生物炭配施硝化/脲酶抑制剂及秸秆覆盖对红壤茶园氮磷淋失影响

廖启元; 李粤丰; 詹慧秀; 童成立; 方贤滔; 王聪; 吴金水; 沈健林

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.05.018

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

生物炭配施硝化/脲酶抑制剂及秸秆覆盖对红壤茶园氮磷淋失影响

基础研究 | 更新时间：2025-10-23

- 生物炭配施硝化/脲酶抑制剂及秸秆覆盖对红壤茶园氮磷淋失影响
- Effects of Biochar Combined with Nitrification/Urease Inhibitor and Straw Mulching on Nitrogen and Phosphorus Leaching in Red Soil Tea Plantations
- 水土保持学报 2025年39卷第5期页码：116-127
- 作者机构：
  
  1.广西大学林学院，广西森林生态与保育重点实验室，亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁 530004
  2.中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室，长沙 410125
- 作者简介：
  
  廖启元（2000—），男，硕士研究生，主要从事土壤氮磷循环研究。E-mail：1762354141@qq.com
  王聪（1989—），男，副教授，博士生导师，主要从事土壤碳氮循环研究。E-mail：wangcuriel@foxmail.com
  沈健林（1982—），男，研究员，博士生导师，主要从事碳氮磷循环及环境效应研究。E-mail：jlshen@isa.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2021YFD1700801);国家自然科学基金项目(42477378;42161144002)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.05.018
  中图分类号： S153.6
- CSTR：32310.14.stbcxb.2025.05.018
- 收稿：2025-01-26，
  
  修回：2025-03-06，
  
  录用：2025-03-21，
  
  网络首发：2025-06-18，
  
  纸质出版：2025-10-01
- 稿件说明：
移动端阅览
廖启元，李粤丰，詹慧秀，等.生物炭配施硝化/脲酶抑制剂及秸秆覆盖对红壤茶园氮磷淋失影响［J］.水土保持学报，2025，39（5）：116-127.

LIAO Qiyuan， LI Yuefeng， ZHAN Huixiu， et al. Effects of biochar combined with nitrification/urease inhibitor and straw mulching on nitrogen and phosphorus leaching in red soil tea plantations［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2025，39（5）：116-127.
廖启元，李粤丰，詹慧秀，等.生物炭配施硝化/脲酶抑制剂及秸秆覆盖对红壤茶园氮磷淋失影响［J］.水土保持学报，2025，39（5）：116-127. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.05.018. CSTR： 32310.14.stbcxb.2025.05.018.

LIAO Qiyuan， LI Yuefeng， ZHAN Huixiu， et al. Effects of biochar combined with nitrification/urease inhibitor and straw mulching on nitrogen and phosphorus leaching in red soil tea plantations［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2025，39（5）：116-127. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.05.018. CSTR： 32310.14.stbcxb.2025.05.018.

摘要

目的

为探究生物炭协同硝化/脲酶抑制剂配施及秸秆覆盖等管理措施在野外原位条件下对茶园氮磷淋失的影响，以期为茶园的氮磷淋失阻控提供科学依据。

方法

以亚热带地区红壤丘陵茶园为研究对象，通过设置不施肥（CK）、常规施肥（CON）、生物炭添加（BC）、生物炭＋硝化/脲酶抑制剂（BNI）和秸秆覆盖（RS）共5个处理。在1 a的观测期间内监测土壤理化性质变化及自然降雨条件下各处理淋溶液氮磷流失。

结果

观测期间，相较于CON处理，BNI处理土壤铵态氮和硝态氮质量分数最高且分别高出2.8%和72.8%。BNI处理土壤中铵态氮和硝态氮质量分数较高，可促进淋溶液中总氮浓度的提高。各处理土壤氮磷淋溶主要发生于春夏多雨时期，BC处理淋溶系数最高，为24.3%，RS处理淋溶系数最低，为8.3%。对淋溶液总氮流失量，BNI处理（275.0 kg/hm

）最高，RS处理（65.9 kg/hm

）最低；对淋溶液总磷流失量，其流失形态以颗粒态磷为主，BC处理（201.5 g/hm

）最高，RS处理（32.4 g/hm

）最低。相较于CON处理，RS处理淋溶液总氮流失量减少43.6%；BNI和RS处理淋溶液总磷流失量分别降低39.1%和77.2%。

结论

结合茶园土壤植物可利用养分含量及氮磷淋失的阻控能力，秸秆覆盖是减少茶园氮磷流失有效的管理措施。

Abstract

Objective

To investigate the effects of biochar combined with nitrification/urease inhibitors and straw mulching on nitrogen and phosphorus leaching under in situ field conditions， aiming to provide scientific evidence for controlling nitrogen and phosphorus leaching in tea plantations.

Methods

A red soil hillslope tea plantation in the subtropical region was selected as the study area. Five treatments were established： no fertilization （CK）， conventional fertilization （CON）， biochar addition （BC）， biochar combined with nitrification/urease inhibitors （BNI）， and straw mulching （RS）. Over a one-year observation period， changes in soil physicochemical properties and leaching losses of nitrogen and phosphorus under natural rainfall conditions were monitored.

Results

During the observation period， compared to the CON treatment， the BNI treatment exhibited the highest soil ammonium nitrogen and nitrate nitrogen mass fractions， which were 2.8% and 72.8% higher， respectively. The higher ammonium nitrogen and nitrate nitrogen levels in the BNI treatment led to an increase of total nitrogen concentration in the leaching solution. Soil nitrogen and phosphorus leaching primarily occurred during the rainy spring and summer seasons. The BC treatment showed the highest leaching coefficient at 24.3%， while the RS treatment had the lowest at 8.3%. For total nitrogen loss in leaching solution， the BNI treatment （275.0 kg/hm

） was highest， and the RS treatment （65.9 kg/hm

） was the lowest. For total phosphorus loss， particulate phosphorus was the dominant form of loss， with the BC treatment yielding the highest loss （201.5 g/hm

） and the RS treatment the lowest （32.4 g/hm

）. Compared with the CON treatment， the RS treatment reduced total nitrogen loss in leaching solution by 43.6%， while the BNI and RS treatments decreased total phosphorus loss by 39.1% and 77.2%， respectively.

Conclusion

Considering both soil plant-available nutrient content and the effectiveness in controlling nitrogen and phosphorus leaching， straw mulching is an effective management practice for reducing nitrogen and phosphorus losses in tea plantations.

关键词

Keywords

references

农业农村部关于印发《“十四五”全国种植业发展规划》的通知［J］. 中华人民共和国农业农村部公报， 2022 （ 2 ）： 26 - 43 .

Notice of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs on the issuance of the "14th Five-Year Plan" national planting industry development plan ［J］. Bulletin of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People's Republic of China ， 2022 （ 2 ）： 26 - 43 .

倪康，廖万有，伊晓云，等 . 我国茶园施肥现状与减施潜力分析［J］. 植物营养与肥料学报， 2019 ， 25 （ 3 ）： 421 - 432 .

NI K ， LIAO W Y ， YI X Y ， et al . Fertilization status and reduction potential in tea gardens of China ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2019 ， 25 （ 3 ）： 421 - 432 .

曾立雄，肖文发，黄志霖，等 . 三峡库区兰陵溪小流域养分流失特征［J］. 环境科学， 2013 ， 34 （ 8 ）： 3035 - 3042 .

ZENG L X ， XIAO W F ， HUANG Z L ， et al . Characteristics of nutrient loss of Lanlingxi watershed in the Three Gorges Reservoir area ［J］. Environmental Science ， 2013 ， 34 （ 8 ）： 3035 - 3042 .

韩晓飞，高明，谢德体，等 . 减磷配施有机肥对紫色土旱坡地磷素流失的消减效应［J］. 环境科学， 2016 ， 37 （ 7 ）： 2770 - 2778 .

HAN X F ， GAO M ， XIE D T ， et al . Reduction effect of reduced phosphorus fertilizer and combining organic fertilizers on phosphorus loss of purple soil sloping field ［J］. Environmental Science ， 2016 ， 37 （ 7 ）： 2770 - 2778 .

吴金水，李勇，李裕元，等 . 亚热带区域农业面源污染流域源头防控机理与技术示范［J］. 农业现代化研究， 2018 ， 39 （ 6 ）： 1009 - 1019 .

WU J S ， LI Y ， LI Y Y ， et al . Controlling mechanisms and technology demonstrations of agricultural non-point source pollution in subtropical catchments ［J］. Research of Agricultural Modernization ， 2018 ， 39 （ 6 ）： 1009 - 1019 .

AHUJA L R ， SHARPLEY A N ， YAMAMOTO M ， et al . The depth of rainfall-runoff-soil interaction as determined by 32 P ［J］. Water Resources Research ， 1981 ， 17 （ 4 ）： 969 - 974 .

付时丰，许莹，牛世伟，等 . 旱田土壤氮淋失阻控措施研究进展［J］. 环境科学与技术， 2020 ， 43 （ 6 ）： 161 - 168 .

FU S F ， XU Y ， NIU S W ， et al . Research progress of control measures for soil N leaching in dry farmland ［J］. Environmental Science and Technology ， 2020 ， 43 （ 6 ）： 161 - 168 .

蒋炳伸，沈健林，王娟，等 . 秸秆还田稻田土壤生物有效性磷及水稻磷吸收［J］. 水土保持学报， 2020 ， 34 （ 6 ）： 309 - 317 .

JIANG B S ， SHEN J L ， WANG J ， et al . Effect of straw incorporation on biologically-based phosphorus fractions and phosphorus uptake by rice in paddy field ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2020 ， 34 （ 6 ）： 309 - 317 .

VAN ZWIETEN L ， KIMBER S ， MORRIS S ， et al . Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility ［J］. Plant and Soil ， 2010 ， 327 （ 1 ）： 235 - 246 .

王峰，陈玉真，尤志明，等 . 生物黑炭对强酸性茶园土壤氮淋失的影响［J］. 水土保持学报， 2015 ， 29 （ 1 ）： 111 - 115 .

WANG F ， CHEN Y Z ， YOU Z M ， et al . Effect of biochar （ Camellia sinensis ） addition on nitrogen leaching in strong acid tea garden soils ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2015 ， 29 （ 1 ）： 111 - 115 .

CAO D Y ， LAN Y ， CHEN W F ， et al . Successive applications of fertilizers blended with biochar in the soil improve the availability of phosphorus and productivity of maize （ Zea mays L.）［J］. European Journal of Agronomy ， 2021 ， 130 ： e126344 .

张一，李厚华，何绪生，等 . 不同外源添加物质对土壤磷素淋溶和迁移特征的影响［J］. 干旱地区农业研究， 2017 ， 35 （ 5 ）： 151 - 156 .

ZHANG Y ， LI H H ， HE X S ， et al . Effect of different external materials on the leaching and movement characteristics of soil phosphorus ［J］. Agricultural Research in the Arid Areas ， 2017 ， 35 （ 5 ）： 151 - 156 .

LI Y Y ， FENG G ， TEWOLDE H ， et al . Soil， biochar， and nitrogen loss to runoff from loess soil amended with biochar under simulated rainfall ［J］. Journal of Hydrology ， 2020 ， 591 ： e125318 .

HARDIE M A ， OLIVER G ， CLOTHIER B E ， et al . Effect of biochar on nutrient leaching in a young apple orchard ［J］. Journal of Environmental Quality ， 2015 ， 44 （ 4 ）： 1273 - 1282 .

石艳星 . 脲酶/硝化双抑制剂缓释肥对番茄产量、品质及氮素利用率的影响研究［D］. 河北保定：河北农业大学， 2014 .

SHI Y X . Effects of urease/nitrification inhibitor application on tomato yield， quality and the influence of nitrogen utilizaton research ［D］. Baoding， Hebei ： Agricultural University of Hebei ， 2014 .

HE T H ， YUAN J J ， XIANG J ， et al . Combined biochar and double inhibitor application offsets NH 3 and N 2 O emissions and mitigates N leaching in paddy fields ［J］. Environmental Pollution ， 2022 ， 292 ： e118344 .

LAN T ， HE X Q ， WANG Q ， et al . Synergistic effects of biological nitrification inhibitor， urease inhibitor， and biochar on NH 3 volatilization， N leaching， and nitrogen use efficiency in a calcareous soil-wheat system ［J］. Applied Soil Ecology ， 2022 ， 174 ： e104412 .

齐龙波，周卫军，郭海彦，等 . 覆盖和间作对亚热带红壤茶园土壤磷营养的影响［J］. 中国生态农业学报， 2008 ， 16 （ 3 ）： 593 - 597 .

QI L B ， ZHOU W J ， GUO H Y ， et al . Phosphorus nutrient characteristics of tea plantation soils under rice-straw mulch and white-clover intercropping in hilly red-soils of south China ［J］. Chinese Journal of Eco-Agriculture ， 2008 ， 16 （ 3 ）： 593 - 597 .

单武雄，罗文，肖润林，等 . 连续5年施菜籽饼肥和稻草覆盖对茶园土壤生态系统的影响［J］. 中国生态农业学报， 2010 ， 18 （ 3 ）： 472 - 476 .

SHAN W X ， LUO W ， XIAO R L ， et al . Effect of 5-year rapeseed cake fertilization and straw mulching on tea plantation soil ecosystem ［J］. Chinese Journal of Eco-Agriculture ， 2010 ， 18 （ 3 ）： 472 - 476 .

WANG K K ， REN T ， YAN J Y ， et al . Straw returning mediates soil microbial biomass carbon and phosphorus turnover to enhance soil phosphorus availability in a rice-oilseed rape rotation with different soil phosphorus levels ［J］. Agriculture，Ecosystems and Environment ， 2022 ， 335 ： e107991 .

李卓，吴普特，冯浩，等 . 容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验［J］. 农业工程学报， 2009 ， 25 （ 6 ）： 40 - 45 .

LI Z ， WU P T ， FENG H ， et al . Simulated experiment on effect of soil bulk density on soil infiltration capacity ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2009 ， 25 （ 6 ）： 40 - 45 .

TAMMEORG P ， SIMOJOKI A ， MÄKELÄ P ， et al . Short-term effects of biochar on soil properties and wheat yield formation with meat bone meal and inorganic fertiliser on a boreal loamy sand ［J］. Agriculture， Ecosystems and Environment ， 2014 ， 191 ： 108 - 116 .

CASTELLINI M ， GIGLIO L ， NIEDDA M ， et al . Impact of biochar addition on the physical and hydraulic properties of a clay soil ［J］. Soil and Tillage Research ， 2015 ， 154 ： 1 - 13 .

孙宁婷，王小燕，周豪，等 . 生物质炭种类与混施深度对紫色土水分运移和氮磷流失的影响［J］. 土壤学报， 2022 ， 59 （ 3 ）： 722 - 732 .

SUN N T ， WANG X Y ， ZHOU H ， et al . Effects of kind and incorporation depth of biochars on water movement and nitrogen and phosphorus loss in purple soil ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2022 ， 59 （ 3 ）： 722 - 732 .

齐瑞鹏，张磊，颜永毫，等 . 定容重条件下生物炭对半干旱区土壤水分入渗特征的影响［J］. 应用生态学报， 2014 ， 25 （ 8 ）： 2281 - 2288 .

QI R P ， ZHANG L ， YAN Y H ， et al . Effects of biochar addition into soils in semiarid land on water infiltration under the condition of the same bulk density ［J］. Chinese Journal of Applied Ecology ， 2014 ， 25 （ 8 ）： 2281 - 2288 .

王识然，张琪，王宇，等 . 垄沟秸秆覆盖还田对耕层土壤结构性及含水量的影响［J］. 吉林农业大学学报， 2021 ， 43 （ 5 ）： 581 - 584 .

WANG S R ， ZHANG Q ， WANG Y ， et al . Effects of furrows straw mulching on structure and water content of topsoil ［J］. Journal of Jilin Agricultural University ， 2021 ， 43 （ 5 ）： 581 - 584 .

屠丹，毛天旭 . 添加生物质炭对喀斯特地区黄壤饱和导水率的影响［J］. 水土保持研究， 2021 ， 28 （ 5 ）： 108 - 113 .

TU D ， MAO T X . Effect of biochar addition on saturated hydraulic conductivity of yellow soil in karst areas ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2021 ， 28 （ 5 ）： 108 - 113 .

张晴雯，陈尚洪，刘定辉，等 . 农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的调控效应［J］. 核农学报， 2016 ， 30 （ 7 ）： 1395 - 1403 .

ZHANG Q W ， CHEN S H ， LIU D H ， et al . Effects of agricultural activities on runoff， sediment and erodibility of purple soil from sloping cropland ［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences ， 2016 ， 30 （ 7 ）： 1395 - 1403 .

郑凤君，王雪，李生平，等 . 免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应［J］. 中国农业科学， 2021 ， 54 （ 3 ）： 596 - 607 .

ZHENG F J ， WANG X ， LI S P ， et al . Synergistic effects of soil moisture， aggregate stability and organic carbon distribution on wheat yield under no-tillage practice ［J］. Scientia Agricultura Sinica ， 2021 ， 54 （ 3 ）： 596 - 607 .

李涛，石元亮，李学文，等 . NBPT在土壤中的降解及其影响因子［J］. 生态学杂志， 2006 ， 25 （ 9 ）： 1082 - 1086 .

LI T ， SHI Y L ， LI X W ， et al . Degradation and its affecting factors of NBPT in soil ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2006 ， 25 （ 9 ）： 1082 - 1086 .

茶正早，林钊沐，罗微 . 德国新型硝化抑制剂DMPP ［J］. 安徽农学通报， 2007 ， 13 （ 12 ）： 46 - 48 .

CHA Z Z ， LIN Z M ， LUO W . German novel nitrification inhibitor DMPP ［J］. Anhui Agricultural Science Bulletin ， 2007 ， 13 （ 12 ）： 46 - 48 .

陶朋闯，陈效民，靳泽文，等 . 生物质炭与氮肥配施对旱地红壤微生物量碳、氮和碳氮比的影响［J］. 水土保持学报， 2016 ， 30 （ 1 ）： 231 - 235 .

TAO P C ， CHEN X M ， JIN Z W ， et al . Effects of biochar combined with nitrogen fertilizers on microbial biomass C， N and carbon-to-nitrogen ratio of upland red soil ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2016 ， 30 （ 1 ）： 231 - 235 .

李卓瑞，韦高玲 . 不同生物炭添加量对土壤中氮磷淋溶损失的影响［J］. 生态环境学报， 2016 ， 25 （ 2 ）： 333 - 338 .

LI Z R ， WEI G L . Effects of biochar with different additive amounts on the leaching loss of nitrogen and phosphorus in soils ［J］. Ecology and Environmental Sciences ， 2016 ， 25 （ 2 ）： 333 - 338 .

马胜兰，况福虹，林洪羽，等 . 秸秆还田量对川中丘陵冬小麦-夏玉米轮作体系土壤物理特性的影响［J］. 中国农业科学， 2023 ， 56 （ 7 ）： 1344 - 1358 .

MA S L ， KUANG F H ， LIN H Y ， et al . Effects of straw incorporation quantity on soil physical characteristics of winter wheat-summer maize rotation system in the central hilly area of Sichuan basin ［J］. Scientia Agricultura Sinica ， 2023 ， 56 （ 7 ）： 1344 - 1358 .

PIONKE H B ， GBUREK W J ， SCHNABEL R R ， et al . Seasonal flow， nutrient concentrations and loading patterns in stream flow draining an agricultural hill-land watershed ［J］. Journal of Hydrology ， 1999 ， 220 （ 1/2 ）： 62 - 73 .

李娟 . 不同施肥处理对稻田氮磷流失风险及水稻产量的影响［D］. 杭州：浙江大学， 2016 .

LI J . Effects of different fertilization treatments on rice yield and the risk of nitrogen and phosphorus losses from paddy field ［D］. Hangzhou ： Zhejiang University ， 2016 .

代银分，李永梅，范茂攀，等 . 不同原料生物炭对磷的吸附-解吸能力及其对土壤磷吸附解析的影响［J］. 山西农业大学学报（自然科学版）， 2016 ， 36 （ 5 ）： 345 - 351 .

DAI Y F ， LI Y M ， FAN M P ， et al . The study on phosphorus sorption-desorption capacity of different biochar and the effects of its amendment to soil ［J］. Journal of Shanxi Agricultural University （Natural Science Edition）， 2016 ， 36 （ 5 ）： 345 - 351 .

褚军，薛建辉，金梅娟，等 . 生物炭对农业面源污染氮、磷流失的影响研究进展［J］. 生态与农村环境学报， 2014 ， 30 （ 4 ）： 409 - 415 .

CHU J ， XUE J H ， JIN M J ， et al . Review of researches on effects of biochar in reducing nitrogen and phosphorus losses with agricultural nonpoint source pollution ［J］. Journal of Ecology and Rural Environment ， 2014 ， 30 （ 4 ）： 409 - 415 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

秸秆还田方式对川南紫色土坡地水沙及氮磷流失的影响

海带多糖与生化抑制剂结合的稳定性尿素在黑土和黄土水稻上的施用效果

添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响

模拟酸雨条件下生物炭配施沸石对江西某钨矿区Pb、Cd、W的淋溶效应

生物炭-秸秆隔层协同改良对盐碱土壤水分入渗过程的影响