夏麗丹，曹 升，張 虹，胡華英，周垂帆*，馬祥慶

（1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002；2.福建長(zhǎng)汀紅壤丘陵生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，福州 350002）

磷是植物生長(zhǎng)所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，影響植物生長(zhǎng)與土壤肥力狀況。我國(guó)南方酸性紅壤對(duì)磷元素有著強(qiáng)烈的化學(xué)固定作用，導(dǎo)致土壤磷素多以Al-P、Fe-P、O-P等難溶態(tài)磷存在，此外，我國(guó)每年向農(nóng)田土壤中增施大量磷肥，但其當(dāng)季利用率只有5%～20%，可供植物直接吸收利用的可溶態(tài)磷含量極少，土壤磷素營(yíng)養(yǎng)稀缺[1-3]。土壤酶是土壤中各種生物化學(xué)過(guò)程的重要參與者，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一，土壤磷酸酶是土壤中最重要的酶類之一，其活性的高低直接影響著土壤中有機(jī)磷的分解、轉(zhuǎn)化及其生物有效性，在土壤磷素循環(huán)中起重要作用[4-5]。

水分特性是土壤的基本性質(zhì)之一，土壤水分是土壤內(nèi)部化學(xué)、生物學(xué)和物理過(guò)程不可缺少的介質(zhì)，參與了土壤物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程，是影響土壤肥力的重要因素，特別是能夠?qū)α姿睾孔兓a(chǎn)生重要的影響。土壤水分含量不僅能夠影響土壤中磷素的含量，而且也能影響磷素的遷移速率，在土壤水分充足時(shí)，土壤磷的有效性較高[6]。如張曉建等[7]研究發(fā)現(xiàn)，適宜的土壤水分能夠促進(jìn)土壤磷素的轉(zhuǎn)化，提高根際磷素的有效性，且合適的水分有助于增加土壤速效磷含量，在降低根際閉蓄態(tài)磷（O-P）含量的同時(shí)，提高根系A(chǔ)l-P含量。此外，Jing等[8]研究表明水稻田淹水后土壤磷含量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，這主要是由于土壤在淹水后的幾周內(nèi)約有50%的鐵氧化物（Ⅲ）迅速被還原，使得土壤中Fe-P含量降低，磷素有效性得以顯著提高。所以說(shuō)土壤水分與磷素的關(guān)系非常密切，水分狀況決定磷的形態(tài)、含量和有效性。

生物炭因其自身呈堿性，具有養(yǎng)分含量高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，在降低土壤容重、提高土壤保水性、改良酸性土壤，特別在改變土壤磷素有效性等方面影響顯著[9]。但是目前生物炭對(duì)土壤磷有效性影響的研究結(jié)果并不一致。部分研究指出土壤中添加生物炭能夠降低土壤有效磷含量[10-12]，而大部分研究則認(rèn)為生物炭能增加土壤有效磷含量。劉玉學(xué)等[13]指出，生物炭可有效增加土壤中有效磷的供給，吸附土壤磷素與金屬的絡(luò)合物，提高土壤磷素的生物轉(zhuǎn)化率；Hass等[14]發(fā)現(xiàn)雞糞生物炭施入土壤能夠使酸性土壤中溶解性增加；也有研究指出，土壤中的Fe3+和Al3+等閉蓄態(tài)磷向有效態(tài)磷方向的轉(zhuǎn)化是生物炭提高土壤磷素有效性的關(guān)鍵機(jī)制[11，15]。因此，目前生物炭對(duì)土壤磷素有效性的影響機(jī)制并不十分明確，特別是不同水分條件下生物炭對(duì)南方紅壤磷素形態(tài)轉(zhuǎn)換及土壤磷酸酶活性的影響方面的研究鮮有報(bào)道，這極大限制了生物炭在南方酸性紅壤地區(qū)的應(yīng)用與推廣。

鑒于此，本研究選用南方酸性紅壤，設(shè)置不同水分與生物炭添加量水平進(jìn)行交互試驗(yàn)，以期探究生物炭對(duì)紅壤磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化及磷酸酶活性的影響，為農(nóng)田磷素管理和生物炭合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤取自福建省福州市城門鎮(zhèn)0～20 cm表層酸性土壤，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。除去土壤中混雜的石塊、植物殘留根系等雜質(zhì)，自然風(fēng)干后過(guò)16目篩進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)定土壤有效磷的樣品為過(guò)8目篩的風(fēng)干土樣，測(cè)定土壤分級(jí)磷與土壤酶的樣品為過(guò)100目篩的風(fēng)干土樣。供試生物炭的原料為南方林業(yè)生產(chǎn)廢棄物杉木樹葉，用去離子水洗凈烘干至恒質(zhì)量，粉碎過(guò)16目篩，而后將原料粉末盛入50 mL有蓋坩堝中，置于馬弗爐內(nèi)，在500℃下碳化4 h得到生物炭，其基本性質(zhì)見(jiàn)表2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)水分水平，土壤含水量分別為基礎(chǔ)土壤田間持水量的33%（W33）、66%（W66）、100%（W100）；每個(gè)水分處理下設(shè)3個(gè)生物炭添加比例，生物炭干質(zhì)量分別占原土（50 g）干質(zhì)量的0（C0）、0.5%（C0.5）、2%（C2）。共9個(gè)處理，3次重復(fù)，培養(yǎng)相同的4批，分別在第8、15、30、60 d進(jìn)行破壞性取樣。

表2 生物炭基本性質(zhì)Table 2 Basic properties of biochar

表1 土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physical and chemical properties

參考Schulz等[16]的土壤培養(yǎng)方法，稱取過(guò)16目篩的土壤100 g于三角瓶中，添加設(shè)置的不同水平的水分與生物炭，用保鮮膜封口并用尖頭鑷子在瓶口扎4～6個(gè)小洞以供土壤呼吸，置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔1～2 d補(bǔ)一次水，以保持各處理下設(shè)置的水分含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定[17]：速效鉀用1 mol·L-1的乙酸銨溶液浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定；速效磷用0.03 mol·L-1氟化銨-0.025 mol·L-1鹽酸溶液浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定。

生物炭基本性質(zhì)測(cè)定：生物炭全磷測(cè)定采用過(guò)1 mm篩的生物炭樣品0.25 g，消煮后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，ICAP6000 Radial，Thermo，英國(guó)）測(cè)定磷濃度[18]；生物炭有效磷測(cè)定采用過(guò)1 mm篩的生物炭樣品0.25 g，用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定磷濃度[17]。

酸性土壤有效磷測(cè)定：以0.03 mol·L-1氟化銨-0.025 mol·L-1鹽酸溶液浸提土壤樣品，用鉬銻抗比色法測(cè)定磷濃度[19]。

土壤無(wú)機(jī)磷與生物炭無(wú)機(jī)磷形態(tài)分級(jí)測(cè)定：Al-P用 1.0 mol·L-1NH4Cl溶液浸提；Fe-P 用 0.1 mol·L-1NaOH溶液浸提；O-P用0.5 mol·L-1NaOH溶液浸提；Ca-P用0.5 mol·L-1H2SO4溶液浸提，而后用鉬銻抗比色法測(cè)定磷濃度[20]。

土壤酸性磷酸酶測(cè)定：采用磷酸苯二鈉比色法[21]，在酸性環(huán)境中，土壤酸性磷酸酶催化磷酸苯二鈉水解生成苯酚和磷酸氫二鈉，通過(guò)測(cè)定酚的生成量計(jì)算其活性。

土壤堿性磷酸酶測(cè)定：采用磷酸苯二鈉比色法[21]，在堿性環(huán)境中，土壤堿性磷酸酶催化磷酸苯二鈉水解生成苯酚和磷酸氫二鈉，通過(guò)測(cè)定酚的生成量計(jì)算其活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本研究采用IBM SPSS Statistics 20、Excel 2013與Origin 9.0等軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用二因素隨機(jī)區(qū)組方差分析，通過(guò)LSD進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，用Pearson相關(guān)系數(shù)分析各指標(biāo)間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分與生物炭量對(duì)土壤pH的影響

如表3所示，在相同時(shí)期，相同水分條件下，土壤pH值隨著生物炭施入量增加顯著增加，但相同生物炭量下，土壤pH與水分添加量無(wú)相關(guān)性，可見(jiàn)生物炭的施入能有效提高土壤pH值，緩解土壤酸度。

表3 添加不同水分與生物炭量土壤pH隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Table 3 Dynamics of soil pH over time with different water and biochar content

2.2 不同水分與生物炭量對(duì)土壤Al-P含量的影響

如圖1所示，在相同的水分條件下，土壤Al-P含量皆隨著施入生物炭量的增加而增加，且各時(shí)間段的極大值皆出現(xiàn)在C2W100，最大值為第15 d C2W100處理下出現(xiàn)的25.02 mg·kg-1，最小值為第8 d C0W66處理下出現(xiàn)的1.51 mg·kg-1。培養(yǎng)后期，在添加相同量的生物炭條件下，土壤Al-P含量與水分的添加量成正比。在同一處理下，土壤Al-P含量皆隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，在第15 d或30 d達(dá)到最大值后下降。

2.3 不同水分與生物炭量對(duì)土壤Ca-P含量的影響

如圖2所示，在相同的水分條件下，培養(yǎng)前期土壤Ca-P含量基本隨著生物炭含量的增加而增加。除第60 d，其他各時(shí)間段的極大值皆出現(xiàn)在C2W100處，最大值為第30 d C2W100處理下出現(xiàn)的21.48 mg·kg-1，最小值為第60 d C0W100處理下出現(xiàn)的3.18 mg·kg-1。在同一處理下，土壤Ca-P含量在培養(yǎng)前期與中期變化不大，培養(yǎng)后期在水分較少的處理下含量有所升高，水分與生物炭含量相對(duì)較高的處理下含量下降。

2.4 不同水分與生物炭量對(duì)土壤Fe-P含量的影響

圖1 添加不同水分與生物炭量下土壤Al-P含量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 1 Dynamic changes of soil Al-P content over time with different water and biochar contents

圖2 添加不同水分與生物炭量土壤Ca-P含量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 2 Dynamic changes of soil Ca-P content over time with different water and biochar contents

圖3 添加不同水分與生物炭量土壤Fe-P含量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 3 Dynamic changes of soil Fe-P content over time with different water and biochar contents

如圖3所示，在相同的水分條件下，土壤Fe-P含量隨著生物炭添加量的增加呈上升或先升后降的趨勢(shì)，第 8、15、30、60 d 的極大值分別出現(xiàn)在 C2W100、C0.5W100、C2W66、C0W33處理，最大值為第 60 d C0W33處理下出現(xiàn)的36.24 mg·kg-1，最小值為第60 d C0W66處理下出現(xiàn)的6.20 mg·kg-1。在同一處理下，土壤Fe-P含量在培養(yǎng)前期與中期變化不大，培養(yǎng)后期除C0W33、C0W100、C0.5W100處理外，其他處理下Fe-P含量出現(xiàn)不同程度的下降。

2.5 不同水分與生物炭量對(duì)土壤O-P含量的影響

如圖4所示，在相同的水分條件下，土壤O-P含量基本隨著生物炭添加量的增加呈下降或先上升后下降的趨勢(shì)，第8、15、30、60 d的極大值分別出現(xiàn)在C0.5W66、C0W66、C2W100、C0W33處理，最大值為第 30 d C2W100處理下出現(xiàn)的15.85 mg·kg-1，最小值為第8 d C0W33處理下出現(xiàn)的4.23 mg·kg-1。在同一處理下，土壤O-P含量在培養(yǎng)前期與中期呈上升趨勢(shì)，而在培養(yǎng)的后期，除C0W33處理外，其他處理皆呈顯著下降趨勢(shì)。

2.6 不同水分與生物炭量對(duì)土壤有效磷含量的影響

如圖5所示，在相同的水分條件下，土壤有效磷（A-P）含量大致與生物炭添加量成正比，第8、15、30、60 d 的極大值分別出現(xiàn)在 C2W33、C2W66、C2W100、C2W33、處理，最大值為第60 d C2W33處理下出現(xiàn)的18.81 mg·kg-1，最小值為第60 d C0W100處理下出現(xiàn)的0.65 mg·kg-1。這說(shuō)明，水分與生物炭的施入對(duì)土壤A-P含量起到顯著影響，顯著增加了土壤中可供植物直接利用的A-P含量。添加相同量的生物炭，土壤A-P含量在培養(yǎng)前期與中期大致隨水分的增加而增加，在培養(yǎng)的第60 d A-P含量隨水分增加呈現(xiàn)出下降或先升后降的趨勢(shì)。這說(shuō)明適宜的水分與生物炭添加量才能使A-P含量達(dá)到最高。

土壤A-P含量與土壤pH值（P＜0.01）、Al-P（P＜0.05）、Ca-P（P＜0.01）呈顯著正相關(guān)（表4）。這說(shuō)明土壤pH值的升高，Al-P、Ca-P含量的增加，能促進(jìn)土壤A-P含量的升高。同時(shí)，pH值與Al-P（P＜0.01）、Ca-P（P＜0.01）呈極顯著正相關(guān)（表4）。這說(shuō)明土壤pH值的升高能夠顯著影響土壤中Al-P、Ca-P的含量，提高土壤磷活性。

2.7 不同水分與生物炭量對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響

圖4 添加不同水分與生物炭量土壤O-P含量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 4 Dynamic changes of soil O-P content over time with different water and biochar contents

圖5 添加不同水分與生物炭量土壤A-P含量隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 5 Dynamic changes of soil A-P content over time with different water and biochar contents

表4 有效磷與土壤pH值、磷素形態(tài)的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between available phosphorus and soil pH and phosphorus form

在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，在相同的水分條件下，土壤酸性磷酸酶（ACP）活性大致隨著生物炭添加量的增加呈下降趨勢(shì)（圖6），且各時(shí)間段的極大值基本出現(xiàn)在C0W33和C0.5W33處理下，最大值為第60 d C0W33處理下出現(xiàn)的 10.75 μmol·d-1·g-1，最小值為第 60 d C2W100處理下出現(xiàn)的 3.13 μmol·d-1·g-1。在添加相同量的生物炭條件下，土壤ACP活性也隨著水分的增加呈下降趨勢(shì)。這表明，生物炭與水分的大量施入會(huì)降低土壤的ACP活性。

2.8 不同水分與生物炭量對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響

在相同的水分條件下，土壤堿性磷酸酶（ALP）活性大致隨著生物炭含量的增加而呈下降或波折上升趨勢(shì)（圖7），最大值為第60 d C0.5W33處理下出現(xiàn)的4.73 μmol·d-1·g-1，最小值為第 8 d C0W100處理下出現(xiàn)的2.40 μmol·d-1·g-1。在培養(yǎng)的第8 d與第15 d內(nèi)，土壤ALP含量總體在 3 μmol·d-1·g-1上下浮動(dòng)，在培養(yǎng)的第30 d與第60 d內(nèi)，土壤ALP含量總體在4 μmol·d-1·g-1上下浮動(dòng)，這也說(shuō)明隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤ALP含量有所上升。在添加相同量的生物炭條件下，土壤ALP含量隨水分的增加則呈現(xiàn)出波折上升或波折下降趨勢(shì)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，生物炭與水分的施入總體上增加了土壤的ALP活性。

如表5所示，土壤A-P含量與土壤ACP活性呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與土壤ALP活性無(wú)相關(guān)性。這說(shuō)明土壤ACP活性的降低有利于土壤A-P含量的升高。

2.9 生物炭磷分級(jí)與土壤磷分級(jí)等的相關(guān)性分析

如表6所示，生物炭的Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P皆與土壤的Al-P含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），各相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.923，而與土壤的其他磷素形態(tài)無(wú)相關(guān)性，這表明生物炭的施入僅能直接增加土壤中Al-P含量。土壤pH值也與土壤Al-P含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.929。此外，土壤ACP活性與土壤Al-P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.906，與土壤O-P含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.690。

圖6 添加不同水分與生物炭量土壤酸性磷酸酶活性隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 6 Dynamics changes of soil acid phosphatase activity over time with different water and biochar contents

圖7 添加不同水分與生物炭量土壤堿性磷酸酶活性隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)Figure 7 Dynamics changes of soil alkaline phosphatase activity over time with different water and biochar contents

表5 有效磷、土壤酸性磷酸酶、堿性磷酸酶的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient between available phosphorus and soil acid phosphatase and alkaline phosphatase

3 討論

磷素是植物生長(zhǎng)所必需的大量元素之一，參與植物體內(nèi)的多種化學(xué)組成，而土壤是植物所需磷素主要且直接的重要來(lái)源，土壤所處環(huán)境、理化性質(zhì)等會(huì)對(duì)土壤中磷素形態(tài)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一定的影響，其中，土壤水分是影響土壤中磷素有效性的重要因子[22-23]。生物炭作為一種新型材料，目前在改良土壤、大氣碳匯增匯減排、修復(fù)污染環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用[24]。

在本研究中，相同水分條件下，土壤的A-P含量基本隨著生物炭施入量的增加而增加，這與前人研究結(jié)果一致[25]。已有研究指出，生物炭之所以能夠提高土壤磷素有效性：（1）生物炭本身含有一定量的磷，這是因?yàn)樯镔|(zhì)的木質(zhì)組織在碳化過(guò)程中釋放了磷酸鹽，同時(shí)在制備過(guò)程中原材料中的磷幾乎全部被保留在生物炭中，這些磷隨著生物炭添加到土壤中成為土壤磷的直接來(lái)源[26]；（2）生物炭的施入減輕了土壤酸度，提高了土壤的pH值，而在酸性土壤中，pH的輕微變化都會(huì)顯著減少磷與Al3+和Fe3+的沉淀，從而提高了土壤的磷素有效性[27-28]。此外，杉葉炭的添加豐富了土壤細(xì)菌群落多樣性，尤其提高了土壤伯克氏菌屬（Burkholderia）等解磷菌的豐度[27，29]，同時(shí)，這些解磷微生物分泌的磷酸酶與有機(jī)酸可以將土壤中部分有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為有效磷[7]；（3）生物炭與水分的添加活化了土壤中難溶態(tài)的Al-P、Ca-P與Fe-P，同時(shí)降低了O-P的含量[14]。

在本研究中，同一時(shí)期相同水分條件下，Al-P含量隨著生物炭含量的增加而增加，這主要是因?yàn)樯锾勘旧頂y帶磷素[26]，添加到土壤中首先被Al3+固定下來(lái)，而后同一處理隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，Al-P含量呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，上升可能是因?yàn)樯锾康氖┤雽?duì)磷的固定產(chǎn)生了正激發(fā)效應(yīng)，而后下降是因?yàn)殡S著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤中Al3+固定的磷素被活化釋放，增加了土壤中可利用的A-P的含量。此外，在本研究中，Ca-P含量在培養(yǎng)后期添加水分較少的處理下有所升高，添加水分較多的處理下出現(xiàn)不同程度的下降，這可能是因?yàn)閰捬鯒l件下的濕潤(rùn)環(huán)境能降低土壤對(duì)磷的固定能力，進(jìn)一步提高磷素的溶解活性[30]，說(shuō)明在培養(yǎng)后期，水分含量對(duì)Ca-P含量影響較大。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤A-P含量與Al-P（P＜0.05）、Ca-P（P＜0.01）含量呈顯著正相關(guān)，這表明Al-P、Ca-P是土壤的有效磷源，這與劉樹堂等[31]和洪燦[32]的研究結(jié)果相似。我們的研究表明，土壤Fe-P含量在培養(yǎng)后期除C0W33、C0W100、C0.5W100這3個(gè)處理外，其他處理下Fe-P含量均出現(xiàn)不同程度的下降，可見(jiàn)生物炭與水分的添加在培養(yǎng)后期也活化了部分磷素，提高了土壤磷素有效性，這與洪燦[32]的研究結(jié)果相似。其中，相較于培養(yǎng)第30 d各處理下的Fe-P含量，第60 d的Fe-P含量在添加生物炭較多的C2處理下出現(xiàn)6.91～8.86 mg·kg-1的降幅，可能是由于生物炭的大量添加，增加了土壤磷的解吸，從而提高了磷素有效性[33]，降幅最大的為 C0.5W33，下降了 16.44 mg·kg-1，這表明適量的生物炭與水分添加在培養(yǎng)后期更利于減少土壤中Fe3+的吸附。在酸性土壤中，磷酸鐵鹽在風(fēng)化過(guò)程中易發(fā)生水解作用，而使無(wú)定形的磷酸鋁和磷酸鐵表面形成Fe2O3膜包裹，難以被植物吸收利用[34]。在本研究中，O-P含量在培養(yǎng)中期呈上升趨勢(shì)，而在培養(yǎng)的后期，除C0W33處理外，其他處理皆呈顯著下降趨勢(shì)，這表明在未施生物炭且水分含量少的酸性土壤中更易形成O-P，同時(shí)其他處理下的生物炭與水分的不同量添加皆降低了O-P含量，從而提高了磷素有效性，這與張婷等[35]的研究結(jié)果相似。

表6 生物炭磷分級(jí)與土壤磷分級(jí)等的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient between biochar phosphorus fractionation and soil phosphorus fractionation

除土壤A-P外，磷酸酶活性也是表征土壤供磷能力的重要指標(biāo)。在本研究中，土壤ACP含量遠(yuǎn)大于土壤ALP，這是因?yàn)樵囼?yàn)土壤為酸性紅壤，酸性酶促反應(yīng)更為強(qiáng)烈，ACP起主導(dǎo)作用[36]。在相同時(shí)期，相同水分處理下，土壤ACP含量基本隨著生物炭添加量的增加而降低，而與土壤pH值的變化趨勢(shì)正好相反，這是因?yàn)樯锾康氖┤胫泻土送寥赖乃岫龋沟肁CP含量降低。Zhang等[37]也有相似的研究結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)適量生物炭處理可顯著增加土壤的ACP，而高量生物炭處理則對(duì)ACP略有抑制，并指出這可能是生物炭自身的偏堿性使土壤pH值增大所致。而Zhai等[38]的培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紅壤中酸性磷酸單酯酶活性和潮土中堿性磷酸單酯酶活性均隨著玉米秸稈生物炭添加量的增加而顯著降低，并認(rèn)為這是由于大量無(wú)機(jī)磷的存在所致。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤A-P與土壤ACP呈顯著負(fù)相關(guān)，表明ACP活性的降低有利于A-P含量的升高。土壤ALP的含量在3～5 μmol·d-1·g-1之間變化，主要呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，這可能是水分與生物炭共同作用的結(jié)果，一方面淹水能顯著降低土壤ALP[39]，另一方面生物炭對(duì)其有一定程度的激發(fā)作用，這與Zhang等[37]的研究結(jié)果一致。

由生物炭各磷素形態(tài)與土壤磷分級(jí)等的相關(guān)性分析可得，生物炭的各磷素形態(tài)僅與土壤的Al-P含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.923，表明生物炭的直接施入僅能直接增加土壤中的Al-P含量，說(shuō)明生物炭是土壤Al-P的直接磷源。而土壤pH值與土壤Al-P含量的正相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.929，說(shuō)明相對(duì)于生物炭各磷素形態(tài)對(duì)Al-P含量的影響，土壤pH值的提高更有利于土壤Al-P含量的增加和土壤磷素環(huán)境的改良。此外，土壤ACP活性與土壤Al-P含量的負(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.906，與土壤O-P含量的正相關(guān)系數(shù)達(dá)0.690，說(shuō)明土壤ACP活性的降低利于土壤Al-P含量的升高，同時(shí)降低了土壤O-P含量，增加了土壤可利用磷素含量。

南方酸性土壤缺磷是限制植物生長(zhǎng)的重要因素，生物炭更適用于改良酸性土壤，可以有效提高酸性土壤中作物產(chǎn)量[40]。水分也是動(dòng)植物生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)，土壤水分過(guò)多或過(guò)少都對(duì)植物生長(zhǎng)與土壤環(huán)境不利。但對(duì)于何種水分條件與生物炭施入量能夠更好地提高酸性土壤磷素有效性的問(wèn)題是今后研究的重要內(nèi)容。

4 結(jié)論

（1）生物炭的添加能夠有效提高土壤pH值、A-P含量，同時(shí)降低土壤的ACP活性。

（2）生物炭各磷素形態(tài)與土壤磷分級(jí)等的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，生物炭的直接施入僅能直接增加土壤中的Al-P含量，且土壤pH值、土壤ACP活性與生物炭各磷素形態(tài)對(duì)土壤Al-P含量影響程度的大小為pH值＞生物炭＞ACP。

（3）在培養(yǎng)前期，主要是生物炭對(duì)土壤各磷素形態(tài)，特別是Al-P含量產(chǎn)生影響，而與水分的相關(guān)性不大；在培養(yǎng)后期，主要是土壤水分含量對(duì)土壤磷素形態(tài)產(chǎn)生影響。