据统计，我国农作物秸秆年产生量近 9 亿 t，林业废弃物约为 5 亿 t^[1]。这些年产量巨大的农林废弃物同时也是宝贵的生物质能源，以直燃热解发电的方式进行能源化利用是处理农林废弃物的主要途径之一^[1-2]。电力行业是影响我国能源系统实现碳中和愿景的关键，利用可再生的生物质能源发电对于推动“碳达峰”和“碳中和”整体进程具有重要意义^[3-4]。生物质发电产业虽有助于节能减排，但电厂产生大量的生物质灰成为工业固体废弃物，不妥善处置会引发环境问题。因此，探寻合理有效的生物质灰利用途径，减少环境压力十分必要。

生物质灰疏松多孔，富含多种植物营养元素和部分残炭，其残炭经历过高温燃烧，类似于稳定性高于一般的生物炭，也具有良好的吸附能力^[5-6]。因此，将生物质灰作为土壤改良剂、肥料等应用于农田土壤能够有效改良土壤性状，促进植物生长^[7-9]。相较于其他材料，绿色低廉的特点使生物质灰更具有资源化的潜力^[10]。按收集方式分，生物质灰包括从锅炉底部排出的底灰和经烟道除尘系统收集的飞灰，经同一生物质燃烧产生的底灰和飞灰在物质含量和颗粒形态上虽具有差异，但在物质组成上是相似的，应用于农田土壤改良都具有一定的可行性^[5-6]。由于生物质灰的有机质含量较低，单独施用可能不利于稳定提高农田土壤的生产力。富含有益功能菌的生物有机肥不仅能够提升土壤有机质，还可以活化土壤养分，增强土壤酶活性，提升土壤的供养能力^[11-12]，与生物质灰配施有望发挥协同作用。已有研究表明，生物有机肥与生物炭配施具有增效作用，可明显提高土壤肥力指标，改善植物根际土壤微生态环境并促进植物生长，这很可能是由于多孔结构的生物炭能够为微生物提供栖息地和养分，提高土壤微生物活性^[13-15]。目前，与备受关注的生物炭相比，同样含有养分和孔隙结构的生物质灰与生物有机肥配施的研究甚少。

本团队前期研究初步发现，生物质底灰在 1% 用量的条件下与生物有机肥配施对甜瓜连作障碍的缓解效果较单独施用化肥或有机类肥料更好，但飞灰与生物有机肥配施对甜瓜生长的影响如何？能否通过优化生物质灰的用量来提高土壤性状的改良效果，从而更好地促进甜瓜生长？稳定性较好的生物质灰改良土壤效果的持续性如何？这些问题还有待明晰。鉴于此，本研究探究了不同类型的生物质灰在不同用量条件下配施生物有机肥对甜瓜植株生长的影响，聚焦一次性施用生物质底灰后连续两季甜瓜植株生长和土壤性质的变化情况，为探寻生物质灰在设施甜瓜土壤改良方面的应用途径和实现生物质灰的高附加值利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试生物质底灰和飞灰均取自江苏国信淮安生物质发电有限责任公司贮灰场，其基本理化性质见表1。供试生物有机肥是向普通有机肥（购自淮安市柴米河农业科技股份有限公司）中接种由本课题组分离保存的贝莱斯芽孢杆菌 R1-3（Bacillus velezensis R1-3）^[16] 发酵液制得，肥料中功能菌含量达到 6.5×10⁷ CFU/g，养分含量：全氮 15.3 g/kg、全磷 12.9 g/kg 和全钾 26.1 g/kg。供试化肥为硫酸铵（N 21%）、磷酸一铵（N 11%，P₂O₅ 44%）、氯化钾（K₂O 60%）。供试土壤采自江苏省淮安市，土壤基本理化性状：全氮 1.99 g/kg，全磷 0.38 g/kg，有效磷 50.52 mg/kg，速效钾 256 mg/kg，有机质 27.95 g/kg，pH 7.68。

1.2 试验设计

第一季盆栽试验为探究不同类型的生物质灰 （底灰、飞灰）在不同用量条件下与生物有机肥配施对甜瓜植株生长的影响，从而明确最适宜甜瓜施用的生物质灰类型。共设置 9 个处理：（1）CK，无生物质灰施用；（2）B0，底灰施用量为 0.5%；（3） B1，底灰施用量为 1.0%；（4）B2，底灰施用量为 2.0%；（5）B3，底灰施用量为 3.0%；（6）F0，飞灰施用量为 0.5%；（7）F1，飞灰施用量为 1.0%； （8）F2，飞灰施用量为 2.0%；（9）F3，飞灰施用量为 3.0%。每个处理设 6 盆重复，每盆装 6 kg 风干土。每盆施用 2% 干土重的生物有机肥及 3.0 g 硫酸铵、1.0 g 磷酸一铵和 1.0 g 氯化钾作为基肥。生物质灰按照上述质量比一次性加入土壤和基肥一起混匀（第二季不再添加）。各处理都选择长势一致的甜瓜幼苗进行移栽，常规栽培管理，种植周期为 40 d 左右。第一季盆栽试验结束 2 个月后，为探究不同用量底灰处理对第二季甜瓜植株生长和土壤性质的影响，取 CK 和底灰处理的土壤补充生物有机肥和化肥进行第二季种植。肥料的具体用量和幼苗的移栽管理参照第一季。统计每季植株地上部分的各项生理指标，每季试验结束后将各处理的盆内土壤破碎、混匀、风干、研磨后过筛备用。

1.3 测定项目及方法

植株生理指标测定：测定每季甜瓜植株的株高、茎粗、地上部鲜重、干重、SPAD 值、最大叶片的长和宽，并参照文献^[17]计算最大叶片面积。采集第二季各处理植株的茎秆，105℃条件下杀青 30 min，烘干至恒质量并粉碎，用火焰光度计测定茎中的全钾含量^[18]。

土壤理化性质测定：土壤容重、孔隙度用环刀法测定；土壤 pH、电导率、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的测定参照鲍士旦^[18]的《土壤农化分析》和安祥瑞等^[19]的方法。

土壤酶活性测定：碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性使用土壤酶活性测定试剂盒（苏州科铭生物技术有限公司），分别通过磷酸苯二钠比色法、3，5-二硝基水杨酸比色法和紫外吸收法测定，具体步骤参照试剂盒说明书。

土壤重金属含量的测定：取第一季土壤样品用于重金属含量测定，土壤的前处理参照文献^[20]，重金属元素总量利用双通道电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪测定。采用单因子污染指数及内梅罗综合污染指数法，以 《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）文件中规定的风险筛选值作为参比值，参照土壤重金属污染分级标准，评价添加不同用量生物质底灰的土壤重金属污染情况^[20]。

1.4 数据统计与分析

利用 Excel 2016 进行数据处理与作图，利用 SPSS 19.0 进行数据单因素方差分析（One way ANOVA），Ducan 法进行显著性检验（P<0.05）。相关性分析利用 Pearson 相关性计算方法，利用 R 语言 v4.1 中的工具包 ggcor v0.9.8 和 ggplot2 v3.4.1 进行具体分析与作图。

2 结果与分析

2.1 不同用量生物质灰配施生物有机肥对第一季甜瓜植株生长的影响

第一季盆栽试验对照（CK）、底灰处理 （B0～B3）和飞灰处理（F0～F3）的植株生长指标变化情况如图1 所示。随着生物质灰的施加比例从 0.5% 增至 3.0%，底灰处理和飞灰处理的株高、鲜重和干重 3 个生长指标变化都分别显示出先下降后上升的 U 形曲线效应。与 CK 相比， B0、B2 和 B3 处理的株高、鲜重和干重都显著增加（P<0.05），增幅分别为 27.94%～46.20%、 50.46%～78.32% 和 44.10%～83.00%，其中 B3 处理的效果最好；而所有飞灰处理的上述指标与 CK 相比均未产生显著差异。B2 处理的茎粗显著高于 CK（P<0.05），增幅为 12.46%；所有飞灰处理的茎粗均明显低于 CK，其中 F2 的茎粗显著降低（P<0.05），降幅为 21.97%。B0、B2 和 B3 处理的最大叶片面积显著高于 CK（P<0.05），增幅为 24.95%～36.73%，其中 B2 处理的效果最佳；而飞灰各处理的最大叶片面积与 CK 相比均无显著差异，且 F2 和 F3 处理的植株在幼苗期（移栽 20 d 左右）曾出现叶片边缘变黄现象，与轻度盐害症状相符^[21]。SPAD 值在各处理间的差异都不显著。上述结果表明，底灰配施生物有机肥在不同程度上都能促进当季甜瓜植株的生长，低量（B0）和较高量 （B2 和 B3）底灰处理的促生作用更加明显；而飞灰配施的促生效果则不明显，甚至表现出抑制甜瓜茎粗增长等负面影响，可见，飞灰不适宜用于甜瓜种植，不再进行后续试验。

注：柱上不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。

2.2 不同用量底灰配施生物有机肥对第二季甜瓜植株生长的影响

为探究底灰配施后在较长期范围内对甜瓜植株生长的影响，第二季植株生理指标的变化情况如图2 所示。随底灰用量的增加，甜瓜的株高、最大叶片面积、鲜重、干重和茎粗也呈增加的趋势。其中，B3 处理的上述指标与 CK 相比增幅最大，分别增加 26.95%、49.30%、41.66%、49.55% 和 8.36%，均达到显著差异（P<0.05）。B2 处理的最大叶片面积和鲜重也显著高于 CK（P<0.05）。B2 和 B3 处理的甜瓜茎中钾含量明显高于其他处理，其中 B3 处理达到显著水平（P<0.05）。SPAD 值在各处理间都没有显著差异。通过分析发现，上一季施用的底灰对第二季甜瓜植株的生长仍有促进作用，且底灰用量越高，越有利于促进甜瓜植株生长和茎中钾含量的提升。

2.3 不同用量生物质灰和生物有机肥配施对土壤理化性质的影响

如表2 所示，第一季所有生物质灰处理均未对土壤 pH 值产生显著影响。底灰 B0～B2 处理的电导率值随底灰施用量的增加而逐渐升高，但 B3 处理却明显下降，与 CK 相比均无显著差异，说明底灰投入对土壤电导率的影响有限。与此不同的是，飞灰处理的土壤电导率值随着飞灰用量的增加而逐渐增加，F1～F3 处理的电导率值都显著高于 CK（P<0.05），是 CK 的 2.7～3.4 倍，说明飞灰配施更容易导致土壤电导率过高，这很可能是因为飞灰中的盐溶解快^[5]，由此造成的盐胁迫是其影响甜瓜生长的主要原因。由表2 还可以发现，第二季各处理与第一季土壤电导率的对应值相比，除 CK 有所增加外，底灰处理的土壤电导率都有不同程度的下降，说明第一季底灰投入增加的土壤电导率值在第二季种植过后会有所下降。

注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。表6 同。

如表3 所示，第一季不同用量底灰处理的土壤容重与 CK 相比降低了 0.84%～5.88%，总孔隙度增加了 0.47%～10.06%，其中 B3 处理的容重和总孔隙度变化显著（P<0.05）。第二季所有底灰处理的总孔隙度不再有显著差异，B3 处理的土壤容重仍显著降低（P<0.05），但降低程度小于第一季。与 CK 相比，第一季不同用量底灰处理的碱解氮含量都有明显下降，降幅为 3.66%～11.68%，其中 B2 处理降幅最大，达显著水平（P<0.05），但第二季碱解氮含量在各处理间均未产生显著差异。由表3 还可以发现，第一季较高量底灰（B2 和 B3）处理的有效磷和所有底灰处理的速效钾、有机质与 CK 相比都明显增加，增幅分别为 8.46%～19.04%、2 1.76%～43.94% 和 8.58%～46.08%，其中 B2 和 B3 处理的效果最显著。第二季所有底灰处理的有效磷含量与 CK 相比均没有显著差异，速效钾和有机质仍明显高于 CK，增幅分别为 9.74%～16.49% 和 9.72%～31.52%，最大增幅都较第一季降低。上述结果表明，当季添加的底灰有助于减轻土壤容重和提高土壤总孔隙度，除引起碱解氮含量降低之外有效促进了土壤有效磷、速效钾和有机质的提升，但这些效果到下一季时都呈现减弱的趋势。此外，表3 显示第二季所有处理的土壤有机质较第一季的对应值都有所下降，CK 下降 5.64%，B3 处理下降幅度最大，降幅达 18.86%，表明第一季土壤有机质增加最显著的 B3 处理，在第二季种植后有机质损失也是最严重的。

注：相同季度同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。表4 同。

2.4 不同用量底灰和生物有机肥配施对土壤酶活性的影响

如表4 所示，第一季底灰处理的碱性磷酸酶活性较 CK 有明显提升，其中 B0 处理达显著水平（P<0.05），增幅为 27.15%。蔗糖酶和过氧化氢酶活性在各处理间都没有显著差异。第二季种植后，碱性磷酸酶活性仅有 B1 处理较 CK 有显著提升（P<0.05）。蔗糖酶和过氧化氢酶活性随着底灰用量的升高存在一定波动，整体上呈现出增加-降低-增加-降低的趋势。B0 和 B2 处理的蔗糖酶活性较 CK 显著提升了 17.28% 和 19.30% （P<0.05）。所有底灰处理的过氧化氢酶活性较 CK 都有显著增加（P<0.05），其中 B2 处理增加最显著。通过分析发现，配施底灰对两季土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响较为一致，这种影响在施加当季不明显，到第二季时才显现出来；而配施底灰对碱性磷酸酶活性的影响则在施加当季更明显。

2.5 两季甜瓜生长指标与土壤性质的变异特征及其相关性分析

不同用量底灰处理（B0～B3）中与甜瓜生长和土壤性状相关的 14 个指标在两季种植中的变异系数如表5 所示，通过变异系数可以反映每一季该项指标所测数据之间的离散程度。表5 显示碱解氮和蔗糖酶活性这两个指标除外，其他指标在第二季中的变异系数均小于第一季，配对样本 t 检验的 P 值为 0.016（P<0.05），说明这些指标在第二季不同用量底灰处理间的变化幅度显著小于第一季。整体上来看，一次性施用不同用量的底灰对第二季甜瓜植株生长和土壤性质产生的影响较施用当季会有一定的衰减。

甜瓜生长指标和土壤性质的相关性分析如图3 所示，第一季的甜瓜植株鲜重与土壤速效钾和有机质呈显著正相关关系，相关性系数分别为 0.57 和 0.74；甜瓜株高与土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性呈显著正相关关系，相关性系数分别为 0.55 和 0.63；土壤有机质与土壤 pH、总孔隙度、有效磷、速效钾、过氧化氢酶活性都呈显著正相关关系，相关性系数分别为 0.56、0.56、0.64、0.64 和 0.60。这些结果表明，第一季底灰施用后改善了土壤的理化性质，促进了土壤酶活性的增强，从而促进了甜瓜植株的生长。第二季甜瓜植株的株高、鲜重和茎粗都与土壤有机质呈显著正相关关系，相关性系数分别为 0.55、0.67、0.64，表明土壤有机质是促进甜瓜植株生长的关键因素。甜瓜株高与土壤容重，鲜重与土壤电导率均成显著负相关关系，相关性系数分别为-0.56 和-0.58，表明土壤容重和电导率过高会对甜瓜植株的生长造成一定影响。过氧化氢酶活性与土壤有效磷、速效钾、有机质和蔗糖酶活性都呈显著正相关，相关性系数分别为 0.53、 0.70、0.72、0.62，表明过氧化氢酶活性与土壤养分含量和蔗糖酶活性密切相关。

注：*** 表示在 0.001 下显著相关，** 表示在 0.01 下显著相关，* 表示在 0.05 下显著相关；EC 为电导率，BD 为容重，TP 为总孔隙度，AN 为碱解氮， AP 为有效磷，AK 为速效钾，SOM 为有机质，ALP 为碱性磷酸酶，SC 为蔗糖酶，CAT 为过氧化氢酶，PH 为株高，FW 为鲜重，SD 为茎粗。

2.6 不同用量底灰施用的土壤重金属污染评价

生物质灰含有镉、铅、砷和铬等重金属元素，为避免其潜在的重金属污染风险，应用到农田土壤前需对其进行评估^[5]。由表6 可知，砷元素和铬元素总量在各处理间差异不显著。底灰处理土壤中镉和铅的元素总量随底灰用量的增加而逐渐增加，B1、B2 和 B3 处理的镉含量显著高于 CK，铅含量则在各个处理间均达到显著差异（P<0.05）。参照《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018），各处理的砷、镉、铬、铅元素总量均低于其规定的风险筛选值，表明本研究中配施的底灰尚未造成土壤重金属的污染。

利用单因子污染指数及内梅罗综合污染指数法进一步评价各处理土壤的重金属污染情况^[20]。由表7 可知，各处理土壤 4 种重金属元素的单项污染指数和综合污染指数均低于 0.7，参照土壤重金属污染分级标准，各处理土壤均为清洁（安全）等级，即无污染状态。

3 讨论

3.1 不同用量底灰配施生物有机肥对土壤理化性质的影响

生物质灰呈碱性，灰分中的碱金属元素含量较高，施入土壤后通常可以缓解土壤酸化问题^[6]。相较于生物质灰渣对酸性土壤 pH 的改良效果^[8，22]，本研究中土壤 pH 受外源添加生物质灰的影响较小，这可能与本试验用土本身是碱性（pH 7.68）的有关。前人研究发现，施用生物质灰渣或者生物炭改良土壤性状时，有降低土壤容重，提升土壤孔隙度的效果^[8，23]。土壤容重降低和总孔隙度增加意味着土壤的通气性和水分渗透力提升^[24]，向盐渍化土壤中施加生物炭，可大幅度提高盐分的洗脱速率，降低土壤含盐量，减轻盐胁迫对作物的不利影响^[25-26]。本研究的结果与之吻合，底灰施用当季，随施用量的增加，土壤容重呈降低趋势，土壤总孔隙度不断增加，都在 B3 处理达显著水平，且呈上升趋势的土壤电导率值在 B3 处理明显下降。土壤电导率可间接反映土壤含盐量^[27]。理论上，底灰量的增加会使土壤中灰分增加，可溶于水的盐分也应随之增加，推测 B3 处理土壤电导率值在第一季种植后反而下降的主要原因可能与其显著提升的土壤总孔隙度有关。同理，第二季所有底灰处理的土壤电导率较第一季对应值相比均下降，而 CK 处理则有所增加，很可能与各底灰处理的土壤总孔隙度均高于 CK 处理有关。据报道，生物炭影响土壤容重、孔隙度和盐分含量可能基于两方面因素：一是多孔结构的生物炭密度较低，投入土壤后通过稀释作用降低了土壤密度，增加了土壤的总孔隙度及大孔隙度，促进盐分离子的淋洗；二是生物炭可增强土壤微生物活性以及增加土壤团聚性并改善土壤结构^{[23，25，28]}。生物质底灰也具有疏松多孔、质轻细小的物理特性以及提高土壤团聚体稳定性的功能^[7，10]，推测底灰处理增加的总孔隙度等因素可能促进了盐分的淋洗作用。另外，第二季种植后，底灰处理的土壤容重和总孔隙度与 CK 处理相比的变化幅度较第一季减弱。与此类似，有研究发现，施用生物炭后的土壤在历时 4 年过程中，容重持续增加，孔隙度不断下降，推测这可能与生物炭自身的老化有关，并指出生物炭对土壤水力特性的改善具有时效性^[29]。关于生物质底灰在土壤中的性质变化及时效性还有待更长期和深入的研究。

添加底灰当季各处理的碱解氮含量均下降，在第二季则与 CK 处理无显著差异。底灰本身的氮含量较低，对土壤氮的补充也十分有限，且第一季底灰处理促进甜瓜植株生长和改土作用较第二季更加明显。因此，上述变化一方面可能是因为第一季底灰处理的甜瓜植株生长旺盛，增强了对氮的吸收，使得土壤中残留的碱解氮含量下降，类似现象在水稻灰改良退化黄壤理化性质的研究中也有发现^[30]。另一方面，研究表明生物炭基调理剂施入土壤后，土壤全氮含量提高，碱解氮含量下降，该研究推测可能是生物炭基调理剂使土壤理化性质发生变化，有效态氮转变为了矿质氮^[31]，底灰处理当季碱解氮含量的下降也可能与此有关。生物质灰含有一定量的磷、钾和有机碳，施入土壤后整体上提升了土壤的有效磷、速效钾和有机质含量，与前人报道一致^[7，30]。此外，第二季 B3 处理土壤有机质含量出现了明显的下降。土壤有机质的主要组成部分是土壤有机碳，关于生物炭影响土壤有机碳含量的研究指出，生物炭输入土壤后，在前期通常会通过自身矿化（易分解态碳组分优先被微生物利用）和促进土壤微生物活性增强等途径使土壤有机碳损失，即正激发效应^[32]。底灰的残碳含量虽没有生物炭丰富，但由于经历过高温燃烧，稳定性可能比一般的生物炭更好^[5]，因而初步推测第二季高量底灰处理的土壤有机碳呈现明显损失可能是通过提升土壤微生物活性而加速了土壤有机碳的消耗，具体机制还需要更详尽的研究证明。

生物质灰中含有砷、镉、铅等有害重金属，具体含量范围与其生物质原料种类和灰渣粒径大小等因素有关，是评价其在农林土壤方面应用价值的重要因素^[5]。不同研究中所用生物质灰的重金属含量有一定差异，参考的国家标准也有所不同^[5，9，22]。参照农用粉煤灰中污染物控制的国家标准（GB 8173— 1987），本研究中生物质灰的重金属含量未超过规定的上限值。另外，生物质灰中重金属的浸出率很低^[5]，投加适量的生物质灰渣不仅不会增加土壤重金属有效态含量，反而会提升土壤 pH，起到钝化土壤中重金属的作用，生物质灰对重金属还有一定的吸附作用，可用于污染土壤的修复，应用于农林土壤领域普遍被认为是可行的^[6，33]。在本研究中，底灰施用对土壤重金属铬和砷的含量影响不显著，增加了铅和镉的元素总量，但未超过规定限值，说明在适度用量条件下是安全的。

3.2 不同用量底灰配施生物有机肥对土壤酶活性的影响

碱性磷酸酶活性的高低是评价土壤磷素肥力及生物有效性的重要指标^[34]。施用底灰后的两季种植中，与 CK 处理相比，碱性磷酸酶活性分别在低量（0.5%）和中低量（1%）施用条件下显著增加。较高量（2% 和 3%）的底灰则只在添加当季对碱性磷酸酶活性有一定的促进作用。由此可见，当季添加以及较低施用量的底灰更容易促进碱性磷酸酶活性的增强。第一季底灰处理的过氧化氢酶和蔗糖酶活性与 CK 处理无显著差异，在第二季中两者活性呈正相关且随底灰量的增加而有所波动。这些试验现象表明，施用生物有机肥的基础上配施不同量底灰，在不同的时间范围内，对不同土壤酶活性的影响是有差异且复杂多变的。究其原因，可能是多种条件共同作用造成错综复杂的结果。首先，研究表明，新鲜生物炭和老化生物炭影响酶活性的区别在于前者所含的活性物质是引起酶活性升高或者降低的主要因素^[35]，由此推测，当季新投入的底灰在老化后性质发生改变可能是造成同一酶活性在当季和第二季土壤中存在差异的原因。其次，配施底灰对土壤养分等理化性质带来较大改变，研究表明，土壤酶活性与土壤养分含量之间存在密切关系，例如过氧化氢酶和蔗糖酶活性均与土壤有机质转化有关，都可以用来评价土壤肥力状况^[36]。本研究中过氧化氢酶和蔗糖酶活性的变化规律较为一致，其中过氧化氢酶活性在两季种植中都与土壤有机质呈显著正相关，在第一季中还与土壤有效磷、速效钾呈显著正相关。再者，铅和镉等重金属对土壤酶也会产生激活或者抑制效应，具体与土壤类型、重金属的种类和浓度等因素有关^[36]，底灰引起的土壤中铅和镉元素的增加也可能会对土壤酶活性造成一定的影响。此外，研究表明，生物炭对土壤酶活性的影响是间接和复杂的，并非是单一的促进或者抑制，生物炭含有的某些物质和多孔结构能为微生物提供反应底物和栖息地，也可能吸附微生物反应所需的结合位点^[37]。底灰具有较发达的孔隙结构，还可能与生物有机肥中的功能菌之间存在某些互作，有待后续研究。

3.3 不同用量生物质灰对甜瓜植株生长的影响

随着施用量的增加，生物质灰处理的甜瓜植株生长趋势在施用当季呈现出 U 形效应，第二季则成递增趋势。推测主要原因是：一方面，新投入土壤的生物质灰养分含量高，尤其是能提升土壤钾素和有机质含量。甜瓜是喜钾作物，土壤有机质作为植物和微生物的养分和能量来源，可以促进作物产量的提升^[11，38]。本研究中第一季甜瓜植株鲜重也显示出与土壤速效钾和有机质含量成正相关。另一方面，新投入土壤的生物质灰电导率较高，意味着其中的盐溶解快，盐胁迫可能对植物生长带来负效应^[5]。尤其是在种植初期由于浇水对土壤的淋洗程度有限，此时这种负效应对幼苗的影响更大，飞灰处理 F2 和 F3 的幼苗更是出现了明显的盐害症状。综上，第一季的 U 形效应主要是在这一正一负两个效应的共同作用下产生的：低量的生物质灰带来了部分养分，同时土壤电导率升高不明显，起主导作用的是正效应；中低量的生物质灰增加的养分有限，但使土壤电导率明显增加，可能负效应起主导作用；高量的生物质灰使土壤养分和电导率都进一步明显增加，但植株在充足的养分条件下长势更好，一定程度上可能有助于其抵御盐胁迫，在整个生长周期内带来的正效应超过负效应。与此相应的，第一季 B1 处理的土壤养分含量（碱解氮、速效钾、有效磷和有机质）与 B0 处理相比并没有明显增加，但土壤电导率却明显升高，这很可能是 B1 处理的植株生长弱于 B0 处理的主要原因。此外，第一季只有 B0 处理的土壤磷酸酶活性显著高于 CK 处理，低量底灰对土壤酶活性更强的促进作用也可能是导致这种 U 形效应的原因之一。由于第一季整个生长周期内不断浇水起到淋洗土壤的作用以及植物吸收带走大量盐分，在第二季种植过程中底灰造成的电导率高的负效应整体上减弱，以养分增加带来的正效应为主，因此，甜瓜植株的生长呈现递增趋势。

我国农林生物质热电厂年利用农林生物质约为 1.1 亿 t，产灰量约为 1100 万 t，解决生物质灰的规模化应用问题，对农业的可持续发展具有重要意义^[39]。近年来，生物质灰作为一种优良的土壤调理剂已成为开发热点，在农业生产中具有广阔的应用前景^[10，39]。生物质底灰因其独特的自身特性，与生物有机肥配施后对植物生长和土壤性状带来的影响比较复杂，总体上既能有效提高土壤肥力和改良土壤性状，也能促进甜瓜植株的生长。今后应进一步针对生物质底灰-土壤-植物系统开展更详尽的研究，探索并揭示底灰和生物有机肥中功能菌之间可能存在的相互作用，确定生物质底灰的最佳施用条件，避免其可能带来的土壤盐渍化问题和重金属污染风险。

4 结论

不同用量底灰配施生物有机肥可增加当季土壤的总孔隙度，减轻土壤容重，促进土壤有效磷、速效钾和有机质的提升，促进土壤碱性磷酸酶活性的增强，从而促进当季甜瓜植株的生长，而飞灰配施则因易导致土壤电导率过高而影响当季甜瓜植株的生长。不同用量底灰仍能促进第二季甜瓜植株生长和土壤性质的改良，但整体效果较施用当季有一定的衰减。甜瓜植株的生长指标与土壤速效钾和有机质含量呈显著正相关，与土壤容重和电导率呈显著负相关。底灰输入会给土壤带来重金属镉和铅的积累，但总量均低于 GB 15618—2018 标准中的风险筛选值，且重金属污染评价等级为安全。

参考文献