探究油棕空果串生物炭在热带土壤中的应用：化学响应、潜在毒性与最佳施用量

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Immediate Chemical Response and Potential Phytotoxicity of Different Tropical Soils to Empty Oil Palm Fruit Bunch Biochar Application

在热带地区，土壤固有肥力低、酸化及磷吸附问题制约作物生产。研究人员开展了空油棕果串（EFB）生物炭对不同热带土壤影响的研究。结果表明，不同土壤对 EFB 生物炭响应不同，确定了各土壤最佳施用率。该研究为热带土壤改良提供了重要依据。

　　在热带地区，土壤就像一群 “生病” 的伙伴，面临着诸多难题。多数热带土壤先天不足，肥力低下，缺乏土壤有机质和养分，土壤酸化和铝毒性更是雪上加霜，严重阻碍了作物的茁壮成长。以加纳常见的土壤类型阿克里索尔（Acrisol）和铁铝土（Ferralsols）为例，它们高度风化，肥力差、铝毒性强、磷吸附能力高且酸性大。而且，土壤肥力还在不断下降，养分过度开采、土地管理不当、资源利用冲突以及有机和无机外部投入使用有限等问题，让土壤的 “病情” 愈发严重。

为了解决这些问题，提升土壤肥力，促进作物生长，来自丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）和加纳海岸角大学（University of Cape Coast）的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于空油棕果串（Empty Oil Palm Fruit Bunch，EFB）生物炭在热带土壤中的应用，旨在探究不同热带土壤对 EFB 生物炭的即时化学响应、潜在植物毒性以及不同施用率下的养分吸收情况，从而确定适合不同土壤的最佳施用率。该研究成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是生物炭的制备与表征，从加纳的油棕加工厂获取新鲜 EFB，加工处理后分析其各项成分；接着进行土壤采样，采集了加纳不同地区的四种热带土壤；然后开展了一系列实验，包括 EFB 生物炭孵化实验、玉米发芽的植物毒性测试、实验室分析以及盆栽实验，通过这些实验获取数据，分析土壤化学性质、植物生长指标等变化。

1. EFB 生物炭和实验土壤的特性

研究发现，EFB 生物炭含有 47% 的总碳、43.7% 的灰分等，钾、钙、镁含量较高，氮、磷含量较低，pH 为 10.1，电导率（EC）为 3.8 dS/cm。实验所用的四种土壤，阿克里索尔、棕色铁铝土、红色铁铝土和变性土（Vertisol），在颗粒大小、pH、总有机碳（TOC）、阳离子交换容量等物理和化学性质上存在显著差异。

2. EFB 生物炭施用对不同土壤化学性质的影响

在两个孵化期内，不同土壤对 EFB 生物炭的响应各不相同。生物炭显著提高了阿克里索尔、棕色铁铝土和红色铁铝土的 pH，但对变性土在 28 天孵化后的 pH 影响不显著。同时，生物炭使所有土壤的 EC 显著增加，且随生物炭施用率的增加而上升。在有效磷方面，阿克里索尔、棕色铁铝土和变性土在生物炭施用后有效磷含量增加，而红色铁铝土在生物炭施用超过 0.25% 后有效磷含量下降。此外，生物炭对土壤 TOC、铵离子（NH4+?）和硝酸根离子（NO3??）含量也有不同程度的影响，且这些影响在不同土壤类型和孵化期之间存在差异。

3. EFB 生物炭对玉米发芽的植物毒性

实验结果显示，EFB 生物炭对玉米发芽的影响因土壤类型和施用率而异。在阿克里索尔、红色铁铝土和变性土中，生物炭在 1 天和 7 天孵化后未显著降低玉米的相对根伸长（RRE），高施用率还刺激了根的生长；在棕色铁铝土中，0.5% 的生物炭在 1 天孵化后对根伸长有中度抑制作用。总体而言，生物炭对玉米发芽指数（GI）在不同土壤和施用率下均无显著影响，且玉米种子发芽对生物炭应用相对不敏感。

4. EFB 生物炭与矿物肥料配施对玉米生物量产量和氮、磷吸收的影响

EFB 生物炭与矿物肥料配施对玉米生物量产量在不同土壤类型上影响不显著，但在阿克里索尔中显著增加了氮和磷的吸收，在其他土壤类型上影响各异。生物炭对不同土壤的影响差异可能与土壤固有性质以及生物炭与土壤的相互作用有关。相关性分析表明，生物量产量与土壤 pH、EC、NO3??和 TOC 含量呈正相关，氮吸收与土壤 TOC 含量正相关，磷吸收与土壤 pH 和 EC 正相关。

5. 不同土壤类型的最佳 EFB 生物炭施用率

通过综合考虑土壤化学变量、植物毒性指数、植物生物量产量和养分吸收等因素，研究确定了不同土壤的最佳 EFB 生物炭施用率。2.0% 的施用率对阿克里索尔、红色铁铝土和变性土最为适宜，1.0% 的施用率则最适合棕色铁铝土。在这些最佳施用率下，土壤化学性质得到改善，生物量产量和养分吸收增加，且不会抑制玉米发芽。

综上所述，该研究表明 EFB 生物炭在解决热带土壤酸性、磷吸附、低有机碳和肥力不足等问题方面具有巨大潜力。不同土壤类型对 EFB 生物炭的响应差异显著，这为精准农业中合理使用生物炭提供了科学依据。确定的最佳施用率有助于提高生物炭在土壤改良中的有效性和安全性，促进热带地区农业的可持续发展。不过，研究也指出，未来还需要开展长期田间研究，进一步验证这些结果，并深入探索 EFB 生物炭的矿化动态、养分释放模式以及对作物生长和产量的潜在影响 。