玉米芯生物炭对辣椒连作土壤性质和辣椒生长的影响_王薇薇.pdf

浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2023，35(1):156 163http:/www zjnyxb cn王薇薇，梅燚，吴永成，等 玉米芯生物炭对辣椒连作土壤性质和辣椒生长的影响J 浙江农业学报，2023，35(1):156 163DOI:10.3969/j issn 1004-1524.2023.01.17收稿日期:2021-12-10基金项目:江苏省农业重大新品种创制项目(PZCZ201715);江苏省自然科学基金(BK20211113)作者简介:王薇薇(1988)，女，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事蔬菜育种和栽培工作。E-mail:582615451 qq com*通信作者，郑佳秋，E-mail:zjq5752279163 com玉米芯生物炭对辣椒连作土壤性质和辣椒生长的影响王薇薇1，梅燚1，吴永成1，万红建2，陈长军3，郑青松3，郑佳秋1，*(1 江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002;2 浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021;3 南京农业大学 植物保护学院，江苏 南京 210095)摘要:以辣椒连作土壤为研究对象，添加不同量(5、10、20、30 t hm2)的玉米芯生物炭，通过测定土壤基本理化性质、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和植株生长指标的变化，探讨生物炭施用对连作土壤和辣椒生长的影响。结果表明:与不添加生物炭的 CK 相比，添加适量生物炭显著(P 0.05)提高了辣椒连作土壤的有机碳(SOC)、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量，但降低了全钾含量。施用生物炭较 CK 显著(P 0.05)降低了土壤 MBC/MBN 和土壤 MBC/SOC。当生物炭添加量10 t hm2时，土壤 MBC、MBN 含量较 CK显著(P 0.05)增加;当生物炭添加量为 10 20 t hm2时，土壤 MBN/TN 较 CK 显著(P 0.05)提高。相关性分析表明，土壤 MBC、MBN 与土壤全氮、有机碳、全磷、有效磷呈极显著(P 0.01)正相关，与土壤全钾呈极显著(P 0.01)负相关。当生物炭用量为 5 20 t hm2时，辣椒植株的单株产量较 CK 显著(P 0.05)增加，且当施用量为 20 t hm2时，辣椒植株的单株产量在试验条件下达最大值，但更高量的生物炭并不会进一步促进辣椒的生长。综上，施用适量生物炭可改善辣椒连作土壤的微生态环境，提高土壤肥力，促进辣椒生长，提高辣椒产量。关键词:生物炭;连作土壤;土壤理化性质;微生物量碳;微生物量氮中图分类号:S156.2;S641.3文献标志码:A文章编号:1004-1524(2023)01-0156-08Effects of corncob biochar application on soil characteristics and pepper growth under con-tinuous croppingWANG Weiwei1，MEI Yi1，WU Yongcheng1，WAN Hongjian2，CHEN Changjun3，ZHENG Qingsong3，ZHENG Jiaqiu1，*(1 Jiangsu Institute of Agricultural Sciences in Coastal Areas，Yancheng 224002，Jiangsu，China;2 Institute ofVegetables，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China;3 College of Plant Protection，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)Abstract:In order to investigate the effects of biochar application on soil physiochemical properties，soil microbialbiomass carbon(MBC)，microbial biomass nitrogen(MBN)and and plant growth indexes，different rates(5，10，20，30 t hm2)of corncob biochar were added to pepper continuous cropping soils in the present study It wasshown that application of appropriate rate of biochar significantly(P 0.05)increased the contents of soil organiccarbon(SOC)，total nitrogen，total phosphorus，available phosphorus and available potassium as compared with theCK treatment without biochar application，yet decreased the total potassium content in soil The soil MBC/MBN andMBC/SOC were significantly(P 0.05)decreased with application of biochar as compared with CK When the bio-char addition rate was above or equal to 10 t hm2，the soil MBC and MBN contents were significantly(P 0.05)increased as compared with CK When the biochar addition rate was 10 20 t hm2，the soil MBN/TN was signifi-cantly(P 0.05)increased as compared with CK The correlationship analysis showed that the soil MBC and MBNwere significantly(P 0.01)positively correlated with soil total nitrogen，organic carbon，total phosphorus and a-vailable phosphorus，and were significantly(P 0.01)negatively correlated with soil total potassium When the ap-plication rate of biochar was 5-20 t hm2，the pepper yield per plant was significantly(P 0.05)increased as com-pared with CK，and the highest value was recorded under the application rate of 20 t hm2 But，the higher applica-tion rate did not support the further increase of pepper yield In conclusion，the modest biochar application could im-prove soil micro-environment and soil fertility，promote pepper growth and increase pepper yieldKey words:biochar;continuous cropping soil;soil physical and chemical properties;microbial biomass carbon;mi-crobial biomass nitrogen辣椒(Capsicum annuum L)为茄科一年或多年生草本植物，具有丰富的营养和特殊的口感，是受到人们喜爱的蔬菜和调味品。我国是辣椒消费大国，辣椒消费量居全球之首。由于市场需求量大，经济产值和效益高，辣椒在我国的种植规模不断扩大1。与此同时，辣椒常年连作导致一些产区的土壤环境逐渐恶化，土传病害日趋严重，植株生长受限，进而引发产量降低、品质变劣等一系列问题。据报道，辣椒连作所致的减产幅度可达 20%50%，高的甚至可达 70%2。研究显示，随着辣椒连作年限的增加，土壤酸化和盐渍化程度加大，土壤理化性状恶化3，土壤微生物区系组成和数量发生变化，土壤中的细菌和有益放线菌数量减少，真菌数量升高，土壤肥力由“细菌型”向“真菌型”转变，土壤真菌病害加重4。生物炭是在缺氧条件下高温裂解有机物而形成的稳定富碳产物，主要由芳香烃和单质碳或具有类石墨结构的碳组成，碳含量一般在 60%以上5。目前，生物炭的应用领域已经扩展到农业、环境、气候、能源等方面6 8。农业领域的诸多研究表明，生物炭具有改良土壤的功能，施入土壤后有助于增加土壤养分，改善土壤理化性质，改变土壤微生物群落结构与丰度9 11。添加生物炭可明显缓解土壤连作障碍。据报道，添加小麦秸秆炭可以增加设施黄瓜连作土壤的养分含量，提高土壤肥力，改善土壤酶活性，显著提高黄瓜产量与品质12。此外，生物炭对芦笋13、桃14、苹果15 等植物的连作土壤亦具有明显改良效果。目前，辣椒种植中的连作障碍问题突出。为此，本文特以连作 3 年的设施辣椒土壤为对象，通过分析不同生物炭添加量对土壤性质的影响来研究生物炭对辣椒连作土壤的改良效果。1材料与方法1.1试验材料供试辣椒品种为盐椒 4 号，由江苏沿海地区农业科学研究所蔬菜室培育。自江苏沿海地区农业科学研究所试验农场连续栽培 3 年辣椒的 0 30 cm 土层采集供试土壤，其基本理化性质如下:pH 值 7.37，有机质含量 16.42 g kg1，全氮(TN)含量 0.84 g kg1，全磷(TP)含量 0.87 gkg1，有效磷(AP)含量29.53 mg kg1，全钾(TK)含量 2.21 gkg1，速效钾(AK)含量 248.51 mg kg1。供试生物炭为玉米芯生物炭，购自河南弘之源净水材料有限公司，基本理化性质如下:pH 值6.99，有机碳含量 443.01 gkg1，全 氮 含 量12.26 g kg1，全磷含量 1.54 gkg1，全钾含量0.86 g kg1。供试商品有机肥为富墒有机肥料，购自河北金地源生物肥有限公司，有效养分(N、P2O5、K2O)含量超过 4.0%，有机质含量 30%。1.2试验设计试验于 2020 年 4 月在江苏沿海地区农业科学研究所试验农场(3341N，12020E)进行。采用随机区组设计，每个试验小区面积 12 m2，共751王薇薇，等 玉米芯生物炭对辣椒连作土壤性质和辣椒生长的影响设 5 个处理:CK，未添加生物炭的连作土壤;T1，生物炭添加量 5 t hm2;T2，生物炭添加量 10 thm2;T3，生物炭添加量 20 t hm2;T4，生物炭添加量 30 t hm2。每个处理设置 3 次重复。生物炭在辣椒定植前一次性施入，并经人工翻耕与表层(0 30 cm)土充分混合均匀。各小区在辣椒种植前均一次性施入商品有机肥 3 000 kghm2，试验期间不追肥。按辣椒生产常规进行田间管理。1.3样品采集与指标测定在每个小区采用“S”形路线采样，随机选 5个点采集辣椒根区土壤，混合均匀后去除杂质，一部分放置在 4 冰箱中用于测定土壤微生物碳、氮含量;另一部分置于室内通风阴干，用于土壤理化指标