Page 101 - 《广西植物》2023年第5期

５ 期 牟芝熠等: 生物炭施用对桂北桉树人工林土壤酶活性的影响 ８ ８ １

( １. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｉｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ
Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００６ꎬ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｏａｓｉｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｚｈｏｎｇｘｉｎꎬ Ｔａｉｙｕａｎ ０３００００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
３. Ｈｕａｎｇｍｉａｎ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎꎬ Ｌｕｚｈａｉ ５４５６００ꎬ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ４. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｌａｎｔ
Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ Ｅｃｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｋａｒｓｔ Ｔｅｒｒａｉｎꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００６ꎬ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ５. Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００６ꎬ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
６. Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００６ꎬ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｃｈｉｎａ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ
Ｎｏｒｔｈ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ｔｏ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ. Ｂａｓｅｄ
ｏｎ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬ ｂｉｏｃｈａｒ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｎａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙ ａｔ ５００ ℃ ｆｒｏｍ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｏｆ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ
ｒｅｓｉｄｕｅｓꎬ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｓｉｘ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｇｒｏｕｐｓꎬ ｓｕｃｈ ａｓ ０ (ＣＫ)ꎬ ０.５％ (Ｔ１)ꎬ １％ (Ｔ２)ꎬ ２％ (Ｔ３)ꎬ ４％ (Ｔ４)ꎬ ａｎｄ ６％
(Ｔ５) ꎬ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ａｆｔｅｒ ｏｎｅ ｙｅａｒ ｉｍｐｏｒｔａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｓ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｄｅｅｐｅｎｅｄ. (２) Ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ
ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｕｒｅａｓｅꎬ ｃａｔａｌａｓｅꎬ β￣ｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅ ａｎｄ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｔ ６％ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ. ( ３) Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅꎬ ｓｕｃｒａｓｅꎬ ｌｅｕｃｉｎｅ ａｍｉｎｏｐｅｐｔｉｄａｓｅ ａｎｄ ｃｅｌｌｏｂｉｏｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｔｒｅｎｄ
ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ. Ａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ ａｎｄ ｌｅｕｃｉｎｅ ａｍｉｎｏｐｅｐｔｉｄａｓｅ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｔ ２％ ｏｆ
ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ. Ｓｕｃｒａｓｅ ａｎｄ ｃｅｌｌｏｂｉｏｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｔ ４％ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ. Ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌꎬ
ｔｈｅ ｂｉｏｃｈａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ
ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔｒｙ ｗａｓｔｅ ｂｉｏｃｈａｒ ｉｎ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｂｉｏｃｈａｒꎬ ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙꎬ Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓꎬ Ｎｏｒｔｈ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

生物炭是生物质在厌氧的情况下进行热解处 可以更好地反映生物炭输入对土壤微生态的影
理的固体残留物ꎬ其原料来源和热解条件影响着 响ꎮ 前人研究表明ꎬ在新疆地区的灰漠土和风沙
其特性( Ｃａｍｐｏｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 生物炭含碳量丰 土连作的棉田上施用生物炭ꎬ能提高其根际土壤
富、容重小、比表面积大、结构疏松多孔、吸附能力 养分和微生物多样性( 顾美英等ꎬ２０１４) ꎮ 但也有
强ꎬ添加生物炭能增加土壤的有机碳含量ꎬ调节和 研究报道树枝制备生物炭可以提高壤土和砂土
保持土壤水分和空气ꎬ改善土壤的肥力等ꎬ从而促 中与氮磷循环相关的酶活性ꎬ却降低了土壤中与
进植物的生长( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ 研究结果表 碳循环 有 关 的 酶 活 性 ( Ｂａｉｌｅｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻ尚 杰
明ꎬ生物炭可作为新型的土壤改良剂被广泛用于 等ꎬ２０１６) ꎮ 目前关于生物炭对土壤酶活性影响
土壤 修 复 等 方 面 ( 何 选 明 等ꎬ ２０１５ꎻ 段 春 燕 等ꎬ 的研究多集中于室内培养试验或短期的田间试
２０２０ꎻ徐瑾等ꎬ２０２０ꎻ王豪吉等ꎬ２０２１)ꎮ 验ꎬ结果还不尽一致( Ｃａｓｔａｌｄｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１) ꎮ 可
土壤酶来源于土壤中动植物和 微 生 物 细 胞 见ꎬ生物炭对土壤酶活性的影响因其原料来源和
的分泌物及残体的分解等ꎬ是土壤中最活跃的组 土壤类型的不同而有较大差异ꎮ 因此ꎬ基于野外
分之一ꎬ在有机质分解中发挥着积极作用( 关松 大田试验ꎬ有必要探究生物炭施用后土壤酶活性
荫ꎬ１９８６) ꎬ能 指 示 土 壤 质 量 的 变 化 情 况 ( Ｘｕ ｅｔ 的变化特征ꎬ对深入揭示生物炭对土壤的改良效
ａｌ.ꎬ ２０１７) ꎮ 根 据 酶 的 功 能 及 其 催 化 反 应 的 类 应具有重要意义ꎮ
型ꎬ土壤 酶 主 要 分 为 水 解 酶、 裂 合 酶、 氧 化 还 原 桉树( Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ) 作为速生树种ꎬ在广西种植
酶、转移酶等( 关松荫ꎬ１９８６) ꎬ氧 化 还 原 类 酶 是 历史悠久ꎬ桉树人工林的面积不断扩大ꎬ促进了广
在土壤中催化氧化还原反应的酶ꎬ在能量传递和 西地方经济的发展ꎬ但由于桉树人工林经营中也
物质代谢方面有着重要的作用ꎬ主要包括过氧化 存在土壤地力衰退等生态问题( 黄国勤和赵其国ꎬ
氢酶、脱氢酶等ꎻ水解酶是将蛋白质等物质分解 ２０１４ꎻ温远光等ꎬ２０１９)ꎬ桉树人工林的土壤质量及
为易被 植 物 吸 收 的 酶ꎬ 包 括 蔗 糖 酶、 脲 酶、 磷 酸 其肥力水平有待进一步的提高ꎮ 桉树人工林经营
酶、肽酶、纤维素酶等ꎮ 研究土壤酶活性的变化 过程中会产生大量的林业废弃物ꎬ通过制备生物