张文　曾建华　符传良

摘要 通过辣椒田间试验研究在不同的炭化温度下，蔗渣基生物炭对辣椒产量和氮肥利用率的影响。结果表明，炭化温度分别为300、500、700 ℃下蔗渣基生物炭可增加辣椒产量3.5%～11.7%，其中500 ℃蔗渣基生物炭增产11.7%；300、500 ℃蔗渣基生物炭辣椒地上部氮吸收量比全化肥处理分别提高6.3%和16.5%，氮肥利用率分别提高2.4个百分点和6.3个百分点；比习惯施肥分别提高4.9个百分点和8.8个百分点。

关键词 辣椒；蔗渣基生物炭；产量；氮肥利用率

中图分类号 S641.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0065-03

Abstract A field test was set up in order to investigate the effects of bagasse biochar under different temperatures on yield and nitrogen use efficiency of Capsicum.The results showed that carbonization temperature was 300 ℃，500 ℃ and 700 ℃ of bagasse biochar increased capsicum yield 3.5%～11.7%，top of capsicum N uptake than NPK（fertilizer）treatment increased by 6.3% and 16.5% respectively with 300 ℃ and 500 ℃ of bagasse biochar，nitrogen use efficiency increased by 2.4 percentage points and 6.3 percentage points respectively，and 4.9 percentage points and 8.8 percentage points higher than that of conventional fertilization.

Key words Capsicum；bagasse biochar；yield；nitrogen use efficiency

生物质炭（Biochar）是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经高温裂解、去除混合可燃气体和焦油后得到的一类高度芳香化难熔性固态物质，常见的生物质炭包括木炭、竹炭、秸秆炭等。生物质炭的元素组成主要包括碳（一般高达60%以上）、氢、氧、硫、氮等，其次为灰分元素。生物质炭的含碳量与生物质最终炭化温度有关，随着最终炭化温度的升高，其含碳量增加，氢和氧的含量降低，灰分含量亦有所增加[1]。生物质炭具有多孔性、高比表面积，施入土壤后对土壤容重、孔性、CEC、微粒大小分布、吸附解吸特征都有一定影响。

生物质炭不仅能有效地改良土壤，而且对作物产量有一定的影响。因为生物质炭中含有丰富的有机大分子和空隙结构，施入土壤后又较易形成大团聚体，因而可能增进土壤的养分离子吸附和保持。刘世杰等[2]的研究结果表明，生物质炭能够促进玉米苗期的生长，株高、茎粗分别比对照有所增加；张万杰等[3]报道不同氮素水平下，生物质炭与氮肥配施可以提高菠菜产量，明显增加氮肥当季利用效率；陈 琳等[4]发现生物质炭基肥处理下水稻，炭基肥处理施氮量减少19.94%，但水稻的经济产量提高6.70%，提高了水稻产量和氮肥利用率；俞映倞等[5]发现生物炭添加显著增加了小白菜的产量及氮素累积量，有效降低了土壤速效氮含量；靖 彦等[6]发现生物质炭能显著减少土壤铵态氮和硝态氮的淋溶速率，延长淋溶时间，减少累计淋失量；郭 伟等[7]基于华北高产农田 3 年的定位试验研究发现施用生物质炭处理明显增加了土壤耕层全氮的质量分数；陈雪娇等[8]报道了施用生物质炭复混肥小白菜生物量提高了21%～93%，樱桃萝卜生物量提高了20%～45%；但也有不同结果研究，如李 明等[9]报道低温裂解秸秆炭（300 ℃）的添加，并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量；邓万刚等[10]研究了木炭对牧草产量和品质的影响，结果发现木炭输入没有使得柱花草和王草产量的增加。因此，生物质炭的增产作用及适宜用量还需视农田作物类型、土壤类型和性质以及施肥情况而定。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

在海南省定安县定城镇多校洋，选择土壤肥力属中等水平的地块来安排试验，研究不同温度生物炭对辣椒产量、品质氮肥利用率等的影响，找出产量、经济效益好、环境友好的处理来指导蔬菜生产，以实现蔬菜生产的可持续发展。供试土壤为潮沙泥田，其土壤基本性质为pH值5.72，有机质19.6 g/kg，碱解氮66.3 mg/kg，速效磷32.8 mg/kg，速效钾85.8 mg/kg。

1.2 供试材料

供试作物为辣椒，品种为海椒109，上茬作物为水稻。辣椒于2014年10月16日播种，11月18日移植；2015年1月29日开始采摘，4月25日采摘结束。试验施用的化肥主要包括尿素（含纯N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、硫酸钾（含K2O 50%），生物炭为蔗渣，分别在300、500、700 ℃炭化蔗渣基生物炭，分别记为T300、T500、T700，用量水平为7 500 kg/hm2。T300蔗渣基生物炭经过测量，其理化性质：pH值8.55，有机质464 g/kg，全氮11.1 g/kg，全磷2.52 g/kg，全钾26.2 g/kg；T500蔗渣基生物炭经过测量，理化性质为pH值9.27，有机质584 g/kg，全氮12.1 g/kg，全磷2.72 g/kg，全钾29.2 g/kg；T700蔗渣基生物炭经过测量，其理化性质为pH值10.32，有机质667 g/kg，全氮12.4 g/kg，全磷3.36 g/kg，全钾34.3 g/kg。

1.3 试验设计

试验共设6个处理，分别为处理1：全化肥；处理2：化肥+T300 7 500 kg/hm2；处理3：化肥+T500 7 500 kg/hm2；处理4：化肥+T700 7 500 kg/hm2；处理5：不施氮肥；处理6：习惯施肥（N-P2O5-K2O=450-320-560）。3次重复，随机区组排列，小区面积为18.2 m2（2.6 m×7.0 m）。每小区种植蔬菜4行，株距0.40 m，0.5 m（垄沟）～0.8 m（垄上），辣椒种植于垄上。

施肥方法：辣椒定植整地前，各处理生物炭、100%化肥P2O5、20%化肥N和40%化肥K2O作基肥；80%化肥N和60%化肥K2O分5次随水追施，每次追肥间隔时间约20 d。各处理采用滴灌的方式。病虫害防治及除草等日常管理上按照当地的习惯进行。试验辣椒施肥水平为N-P2O5-K2O=375-180-450，随生物炭带入的养分相应从化肥扣除，确保施肥量一致。

1.4 测定项目及方法

辣椒采摘时采用田间称重法记录每个小区辣椒的产量，同时取样测定辣椒果实、茎、叶干物质量及其氮、磷、钾含量。

植株全氮、全磷和全钾均用硫酸—过氧化氢消煮，全氮是消煮液碱化后用蒸馏定氮法测定，全磷用钒目黄比色法测定，全钾用火焰光度法测定。土壤硝态氮采用2 mol/L KCl浸提—紫外分光光度法测定；土壤碱解氮测定采用碱解扩散法测定；土壤速效磷测定采用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法；土壤速效钾测定采用1 mol/L醋酸铵浸提—火焰光度法比色。

土壤有机质测定采用重铬酸钾—浓硫酸氧化（外加热法），硫酸亚铁溶液滴定法测定；土壤pH值采用2.5∶1.0的水土比悬液电位法测定；土壤硝态氮采用2 mol/L KCl溶液浸提—双波长紫外分光光度法测定；土壤铵态氮用2 mol/L KCl浸提—靛酚蓝比色法测定；土壤碱解氮测定采用碱解扩散法测定；土壤速效磷测定采用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法；土壤速效钾测定采用1 mol/L醋酸铵溶液浸提—火焰光度法比色；交换性Ca、Mg用1 mol/L乙酸铵交换—原子吸收分光光度法测定。

1.5 数据处理

本研究的数据分析采用Microsoft Excel 2003和SAS 9.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同处理对辣椒产量的影响

从表1可以看出，施氮增产83.2%；化肥+T300处理、化肥+T500处理和化肥+T700处理比全化肥处理增产3.5%～11.7%，其中化肥+T500处理达到显著差异水平；与高量施肥的习惯施肥处理比较，纯施化肥全化肥、化肥+T300处理和化肥+T700减产1.4%～6.2%，化肥+T500处理增产4.8%，但统计差异均不明显，表明习惯施肥存在施肥过量的问题。

2.2 不同处理对辣椒果实内外观品质的影响

不同处理的辣椒果实中的硝酸盐含量和可溶性糖含量均差异不大（表2）。不同处理的辣椒果实硝酸盐平均含量在216.1～298.8 mg/kg之间，以全化肥处理硝酸盐含量最高，为298.8 mg/kg，均低于无公害辣椒硝酸盐最高限量标准300 mg/kg。

辣椒施氮较不施氮显著增加单果重和果长（表3），单果重平均增加30.4%，果长平均增加17.9%；但其他处理间差异不明显。

2.3 不同处理对辣椒干物质的影响

表4显示所有处理果实干物质量>茎干物质量>叶干物质量；施氮显著提高辣椒叶、果实和地上部的干物质量；化肥+T500处理、化肥+T700处理和习惯施肥处理叶片、茎干和果实干物质明显高于纯化肥处理；地上部分干物质化肥+T500处理、化肥+T700处理和习惯施肥处理显著高于纯化肥处理；化肥+T500处理明显高于其他处理。

从表5可以看出，施氮肥明显增加辣椒干物质量，较不施氮增加94.8%；与全化肥处理相比，T300处理、T500处理、化肥+T700处理辣椒干物质量分别增加3.9%、11.6%、4.9%；与高量施肥的习惯施肥处理比较，全化肥、T300、T500、化肥+T700处理分别增加-5.3%、-1.6%、5.7%和-0.6%。

2.4 不同处理对辣椒全氮含量和氮吸收量的影响

施氮肥较不施氮肥明显增加了辣椒叶、茎和果实的氮含量，其他处理之间对辣椒叶、茎杆和果实氮含量影响不大（表6）；从表7可以看出，果实氮吸收量>叶氮吸收量>茎氮吸收量，施用氮肥明显增加辣椒叶片、茎杆和果实的氮吸收量，其中化肥+T500处理明显高于其他施氮处理；化肥+T300处理、化肥+T500处理地上部氮吸收量明显高于其他施氮肥处理；施氮肥明显增加辣椒地上部氮吸收量，比不施氮增加220.6%；与全化肥处理相比较，化肥+T300、化肥+T500、化肥+T700处理辣椒地上部分氮吸收量增加3.8%～16.5%；与习惯施肥比较，纯化肥处理、化肥+T300、化肥+T500、化肥+T700处理辣椒地上部分氮吸收量增减-4.0%～9.0%（表8）。

2.5 不同处理对辣椒氮肥利用率和氮肥农学利用率的影响

从表9可以看出，化肥+T300、化肥+T500、化肥+T700处理分别比全化肥处理辣椒氮肥利用利率提高2.4、6.3、1.4个百分点；化肥+T300、化肥+T500、化肥+T700处理比全化肥处理辣椒氮肥农学利率提高7.8%～25.9%，平均15.0%；全化肥、化肥+T300、化肥+T500、化肥+T700处理比习惯施肥辣椒氮肥农学利率提高4.8%～31.9%，平均16.6%。

3 结论

试验结果表明，辣椒增施300、500、700 ℃蔗渣基生物炭7 500 kg/hm2比全化肥处理增产3.5%～11.7%，其中化肥+ 500 ℃蔗渣基生物炭处理达到显著的差异水平。不同处理的辣椒果实硝酸盐含量和可溶性糖含量均差异不大；辣椒施氮处理较不施氮处理单果重平均增加30.4%，果长平均增加17.9%；但其他处理间差异不明显。增施500 ℃和700 ℃蔗渣基生物炭和习惯施肥处理辣椒叶片、茎杆和果实干物质明显高于全化肥处理，300、500、700 ℃下蔗渣基生物炭7 500 kg/hm2处理辣椒干物质量比全化肥处理分别增加3.9%、11.6%、4.9%；增施300、500 ℃蔗渣基生物炭地上部氮吸收量明显高于其他施氮肥处理；与全化肥处理相比300、500、700 ℃蔗渣基生物炭处理辣椒地上部分氮吸收量增加3.8%～16.5%。

增施300、500、700 ℃蔗渣基生物炭处理比纯化肥处理辣椒氮肥利用利率提高2.4、6.3、1.4个百分点；增施300、500、700 ℃蔗渣基生物炭7 500 kg/hm2处理比全化肥处理辣椒氮肥农学利用率提高7.8%～25.9%，平均15.0%；全化肥处理与增施300、500、700 ℃蔗渣基生物炭7 500 kg/hm2处理比习惯施肥辣椒氮肥农学利用率提高4.8%～31.9%，平均16.6%。

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