肿柄菊生物炭助力贫瘠土壤改良与西兰花增产

为改善尼日利亚西南部退化砂壤土，研究人员探究肿柄菊生物炭影响，发现其能提升土壤肥力与西兰花产量。

　　在广袤的农业领域，土壤就如同农作物的 “生命源泉”，肥沃的土壤能让作物茁壮成长，为人们带来丰收的喜悦。然而，尼日利亚西南部的森林 - 稀树草原过渡区的土壤却面临着诸多难题。长期的作物种植和矿物肥料的使用，使得这里的土壤肥力下降、酸性增加，独特的土壤特性也让蔬菜种植困难重重。化学肥料虽能在短期内提升作物产量，但过度使用会带来土壤质量下降、养分失衡等一系列问题，严重威胁着农业的长期可持续发展。

在这样的背景下，来自尼日利亚阿德昆勒?阿贾辛大学（Adekunle Ajasin University）的研究人员决心寻找一种有效的解决办法，他们将目光聚焦在了肿柄菊生物炭（Tithonia diversifolia Biochar）上。生物炭是有机废料通过热解（pyrolysis）制成的，它具有增强碳固存、改善土壤理化性质等诸多优点，被视为一种极具潜力的土壤改良剂。此次研究成果发表在《Scientific Reports》上，为当地乃至全球类似土壤问题的解决带来了新的希望。

研究人员开展了一项筛选实验，旨在评估肿柄菊生物炭对土壤理化性质、西兰花叶片养分浓度及生长的影响。他们采用了多种关键技术方法：首先，通过化学分析测定生物炭和土壤的各项理化指标，如 pH、有机碳（OC）、总氮（TN）等；接着，在盆栽实验中设置不同生物炭施用量处理组，以完全随机设计进行实验；实验期间，定期测定西兰花的生长参数，包括株高、叶片数等；实验结束后，对土壤和西兰花叶片进行分析，探究生物炭对土壤养分和叶片养分浓度的影响。

实验结果

1. 土壤理化性质：实验开始前，所用土壤为砂壤土，酸性强，容重高，总孔隙度低，各项肥力指标均很低，如有机碳含量仅 0.96%，总氮 0.08% 等，表明该土壤肥力较差，难以维持作物高产。实验后发现，施用肿柄菊生物炭显著降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度和含水量。与对照组相比，施用量为 10、20、30 和 40 t^ha-1 的生物炭分别使土壤容重降低 13%、20%、26% 和 33%，孔隙度增加 20%、32%、41% 和 51%，含水量增加 24%、44%、59% 和 75%。同时，生物炭的施用还显著提高了土壤的 pH、OC、TN、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）和镁（Mg）含量。随着生物炭施用量的增加，这些指标均相应增加12。
2. 西兰花叶片养分浓度：研究表明，施用肿柄菊生物炭显著影响了西兰花叶片的养分浓度。在一定范围内，随着生物炭施用量的增加，叶片中氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）和镁（Mg）的浓度升高。当生物炭施用量为 20 t^ha-1 时，叶片中这些养分的浓度达到最高，相比对照组，N、P、K、Ca 和 Mg 浓度分别增加 99%、134%、103%、62% 和 88%。但施用量超过 20 t^ha-1 后，叶片中养分浓度反而下降3。
3. 西兰花生长参数：肿柄菊生物炭的施用显著促进了西兰花的生长。在不同施用量下，西兰花的株高、叶片数、叶面积、茎围和生物量鲜重均显著增加。其中，20 t^ha-1 的施用量效果最佳，相比对照组，生物量鲜重增加了 38%。施用量超过 20 t^ha-1 时，生长参数有下降趋势，表明生物炭施用量过高可能会产生负面影响4。

研究结论与讨论

研究结果表明，肿柄菊生物炭能显著改善土壤的物理和化学性质，提高土壤肥力，增加西兰花植株的养分积累，促进西兰花生长。在不同施用量中，20 t^ha-1 的生物炭对改善西兰花叶片养分浓度和生长参数最为有效，30 t^ha-1 和 40 t^ha-1 次之。

这一研究成果意义重大。对于尼日利亚西南部森林 - 稀树草原过渡区的农业来说，肿柄菊生物炭为改良退化的砂壤土提供了一种可行的方法，有助于提高当地西兰花的产量和质量，保障粮食安全。从更广泛的角度来看，该研究为全球其他面临类似土壤问题的地区提供了参考，为可持续农业发展提供了新的思路和技术支持。同时，研究中发现生物炭施用量过高会产生负面影响，这也为后续研究生物炭的合理使用提供了方向，推动生物炭在农业领域的更深入应用。