生物質(zhì)炭與氮肥配施對旱地紅壤團(tuán)聚體組成及微生物碳氮與作物產(chǎn)量的影響研究.pdf

1、目前，生物質(zhì)炭對土壤改良效果及作物增產(chǎn)效應(yīng)的研究以短期、室內(nèi)培養(yǎng)實驗居多，生物質(zhì)炭施入農(nóng)田土壤后較長時期內(nèi)改良效果的研究亟待開展，較長時期內(nèi)生物質(zhì)炭對土壤和作物的綜合效應(yīng)有待于進(jìn)一步評估。因此，本研究以江西典型旱地紅壤為研究對象，設(shè)置生物質(zhì)炭和氮肥兩個因素（生物質(zhì)炭七個水平分別為C0:0 t/hm2，C1:2.5t/hm2,C2:5t/hm2,C3:10t/hm2,C4:20t/hm2,C5:30t/hm2,C6:40t/hm2;氮肥施

2、用的四個水平分別為N0:0 kg/hm2，N1:60 kg/hm2，N2:90 kg/hm2，N3:120kg/hm2），研究生物質(zhì)炭施入大田后三年內(nèi)各處理對土壤基本理化性質(zhì)、土壤團(tuán)聚體組成、穩(wěn)定性及團(tuán)聚體中有機(jī)碳及氮素分配狀況、土壤微生物生物量碳和氮及作物產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果如下:
　　(1)生物質(zhì)炭顯著改善了旱地紅壤的理化性質(zhì)，且在試驗開始后的連續(xù)三年內(nèi)具有持續(xù)性，而施用氮肥對土壤理化指標(biāo)無顯著影響。生物質(zhì)炭施入土壤后連續(xù)三年

3、，土壤pH、土壤有機(jī)碳含量、陽離子交換量和土壤總孔隙度及飽和導(dǎo)水率均隨生物質(zhì)炭施用量的增加而增加，土壤容重則隨之下降。施用生物質(zhì)炭后第一季油菜收獲期，生物質(zhì)炭施用量≥10 t/hm2的各處理土壤pH均有顯著增加，其中C6N2處理土壤pH較C0N2處理提升了0.60個單位，提升幅度達(dá)12.68％。隨種植年限的延長，施用生物質(zhì)炭各處理的土壤pH呈現(xiàn)下降的趨勢，至第三季紅薯收獲期C6N2處理的土壤pH僅較對照增加了0.35個單位，增幅為7.2

4、5％。施用生物質(zhì)炭后連續(xù)六季作物收獲期，生物質(zhì)炭施用量≥20 t/hm2的各處理土壤有機(jī)碳含量及陽離子交換量均顯著高于對應(yīng)年份的C0N2處理，其中土壤有機(jī)碳增加幅度連年保持在35％以上，陽離子交換量增幅則維持在30％以上。施用生物質(zhì)炭后土壤容重和土壤總孔隙度的變化幅度較飽和導(dǎo)水率小。至第三季紅薯收獲期，C6N2處理的土壤總孔隙度、飽和導(dǎo)水率分別較對照顯著增加了11.71％和126.57％，土壤容重則較對照降低了0.17 g/cm3，降低

5、幅度為13.59％。
　　(2)生物質(zhì)炭對旱地紅壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性均有顯著影響。施用生物質(zhì)炭后第二季油菜收獲期，0-15 cm土層中＞2 mm干篩團(tuán)聚體含量、15-30 cm土層中＞1 mm干篩團(tuán)聚體含量及0-15 cm及15-30 cm土層中＞0.5 mm粒級的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均隨生物質(zhì)炭施用量增加而增加，＜0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量則隨之降低。隨生物質(zhì)炭施用量的增加，團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)

6、顯著增加，團(tuán)聚體破壞率（PAD0.25）和土壤分形維數(shù)(D)顯著降低。施用生物質(zhì)炭各處理0-15 cm及15-30 cm土層干篩團(tuán)聚體D值降幅分別是水穩(wěn)性團(tuán)聚體D值降幅的2.26～9.18倍和1.68～3.86倍，表明生物質(zhì)炭雖然能夠提高旱地紅壤的團(tuán)聚體穩(wěn)定性，但對于其抗水蝕能力的提升遠(yuǎn)小于對土壤抗機(jī)械力的提升。
　　生物質(zhì)炭對0-15 cm土層土壤有機(jī)碳和氮素在各粒級干篩團(tuán)聚體中的分配產(chǎn)生了顯著影響，而對15-30 cm土層影響

7、較小。生物質(zhì)炭與氮肥配施三年后,0-15 cm土層各粒級干篩團(tuán)聚體中有機(jī)碳、全氮含量均隨生物質(zhì)炭的施用量的增加而增加，且隨團(tuán)聚體粒徑增大而減小。土壤有機(jī)碳和全氮均以C6N2處理＜0.25 mm干篩團(tuán)聚體中的含量為最高，分別較C0N2處理增加了3.77 g/kg和0.18 g/kg，增幅分別為39.61％和14.69％;生物質(zhì)炭對各粒級干篩團(tuán)聚體中銨態(tài)氮分布的影響較硝態(tài)氮小。C4N2和C6N2處理各粒級團(tuán)聚體內(nèi)硝態(tài)氮含量均顯著提高，而銨態(tài)

8、氮含量僅C6N2處理＞0.5mm粒級顯著高于對照。
　　(3)在第三季紅薯薯塊膨大期和收獲期，生物質(zhì)炭顯著增加了旱地紅壤的土壤微生物生物量碳和氮（MBC和MBN），但生物質(zhì)炭施用量較低的5t/hm2，生物質(zhì)炭單施或與氮肥配施對MBC和MBN均無顯著影響，而生物質(zhì)炭施用量增加至20 t/hm2時，MBC和MBN均隨生物質(zhì)炭或氮肥施用量的增加而增加。在薯塊膨大期,MBC和MBN均以C4N3處理為最高;在紅薯收獲期MBC以C4N3處理為

9、最高;MBN則以C6N3處理為最高。
　　(4)生物質(zhì)炭與氮肥配施后作物產(chǎn)量隨生物質(zhì)炭或氮肥施用量的增加而增加，且在第二季及第三季油菜和紅薯產(chǎn)量整體下降的情況下仍保持較高的增產(chǎn)幅度。三季油菜產(chǎn)量分別以C6N2、C5N3和C6N2處理為最高，分別較相應(yīng)年份的C0N2處理增加了35.71％，50.88％和69.16％;三季紅薯產(chǎn)量均以C6N3處理為最高，分別較相應(yīng)年份的C0N2處理增加了66.17％，101.82％和103.42％。紅