生物炭在甘蔗上的应用研究综述

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0770

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (25): 18-23.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0770

生物炭在甘蔗上的应用研究综述

桂意云¹(), 李海碧¹^,², 韦金菊¹, 祝开¹, 周会¹, 刘昔辉¹()

¹ 广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，南宁 530007
² 广西南亚热带农业科学研究所，广西崇左 532400

收稿日期:2023-11-09 修回日期:2024-05-15 出版日期:2024-09-05 发布日期:2024-08-27
通讯作者:
刘昔辉，男，1982年出生，广东丰顺人，研究员，研究方向：甘蔗抗逆分子育种。通信地址：530007 广西南宁大学东路172号广西壮族自治区农业科学院，E-mail：xihuiliu2006@126.com。
作者简介:
桂意云，女，1980年出生，湖南祁阳人，助理研究员，研究方向：甘蔗抗逆与土壤养分。通信地址：530007 广西南宁大学东路172号广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，E-mail：guiyiyun@gxaas.net。
基金资助:
国家重点研发计划项目“广西高糖高产甘蔗新品种选育与装备研制及集成示范”(2022YFD2301100); 广西自然科学基金项目“蔗叶生物炭还田对蔗地土壤剖面有机碳组分的影响”(2024GXNSFAA010451); 国家糖料产业技术体系项目“甘蔗耐旱耐寒及宜机化品种改良”(CARS-170105)

Review on Application of Biochar in Sugarcane Cultivation

GUI Yiyun¹(), LI Haibi¹^,², WEI Jinju¹, ZHU Kai¹, ZHOU Hui¹, LIU Xihui¹()

¹ Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement (Guangxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning 530007
² Guangxi South Subtropical Agricultural Science Research Institute, Chongzuo, Guangxi 532400

Received:2023-11-09 Revised:2024-05-15 Published:2024-09-05 Online:2024-08-27

摘要/Abstract

摘要：

文章综述了生物炭在甘蔗栽培中的应用及其影响。对生物炭在甘蔗上的应用种类和施用方法进行了归纳总结，并探讨了施用生物炭对甘蔗生长、土壤理化性质以及微生物群落结构的影响，分析了生物炭对蔗地土壤固碳减排和甘蔗病害防治方面的作用和效果。提出未来可开展关于生物炭与蔗地土壤长期互作效应及机制、有益微生物活性和关键种群变化等方面的深入研究，并加强对蔗叶资源化利用等问题的探讨，以进一步推进生物炭在甘蔗栽培中的应用。

关键词: 甘蔗, 生物炭, 应用, 土壤, 固碳减排

Abstract:

This paper reviewed the application and effects of biochar in sugarcane cultivation. The application types and methods of biochar on sugarcane were summarized, and the effects of biochar application on sugarcane growth, soil physical and chemical properties, and microbial community structure were discussed. The effects of biochar on soil carbon sequestration, carbon emission reduction, and sugarcane disease prevention and control were analyzed. In addition, the paper proposed that in-depth research on the long-term interaction effects and mechanisms of biochar and sugarcane soil, the activities of beneficial microorganisms, and the changes of key populations should be carried out in the future, and the discussion on the resource utilization of sugarcane leaves should be strengthened, so as to further promote the application of biochar in sugarcane cultivation.

Key words: sugarcane, biochar, application, soil, carbon sequestration and emission reduction

桂意云, 李海碧, 韦金菊, 祝开, 周会, 刘昔辉. 生物炭在甘蔗上的应用研究综述[J]. 中国农学通报, 2024, 40(25): 18-23.

GUI Yiyun, LI Haibi, WEI Jinju, ZHU Kai, ZHOU Hui, LIU Xihui. Review on Application of Biochar in Sugarcane Cultivation[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(25): 18-23.

图/表 2

参考文献 37

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原材料	pH	全碳/(g/kg)	全氮/(g/kg)	全磷/(g/kg)	全钾/(g/kg)	碳氮比	文献
甘蔗秸秆	9.7、8.5、8.8、 9.1、11.01	458、30.8、 550.45	0.97、4.6、 9.2、10.50	2.53、1.06、 0.69、27.5	23.90、12.6、31.9	39.4、99.5、52.4	[22]、[3]、[16]、 [23]、[9]、[24]
蔗渣	6.6、7.9、8.8、7.3	594、712、632.3	3.4、4.6、3.7	1.07、1.2、0.69	8.65、5.3	244.4、99.5	[3]、[14]、[17]、[25]
稻壳	9.0	553、48	3.08、1.44	3.81、15.43	14.3、14.91	-	[8⇓⇓⇓⇓⇓⇓]、[15]
玉米秸秆	-	-	-	2.5	13.4	-	[20]
玉米芯	8.87	-	8.78	12.53	13.58	-	[26]
小麦秸秆	-	-	-	0.89、0.8	48.9、8.0	-	[20]、[21]
木薯秸秆	-	674	5.43	-	-	-	[7⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓]、[27]
甘蔗滤泥	7.65	298.8	0.8	20.6	12.8	-	[6]
硬木	8.5	64	0.64	3.27	6.41	-	[15]
马粪	8.8	72	1.02	11.99	17.89	-	[15]
桉树	6.7、6.1	718、567	3.3、5.0	0.99、8.0	3.54	-	[28]、[11]、[29]
竹子	10.13	524	5.14	-	15.20	-	[30]

原材料	pH	全碳/(g/kg)	全氮/(g/kg)	全磷/(g/kg)	全钾/(g/kg)	碳氮比	文献
甘蔗秸秆	9.7、8.5、8.8、 9.1、11.01	458、30.8、 550.45	0.97、4.6、 9.2、10.50	2.53、1.06、 0.69、27.5	23.90、12.6、31.9	39.4、99.5、52.4	[22]、[3]、[16]、 [23]、[9]、[24]
蔗渣	6.6、7.9、8.8、7.3	594、712、632.3	3.4、4.6、3.7	1.07、1.2、0.69	8.65、5.3	244.4、99.5	[3]、[14]、[17]、[25]
稻壳	9.0	553、48	3.08、1.44	3.81、15.43	14.3、14.91	-	[8⇓⇓⇓⇓⇓⇓]、[15]
玉米秸秆	-	-	-	2.5	13.4	-	[20]
玉米芯	8.87	-	8.78	12.53	13.58	-	[26]
小麦秸秆	-	-	-	0.89、0.8	48.9、8.0	-	[20]、[21]
木薯秸秆	-	674	5.43	-	-	-	[7⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓]、[27]
甘蔗滤泥	7.65	298.8	0.8	20.6	12.8	-	[6]
硬木	8.5	64	0.64	3.27	6.41	-	[15]
马粪	8.8	72	1.02	11.99	17.89	-	[15]
桉树	6.7、6.1	718、567	3.3、5.0	0.99、8.0	3.54	-	[28]、[11]、[29]
竹子	10.13	524	5.14	-	15.20	-	[30]

地点	年份	方式	土壤类型	用量	土壤取样深度/cm	研究内容	文献
日本	2005	室外人工池	黏土	3%生物炭，按0.30 m耕深土壤的重量计算	-	甘蔗生长、土壤水分、硝态氮	[17]
印度	2011	大田	贫瘠土壤	10 t/hm²	0~20	土壤养分、作物产量	[6]
印度	2013	盆栽	沙质土壤pH 6.7	5、10 t/hm²	-	土壤性质	[9]
泰国东北部	2013	大田	沙质土壤pH 5.4	0、3.1、6.2 t/hm²	0~15	土壤营养元素氮磷钾	[28]
泰国东北部	2013	大田	沙质土壤pH 5.4	0、3.1、6.2 t/hm²	0~15	土壤中一氧化二氮的释放和酶活性	[11]
广西大学	2014	盆栽	pH 6.35	0、10、20 t/hm²	-	甘蔗生长、光合特性和养分分布	[7]
佛罗里达	2014	大田	砂土pH 5.9	1%、2%	-	甘蔗产量、叶片养分	[15]
路易斯安那州立大学	2016	大田	轻质地土壤和重质地土壤	11 t/hm²	0~15	土壤中的养分、作物产量	[14]
库达洛尔甘蔗研究站	2017	大田	砂质	2 t/hm²	-	甘蔗生长性状	[16]
广州	2018	盆栽	红壤pH 4.4	4%配合尿素	0~20	土壤硝化作用	[24]
巴西	2018	温室大棚	-	0%、25%、50%、75%、100%(v/v) 替代传统基质	-	甘蔗幼苗生长	[29]
福建	2018	盆栽	pH 5.5	0%、0.625%、2%	-	甘蔗幼苗生长	[30]
美国路易斯安那州	2019	盆栽	砂质壤土	0%、4%、8%	-	甘蔗产量、糖分	[3]
沙赫雷科德大学	2019	盆栽	石灰性黏壤土	-	-	土壤有效磷	[23]
福建	2019	大田	黏壤土pH 5.21	6.75 t/hm²	0~20	宿根蔗土壤理化性质和微生物群落	[26]
福建	2019	盆栽	pH 6.5	氮肥用量比正常施用量减少25%，配施1%生物炭调理剂	-	甘蔗苗生长和土壤养分	[31]
广西	2020	大田	赤红壤pH 4.0	3 t/hm²	0~20	土壤养分、酶活性及微生物多样性	[8]
印度	-	盆栽	pH 7.7	0%、1%、3%、5%	-	根际微生物沉降	[10]
沙赫雷科德大学	-	盆栽	石灰性黏壤土pH 8.0	25 t/hm²	-	磷有效性	[25]

地点	年份	方式	土壤类型	用量	土壤取样深度/cm	研究内容	文献
日本	2005	室外人工池	黏土	3%生物炭，按0.30 m耕深土壤的重量计算	-	甘蔗生长、土壤水分、硝态氮	[17]
印度	2011	大田	贫瘠土壤	10 t/hm²	0~20	土壤养分、作物产量	[6]
印度	2013	盆栽	沙质土壤pH 6.7	5、10 t/hm²	-	土壤性质	[9]
泰国东北部	2013	大田	沙质土壤pH 5.4	0、3.1、6.2 t/hm²	0~15	土壤营养元素氮磷钾	[28]
泰国东北部	2013	大田	沙质土壤pH 5.4	0、3.1、6.2 t/hm²	0~15	土壤中一氧化二氮的释放和酶活性	[11]
广西大学	2014	盆栽	pH 6.35	0、10、20 t/hm²	-	甘蔗生长、光合特性和养分分布	[7]
佛罗里达	2014	大田	砂土pH 5.9	1%、2%	-	甘蔗产量、叶片养分	[15]
路易斯安那州立大学	2016	大田	轻质地土壤和重质地土壤	11 t/hm²	0~15	土壤中的养分、作物产量	[14]
库达洛尔甘蔗研究站	2017	大田	砂质	2 t/hm²	-	甘蔗生长性状	[16]
广州	2018	盆栽	红壤pH 4.4	4%配合尿素	0~20	土壤硝化作用	[24]
巴西	2018	温室大棚	-	0%、25%、50%、75%、100%(v/v) 替代传统基质	-	甘蔗幼苗生长	[29]
福建	2018	盆栽	pH 5.5	0%、0.625%、2%	-	甘蔗幼苗生长	[30]
美国路易斯安那州	2019	盆栽	砂质壤土	0%、4%、8%	-	甘蔗产量、糖分	[3]
沙赫雷科德大学	2019	盆栽	石灰性黏壤土	-	-	土壤有效磷	[23]
福建	2019	大田	黏壤土pH 5.21	6.75 t/hm²	0~20	宿根蔗土壤理化性质和微生物群落	[26]
福建	2019	盆栽	pH 6.5	氮肥用量比正常施用量减少25%，配施1%生物炭调理剂	-	甘蔗苗生长和土壤养分	[31]
广西	2020	大田	赤红壤pH 4.0	3 t/hm²	0~20	土壤养分、酶活性及微生物多样性	[8]
印度	-	盆栽	pH 7.7	0%、1%、3%、5%	-	根际微生物沉降	[10]
沙赫雷科德大学	-	盆栽	石灰性黏壤土pH 8.0	25 t/hm²	-	磷有效性	[25]

生物炭在甘蔗上的应用研究综述

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