人工老化降低了富硅生物炭在提高稻田土壤中硅的有效性和水稻对硅吸收方面的作用

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Artificial Aging Reduces the Effectiveness of Silicon-Enriched Biochar in Enhancing Paddy Soil Silicon Availability and Rice Uptake

硅基生物炭老化影响土壤硅有效性及水稻吸收：研究发现新鲜稻壳生物炭（RHB）在酸处理老化后，其硅释放能力显著下降，RHB_HNO3效果最差。土壤硅有效性实验表明RHB使高硅土壤释放量提升24%，低硅土壤提升12.78%，但受初始硅浓度影响。水稻盆栽试验证实新鲜RHB能显著提高叶片和茎秆硅含量达35.6%-41.2%，但未显著增加穗粒数。建议开展长期自然老化田间试验评估其持久性。

　　

摘要

来自富含硅（Si）材料的生物炭可以增加土壤中硅的可用性，但老化对其释放硅的行为以及长期效果的影响尚不明确。本研究探讨了老化如何影响稻壳生物炭（RHB）中硅的释放、随后稻田土壤中硅的可用性以及水稻对硅的吸收。新鲜RHB被用作富硅生物炭，而两种老化变体则通过盐酸（HCl）和硝酸（HNO₃）处理制备（分别为RHB_HCl和RHB_HNO₃）。实验包括水溶性实验、土壤培养试验和水稻盆栽试验，以评估硅的释放行为、土壤中可利用的硅以及植物对硅的积累情况。水溶性实验表明，RHB释放的硅最多，这很可能来自表面的硅-氧聚合物，且初始水溶液中硅浓度较高时释放会受到抑制。相比之下，土壤培养试验显示，较高的土壤易分解硅浓度并未阻碍硅的释放；与未添加生物炭的对照组相比，RHB使高硅土壤中的植物可利用硅（通过CaCl₂提取的硅+通过HOAc提取的硅）增加了24%，在低硅土壤中增加了12.78%。老化后的生物炭效果较差，其中RHB_HNO₃的释硅能力最弱。水稻盆栽试验证实，使用新鲜RHB最能有效提高水稻叶片和茎秆中的硅含量，尽管籽粒生物量没有显著改善。这些发现表明，生物炭的老化显著降低了富硅生物炭供应易分解硅的能力。建议在自然老化条件下进行长期田间试验，以进一步评估生物炭对土壤硅可用性和作物产量的影响。