生物質(zhì)炭施用兩年后黃淮海平原黃潮土土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量及溫室氣體排放的變化.pdf

1、世界農(nóng)業(yè)正面臨提高土壤生產(chǎn)力、降低溫室氣體排放和應(yīng)對(duì)氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近年來，包括作物秸稈的生物質(zhì)廢棄物熱裂解生產(chǎn)生物質(zhì)炭的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)日益成熟，但其農(nóng)田施用后對(duì)土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量與溫室氣體減排的作用及其可持續(xù)性認(rèn)識(shí)還不充分。本研究以黃淮海平原典型的低產(chǎn)土壤—石灰性黃潮土為研究對(duì)象，研究生物質(zhì)炭田間試驗(yàn)下施用2年后對(duì)旱地作物（施用后第4季小麥和第5季玉米）土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收以及溫室氣體排放的變化，分析探討一次性施用下生物質(zhì)炭效

2、應(yīng)的多年可持續(xù)性，期望為合理施用生物質(zhì)炭改良土壤和推進(jìn)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)炭應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
　　研究圍繞2010年開始的河南商丘旱地土壤—作物生物質(zhì)炭田間試驗(yàn)，處理為不同用量（0、20和40 t ha-1）生物質(zhì)炭，生物質(zhì)炭于當(dāng)年小麥?zhǔn)斋@后施入，其后進(jìn)行常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。前期已經(jīng)對(duì)生物質(zhì)炭施用后第1季玉米和第2季小麥進(jìn)行了土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量和溫室氣體排放的觀測(cè)研究。本研究于2011年10月-2012年9月對(duì)該田間試驗(yàn)進(jìn)行了第4季小麥和第5季

3、玉米的土壤采樣分析和溫室氣體排放的監(jiān)測(cè)，并結(jié)合前期結(jié)果，分析討論生物質(zhì)炭施用2年后的土壤改良和作物生產(chǎn)以及溫室氣體減排的變化。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)土壤性質(zhì)的變化:施用生物質(zhì)炭處理對(duì)土壤pH、堿解氮和速效磷含量均無顯著影響，但顯著提高了土壤有機(jī)碳和速效鉀含量，且隨著生物質(zhì)炭用量的增加而增加。與對(duì)照處理相比，生物質(zhì)炭用量20和40 t ha-1下土壤有機(jī)碳分別提高了18.44％和30.95％(小麥季)，24.23％和36.6

4、5％(玉米季);速效鉀分別提高了41.67％和66.67％（小麥季），36.36％和90.91％（玉米季）。生物質(zhì)炭施用量為20和40 t ha-1時(shí)，小麥季土壤全氮含量比對(duì)照分別增加了7.69％和10.00％，而玉米季未觀測(cè)到變化。生物質(zhì)炭施用量為40 t ha-1時(shí)顯著提高了玉米季土壤水分含量，同時(shí)土壤容重顯著降低。生物質(zhì)炭處理對(duì)土壤NH4+-N具有一定的吸附作用，但對(duì)NO3--N含量無顯著影響。
　　(2)作物產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收

5、:生物質(zhì)炭施用對(duì)作物產(chǎn)量無顯著變化，但顯著影響了小麥和玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收。與對(duì)照處理相比，生物質(zhì)炭用量20和40 t ha-1下小麥莖葉中氮含量分別增加了27.39％和34.42％，而玉米莖葉中氮含量?jī)H在20 t ha-1下顯著增加了30.71％。施用生物質(zhì)炭對(duì)小麥和玉米莖葉中磷和鉀含量及籽粒蛋白質(zhì)含量均無顯著影響。生物質(zhì)炭施用量為20和40 t ha-1時(shí)，小麥莖葉和植株氮累積量分別較對(duì)照顯著增加了35.14％、48.15％和8.71％

6、、11.98％，而玉米植株各部分的氮累積量無顯著變化。
　　(3)溫室氣體排放:生物質(zhì)炭一次性施用2年后第5季玉米土壤CO2和CH4排放均無顯著變化，但生物質(zhì)炭處理降低了土壤N2O排放，進(jìn)而降低了全球增溫潛勢(shì)(GWP(CH4+N2O))和溫室氣體碳排放強(qiáng)度(GHGI)。當(dāng)生物質(zhì)炭施用量為40 t ha-1時(shí)，N2O、GWP(CH4+N2O)和GHGI比對(duì)照分別降低了31.54％、31.62％和37.69％。
　　生物質(zhì)炭一次

7、性施用2年后土壤有機(jī)碳和速效鉀含量仍比對(duì)照顯著提高。同時(shí)，土壤N2O排放、全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體碳排放強(qiáng)度仍顯著降低。生物質(zhì)炭的這種效應(yīng)隨著施用量的增加而增強(qiáng)，在用量40 t ha-1下其持續(xù)效應(yīng)具有顯著的穩(wěn)定性。聯(lián)系前期研究結(jié)果，本田間試驗(yàn)5個(gè)作物季內(nèi)，生物質(zhì)炭對(duì)提高土壤有機(jī)碳、速效鉀和保水性以及降低土壤容重具有持續(xù)的穩(wěn)定性，盡管施用3年內(nèi)生物質(zhì)炭對(duì)作物產(chǎn)量沒有顯著影響。因此，生物質(zhì)炭的施用可作為低產(chǎn)旱地改善土壤質(zhì)量和穩(wěn)產(chǎn)低碳的一種有