硅酸钾改性生物炭对土壤铝硅形态和小麦生长发育及产量的影响

摘要

为探究硅酸钾改性生物炭对土壤铝形态转化及作物生长的作用机制，以酸性红壤为材料，采用盆栽试验，设置CK（无生物炭）、0.5%原始生物炭（0.5%unmodified biochar,0.5%CBC）、1%原始生物炭（1%CBC）、2%原始生物炭（2%CBC）、0.5%硅酸钾改性生物炭（0.5%silicate-modified biochar,0.5%S-CBC）、1%硅酸钾改性生物炭（1%S-CBC）、2%硅酸钾改性生物炭（2%S-CBC），每个处理4次重复，种植小麦并测定土壤性质。结果显示，硅酸钾改性生物炭（S-CBC）对小麦生长的促进效果高于原生物炭（CBC）。0.5%S-CBC处理小麦幼苗的根系活力显著提高了103.0%；与2%CBC处理相比，0.5%S-CBC处理使小麦单穗质量显著提高了8.61%。S-CBC处理显著降低了小麦植株的铝含量，增加了小麦根系对硅的吸收。生物炭的添加还显著降低了土壤交换性酸含量，相较于2%CBC处理，0.5%S-CBC处理交换性酸量降低了29.17%，并促进了活性铝转化为非活性态，S-CBC的作用效果显著强于CBC。同时，生物炭提高了土壤交换性盐基离子，相较于2%CBC处理，0.5%S-CBC处理的交换性K⁺增加了87.96%。此外，生物炭增加了土壤微生物活性，改变了细菌群落组成，而土壤pH和交换态铝(Ex-Al³⁺)是影响微生物群落丰富度的关键因子。总体来说，添加S-CBC提高了土壤肥力，降低了土壤酸度，增加了土壤微生物活性，进而促进了小麦生长。供试土壤上以0.5%S-CBC添加量效果最好。

关键词

硅酸钾改性生物炭 / 酸性土壤 / 铝形态 / 微生物群落 / 小麦 / 根系 / 生长