生物炭和有机肥对油茶林土壤和主栽品种的影响

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油茶是我国重要的木本油料作物,由于缺乏连贯性,大部分油茶林栽培管理水平低下,处于低产状态。油茶是以果实为最终目的的树种,而果实产量与土壤养分之间有着密切联系,全面了解土壤各种养分状况、养分吸持和合理施肥是改变油茶低产的重要措施,是争取油茶高产、优质、高效的必由之路。本文以油茶饼粕为材料,分别在300℃和600℃条件下热解为生物炭以及发酵为有机肥,研究不同温度油茶饼粕生物炭和有机肥基本性质的差异。土壤试验采用室内培养方法,以福建油茶林红壤和紫色土为研究对象,设置单独添加生物炭、单独添加有机肥与混合添加生物炭和有机肥处理,共12个处理。测定土壤矿化程度、养分元素和酶活性动态变化过程。盆栽试验以红壤为供试土壤,供试植物为普通油茶闽43和湘11以及浙江红花油茶,设单独300℃生物炭和混合添加300℃生物炭和有机肥处理,共9个处理,测定植物的生长指标、叶绿素荧光参数和根系活力。主要结论如下:(1)随着热解温度的升高,生物炭产率下降,pH值和灰分升高,300℃生物炭和600℃生物炭的pH值分别为5.8和10.0。生物炭的C、N、H含量、H/C比值和表面官能团降低,矿质元素含量包括P、K、Ca、Mg、Na随热解温度升高而增加,比表面积、总孔隙度和孔径直径随热解温度上升而下降。与生物炭相比,有机肥的pH呈中性,高于300℃生物炭。C、H含量小于300℃生物炭,但是高于600℃生物炭,N含量小于生物炭。矿质元素普遍低于生物炭。(2)各施肥处理的CO2排放量随培养时间呈下降趋势,在培养30d后逐渐趋于稳定。在添加有机肥条件下,添加生物炭处理的土壤C02排放量普遍较高。300℃生物炭的土壤呼吸强于600℃生物炭,对土壤中的SOC、MBC、DOC的贡献率也更高。未添加有机肥条件下,添加生物炭的土壤矿化强度比较低。各施肥处理对土壤养分元素影响不同,600℃生物炭对土壤中pH、TC、TN、TP、TK均有较强的促进作用。各施肥处理对红壤酶活性的促进作用要强于紫色土,相比600℃生物炭,300℃生物炭对土壤酶活性的促进作用较好。(3)生物炭和有机肥均能有效的促进普通油茶和红花油茶的生长指标,但是同一施肥处理对不同油茶品种的生长指标、叶绿素状况和根系活力影响不同。单独添加300℃生物炭对普通油茶闽43和湘11的叶绿素荧光参数均有一定的促进作用,单独添加300℃生物炭对红花油茶各叶绿素指标的影响不明显,混合添加300℃生物炭和有机肥对红花油茶叶绿素指标普遍表现为抑制作用。生物炭和有机肥对普通油茶的根系活力没有促进作用,而300℃生物炭能显著提高红花油茶的根系活力。(4)相关性分析结果表明:土壤CO2累计排放量均与SOC和MBC呈极显著相关关系。土壤养分元素之间普遍呈正相关关系,其中红壤和紫色土中pH与TC、TN、TP、TK、Mg、DOC均呈极显著相关关系,SOC与DOC、MBC均呈极显著相关关系。土壤3种酶活性均与SOC呈极显著相关关系。不同油茶品种,叶绿素荧光参数之间的相关性不同。(5)通径分析结果表明:MBC对红壤和紫色土中CO2累计排放量的直接影响均最大,SOC对红壤的总影响最大,MBC对紫色土的总影响最大。pH对红壤脲酶的直接影响最大,TC对红壤酸性磷酸酶的直接影响最大。TK对紫色土脲酶和酸性磷酸酶的直接影响最大。SOC对红壤和紫色土蔗糖酶的直接影响均最大。SOC对红壤和紫色土 3种酶活性的总影响均最大。(6)主成分分析结果表明:生物炭和有机肥对紫色土的综合肥力改良效果优于红壤,油茶饼粕生物炭对土壤改良的效果优于油茶饼粕有机肥,600℃生物炭对土壤改良的效果优于300℃生物炭。混合添加600℃生物炭和有机肥对提高紫色土肥力的效果最好。
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