The Effects of Combined Application of Biochar and Microbial Fertilizer on the Growth of Chili Peppers, Soil Nutrient Content, and Soil Enzyme Activity
摘要:
为探究不同用量生物炭与微生物菌肥配施对辣椒生长及土壤养分含量、土壤酶活性的影响,以不施生物炭和微生物菌肥处理为对照(CK),开展了盆栽试验。试验共设置CK、单施1#微生物菌肥1 g/盆和2 g/盆(W1F1和W1F2)、单施2#微生物菌肥1 g/盆和2 g/盆(W2F1和W2F2)、单施稻壳生物炭70 g/盆和115 g/盆(DK1和DK2)、两种微生物菌肥1 g/盆分别与生物炭70 g/盆配施(W1F1+DK1和W2F1+DK1)等9个处理,测定辣椒生物量及土壤指标,并采用相关性分析和隶属函数法进行综合评价。结果表明:与CK处理相比,各施肥处理对辣椒的株高、茎粗、果实鲜质量、果长、果径及单株果数有促进作用,其中微生物菌肥与生物炭配施处理对辣椒生长及产量指标的提升效果较好;隶属函数分析显示,不同处理的综合效果由高到低依次为W1F1+DK1>W2F1+DK1>DK2>W1F2>DK1>W2F2>W2F1>W1F1>CK。单施生物炭或菌肥及其配施均能促进辣椒生长、改善土壤环境;在试验条件下,W1F1+DK1处理的综合效果最优。
Abstract:
To investigate the effects of different dosages of biochar and microbial fertilizer on the growth of chili peppers, soil nutrient content, and soil enzyme activity, a pot experiment is conducted with no biochar and microbial fertilizer treatment as the control (CK). A total of 9 treatments are set up in the experiment, including CK, single application of 1# microbial fertilizer at 1 g/pot and 2 g/pot (W1F1 and W1F2), single application of 2# microbial fertilizer at 1 g/pot and 2 g/pot (W2F1 and W2F2), single application of rice husk biochar at 70 g/pot and 115 g/pot (DK1 and DK2), and combinations of two types of microbial fertilizer at 1 g/pot and biochar at 70 g/pot (W1F1+DK1 and W2F1+DK1). The biomass of chili peppers and soil indicators are measured, and a comprehensive evaluation is conducted using correlation analysis and membership function method. The results show that compared with the CK treatment, each fertilization treatment has a promoting effect on the plant height, stem thickness, fresh fruit weight, fruit length, fruit diameter, and number fruits per plant. Among them, the combination of microbial fertilizer and biochar has a better effect on improving the growth and yield indicators of chili peppers. The membership function analysis shows that the comprehensive effect of different treatments, from high to low, is as follows: W1F1+DK1 > W2F1+DK1 > DK2 > W1F2 > DK1 > W2F2 > W2F1 > W1F1 > CK. Single application of biochar or microbial fertilizer, as well as their combination, can promote chili peppers growth and improve soil environment. Under experimental conditions, the comprehensive effect of W1F1+DK1 treatment is optimal.
0
前言
辣椒[1](Capsicum annuum L.)为茄科辣椒属多年生植物,作为我国重要的经济作物,其种植面积已达213.3万hm2,占我国蔬菜总播种面积的8%~10%[2]。辣椒对生长环境敏感,喜温忌涝[3],该生物学特性使其栽培适应性受限,当遭遇连作障碍或极端气候时,易诱发土传病害与生理性障碍,减产率可达17%~23%[4]。近年来,全球市场对辣椒产品的需求持续攀升,但农业生产中普遍存在的化肥和农药过量施用现象[5],不仅造成土壤酸化板结[6]等理化性状的恶化,还导致农产品质量安全风险上升,这种不可持续的生产模式已衍生出生态环境污染和食品安全隐患等复合型社会问题[7]。因此,寻找新的土壤改良材料与途径,对促进农业的可持续发展具有重要意义。
生物炭(biochar)是一种以农林废弃物等生物质为原料,在限氧条件下经热解产生的富碳固体材料,是一种环境友好型土壤改良剂[8]。生物炭具有高度发达的孔隙结构和显著的比表面积,这赋予它多重土壤改良功能:通过降低土壤容重,改善耕作层结构;增强阳离子交换能力;通过微孔吸附,减少养分流失,进而提高肥料利用率[9]。近年来的研究发现,生物炭可促进作物根系发育,提升作物产量和品质;生物炭与有机肥配施,可形成有机-无机复合体,提高土壤中有机质的含量[10]。目前,生物炭已被广泛应用于烟草[11]、水稻[12]、茶树[13]和紫甘蓝[14]等农业生产中。
微生物菌肥[15]是一种低碳、无污染的新型肥料,富含有机质及多种有益微生物,能够有效提高土壤肥力。微生物菌肥的主要功能包括:改善土壤团粒结构、增加有机质含量、预防土壤板结及提升土壤保肥、保水、抗寒性能;通过抑制病原菌的生长,减少植物病虫害的发生,增强作物的抗病能力[16]。研究发现,施用微生物菌肥可以提高经济作物的产量并改善其品质[17]。魏宇翔[18]的研究发现,施用微生物菌肥对黄芩的茎粗和产量都有不同程度的促进作用,还能提高黄芩地上部干物质的累积量。许孜萍等[19]也发现,叶面喷施微生物菌肥可提高桃叶片生理特性、抗氧化能力及果实品质。时雪等[20]的研究表明,生物炭与菌肥配施,可以起到互补作用,从而提高土壤养分利用效率,提升作物产量及品质。
单独施用生物炭或微生物菌肥改良土壤的案例较多,二者配合施用的报道鲜见。因此,本研究以云南皱皮辣椒为试验对象,探讨施用不同量的生物炭、微生物菌肥及生物炭与微生物菌肥配施对辣椒生长及土壤基质养分含量、酶活性的影响,以期为辣椒科学生产提供理论基础。
1
材料与方法
1.1
试验材料
供试作物:平均株高约10 cm的云南皱皮辣椒幼苗。
供试土壤:红壤,pH为5.83,w(有机质)为23.52 mg/kg,w(速效钾)为12.03 g/kg,w(全氮)为6.46 g/kg,w(全磷)为0.12 g/kg,w(全钾)为9.78 g/kg,w(有效磷)为9.13 g/kg。
供试花盆:塑料花盆,直径为17 cm,高为17 cm,每盆装填1 500 g供试土壤[m(腐熟羊粪)∶m(红壤)=0.1∶0.9]。
供试生物炭:稻壳炭,w(碳)为50%,w(灰分)为32%,w(挥发分)为22%,w(固定碳)为45%,pH为7.8,广东炭索未来生态环境科技有限公司。
供试肥料:腐熟羊粪,纯羊粪发酵农家肥,用作底肥;1#微生物菌肥(爱格丽地力生),有效活菌数≥50.0亿/g,含枯草芽孢杆菌等,能解钾、解磷,活化微量元素,改善土壤环境;2#微生物菌肥(爱格丽土郎中),有效活菌数≥500.0亿/g,能抑制致病菌,促进根系生长,增强作物的抗病性。腐熟羊粪由花草博士生物科技有限公司生产,1#和2#微生物菌肥由深圳市爱格丽生物科技有限公司生产。
1.2
试验设置
采用盆栽试验,共设9个处理,所有处理施入150 g腐熟羊粪作为底肥。CK为对照组,仅施底肥,不施生物炭和微生物菌肥;W1F1、W1F2为单施1#微生物菌肥处理;W2F1、W2F2为单施2#微生物菌肥处理;DK1、DK2为单施生物炭处理;W1F1+DK1、W2F1+DK1为生物炭与微生物菌肥配施处理。不同处理的生物炭和微生物菌肥用量见表 1。
表 1
|
处理 |
1#微生物菌肥 |
2#微生物菌肥 |
生物炭 |
|
CK |
0 |
0 |
0 |
|
W1F1 |
1 |
0 |
0 |
|
W1F2 |
2 |
0 |
0 |
|
W2F1 |
0 |
1 |
0 |
|
W2F2 |
0 |
2 |
0 |
|
DK1 |
0 |
0 |
70 |
|
DK2 |
0 |
0 |
115 |
|
W1F1+DK1 |
1 |
0 |
70 |
|
W2F1+DK1 |
0 |
1 |
70 |
1.3
样品采集与测定方法
1.3.1
辣椒生长指标
辣椒幼苗于2024年6月1日移栽,平均株高为10 cm,平均茎粗为0.45 cm。从幼苗移栽日至6月底,辣椒苗均处于生长期,7月10日以后才陆续开花、结果。于辣椒生长前期(2024年8月14日)和生长后期(2024年11月14日)分别测定辣椒生长指标。试验期间不施肥,仅定期除草、浇水,确保环境条件一致。每个处理选取3株长势均匀的辣椒植株,避免边缘效应或异常个体干扰结果。选定植株并标记相应的编号,确保前后测定的一致性。
株高:用直尺(精度1 mm)测量从茎基部(地面处)至植株生长点(顶端)的自然高度。茎粗:用游标卡尺(精度0.1 mm)测量子叶下方0.5 cm处的茎秆直径。单株果数:统计每株辣椒的成熟果实总数。果长:用游标卡尺测量果实纵径。果径:测量果实基部最大横径或距果柄1/3处的宽度。鲜质量:果实采收后立即用PX223ZH型电子天平称量单株果实质量。干质量:将果实置于105 ℃烘箱内杀青30 min,然后将温度调到75 ℃烘至恒质量后称重。
1.3.2
土壤理化性状
土壤pH采用PHS-25型pH计测定;土壤中有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定;土壤中水解氮含量采用扩散吸收法测定;土壤中全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定;土壤中全磷含量采用钼锑抗比色法测定;土壤中全钾含量采用氢氧化钠熔融-火焰光度法测定;土壤中有效磷含量采用盐酸-氟化铵浸提法测定;土壤中速效钾含量采用1 mol/L乙酸铵溶液浸提,火焰光度法测定。
1.3.3
土壤酶活性
土壤脲酶活性采用靛酚比色法测定;土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定;土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定;土壤蔗糖酶活性采用3, 5-二硝基水杨酸比色法测定。土壤酶活性测定均严格按照相关标准[21]操作规程执行,以确保数据的科学性和准确性。
1.4
数据分析
采用Microsoft Excel 2021软件进行数据的初步整理与计算,采用SPSS 27.0软件开展方差分析(ANOVA)和变量间的相关性分析,采用Origin 2024、Adobe Illustrator 2024等专业绘图软件进行数据可视化呈现。
采用隶属函数模糊评价法对各处理进行综合评价,将测定的各指标分别代入公式求出相应的隶属函数值,计算各处理的平均隶属函数值。平均隶属函数值越大,则综合品质越好。隶属函数和反隶属函数分别按式(1)、式(2)进行计算。
式中:Xi——测定指标;
Xmin——测定指标的最小值;
Xmax——测定指标的最大值。
若Xi为正相关,采用式(1)计算;若Xi为负相关,则采用式(2)计算。
2
结果与分析
2.1
不同处理对辣椒生长指标的影响
2.1.1
辣椒株高、茎粗、鲜质量和干质量
不同处理的辣椒株高、茎粗、果实鲜质量和干质量见图 1,图中不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05),下同。
图 1
从图 1可以看出,单施处理和配施处理的辣椒茎粗和果实质量普遍优于CK处理的。在辣椒生长初期,W2F1+DK1处理的株高最高,较CK处理的增幅达53.07%,同时在茎粗上的提升效果最为显著;DK2处理的果实鲜质量最佳,较CK处理的提高了122.84%;DK1处理的果实干质量最佳,较CK处理的增幅为177.27%。进入辣椒生长后期,DK2处理的株高最高,较CK处理的提高了62.05%;W2F1+DK1处理的茎粗较其他处理的提升效果明显;W1F2处理的果实鲜质量表现最好,较CK处理的增幅为73.25%;W1F1+DK1处理的果实干质量最好,较CK处理的增幅为76.11%。
2.1.2
辣椒果长、果径和单株果数
不同处理的辣椒果长、果径和单株果数见图 2。
图 2
从图 2可看出,单施处理和配施处理的果径、单株果数均有不同程度的提升。在辣椒生长初期,W2F1处理显著增加了辣椒的果长,较CK处理的增幅达206.67%;W2F1和DK2处理则增加了辣椒果径,较CK处理的增幅均为37.04%;W1F1、DK2、W1F1+DK1、W2F1+DK1处理显著提高了单株果数。在生长后期,单施处理和配施处理与CK处理相比,辣椒的果长均有所下降,但果径均有不同程度的增加;W1F2、DK2处理的单株果数较CK处理的均增加了66.67%,其余各处理的增幅变化不大。总体来说,单施处理和配施处理对果长和果径的影响有所不同,但整体上都促进了辣椒的生长,尤其是在果径和单株果数方面,部分处理提升效果显著。
2.2
不同处理对土壤理化性状的影响
2.2.1
pH和有机碳含量
不同处理的土壤pH和有机碳含量见图 3。
图 3
从图 3(a)可以看出,CK处理的土壤呈弱酸性,单施处理和配施处理明显提高了辣椒不同生长阶段土壤的pH。在辣椒生长初期,土壤的pH变化范围为5.85~6.35;在辣椒生长后期,土壤的pH变化范围为5.83~7.47。不同处理的土壤酸化防控效能由大到小依次为DK2>W1F1+DK1>W2F2>W2F1+DK1>W2F1>DK1>W1F2>W1F1>CK。
从图 3(b)可以看出,不同处理对土壤有机碳含量的影响存在不同程度的差异。与CK处理相比,W2F1+DK1、W1F1+DK1处理的土壤有机碳含量在辣椒生长初期和生长后期分别显著提高了97.87%、96.77%和76.09%、70.65%;其他各处理的土壤有机碳含量较CK处理的均有所增加。
2.2.2
全量养分含量
不同处理的土壤中全量养分含量见图 4。
图 4
从图 4可以看出,单施处理和配施处理均能不同程度地提高土壤中全氮、全磷和全钾的含量,较CK处理表现出一定的增效作用。在辣椒生长后期,单施处理和配施处理的土壤中全氮含量均显著高于CK处理的;W1F1+DK1处理的提升效果最为显著,在辣椒生长初期和生长后期,土壤中全氮含量分别提高了200%和162.50%。在全磷含量方面,W1F2处理在辣椒不同生长阶段的提升效果最为显著。在辣椒生长初期,W2F1+DK1处理的土壤中全钾含量较CK处理的显著提高了54.91%;在辣椒生长后期,DK2处理的土壤中全钾含量最高,较CK处理的提升了11.64%。
2.2.3
速效养分含量
不同处理的土壤中速效养分含量见表 2,表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05),下同。
表 2
|
时间 |
处理 |
w(有效磷)/ (mg·kg-1) |
w(水解氮)/ (mg·kg-1) |
w(速效钾)/ (mg·kg-1) |
|
生长初期 |
CK |
10.32±1.16 b |
135.33±24.58 a |
89.31±7.17 c |
|
|
W1F1 |
21.12±11.34 ab |
105.58±17.53 a |
97.96±7.06 c |
|
|
W1F2 |
10.72±2.96 b |
110.25±8.02 a |
101.86±5.79 c |
|
|
W2F1 |
24.78±18.27 ab |
161.58±96.57 a |
91.72±1.09 c |
|
|
W2F2 |
26.43±9.42 ab |
140.00±36.54 a |
100.51±9.33 c |
|
|
DK1 |
20.62±5.70 ab |
130.08±44.97 a |
114.05±6.57 b |
|
|
DK2 |
21.37±9.98 ab |
115.50±4.63 a |
133.19±12.15 a |
|
|
W1F1+DK1 |
32.40±15.81 ab |
134.75±21.86 a |
128.30±2.56 a |
|
|
W2F1+DK1 |
41.95±17.06 a |
135.92±105.62 a |
115.33±4.68 b |
|
生长后期 |
CK |
9.31±1.05 d |
155.17±57.55 a |
90.02±7.14 d |
|
|
W1F1 |
23.00±10.20 abc |
120.17±83.13 a |
100.79±11.72 cd |
|
|
W1F2 |
12.01±1.72 cd |
125.42±71.82 a |
110.15±9.27 bc |
|
|
W2F1 |
21.11±12.64 bcd |
165.08±32.85 a |
100.93±11.50 cd |
|
|
W2F2 |
24.19±5.29 abc |
180.83±11.91 a |
110.36±6.27 bc |
|
|
DK1 |
16.99±4.24 bcd |
145.25±58.80 a |
125.39±18.95 b |
|
|
DK2 |
20.16±2.48 bcd |
130.08±95.15 a |
147.02±0.81 a |
|
|
W1F1+DK1 |
28.07±5.61 ab |
131.83±96.38 a |
145.60±2.86 a |
|
|
W2F1+DK1 |
34.64±8.80 a |
150.50±52.59 a |
143.47±6.49 a |
从表 2可以看出,不同处理在辣椒不同生长阶段,对土壤中有效磷、水解氮、速效钾含量的影响存在一定差异。从整体上看,辣椒生长后期的土壤中有效磷含量低于辣椒生长初期的,而水解氮和速效钾的含量则在辣椒生长后期均有所提高。在辣椒生长初期,W2F1+DK1处理显著提升了土壤中有效磷含量,W2F1处理的土壤中水解氮含量较CK处理的提高了19.40%;在辣椒生长后期,W2F2处理的土壤中水解氮含量较CK处理的提高了16.54%。在辣椒的不同生长阶段,DK2处理的土壤中速效钾含量较CK处理的分别显著提高了49.13%和63.32%。
2.3
不同处理对土壤酶活性的影响
不同处理的土壤酶活性见表 3。
表 3
|
时间 |
处理 |
土壤脲酶活性/ (mg·g-1·d-1) |
土壤蔗糖酶活性/ (mg·g-1·d-1) |
土壤过氧化氢酶活性/ (mL·g-1·h-1) |
|
生长初期 |
CK |
0.29±0.05 e |
4.41±0.30 c |
2.46±0.06 ab |
|
|
W1F1 |
0.32±0.05 d |
16.91±0.41 a |
2.70±0.44 ab |
|
|
W1F2 |
0.18±0.05 f |
10.31±0.73 abc |
2.62±0.38 ab |
|
|
W2F1 |
0.45±0.24 c |
7.15±1.71 bc |
2.30±0.18 ab |
|
|
W2F2 |
0.21±0.09 f |
9.18±0.33 bc |
2.26±0.46 b |
|
|
DK1 |
0.66±0.07 b |
5.16±0.28 c |
2.84±0.30 ab |
|
|
DK2 |
0.43±0.32 d |
4.06±0.60 c |
2.92±0.36 a |
|
|
W1F1+DK1 |
0.61±0.25 c |
5.81±0.31 c |
2.84±0.30 ab |
|
|
W2F1+DK1 |
0.96±0.15 a |
6.64±0.29 bc |
2.54±0.16 a |
|
生长后期 |
CK |
0.81±0.18 bcd |
5.17±1.73 b |
2.80±0.18 d |
|
|
W1F1 |
0.42±0.24 de |
53.54±1.80 b |
5.84±0.56 ab |
|
|
W1F2 |
0.22±0.14 e |
36.75±2.24 b |
5.40±1.64 c |
|
|
W2F1 |
0.49±0.13 cde |
37.42±1.84 b |
6.94±0.64 ab |
|
|
W2F2 |
0.61±0.14 cde |
36.08±0.11 b |
6.80±0.36 ab |
|
|
DK1 |
1.17±0.06 a |
33.90±0.20 b |
7.46±1.70 a |
|
|
DK2 |
0.46±0.33 cde |
65.88±0.20 b |
6.04±0.74 ab |
|
|
W1F1+DK1 |
0.76±0.30 abc |
35.74±1.73 b |
6.76±0.40 ab |
|
|
W2F1+DK1 |
0.80±0.09 b |
53.54±1.87 b |
7.30±0.26 ab |
从表 3可以看出,不同处理对土壤中3种酶活性的影响存在一定差异,并且在辣椒不同生长阶段也表现出明显变化。在辣椒生长初期,W2F1+DK1和DK1处理的土壤脲酶活性较高,较CK处理的分别显著提高了231.03%和127.59%,而W1F2和W2F2处理则导致土壤脲酶活性下降;在辣椒生长后期,DK1处理的土壤脲酶活性最高,较CK处理的提高了44.44%,而其他处理的土壤脲酶活性则有所下降。辣椒生长初期的W1F1处理和辣椒生长后期的DK2处理的土壤蔗糖酶活性最高,较CK处理的分别提高了283.45%和1 174.27%。在辣椒生长初期,除W2F1和W2F2处理外,其他处理的土壤过氧化氢酶活性均表现出不同程度的提高,其中DK2处理的土壤过氧化氢酶活性提升最快,较CK处理的提高了18.70%;在辣椒生长后期,DK1处理的土壤过氧化氢酶活性提升最快,较CK处理的提高了166.43%。
2.4
不同处理下辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性之间的相关性分析
不同处理的辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性之间的相关性见图 5。
图 5
不同处理的辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性之间的相关性
从图 5可以看出,不同处理下辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性之间存在一定的相关性。辣椒株高与土壤蔗糖酶活性、土壤有机碳含量与土壤速效钾含量之间表现出极显著的正相关关系(P≤0.001)。此外,土壤pH、土壤全氮含量与土壤过氧化氢酶活性,土壤全磷含量与土壤速效钾含量之间也呈现出极显著的正相关关系(P≤0.01)。株高、茎粗与土壤有效磷含量,果径与土壤全氮含量,土壤pH与土壤速效钾、全磷、全氮含量,土壤有机碳含量与土壤有效磷、全磷含量,土壤全磷含量与土壤全钾含量,土壤有效磷含量与土壤过氧化氢酶活性之间则存在显著的正相关关系(P≤0.05)。
2.5
不同处理对辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性影响的综合评价
为了更全面地评价不同处理对辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性的影响,采用隶属函数模糊评价法对这三类指标进行综合分析,结果见表 4。
表 4
不同处理对辣椒生长指标、土壤理化性状和土壤酶活性影响的综合评价
|
项目 |
CK |
W1F1 |
W1F2 |
W2F1 |
W2F2 |
DK1 |
DK2 |
W1F1+DK1 |
W2F1+DK1 |
|
单株果数 |
0 |
0 |
1.00 |
0.50 |
0.50 |
0 |
1.00 |
0 |
0.50 |
|
鲜质量 |
0.05 |
0.45 |
1.00 |
0.55 |
0.57 |
0 |
0.28 |
0.71 |
0.43 |
|
干质量 |
0.10 |
0.61 |
0.89 |
0.84 |
0.52 |
0 |
0.13 |
1.00 |
0.52 |
|
果径 |
0 |
0.44 |
0.44 |
0.43 |
0.56 |
0.62 |
1.00 |
0.91 |
0.19 |
|
果长 |
1.00 |
0.37 |
0.32 |
0.69 |
0.14 |
0.11 |
0 |
0.67 |
0.39 |
|
茎粗 |
0 |
0.12 |
0.11 |
0.13 |
0.02 |
0.05 |
0.17 |
0.19 |
1.00 |
|
株高 |
0 |
0.98 |
0.26 |
0.45 |
0.49 |
0.27 |
1.00 |
0.72 |
0.89 |
|
土壤pH |
0 |
0.28 |
0.79 |
0.88 |
0.89 |
0.85 |
1.00 |
0.86 |
0.84 |
|
土壤有机碳含量 |
0 |
0.11 |
0.20 |
0.11 |
0.61 |
0.53 |
0.80 |
0.93 |
1.00 |
|
土壤水解氮含量 |
0.58 |
0 |
0.09 |
0.74 |
1.00 |
0.41 |
0.16 |
0.19 |
0.50 |
|
土壤全氮含量 |
0 |
0.56 |
0.63 |
0.62 |
0.78 |
0.76 |
0.54 |
1.00 |
0.61 |
|
土壤全磷含量 |
0 |
0.43 |
0.95 |
0.29 |
0.38 |
0.93 |
1.00 |
0.96 |
0.85 |
|
土壤全钾含量 |
0.30 |
0.46 |
0.57 |
0.12 |
0 |
0.94 |
1.00 |
0.79 |
0.30 |
|
土壤速效钾含量 |
0 |
0.19 |
0.35 |
0.19 |
0.36 |
0.62 |
1.00 |
0.98 |
0.94 |
|
土壤有效磷含量 |
0 |
0.54 |
0.11 |
0.47 |
0.59 |
0.30 |
0.43 |
0.74 |
1.00 |
|
土壤脲酶活性 |
0.62 |
0.22 |
0 |
0.29 |
0.41 |
1.00 |
0.25 |
0.57 |
0.61 |
|
土壤蔗糖酶活性 |
0 |
0.80 |
0.52 |
0.53 |
0.51 |
0.47 |
1.00 |
0.50 |
0.80 |
|
土壤过氧化氢酶活性 |
0.32 |
0.69 |
0.56 |
0.07 |
0 |
0.90 |
1.00 |
0.90 |
0.42 |
|
平均隶属函数值 |
0.16 |
0.40 |
0.49 |
0.44 |
0.46 |
0.49 |
0.65 |
0.70 |
0.66 |
|
综合排序 |
9 |
8 |
4 |
7 |
6 |
5 |
3 |
1 |
2 |
从表 4可以看出,9个处理的平均隶属函数值由大到小排序为W1F1+DK1>W2F1+DK1>DK2>W1F2>DK1>W2F2>W2F1>W1F1>CK。
3
讨论
生物炭和微生物菌肥的联合施用具有互补效应,能够显著改善土壤质量,促进植物生长[22]。生物炭具有强吸附性[23]且富含多种矿质元素,微生物菌肥富含大量有益菌株和适量有机质,生物炭作为菌肥的载体与菌肥配施进入土壤后,可向土壤补充矿质养分,改善植物根区微生态环境,提高土壤酶活性,且生物炭吸附养分的缓释性能可提高养分利用率,促进土壤养分转化,提高作物品质,本研究结果与已有的研究结论[15, 24-29]一致。
本文通过添加不同量的生物炭、微生物菌肥及两者配施来调节土壤的理化性状,与CK处理相比,生物炭、微生物菌肥单施或配施均能提高土壤pH及养分含量,并增强除辣椒生长后期的脲酶活性以外的土壤酶活性。土壤pH的变化范围为5.83~7.47,土壤中有机碳含量的变化范围为13.64~35.64 g/kg,使供试土壤更适宜辣椒的生长,这与牟子妍[30]、张曼等[31]的研究结果一致。从整体来看,不同处理的土壤中有机碳含量在辣椒生长初期明显高于辣椒生长后期的, 其原因可能是有机碳被植物吸收所致。相比之下,配施处理更能全面调节土壤的养分含量,为辣椒幼苗生长发育提供较全面的营养。单施处理和配施处理在辣椒不同生长时期均能提高土壤中的全氮、全磷、全钾含量,但配施处理在改善土壤物理性状、均衡土壤养分方面的效果更好。
植物的株高、茎粗反映了作物的长势。白雪等[10]的研究显示,固定量生物炭配施中量菌肥(20 g/盆)能显著促进元宝枫幼苗株高、茎粗的增长。本研究中,W1F1+DK1、W2F1+DK1处理均可明显提高辣椒的株高和茎粗,与已有的研究结果一致。陈修斌等[32]对不同基质配比的设施西葫芦的生长情况进行了研究,发现幼苗的干、鲜质量可反映营养成分与同化物质在作物体内的积累量,而同化物质积累转化的结果最终体现在果实外观形态上。本研究结果显示,配施处理的辣椒生长指标较好,单施生物炭(DK2)处理次之。
4
结语
本试验研究了在仅施底肥(CK)的基础上,单施微生物菌肥、生物炭和配施生物炭与微生物菌肥处理对辣椒生长指标及土壤理化性状、土壤酶活性的影响,通过隶属函数综合分析得出,W1F1+DK1处理在提高土壤pH、土壤有效养分含量及促进辣椒生长、提高辣椒产量方面的效果最理想。