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作物杂志,2022, 第6期: 193–200 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.028

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

湖南花垣烟区秸秆生物炭配施量对土壤pH及烤烟根系的影响

张明发1(), 张胜1(), 滕凯1, 陈前锋1, 田明慧1, 江智敏2, 巢进1, 菅攀锋2, 邓小华3   

  1. 1湖南湘西州烟草公司生产技术中心，416000，湖南吉首
    2浙江中烟工业有限责任公司，310009，浙江杭州
    3湖南农业大学，410128，湖南长沙
  • 收稿日期:2021-07-07 修回日期:2021-09-26 出版日期:2022-12-15 发布日期:2022-12-21
  • 通讯作者: 张胜
  • 作者简介:张明发，主要从事土壤肥料与栽培研究，E-mail：zhangmingfa98@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2017YFD0201608);湖南省湘西州烟草专卖局重点科技项目(XX2019-2022Aa01)

Effects of Fertilizing with Straw Biochar on Soil pH and Root Growth of Flue-Cured Tobacco in Huayuan, Hunan

Zhang Mingfa1(), Zhang Sheng1(), Teng Kai1, Chen Qianfeng1, Tian Minghui1, Jiang Zhimin2, Chao Jin1, Jian Panfeng2, Deng Xiaohua3   

  1. 1Production Technique Center, Xiangxi Tobacco Company, Jishou 416000, Hunan, China
    2China Tobacco Zhejiang Industrial Co., Ltd., Hangzhou 310009, Zhejiang, China
    3Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan, China
  • Received:2021-07-07 Revised:2021-09-26 Online:2022-12-15 Published:2022-12-21
  • Contact: Zhang Sheng

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4

PDF (PC)

219

摘要：

通过3年大田定位试验，研究不同秸秆生物炭用量（0、3000、3750和4500kg/hm2）对湖南花垣云烟87烟田土壤酸性及烤烟根系的影响。结果表明，添加秸秆生物炭可提高土壤pH，且随着用量的增加及移栽时间的延长，土壤pH呈升高趋势，影响区域主要集中在水平方向距离茎基部0~10cm的土层中，垂直方向上层次越深则响应越滞后。其中，3750和4500kg/hm2处理可降低土壤水解性酸的含量，降幅分别为1.92%和3.21%。秸秆生物炭处理对根系的分布影响水平方向集中在茎基部0~20cm的土层中，垂直方向集中在茎基部0~30cm的土层中。秸秆生物炭主要影响土壤pH，不能改变根系的总体分布，但能有效促进根系的生长，特别是水平方向0~ 10cm、垂直方向0~10和20~30cm处的根系。花垣紫色土的秸秆生物炭经济适宜用量为3750~ 4500kg/hm2。本研究可为秸秆生物炭经济配施法提供理论参考。

关键词: 秸秆生物炭, 经济用量, 紫色土, 土壤pH, 烤烟, 根系生长

Abstract:

In Huayuan, a three years fixed-site field experiment was conducted to examine the effects of varying economic amount of straw biochar (0, 3000, 3750 and 4500kg/ha) on soil pH and root development of the Yunyan 87 flue-cured tobacco variety. The findings indicated that the soil pH was incresed with straw biochar treat, and the soil pH showed the trend of increasing with the increase of aplication amount and the extension of transplanting time. The deeper hierarchy responded more slowly and the predominant affection region was in areas 0-10cm away from the stem in horizontal direction. Treatments with 3750 and 4500kg/ha reduced hydrolytic acid by 1.92% and 3.21%, respectively. The straw biochar treat effected tobacco roots distribution was mainly in the area of 0-20cm away from stem horizontally, and 0-30cm away from stem vertically. Straw biochar mainly affected the soil pH value, and did not change the overall distribution of tobacco root but regulated root development status effectively, especially in the areas of 0-10 and 20-30cm away from stem in vertical direction and 0-10cm away from stem in horizontal direction. The economic appropriate amount of straw biochar was 3750-4500kg/ha in Huayuan purple soil. This study offers the theoretical reference for economical appropriate application of straw biochar.

Key words: Straw biochar, Economic amount, Purple soil, Soil pH, Flue-cured tobacco, Root growth

表1

供试生物炭各原料的制备参数及基本理化性状 cm

项目
Item		 材料
Material		 pH 制备参数
The preparation parameters		 比表面积
Specific area (m2/g)		 C
(%)		 N
(%)		 NH4+-N
(mg/kg)		 NO3--N
(mg/kg)
1 玉米秸秆Corn stalk 10.78 终温450℃，保温95min 2.88 55.30 1.14 － 31.30
2 油菜秸秆Rapeseed stalk 10.30 终温450℃，保温95min 1.45 58.45 3.67 6.80 12.90
3 水稻秸秆Rice stalk 10.71 终温450℃，保温95min 7.63 47.06 0.64 － 39.00
4 无花果秸秆Fig stalk 10.94 终温450℃，保温95min 1.72 65.96 1.92 9.80 10.40

图1

不同处理下土壤水解性酸的含量 相同小写字母表示各处理之间在0.05水平上无显著性差异

图2

各处理不同时期根际土壤pH 不同大写字母表示在0.01水平上差异极显著，不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，下同

表2

垂直方向根系土壤pH

根系层次
Root layer (cm)		 处理
Treatment		 移栽后天数Days after transplanting
15d 30d 45d 60d 75d 90d 105d
0~10 T1 6.11±0.56abA 6.19±0.53abA 6.61±0.55abA 6.68±0.49abA 6.73±0.47aA 6.76±0.45aA 6.79±0.43aA
T2 6.47±0.42aA 6.53±0.41abA 6.89±0.40aA 6.91±0.38abA 7.04±0.35aA 7.08±0.35aA 7.09±0.33aA
T3 7.06±0.26aA 7.14±0.25aA 7.40±0.22aA 7.52±0.20aA 7.67±0.18aA 7.69±0.15aA 7.71±0.13aA
CK 5.89±0.66bA 5.83±0.64bA 5.80±0.61bA 5.67±0.70bA 5.54±0.71aA 5.42±0.71bA 5.39±0.73bA
10~20 T1 5.93±0.49bA 6.01±0.47abA 6.13±0.48abA 6.28±0.46abA 6.53±0.45aA 6.55±0.47aA 6.56±0.46aA
T2 6.28±0.34aA 6.34±0.35aA 6.41±0.36aA 6.62±0.30abA 6.86±0.30aA 6.90±0.31aA 6.91±0.29aA
T3 6.85±0.23aA 6.91±0.24aA 7.02±0.25aA 7.21±0.20aA 7.46±0.19aA 7.49±0.18aA 7.51±0.16aA
CK 5.72±0.61bA 5.66±0.59bA 5.63±0.60bA 5.50±0.58bA 5.38±0.55bA 5.26±0.51bA 5.20±0.49bA
20~30 T1 5.63±0.45abA 5.70±0.46abA 5.90±0.45abA 6.03±0.42aA 6.29±0.44aA 6.31±0.45aA 6.33±0.44aA
T2 5.97±0.31abA 6.02±0.30aA 6.13±0.32aA 6.28±0.30aA 6.49±0.31aA 6.51±0.29aA 6.53±0.30aA
T3 6.51±0.19aA 6.58±0.18aA 6.73±0.20aA 6.86±0.18aA 7.01±0.19aA 7.03±0.17aA 7.05±0.18aA
CK 5.43±0.58bA 5.38±0.59bA 5.35±0.60bA 5.23±0.57bA 5.11±0.58bA 5.00±0.50bA 4.85±0.51bA
30~40 T1 6.23±0.42abA 6.25±0.44bA 6.24±0.43abA 6.33±0.40aA 6.39±0.39abA 6.58±0.38aA 6.80±0.39aA
T2 6.60±0.29aA 6.62±0.31aA 6.63±0.30abA 6.68±0.28aA 6.69±0.29aA 6.71±0.27aA 6.71±0.27aA
T3 7.06±0.16aA 7.10±0.17aA 7.12±0.16aA 7.18±0.17aA 7.31±0.16aA 7.33±0.16aA 7.35±0.15aA
CK 6.01±0.51bA 5.95±0.52bA 5.91±0.53bA 5.88±0.51bA 5.85±0.50bA 5.65±0.49bA 5.37±0.50bA

表3

水平方向根系土壤pH

根系层次
Root layers (cm)		 处理
Treatment		 移栽后天数Days after transplanting
15d 30d 45d 60d 75d 90d 105d
0~10 T1 5.94±0.50abA 6.12±0.51abA 6.43±0.53abA 6.59±0.51bA 6.68±0.49aA 6.69±0.47aA 6.73±0.45aA
T2 6.29±0.46aA 6.35±0.49aA 6.60±0.48abA 6.63±0.45bA 6.72±0.42aA 6.76±0.43aA 6.83±0.41aA
T3 6.86±0.40aA 6.90±0.41aA 6.99±0.43aA 7.10±0.39aA 7.11±0.37aA 7.21±0.36aA 7.29±0.32aA
CK 5.73±0.59bA 5.67±0.60bA 5.64±0.61bA 5.51±0.58cA 5.39±0.57bA 5.27±0.56bA 5.12±0.53bA
10~20 T1 5.99±0.52bA 6.08±0.54abA 6.18±0.55abA 6.22±0.53abA 6.49±0.51abA 6.63±0.50bA 5.58±0.48bA
T2 6.34±0.47aA 6.38±0.48abA 6.49±0.50aA 6.58±0.48aA 6.87±0.46aA 7.11±0.44aA 7.12±0.43aA
T3 6.92±0.42aA 7.00±0.44aA 7.09±0.46aA 7.12±0.45aA 7.33±0.43aA 7.56±0.42aA 7.58±0.40aA
CK 5.78±0.60bA 5.72±0.63aA 5.69±0.65bA 5.56±0.62bA 5.43±0.60bA 5.31±0.58cA 5.16±0.56cA
20~30 T1 6.04±0.55bA 6.05±0.58abA 6.04±0.60bA 6.21±0.57aA 6.32±0.55abA 6.38±0.54abA 6.39±0.52abA
T2 6.40±0.49aA 6.41±0.51abA 6.42±0.53aA 6.61±0.52aA 6.62±0.49abA 6.66±0.44abA 6.68±0.43abA
T3 6.98±0.43aA 7.00±0.44aA 7.02±0.46aA 7.22±0.43aA 7.26±0.40aA 7.29±0.36aA 7.31±0.31aA
CK 5.83±0.59bA 5.77±0.62bA 5.74±0.66bA 5.60±0.63bA 5.48±0.61bA 5.36±0.60bA 5.21±0.57bA

图3

各处理不同时期在垂直0~10cm处根系的生物量变化

表4

垂直方向上根系占总根干重的比重

根系层次
Root layer (cm)		 处理
Treatment		 移栽后天数Days after transplanting
15d 30d 45d 60d 75d 90d 105d
0~10 T1 0.338aA 0.449aA 0.415aA 0.283aA 0.219abA 0.155bA 0.135bA
T2 0.342aA 0.388aA 0.347aA 0.227aA 0.208abA 0.191abA 0.184bA
T3 0.460aA 0.331aA 0.205aA 0.337aA 0.340aA 0.331aA 0.304aA
CK 0.336aA 0.369aA 0.378aA 0.244aA 0.188bA 0.165bA 0.145bA
10~20 T1 0.471aA 0.290aA 0.258aA 0.417aA 0.363aA 0.408abA 0.412abA
T2 0.545aA 0.445aA 0.376aA 0.399aA 0.412aA 0.463aA 0.374abA
T3 0.458aA 0.331aA 0.205aA 0.337aA 0.340aA 0.351bA 0.304bA
CK 0.464aA 0.365aA 0.387aA 0.368aA 0.488aA 0.468aA 0.441aA
20~30 T1 0.183aA 0.245aA 0.214aA 0.206aA 0.283aA 0.330aA 0.317aA
T2 0.110aA 0.162aA 0.195aA 0.295aA 0.265aA 0.258aA 0.337aA
T3 0.072abA 0.336aA 0.236aA 0.279aA 0.284aA 0.395aA 0.399aA
CK 0.199aA 0.253aA 0.149aA 0.251aA 0.204aA 0.268aA 0.301aA
30~40 T1 0.008aA 0.006aA 0.103abA 0.084aA 0.125aA 0.097aA 0.128aA
T2 0.003bA 0.005aA 0.082abA 0.079aA 0.115aA 0.088aA 0.105aA
T3 0.010aA 0.009aA 0.176aA 0.160aA 0.153aA 0.091aA 0.116aA
CK 0.001cA 0.003aA 0.075bA 0.127aA 0.110aA 0.088aA 0.104aA

图4

各处理不同时期垂直10~20cm处根系的生物量变化

图5

各处理不同时期在垂直20~30cm处根系的生物量变化

图6

水平方向上茎基部0~30cm的根系干重

表5

生物炭用量与土壤pH、根干重的相关系数

项目
Item		 土壤层次
Soil layer (cm)		 生物炭用量Amount of biochar
移栽后45d
45d after transplanting		 移栽后60d
60d after transplanting		 移栽后75d
75d after transplanting
水平层次土壤pH
Soil pH value at horizontal layers		 0~10 0.8723** 0.9050** 0.9197**
10~20 0.3311 0.2689 0.0881
水平层次根干重
Dry weight of root at horizontal layers		 0~10 0.1945 0.2230 0.7152**
10~20 0.0328 0.1310 0.2412
垂直层次土壤pH
Soil pH value at vertical layers		 0~10 0.9911** 0.9674** 0.8060**
10~20 0.9933** 0.9933** 0.9553**
20~30 0.9908** 0.9964** 0.9538**
垂直层次根干重
Dry weight of root at vertical layers		 0~10 0.9365** 0.9695** 0.9855**
10~20 0.3229 0.5154** 0.6479**
20~30 0.2819 0.2927 0.4280*

表6

生物炭用量与土壤pH、根干重的通径分析

垂直层次
Vertical
layer (cm)		 项目
Item		 直接作用
Direct
effect		 间接作用
Indirect
effect		 作用总和
Total
effect
0~10 pH 0.8121 0.0803 0.8924
根干重 0.2758 0.2362 0.5121
10~20 pH 0.8596 0.0588 0.9183
根干重 0.2547 0.1983 0.4530
20~30 pH 0.8211 0.0680 0.8891
根干重 0.1373 0.4068 0.5441
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