生物炭施入对镉污染土壤理化性质的影响

生物炭作为改善环境的外源材料，能够直接有效地改善土壤的理化性质。本研究表明，添加生物炭的处理，显著改善土壤理化性质（pH、腐殖质）和提高养分含量（碱解氮、速效磷和速效钾），其中 3%生物炭处理对土壤养分含量提高效果最明显，与 5%生物炭处理对土壤理化性质的影响无显著性差异。生物炭具有较高的 pH，同时可向土壤释放更多的碳酸盐，氧化物和氢氧化物，从而增加土壤 pH 值。此外，生物炭在微生物的作用下形成土壤腐殖质，同时生物炭缓慢的分解有利于腐殖质的形成，可长期有效地促进土壤腐殖质的提高。现镉污染土地中施入生物炭可显著提高 0~20 cm 表层土壤的腐殖质含量。另外，生物炭富含氮、磷、钾等元素，加入土壤中起直接补充作用。生物炭的施入显著提高了与氮、磷和钾循环的微生物活性，进一步提高碱解氮、速效磷和速效钾的含量。研究表明玉米秸秆生物炭显著提高土壤的pH、碱解氮、速效磷和速效钾含量，这与我们的研究结果相似。此外，生物炭的添加有利于形成并提高土壤团聚体的稳定性及促进了土壤氮的矿化作用，从而减少了土壤氮素的淋失。化肥具有肥效快，不持久的特性。而生物炭因具有较高的吸附性能，能够吸附固定土壤的速效钾和速效磷。随着番茄的生长发育，生物炭发生老化及番茄和土壤微生物促进有机质的分解，使生物炭吸附固定的速效磷和速效钾缓慢释放。在两者的共同作用下，土壤的速效磷、钾含量随着番茄的生长而升高。生物炭能够提高土壤氮、钾元素的滞留能力，进而提高作物对土壤养分的利用率。连续四年施用生物炭，土壤 pH、碱解氮和速效钾含量随着施炭量增加而升高。同时，研究表明较高的生物炭施用量对土壤氮素起固持作用和导致土壤 C/N 过高，进而降低微生物和酶活性，从而减少土壤中的有效氮、磷和钾等含量，这也证实了本研究中 T3 处理的土壤养分含量显著低于T2处理的结果。因此 3%生物炭的添加量更有利于提高土壤 pH 和腐殖质含量和促进并维持土壤的养分。