生物炭与蚯蚓堆肥协同氮磷调控对埃塞俄比亚西北部强酸性土壤玉米物候及生长的影响机制研究

（编辑推荐）本研究通过两年田间试验揭示N/P2O5（240/138 kg ha?1）、生物炭（BC，8 t ha?1）与蚯蚓堆肥（VC，10.04 t ha?1）联用可显著改善强酸性Nitisols（pH 4.94）的玉米物候进程，使50%抽穗期（T）和吐丝期（S）分别缩短至95.28天和103.5天，植株高度（PH）提升至296.3 cm，为非洲粮食安全与土壤修复提供创新方案。

　　

研究背景与意义

埃塞俄比亚西北部Burie地区的Nitisols存在严重土壤退化问题：容重（BD）>1.40 g cm^?3、总孔隙度<50%、全氮（TN）2.5 g kg^?1、有机碳（OC）2.11%、pH 4.94的强酸性环境及有效磷（11.69 mg kg^?1）匮乏，导致玉米（Zea mays L.）生产力低下。作为该国第二大主粮作物，玉米平均产量（3.9 t ha^?1）远低于世界水平（4.92 t ha^?1）。研究通过整合无机氮磷（N/P₂O₅）、玉米芯生物炭（BC）和蚯蚓堆肥（VC），探索协同改良强酸性土壤并优化玉米生长的可行性方案。

材料与方法

实验设计：采用三因素三水平随机区组设计（RCBD），设置N/P₂O₅（0/0、120/69、240/138 kg ha^?1）、BC（0、4、8 t ha^?1）和VC（0、0.5倍推荐量、全量）共27种处理，重复3次。供试玉米品种为BH-661，种植密度90,909株 ha^?1（行距55 cm×株距20 cm）。

关键材料：

• 生物炭：玉米芯热解制备（pH 9.88，OC 4.83%，TN 11.1 g kg^?1），通过开放式炭化法获得53%-55%产率。
• 蚯蚓堆肥：以Vernonia auriculifera灌木层+牛粪堆肥，经Epigeic fetida蚯蚓处理60天（pH 7.8，TN 24.2 g kg^?1，C:N比4.5:1）。

数据分析：采用SPSS进行三因素方差分析（ANOVA），显著性阈值p<0.05，LSD法多重比较。

核心发现

1. 物候期显著提前

• 50%出苗期（E）：N₂P₂+BC₂+VC₂组合仅需8.13天，较对照（10.69天）缩短24%。
• 抽穗与吐丝同步性：50%抽穗（T）与吐丝（S）天数高度相关（r=0.86），最优处理（N₂P₂+BC₂+VC₂）分别较对照缩短6.48天和9.17天。

2. 生长指标突破性提升

• 株高（PH）：90天时N₁P₁+BC₀+VC₁处理达296.3 cm，是对照（148.32 cm）的2倍。
• 叶片数（NLPP）：30 DAE时N₂P₂+BC₂+VC₂产生7.5片叶，显著高于对照（5.35片）。

3. 协同增效机制

• 酸碱调节：BC（pH 9.88）与VC（pH 7.8）中和土壤酸性，缓解铝毒（交换性Al³⁺ 0.8 cmol_c kg^?1）。
• 养分缓释：VC的窄C:N比（4.5:1）促进氮矿化，而BC孔隙结构（46.5 mg kg^?1有效P）增强磷有效性。

实践启示

该研究证实240 kg N ha^?1+138 kg P₂O₅ ha^?1与8 t BC ha^?1+10.04 t VC ha^?1联用可实现：

1. 减少尿素灼伤风险（发芽率提升16%）
2. 降低化肥成本25%-50%
3. 为撒哈拉以南非洲的酸性土壤改良提供可复制模板

（注：全文数据均源自原文田间试验，未添加主观推论）