稻壳生物炭预施用对绿肥改良粘壤土安山岩溶淋滤液质量及土壤特性的影响机制研究

本研究针对生物炭在农业应用中因类型、土壤差异导致的养分淋失不一致性问题，以稻壳生物炭(RHB)为对象，探讨其对绿肥(绿豆)改良的粘壤土安山岩溶(Andosol)中养分淋失及土壤特性的影响。通过设置0-30 Mg ha-1梯度施用量，发现RHB显著提升淋滤液中K、P、Si含量(B30组分别增加88%、123%、245%)，降低NO3-和NH4+流失(最高减少70.3%和27.8%)，同时改善土壤持水性(pF 2.2-3.0需≥5 Mg ha-1)，为生物炭在可持续农业中的应用提供理论依据。

　　

在全球面临土壤退化与养分流失的背景下，生物炭(biochar)作为土壤改良剂备受关注。然而，其效果受生物炭类型、土壤特性及管理措施的显著影响，特别是关于养分淋失的研究结论存在较大争议。稻壳生物炭(RHB)因其丰富的硅(Si)和钾(K)含量具有特殊价值，但对其在绿肥改良土壤中的协同效应知之甚少。安山岩溶(Andosol)作为典型火山灰土壤，虽天然肥沃却易发生磷(P)固定和氮(N)流失，传统绿肥管理难以持续维持其生产力。这项发表在《Pedosphere》的研究，首次系统揭示了RHB预施用对绿豆绿肥改良的粘壤土安山岩溶中养分循环的重构机制。

研究采用盆栽实验设计，设置6个RHB施用量梯度(0-30 Mg ha^-1)，通过模拟降雨收集淋滤液，结合土壤理化分析。关键发现包括：高剂量RHB(B30)使淋滤液中可溶性K、有效P和可溶性Si分别较对照提升88%、123%和245%，而NO₃^-和NH₄⁺浓度显著降低；土壤检测显示交换性K、有效Si和P含量随RHB用量递增，且总碳(TC)、总氮(TN)与RHB剂量呈正相关；毛细管持水实验证实≥5 Mg ha^-1 RHB可显著改善pF 2.2-3.0范围持水能力。

【淋滤液养分动态】三次淋洗实验表明，RHB通过双重机制调控养分流失：其多孔结构直接吸附NO₃^-/NH₄⁺，而丰富的碱金属促进K、Si释放。B10和B30组的Si流失量达对照3.45倍，印证RHB作为硅肥的潜力。

【土壤性质改变】12周后，B30组交换性K含量较对照增加2.1倍，有效P提升83%，证实RHB持续释放养分特性。值得注意的是，交换性Ca仅在土壤中积累而未显著影响淋失量，暗示RHB对二价离子的特殊固定作用。

【水分保持效应】pF曲线分析显示，RHB通过改变土壤孔隙分布，使2.2-3.0 pF区间持水量提升19%，这对应植物最易利用的水分范围，对干旱适应具有重要意义。

该研究创新性地阐明：RHB通过"养分库-物理调节"双途径实现安山岩溶的可持续管理——既作为Si-K-P的缓释源，又通过改善持水性延长养分有效性。Nguyen Thi Kim PHUONG团队指出，10-30 Mg ha^-1 RHB预施用可同步实现"减氮流失、增硅供给、保水抗旱"三重效益，尤其适合东南亚水稻-绿肥轮作系统。这些发现为制定精准的生物炭-绿肥联合应用方案提供了定量依据，对解决火山灰土壤的磷固定世界性难题具有启示意义。