生物質(zhì)炭應(yīng)用于黃淮海平原低產(chǎn)農(nóng)作旱地增產(chǎn)低碳效果探討.pdf

1、全球氣候變化問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，各國攜手應(yīng)對(duì)氣候變化，共同推進(jìn)綠色、低碳發(fā)展已成為當(dāng)今世界的主流。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為溫室氣體的重要排放源，越來越受到各國政府和科學(xué)家的重視。農(nóng)作物秸稈炭化的生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已得到國際的認(rèn)可，可以作為防治土壤退化、保證糧食產(chǎn)量以及應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑。本研究以華北平原黃淮海低產(chǎn)旱地農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，在小麥-玉米輪作農(nóng)田施用農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)炭和氮肥配施，評(píng)價(jià)生物質(zhì)炭的減排效果和對(duì)產(chǎn)量、土壤的作

2、用以及其后期效應(yīng)。另用農(nóng)作物秸稈炭化的生物質(zhì)炭與豬糞堆肥，再和秸稈熱裂解的產(chǎn)物木醋液配施，對(duì)黃河灘鹽分脅迫低產(chǎn)土壤進(jìn)行改良，研究結(jié)果如下:
　　 1.在黃淮海低產(chǎn)田潮土上，施入生物質(zhì)炭0、20、40thm-2與氮肥配施，探討玉米-小麥輪作農(nóng)田土壤增產(chǎn)效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，在當(dāng)季玉米季與氮肥配施時(shí)，添加20、40thm-2生物質(zhì)炭的處理與對(duì)照相比，作物產(chǎn)量增加了18.2％、11.6％;在不施氮肥時(shí)玉米產(chǎn)量比對(duì)照增加了15.8％、7.

3、3％。生物質(zhì)炭對(duì)后茬小麥產(chǎn)量沒有顯著影響。
　　 當(dāng)季玉米季與氮肥配施，添加20，40thm-2生物質(zhì)炭的處理與對(duì)照相比，有機(jī)碳增加了25.0％、42.2％，土壤容重分別降低了0.13、0.17gcm-3，而土壤的pH值、土壤全氮含量沒有顯著差異;在不施氮肥時(shí)，與相應(yīng)的對(duì)照相比，土壤有機(jī)碳增加了44.0％、57.8％，土壤全氮增加了24.1％、31.0％，pH值也有所增加，土壤容重降低了0.14、0.28gcm-3。生物質(zhì)炭對(duì)玉

4、米和小麥季土壤的NH4+-N和NO3--N在施肥和不施肥時(shí)均無顯著影響。生物質(zhì)炭提高了氮肥的農(nóng)學(xué)利用率，由不施加生物質(zhì)炭的1.25kgkg-1提高到施加生物質(zhì)炭40thm-2的2.28kgkg-1。
　　 在后茬小麥季，施加生物質(zhì)炭對(duì)土壤全氮也無明顯影響，能夠增加土壤的有機(jī)碳，降低土壤容重，土壤的速效磷和速效鉀含量都有所增加。添加生物質(zhì)炭的處理與對(duì)照相比有機(jī)碳增加了22.3％、15.8％，土壤容重降低了0.08～0.1gcm-3

5、這說明生物質(zhì)炭對(duì)后茬小麥田土壤的影響程度遠(yuǎn)低于施入生物質(zhì)炭當(dāng)季玉米季。后茬小麥季，施加生物質(zhì)炭20thm-2的土壤速效磷含量比對(duì)照增加了31.9％，施加40thm-2生物質(zhì)炭的處理速效鉀含量比對(duì)照增加了47.8％，由此可看出生物質(zhì)炭施入土壤增加了土壤養(yǎng)分含量。生物質(zhì)炭在干旱時(shí)，具有良好的保水持水性能，為植物抗旱條件下生長提供水分。
　　 2.研究施加生物質(zhì)炭對(duì)玉米季和后茬小麥田土壤溫室氣體排放的影響，結(jié)果表明在整個(gè)玉米生長季，施

6、氮肥時(shí)，與對(duì)照相比，施加20，40thm-2生物質(zhì)炭處理N2O的排放總量分別降低了10.7％和71.8％。然而在不施肥處理中，施加生物質(zhì)炭的處理與其對(duì)照相比N2O的排放量沒有顯著差異。生物質(zhì)炭能夠降低甲烷排放，但旱地土壤CH4的排放較少，可以作為吸收CH4的匯。施氮肥時(shí)各處理間的CO2的排放總量無顯著差異，而在不施氮肥時(shí)，添加40thm-2生物質(zhì)炭與對(duì)照相比CO2的排放總量有所增加。在后茬小麥季施加20thm-2和40thm-2生物質(zhì)炭

7、的C1N1和C2N1處理土壤N2O的排放總量分別與對(duì)照C0N1處理相比降低了34.88％、34.3％，而C1N1和C2N1處理之間無顯著差異。生物質(zhì)炭對(duì)CH4和CO2的釋放總量沒有顯著影響。
　　 生物質(zhì)炭能夠顯著降低土壤溫室氣體GWP和GHGI，且長期效果顯著。玉米生長季，與氮肥配施時(shí)，添加20thm-2和40thm-2生物質(zhì)炭的處理與對(duì)照相比GWP分別降低了9.7％和41.5％，GHGI分別降低了23.8％、46.7％;而在

8、不施氮肥時(shí)，GWP和GHGI各處理間無顯著差異。在后茬小麥季，添加20thm-2和40thm-2生物質(zhì)炭的處理與對(duì)照相比GWP降低了35.3％、34.6％，而GHGI分別降低了34.0％和36.6％。說明生物質(zhì)炭不僅對(duì)當(dāng)季土壤溫室氣體排放的GWP和GHGI顯著降低，還有持續(xù)效應(yīng)，能夠降低下季土壤溫室氣體排放。生物質(zhì)炭在降低旱地土壤N2O的排放和減少氮肥的施用量以及氮肥生產(chǎn)過程中溫室氣體的排放方面有顯著效果，它所產(chǎn)生的后期效應(yīng)為生物質(zhì)炭的

9、推廣和對(duì)可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。
　　 3.對(duì)河南老黃河灘地鹽分脅迫土壤進(jìn)行改良和小麥種植試驗(yàn)示范，采用生物質(zhì)黑炭與豬糞堆肥發(fā)酵的混合生物質(zhì)有機(jī)土壤改良劑并結(jié)合施用木醋液，施用量為12thm-2，小麥當(dāng)年畝產(chǎn)達(dá)到450kg，實(shí)現(xiàn)中產(chǎn)水平。試驗(yàn)研究表明，生物質(zhì)炭和豬糞堆肥復(fù)合改良劑，在和木醋液配施條件下，土壤鹽分大幅度降低40％，pH值降低0.3個(gè)單位，同時(shí)土壤土壤有機(jī)質(zhì)較大幅度提高(40％)，容重由1.33gcm-3