25%，钾含量2.08%，硫含量0.57%，钙含量0.56%，镁含量1.04%，有机碳含量55.4%。供试桃苗为当年生砧木用毛桃（Prunus persica）。

1.2 试验方法

试验于2015年6月25日开始，至10月25日结束。试验共设4个处理，分别为1%、2%和5%生物质炭施用量和空白对照（CK），每处理设5次重复，共20盆。每个处理将112.5 kg（每盆22.5 kg土，共5盆）的土量加入不同比例的生物质炭混匀后装入圆形塑料盆（直径33 cm，深34 cm），每盆内移栽长势均一、生长良好的毛桃苗1棵，移栽后将塑料盆置于老桃园田间土壤约30 cm深坑槽内，以保持盆内土壤水分，并进行常规管理。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 植物

试验结束时，用卷尺、游标卡尺和目测法测定植物的株高、茎粗、枝干数、叶片数。每棵桃苗任意取20个叶片，采用手持式SPAD-502型叶绿素仪（Minolta，Japan）测定植株叶片的不同部位（叶尖、叶片中部与叶基3个部位）的SPAD值，并取平均值。同样，每棵桃苗任意取20个叶片，使用LI-6400型光合仪（美国LI-COR公司生产）测定其叶绿素荧光参数（光合作用、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率）等指标，测量的光强设置为600μmol·m－2·s－1，CO2为（400±10）μL·L－1。

1.3.2 土样

2015年10月15日试验结束时，取4个处理根表20 cm处土壤约100 g，带回实验室风干后测定其速效氮和速效钾含量。土壤含水率采用WET土壤水分温度电导率速测仪（英国）测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用0.5 mol·L－1碳酸氢钠-钼锑抗试剂比色法测定，速效钾采用1 mol·L－1醋酸铵浸提原子吸收分光光度法测定［13］。

1.3.3 土壤微生物

采用稀释平板法测定细菌、真菌和放线菌总数，分别采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、马丁氏培养基和改良的高氏一号培养基培养，培养出的菌群数用字母A表示，单位CFU·mL－1。

1.4 数据分析

数据处理采用Excel2007和SPSS 11.5统计软件。

2 结果与分析

2.1 试验结束时不同生物质炭含量处理桃苗的生长情况

从表1可知，试验结束时CK、1%生物质炭、2%生物质炭和5%生物质炭4种处理桃苗存活率分别是80%、100%、100%和60%。4个处理的株高没有显著差异，3个生物质炭处理的茎粗均小于CK，1%和2%生物质炭处理桃苗的枝干数分别比CK增加2个和4个，叶绿素SPAD值增加3.5和1.1。以上结果说明1%和2%生物质炭处理对桃苗生长有一定的促进效果，而5%生物质炭处理对桃苗生长有一定的抑制作用。

表1 试验结束时植物生长性状比较Table 1 Comparison of p lant grow th traits at the end of the experim ent

2.2 生物质炭不同施用量处理对老桃园新栽桃苗叶绿素荧光参数的影响

如表2所示，试验结束时1%生物质炭处理桃苗叶片光合速率最高，达到19.4μmol·m－2·s－1，与2%、5%生物质炭处理和CK之间存在显著差异；1%生物质炭处理的气孔导度和蒸腾速率分别为03 mmol·m－2·s－1和4.4 g·m－2·h－1，与CK均存在显著差异，3个生物质炭处理之间蒸腾速率无显著差异；4个处理的胞间二氧化碳浓度无显著差异。以上结果说明1%生物质炭处理有利于桃苗叶片的光合作用。

表2 试验结束时不同处理桃苗叶片叶绿素荧光参数Table 2 Chlorophyll fluorescence parameters of peach seed lings of different treatments at the end of the experim ent

2.3 生物质炭不同施用量处理对老桃园新栽桃苗土壤基本理化性状的影响

如表3所示，与CK相比，1%和2%生物质炭处理显著增加了土壤含水率，分别为57%和36%，但5%生物质炭处理则显著降低了土壤含水率；生物质炭加入提高了土壤碱解氮含量，但处理间无显著差异，其中1%生物质炭处理增加了27%，2%生物质炭处理增加了19%；1%生物质炭处理的速效磷含量与CK无显著差异，而5%生物质炭处理速效磷含量降低了23%；1%、2%和5%生物质炭处理的速效钾含量与CK相比分别增加了15%、35%和48%。以上结果说明，1%和2%生物质炭处理均改善了土壤理化性状，其中1%生物质炭处理效果最佳。

表3 试验结束时不同处理土壤基本理化性状比较Table 3 Comparison of soil physical and chem ical proper ties of different treatm ents at the end of experiment

2.4 生物质炭不同施用量处理对老桃园新栽桃苗土壤微生物的影响

如图1所示，与CK相比，1%生物质炭处理的土壤中细菌、真菌和放线菌数量分别提高了1个数量级、2个数量级和2个数量级；2%生物质炭处理真菌和放线菌数量分别提高了2个数量级和1个数量级；5%生物质炭处理真菌和放线菌略有增加，细菌减少。以上结果说明1%和2%生物质炭处理均提高了土壤微生物数量，改善了土壤微环境，而5%生物质炭处理则减少了土壤微生物数量，对土壤微环境不利。

图1 试验结束时不同处理土壤微生物数量比较Fig.1 Com parison of soilm icrobial numbers in different treatments at the end of the experim ent

3 讨论与结论

连作障碍主要是根际土壤的理化性质恶化造成土壤病原菌增多造成的，因此改善土壤微环境已成为国内外缓解连作障碍的主要措施。生物质炭具有独特的结构和理化性质，对土壤微生态环境的改善具有重要的作用，生物质炭通常呈碱性，改变了土壤酸碱度［14］，具有巨大的比表面积和多孔性［15-16］，提高了土壤对养分的吸附能力［17］，提高了土壤有机碳［18］和养分有效性［19］，能为土壤微生物提供巨大的生存空间和能源，增强了微生物活性［20-21］。本研究表明：生物质炭适量加入对提高幼苗存活率有一定的作用，1%生物质炭处理使桃苗的枝干数增加了2个，叶片叶绿素SPAD值增加了3.5，光合速率增加了10.2μmol·m－2·s－1，蒸腾速率增加了2.2 g·m－2·h－1，土壤含水率增加了57%，土壤微生物细菌增加了1个数量级，真菌和放线菌增加了2个数量级，大大改善了土壤微生物群落多样性。可见，1%生物质炭处理对老桃园新栽桃苗的连作障碍有着较好的调理效果，在3种生物质炭处理中效果最佳；而5%生物质炭处理则使植株生长受到抑制，对土壤微环境也有一定的不良影响。

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（责任编辑：闫其涛）

Prelim inary study of biochar on the soil conditioning mechanism of rep lant problem in old peach orchard

FAN Jie-qun，WANGWei-min，WU Shu-hang ，CHU Chang-bin，ZHOU De-pin，SONGWei-guo
（Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai201403，China）

Through pot experiment，the soil conditioning mechanism of biochar on replant problem in old peach orchard were studied.The results showed that adding 1%，2%and 5%biochar treatments had effects on the growth and leaf chlorophyll fluorescence parameters of newly planted peach seedlings，the basic physical and chemical properties of soil，and the soilmicrobial community in the old peach orchard.Among them，the effect of adding 1%biochar was the best.The branch number of peach seedling increased 2 and SPAD value of chlorophyll increased 3.5，the photosynthetic rate increased 10.2μmol·m－2·s－1，the transpiration rate increased 2.2 g·m－2·h－1，the soilmoisture content increased by 57%，soil available potassium increased by 15%，the number of soil bacteria，fungi and actinomycetes increased by 1，2 and 2 orders ofmagnitude.

Biochar；Old peach orchard；Replant problem；Soil conditioning

S156

：A

1000-3924（2017）02-048-04

10.15955j.issn1000-3924.2017.02.09

2016-07-20

上海市市级农口系统青年人才成长计划［沪农青字（2015）第1-19号］；上海市果业产业技术体系建设（沪农科产第7号）；老桃园更新改建技术研究与示范［沪农科推字（2015）第1-2号］

范洁群（1979—），女，硕士，副研究员，主要从事果树营养研究。E-mial：18201791220＠163.com

吴淑杭（1964—），男，博士，研究员，主要从事果树营养研究。E-mial：wushuhang88＠163.com