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第42卷 第5期 生 态 科 学 42(5):123132 2023 年 9 月 Ecological Science Sep.2023 收稿日期:2021-04-05;修订日期:2021-04-23 基金项目:国家自然科学基金项目(31870420)作者简介:宋文涛(1995),男,硕士研究生,主要研究方向为土壤生态,E-mail:*通信作者:蔡昆争(1970),男,博士,教授,主要从事为农业生态研究,E-mail: 宋文涛,宁川川,黄美琳,等.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响J.生态科学,2023,42(5):123132.SONG Wentao,NING Chuanchuan,HUANG Meilin,et al.Effects of straw biochar on nutrient traits and chemical speciation of silicon in two types of soilsJ.Ecological Science,2023,42(5):123132.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响 宋文涛1,2,宁川川1,2,黄美琳1,2,董宇豪1,2,陈火君1,2,蔡昆争1,2,*1.华南农业大学,广东省生态循环农业重点实验室,广州 510642 2.华南农业大学资源环境学院,广州 510642 【摘要】研究选择华南地区两种典型土壤(水稻土和赤红壤),通过土壤培养试验,研究施用不同剂量(0%,1%,2%,4%)水稻秸秆生物炭处理对土壤养分及不同化学形态的硅含量随时间变化的动态影响。结果表明,不同剂量生物炭均能显著增加水稻土和赤红壤的 pH 值、总碳和速效钾含量,且随添加量的增加而增加。生物炭处理增加水稻土的碱解氮含量,但却降低赤红壤而的碱解氮含量。不同剂量生物炭添加均能显著提高两种土壤硅的不同化学形态的含量,其中 4%的生物炭添加量效果最为明显。与对照相比,4%的生物炭处理在培养第 10 d 时水稻土的 CaCl2-Si、Acetic-Si、H2O2-Si、Oxalate-Si、Na2CO3-Si 含量分别增加 300.3%、419.4%、91.9%、115.0%和 82.5%,赤红壤则分别增加 864.9%、1463.4%、646.4%、186.5%、80.2%。综上,秸秆生物炭对土壤养分及不同硅形态的影响与生物炭添加量以及土壤种类有关,赤红壤影响效果要优于水稻土。关键词：关键词：秸秆生物炭;水稻土;赤红壤;养分特性;硅分级 doi:10.14108/ki.1008-8873.2023.05.015 中图分类号：S156.6;X71 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2023)05-123-10 Effects of straw biochar on nutrient traits and chemical speciation of silicon in two types of soils SONG Wentao1,2,NING Chuanchuan1,2,HUANG Meilin1,2,DONG Yuhao1,2,CHEN Huojun1,2,CAI Kunzheng1,2,*1.Guangdong Provincial Key Laboratory of Eco-Circular Agriculture,Guangzhou 510642,China 2.College of Natural Resources and Environment,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China Abstract:Effects of different doses(0%,1%,2%,4%)of straw biochar on soil nutrient and silicon speciation of two typical soils(paddy soil and lateritic red soil)in South China were investigated through soil culture experiment.The results showed that straw biochar application could significantly increase soil pH,total carbon and available potassium,and they were increased with the increase of doses of biochar application.In addition,biochar application increased the content of alkali hydrolyzable nitrogen in paddy soil,but the effect was opposite in lateritic red soil.Biochar also increased the content of different silicon chemical forms in two types of soil,4%biochar application showed the highest increase.Compared with non-biochar treatment,4%biochar application increased the content of CaCl2-Si,Acetic-Si,H2O2-Si,Oxalate-Si and Na2CO3-Si by 300.3%,419.4%,91.9%,115.0%and 82.5%at the 10the day in paddy soil,respectively,and increased by 864.9%,1463.4%,646.4%,186.5%and 80.2%in lateritic red soil,respectively.This suggested that impacts of biochar on soil nutrient properties and silicon speciation were related to biochar application rate and soil type,and the effects were 124 生 态 科 学 42 卷 better in lateritic red soil than that in paddy soil.Key words:straw biochar;paddy soil;lateritic red soil;nutrient characteristics;silicon fractionation 0 前言 生物炭是由有机物料经 300700在限氧条件下热解,使纤维素、半纤维素和木质素中的含碳物质逐步脱氨脱氧从而产生的一类高度芳香化富碳物质,由于其原料主要来源于农林废弃物,因此制备生物炭是农林废弃物资源化利用的重要途径。生物炭除了含有丰富的碳元素外,其 K、Na、Ca 和Mg 等碱金属元素的含量也比原材料要高,且这些元素能以养分的形式供给植物生长1。此外,生物炭还具有比表面积大、孔隙多、稳定性强的特点,施入土壤后可提高对养分的吸附,增强土壤的通气性和保水能力,具有增加土壤碳汇,改善土壤肥力以及固持营养元素的特点,同时还为微生物提供栖息地和繁殖场所2-3。因此生物炭在土壤改良、污染修复以及增加肥效等方面具有广泛的应用前景4-5。研究报道,生物炭特别是秸秆生物炭中含有丰富的硅素,这是由于水稻作物从土壤中吸收硅,然后沉积在蒸腾作用强烈的部位,聚合成水合无定型二氧化硅,并最终以植硅体的形式存在于植物体内6-7。与其他无定型二氧化硅类似,植硅体高度可溶,且在土壤原生矿物中,植硅体的溶解速率最快8-9。同时植硅体的无定型结构在 800 以上才会分解10,因此在土壤中施加秸秆生物炭能够补充稳定的植物可吸收性硅源,并提高土壤硅素的有效性11。此外,硅对绝大多数植物而言是有益元素,它有助于增强植物的机械强度,提高植物对干旱、盐、重金属以及病虫害等生物和非生物胁迫的抗性12,是良好的土壤钝化剂13;硅能够增强植物对重金属镉的抵抗力14,减轻镉胁迫15-16;硅还可促进水稻的生长和发育17-18。尽管地壳中硅的总量很大,但植物可直接利用的硅含量相对有限,特别对于硅高累积作物如水稻和甘蔗,土壤缺硅成为影响其可持续生产的重要因素之一19-20。我国作为世界上最大的水稻生产国,稻田面积约 3100 万 hm-2 21-22,然而,我国 80%以上的稻田位于亚热带地区,其中大多数土壤由于 pH 低、风化和淋溶作用以及长期连作,从而导致土壤缺硅23。与此同时,我国每年生产约 2.4亿 t 水稻24,如果将其制备成秸秆生物炭可作为土壤额外的硅源,相较传统硅肥而言对土壤改良具有更好的效果。目前,利用秸秆生物炭改善土壤缺硅问题的研究还很少,尤其对土壤不稳定硅库的形态变化鲜有报道。因此,本研究选择华南地区两种典型土壤(水稻土和赤红壤),通过室内培养试验,研究秸秆生物炭施用对土壤养分特性、硅素不同化学形态及有效性的影响,为生物炭在土壤改良和调控土壤硅平衡上提供一定的科学依据。1 材料与方法 1.1 试验材料 水稻土取自华南农业大学生态试验农场(N239,E11321),赤红壤取自广东省广州市增城区华南农业大学宁西实验基地丘陵地带(N2314,E11338),两种土分别风干过 2 mm 筛备用,其基本理化性质如表 1 所示。采用稻秆制备生物炭,由辽宁金和福农业开发有限公司生产,制备温度为 600。生物炭pH 值为 9.54,其各元素含量分别为:C 61.78%、O 22.64%、N 1.89%、K 0.89%、Si 6.07%,有效硅含量:776.42 mg/kg。生物炭的微观结构表征见图 1。1.2 试验设计 培养试验于 2020 年 69 月在华南农业大学实验室内进行。两种土壤均设置四个不同的生物炭用量水平,即生物炭添加量与土壤质量的百分比分别为 0(CK)、1%(T1)、2%(T2)、4%(T3),各水平设 5 表 1 供试土壤基本性质 Table 1 Basic properties of the soil in the pot experiment 土壤类型 pH EC/(dSm-1)碱解氮/(mgkg-1)速效钾/(mgkg-1)有机质/(gkg-1)有效硅/(mgkg-1)水稻土 6.55 0.278 68.10 173.54 28.42 122.65 赤红壤 4.97 0.044 53.01 64.37 14.22 15.70 5 期 宋文涛,等.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响 125 图 1 秸秆生物炭的微观结构表征 Figure 1 Microstructure characterization of straw biochar 个重复,共 40 盆。试验容器选用底部口径 11 cm,外口径17 cm,高11 cm的塑料开口盆。每盆称取 800 g土壤,然后分别加入对应剂量的生物炭混合均匀,调节土壤田间持水量在 60%70%范围,并定期称重补充水分,置于人工智能气候培养箱(型号:RQH-450H,郑州生元仪器有限公司生产)于 25 下培养 40 d,培养期间不进行光照处理。从培养第0 d 开始每隔 10 d 采集土壤进行分析,其中第 0 d 采样是指土壤混匀并调节好持水量后立即取样测定。1.3 测定方法 生物炭和土壤的 pH 使用 pH 计(F2-Meter,瑞士梅特勒托利多)测定;生物炭的微观结构表征以及元素分析先由镀膜仪(EM SCD 500,德国 Leica)进行样品喷金,后于超高分辨率场发射扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope SU8220,日本 Hitachi)观察,测得生物炭 C、O、N、K 和 Si 的百分含量。生物炭中的钾含量采用硝酸消煮法进行测定25;参照鲍士旦的土壤农化分析来测定土壤的碱解氮、速 效钾和总碳含量26;土壤的硅形态分级按照CaCl2-Si、Acetic-Si、H2O2-Si、Oxalate-Si 和 Na2CO3-Si27进行逐级提取测试,各形态硅的提取条件及特性见表 2。1.4 数据处理 试验数据均采用 SPSS 20.0 统计软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA),并用邓肯(Duncan)新复极差法对不同处理间差异显著性(P0.05)进行多重比较分析;应用 SigmaPlot 14.0 进行绘图,图表数据均为平均值标准差。2 结果与分析 2.1 生物炭对土壤 pH 的影响 由图2可知,两种土壤添加生物炭后pH值均比对照组(CK)高,这说明生物炭能够显著提高土壤pH值,且随生物炭施用量的增加而升高,各处理间差异较为显著。第 0 d 加入 1%、2%和 4%的生物炭后水稻土 pH 比对照组分别增加 1.01、1.24 和 1.43 个单位,赤红壤则分别增加 0.73、1.63 和 2.11 个单位。表 2 硅分级步骤及特性 Table 2 Si fractionation procedure and characteristics 硅分级 分级步骤 特性 CaCl2-Si 取过 10 目风干土壤 2 g 于 50 mL 离心管中,加入 20 mL 0.01M CaCl2-Si 溶液,震荡 16 h 后离心,取上清液测试 可溶于水及土壤溶液中的游离态硅 Acetic-Si 上步残渣经去离子水洗涤后加入 20 mL 0.01M 醋酸,25 下震荡 24h,离心,取上清液测试 吸附在无机土壤颗粒表面的不稳定硅H2O2-Si 在上步残渣中加入 10 mL 30%H2O2溶液,加热至 85 1 h,重复上步,65下蒸干,加入 20 mL 1M HAc-NaAc(pH 4.0)缓冲液后搅拌 20 min,并在 25震荡 24 h,离心,取上清液测试 与腐殖质结合的活性硅 Oxalate-Si 取 0.8 g 洗涤并经烘干后的残渣,加入 40 mL 0.2 M 草酸铵溶液于 50 mL 离心管中震荡 1 h,离心后取上清液测试 弱铝酸盐和弱半氧化物中的闭蓄态硅Na2CO3-Si 上步残渣经洗涤后烘干,取 30 mg 残渣加入 40 mL 1%Na2CO3溶液(pH=11.2),在 85 下 震荡 6 h,冷却后取 1 mL 等分试样加入 9 mL 0.021 M HCl 溶液,在 85 水浴中震荡 6 h,并重复上述操作 5 次,离心,取上清液测试 弱结晶硅酸盐及无定形硅 126 生 态 科 学 42 卷 注:CK、T1、T2 和 T3 分别表示生物炭用量为 0、1%、2%和 4%的处理。图 2 不同用量生物炭处理的土壤 pH 随时间的动态变化 Figure 2 Dynamic change of pH in soil as a result of different amounts of biochar treatments 此外,不同处理的两种土壤 pH 值均随培养时间的推移而下降,培养时期内两种土壤不同处理的 pH值均是 T3T2T1CK。2.2 生物炭对土壤可溶性盐浓度的影响 由图 3 可以看出,施加生物炭均可提高两种土壤的电导率,且随生物炭添加量的增加而增大。水稻土施入生物炭后其土壤 EC 值在培养第 20 d 达到最大值,此时 T1、T2 和 T3 处理的土壤 EC 值比 CK处理分别平均增加 29.1%、45.4%和 88.6%;而生物炭处理赤红壤的可溶性盐浓度在培养第 10 d 达到最大值,此时加入 1%、2%和 4%生物炭后土壤 EC 值比对照分别平均增加 240.0%、280.0%和 566.7%。可见,不同生物炭添加量处理的两种土壤 EC 值均随培养的进行呈先增加后下降的规律,且赤红壤的EC 值在培养后期较水稻土而言降低幅度更为平缓。2.3 生物炭对土壤碱解氮的影响 图4表明,第0 d时水稻土加入生物炭后土壤的碱解氮含量比对照处理要低,并随添加量的增加而降低。随着培养时间推进,水稻土的碱解氮含量逐渐增加。第 40 d 时 T1、T2 和 T3 处理的土壤碱解氮含量相较 0 d 分别增加 23.4%、38.9%和 53.8%。赤红壤的碱解氮含量随生物炭添加量的增加而降低,随培养的进行所有处理的碱解氮含量均有所上升,但生物炭处理的碱解氮含量均小于对照处理。第40 d 时 T1、T2 和 T3 处理的碱解氮含量相较 CK 分别降低 3.5%、14.4%和 20.1%。2.4 生物炭对土壤速效钾的影响 由图 5 可知,加入生物炭能显著提高水稻土以及赤红壤的速效钾含量,且随生物炭添加量的增加而增加。培养 40 d 后,对水稻土而言,T1、T2 和 T3处理的速效钾含量较 CK 分别增加 15.5%、51.8%和90.8%;对赤红壤而言,则分别增加 115.8%、143.1%和 193.2%,可见生物炭对赤红壤速效钾含量的提升效果比水稻土更明显。图 3 不同用量生物炭处理的土壤 EC 随时间的动态变化 Figure 3 Dynamic change of EC in soil as a result of different amounts of biochar treatments 5 期 宋文涛,等.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响 127 图 4 不同用量生物炭处理的土壤碱解氮随时间的动态变化 Figure 4 Dynamic change of soil alkali-hydrolyzable N as a result of different amounts of biochar treatments 图 5 不同用量生物炭处理的土壤速效钾随时间的动态变化 Figure 5 Dynamic change of soil available K as a result of different amounts of biochar treatments 2.5 生物炭对土壤总碳的影响 图 6 可以看出,两种土壤经生物炭处理后总碳含量均比对照组要高,这说明生物炭能显著提高土壤的总碳含量,且随着生物炭添加量的增加而升高,处理间变化较为显著。第 10 d 时,T3 处理的土壤总碳含量最高,比 CK 增加 164.9%,而赤红壤加入 4%生物炭后在培养第 30 d 达到最大值,比对照处理增加 297.0%,两种土壤的总碳含量均在培养期内出现小范围的波动。2.6 生物炭对水稻土和赤红壤硅形态转化的动态影响 图 7 所示,生物炭处理的水稻土各形态硅含量始终比对照处理高,这说明添加生物炭能显著提高土壤中各形态硅的含量,且随着生物炭添加量增加而增大,处理间变化较为显著。由图 7a 可以看出,CK、T1、T2 和 T3 处理的水稻土 CaCl2-Si 含量分别于第 30d、30d、20d 和第 20d 达到最大值,而第 40d时 T1、T2 和 T3 处理相较 20d 分别平均降低 30.7%、45.7%和 42.8%。图 7b 显示,T3 处理的水稻土 Acetic-Si 含量在第 10d 达到最大值,比第 0d 增加80.7%。图 7c、d 表明,水稻土各处理的 H2O2-Si 均在第 20d 时含量最高,T1、T2 和 T3 处理相比 CK 在第 20d 分别平均增加 28.6%、51.7%和 87.7%,而Oxalate-Si 的规律则相反,20d 时加入 1%、2%和 4%的生物炭水稻土 Oxalate-Si 含量相较 0d 分别减少12.5%、12.6%和 14.8%。图 7e 可以看出,水稻土加入生物炭后Na2CO3-Si含量在第10d时减少,随着培养的进行再逐渐回升。由图 8a 所示,加入生物炭后赤红壤的 CaCl2-Si含量在培养的第10d最高,而在10d后开始减少,并在第 30d CaCl2-Si 含量为最低,T1、T2 和 T3 处理相比 10d 分别平均降低 46.5%、52.4%和 57.3%。从图8b 可以看出,赤红壤添加生物炭后 Acetic-Si 的初始含量升高,但随着时间推移,其含量降低并于培养后期下降趋势逐渐平缓,第 40d T3 处理的土壤Acetic-Si 含量较 CK 增加 803.0%。图 8c 显示,加入生物炭后赤红壤的 H2O2-Si 含量随培养进行出现一定的波动变化,但整体较为稳定,第 10d 加入 4%生物炭的赤红壤 H2O2-Si 含量比对照处理增加 128 生 态 科 学 42 卷 图 6 不同用量生物炭处理的土壤总碳随时间的动态变化 Figure 6 Dynamic change of soil total carbon as a result of different amounts of biochar treatments 图 7 不同生物炭处理对水稻土硅不同化学形态的动态影响 Figure 7 Dynamic change of chemical fractionations of silicon in paddy soil as a result of different biochar treatments 5 期 宋文涛,等.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响 129 图 8 不同生物炭处理对赤红壤硅形态转化的动态影响 Figure 8 Dynamic change of chemical fractionations of silicon in lateritic red soil as a result of different biochar treatments 646.4%。结合图 8d、e 分析,赤红壤施加生物炭后Oxalate-Si和Na2CO3-Si含量均呈现先降低再增加的趋势,第 40d T1、T2 和 T3 处理的赤红壤 Oxalate-Si含量相较 0d 分别增加 35.9%、6.52%和 5.8%,此外,加入 1%、2%和 4%生物炭后赤红壤在第 40d 的Na2CO3-Si 含量比第 0d 分别平均增加 12.7%、5.6%和 4.5%。综合图 8,赤红壤加入生物炭后对各形态硅含量均有提高,且随添加量的增加而增大。3 讨论 研究结果显示,添加秸秆生物炭能明显提高两种土壤的 pH,这是由于生物炭表面具有酯基(-COO-)和羰基(-O-)等有机官能团以及其内的碳酸盐,施入土壤后生物炭中的碱性基团随之释放出来28-29,使土壤 pH 值升高,达到中和土壤酸度的效果。在本研究中,赤红壤添加生物炭后短期内土壤pH 增幅比水稻土更为明显,并在培养后期趋于稳定,因此秸秆生物炭改良赤红壤酸度的效果更佳,且更为稳定。同时,添加秸秆生物炭可增加两种土壤的可溶性盐浓度,且不同用量生物炭处理的水稻土和赤红壤的可溶性盐浓度均随培养的进行呈现先增加再降低最后趋于稳定的规律。这是因为生物炭施入土壤后其所含盐分逐渐释放进入土壤,导致土壤可溶性盐浓度增加,随着时间的推移,生物炭自身疏松多孔的结构特征对土壤盐分产生吸附作用30,加上生物炭的多孔性和表面特性为土壤微生物生长与繁殖提供了良好的栖息环境,使其不易受土壤淋洗的影响31-32。同时,生物炭的添加能够改变土壤中130 生 态 科 学 42 卷 盐分的生物可利用性,丰富的盐分作为土壤微生物代谢活动的能源物质而被消耗,因此在培养的后期土壤可溶性盐浓度逐渐降低。在本试验中,秸秆生物炭的添加能够增加水稻土的碱解氮含量,但对赤红壤则起到抑制的效果,这是由于受土壤结构的不同和秸秆生物炭对土壤吸附能力的差异,以及两种土壤间与氮循环相关的酶活力高低的影响33-34。水稻土添加生物炭可改善土壤的通气状况,降低其厌氧程度,从而抑制氮素微生物的反硝化作用,促进土壤对 NH3和 NH4+吸收35。相反,赤红壤的酶活性低于水稻土,且秸秆生物炭具有含碳高含氮少的特点,施入赤红壤后提高了土壤的 C/N 比,可促进土壤中碱解氮向微生物量氮或有机态氮的转化36。此外,秸秆生物炭中还含有大量的矿质养分和金属元素37,能够增加土壤有机质和速效钾的含量。而且秸秆生物炭除了具有丰富的孔隙结构可降低土壤溶液的渗透速度,增强土壤对易淋失 K+的吸附能力以外38,其表面疏松多孔的结构特征还为微生物提供有利的栖息地,同时生物炭的施入为土壤微生物提供充足的碳源,为解钾细菌的生长和繁殖提供良好的生长环境进而活化土壤钾养分,提高土壤速效钾含量39-40。硅作为植物生长中的有益元素,可增强植物的抗病性和抗逆性,以水稻、小麦等喜硅作物制备的生物炭中硅含量较高41-42。研究发现,生物炭中的总硅浓度比原材料样本要高2.43.8倍43,且采用稻秆制备的生物炭含有较高的硅溶出量,明显高于土壤的硅溶出量44。本试验结果表明,随秸秆生物炭添加量的增加,硅各组分的含量也显著增加。作为唯一可被植物直接吸收的土壤硅素,水溶态硅(CaCl2-Si)含量也称为植物可利用硅的指标,在本试验的各种硅亚组分中含量最低。同时,水溶态硅是土壤不稳定硅形态组分间相互转化的核心45-46,其含量高低直接影响土壤不稳定硅库中各形态硅的水解、解吸和溶出47-48。因此长期添加秸秆生物炭有利于给作物生产提供充足的水溶性硅,从而促进土壤-植物体系的硅循环。本研究同时发现,两种土壤施入秸秆生物炭后水溶态硅(CaCl2-Si)以及有效态硅(Acetic-Si)的含量均在 20 d 前后发生显著变化,Marxen 等研究也发现,秸秆中硅的溶出主要发生在培养前 33 d49,这可能是由于秸秆生物炭中植硅体的溶解,且植硅体控制着硅从植物中的释放50-51。此外,秸秆中植硅体的溶解速率除了和土壤团聚体结构有关,最重要的影响因素是土壤酸碱度变化52-53,在酸性条件下(pH5.5),植硅体的溶出量较低,因此在培养后期随 pH 值降低,土壤中水溶态硅以及有效硅的含量逐渐减少。由于水溶态硅和有效硅在各种硅亚组分中含量较低,因此添加秸秆生物炭主要提高土壤的H2O2-Si含量以及 Na2CO3-Si 含量。有学者指出,随生物炭添加量的增加,主要由植硅体组成的无定形二氧化硅颗粒的含量显著增加,且植硅体的溶解对土壤Na2CO3-Si 含量的增加贡献最大54,这与本研究结果一致,秸秆生物炭处理的土壤 Na2CO3-Si 含量在各种硅亚组分中含量最高,因此秸秆生物炭中的植硅体是土壤 Na2CO3-Si 库的最大组成部分。此外,由于有机物质可以松散地在土壤表面吸附硅酸(H2O2-Si),并且随着培养时间的推移,土壤有机质的积累可为硅酸的吸附提供更多的附着点,降低土壤 H2O2-Si 含量,从而有效避免不稳定硅素的大量淋失55-56,。在本试验中,培养前 10 d 和后 30 d 土壤H2O2-Si含量相对较小,这是由于土壤微团聚体提供的保护,及其与土壤铁或铝的氧化物和氢氧化物的相互作用57,。另外本研究也显示,随生物炭中植硅体的溶出,土壤低铝硅酸盐和弱有序倍半氧化物中的闭蓄态硅(Oxalate-Si)含量也相对降低,这是因为秸秆生物炭制备过程中高温裂解产生的大量氨基酸和腐殖酸58,施入土壤后有助于土壤微生物的代谢,导致土壤有机酸含量增大59,并促进土壤中的低铝硅酸盐发生还原反应,降低 Oxalate-Si 含量。可见,秸秆生物炭施入土壤后,植硅体的溶出及一系列化学反应导致的土壤不稳定硅库中各形态硅的含量变化具有时段性,且各亚组分硅含量相互影响,并维持动态平衡60,因此将秸秆生物炭的施用和时段化管理相结合,应该是长期可行和最有效的土壤硅调控措施。4 结论(1)添加秸秆生物炭对水稻土和赤红壤的养分特性均有显著影响,且对两种土壤的影响效果存在一定差异。生物炭处理组的土壤 pH、速效钾和总碳含量均相比对照处理显著提高;水稻土施加秸秆生物炭可提高其碱解氮含量,但对赤红壤而言效果相反。(2)施加秸秆生物炭均能提高水稻土和赤红壤不5 期 宋文涛,等.秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响 131 稳定硅库中各形态硅的含量,且随生物炭添加量增加而增大,其中加入 4%秸秆生物炭后两种土壤的植物可利用硅含量最高。综合本实验结果,4%的生物炭添加量为本次土壤改良试验的最佳配比。参考文献 1 金熠.增施猪粪及猪粪生物炭对稻田土壤磷素迁移转化的影响D.杭州:浙江大学,2016.2 SOHI S P,KRULL E,LOPEZ-CAPEL E,et al.A review of biochar and its use and function in soilJ.Advances in Agronomy,2010,105:4782.3 LEHMANN J.A handful of carbonJ.Nature,2007,447(7141):143144.4 黄剑,张庆忠,杜章留,等.施用生物炭对农田生态系统影响的研究进展J.中国农业气象,2012,33(2):232239.5 ZHANG Qingzhong,WANG Yiding,WU 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