《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Enhancing camelina [Camelina sativa (L.) Crantz] productivity in acidic Ethiopian soils: Synergistic effects of coffee husk biochar and phosphorus
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本文系统研究了咖啡壳生物炭与过磷酸钙（TSP）在埃塞俄比亚哈迪亚地区酸性土壤中对亚麻荠（Camelina sativa）生长、产量及磷利用效率（PUE）的协同增效机制。通过田间试验发现，生物炭（12–14 t ha?1）与TSP（23–69 kg ha?1）配施可显著改善土壤理化性质（如pH从5.0升至6.5，有效磷从8 mg kg?1增至85–87 mg kg?1），并提升亚麻荠叶片面积（48%）、植株高度（39%）及籽粒产量（最高达2.64 t ha?1）。研究为酸性土壤改良和油料作物可持续生产提供了关键技术路径。
引言
埃塞俄比亚哈迪亚地区的酸性土壤（pH < 5.5）因铝毒性和磷（P）固定问题严重制约作物生产，尤其影响亚麻荠这一耐旱油料作物的潜力。尽管亚麻荠对水分需求较低，但其生长依赖充足的磷供应。常规过磷酸钙（TSP）肥料在酸性土壤中易被固定为无效形态，而咖啡壳生物炭可通过改善土壤pH、提升阳离子交换量（CEC）和养分缓释能力增强磷有效性。本研究旨在探究生物炭与TSP配施对亚麻荠农艺性状、产量及磷利用效率的协同效应，为酸性土壤区农业可持续发展提供解决方案。
材料与方法
试验位于埃塞俄比亚哈迪亚莱莫地区（7.67°N，37.75°E），采用裂-裂区设计，主区为两个亚麻荠品种（Zeytee-1和Syria），副区为4个TSP水平（0、23、46、69 kg ha?1），副副区为4个生物炭水平（0、10、12、14 t ha?1），重复3次。生物炭由咖啡壳在350–450°C下热解制成，pH为10.6，含P 0.9%。播种前10天将生物炭翻入土壤，测定土壤理化指标及植株生长、产量和磷效率参数。
结果与讨论
生长与物候
生物炭与TSP交互影响亚麻荠物候：Zeytee-1在69 kg ha?1TSP下开花延迟至98.17天，而Syria在46 kg ha?1TSP时开花最晚（103.42天）。生物炭（14 t ha?1）单施使叶面积提升48%，LAI增至4.37，植株高度从75 cm增至102.3 cm。TSP与生物炭配施延长成熟期至108天，可能源于养分缓释促进持续营养生长。
产量及构成因素
生物炭显著增加单株角果数，Syria在69 kg ha?1TSP+14 t ha?1生物炭下角果数达88个。籽粒产量以Syria在46 kg ha?1TSP+12 t ha?1生物炭处理最高（2.64 t ha?1），Zeytee-1在69 kg ha?1TSP+14 t ha?1生物炭下产量为2.60 t ha?1。生物炭通过降低土壤酸度和铝毒性提升千粒重（Syria达1.60 g）。收获指数（HI）在Syria的23 kg ha?1TSP+14 t ha?1生物炭处理下最高（0.47），表明其养分分配效率更优。
土壤性质
生物炭与TSP配施使土壤pH从5.0升至6.5，有效磷从8 mg kg?1增至87 mg kg?1，CEC从6.5 cmolckg?1提升至10.9 cmolckg?1。有机碳从1.2%增至3.0%，全氮从0.12%升至0.22%。生物炭的团聚作用降低黏粒比例（43%–43.4%），改善土壤结构。
磷效率指标
在23 kg ha?1TSP+14 t ha?1生物炭下，磷回收效率（RE）达10.8%。生物炭在低TSP水平（23–46 kg ha?1）下显著提升磷利用效率（PUE）和农艺效率（AE），但高TSP（69 kg ha?1）下因磷固定加剧而效率下降。生理效率（PE）在23 kg ha?1TSP+生物炭处理下最高（0.217 kg kg?1）。
相关性分析
叶面积指数（LAI）、干物质量与生物量呈正相关（r = 0.84–0.89），角果数直接决定籽粒产量（r = 0.85）。磷吸收量与PUE、AE负相关（r = ?0.79至?0.34），表明过量吸磷未必提升产出效率。
结论
咖啡壳生物炭（12–14 t ha?1）与TSP配施可协同优化亚麻荠在酸性土壤中的生产力，其中Zeytee-1适宜高磷输入（46–69 kg ha?1），Syria在低磷条件（23–46 kg ha?1）下表现更佳。该技术通过提升土壤pH、缓解铝毒性和磷固定，实现磷肥高效利用，为资源受限区油料作物种植提供可持续模式。未来需关注长期土壤改良效应及经济可行性。
