生物炭及其与秸秆配施对塿土性质和氮素运移的影响

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为探究生物炭及其与秸秆配施对土壤性质和氮素运移的影响,以关中塿土为研究对象,进行田间试验,分别将果木枝条生物炭以不同用量单施于(0、20、40、60、80t·hm-2)土壤及将其与小麦秸秆按不同比例配施(无秸秆无生物炭、全量小麦秸秆0.6t·hm-2、30 t·hm-2生物炭+半量秸秆0.3 t·hm-2、45 t·hm-2生物炭+半量秸秆0.3 t·hm-2、60t·hm-2生物炭+半量秸秆0.3 t·hm-2)加入土壤,分别研究单施生物炭不同年限(2年、5年)对塿土性质的影响和生物炭与秸秆配施对土壤性质和氮素运移的影响,探究生物炭与秸秆配施对塿土性质和氮素运移的影响机理,确定适合在塿土中施用的生物炭单施量和生物炭与秸秆配施量。得到下列结论:1. 生物炭施入土壤5年与施入2年的结果相比,其对0~10 cm和10~20 cm土层团聚体影响相对减弱,对20~30 cm土层土壤容重和团聚体的影响显著增强。随着年限的增长,在0~10 cm土层,生物炭施用量为40 t·hm-2时,>0.25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小;在10~20 cm和20~30 cm土层,生物炭施用量为60~80 t·hm-2时,>0.25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小。当生物炭施用量为60 t·hm-2时,对土壤有机碳的增加效果表现最优。生物炭对土壤团聚体的影响是一个渐进的过程。生物炭施入土壤5年,其对深层土壤的影响更为显著,20~30 cm土层的土壤容重显著降低,>0.25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强。从经济效益和改善效果综合考虑,在耕层土壤施入40~60 t·hm-2的生物炭最适。2. 在耕层土壤中,单施秸秆及其与生物炭配施均可显著增加土壤有机碳,其中生物炭与秸秆配施效果优于秸秆单施,当0.3 t?hm-2秸秆与60 t?hm-2的生物炭配施时,土壤有机碳含量最高。生物炭与秸秆配施可以降低土壤容重,幅度为4.48%~6.41%。秸秆全量还田会降低耕层土壤p H,降低幅度0.63%~1.03%,但从数值来看仅降低了0.05~0.08个单位,而生物炭与秸秆配施对土壤p H的影响不显著。生物炭与秸秆配施可以提高土壤持水、蓄水能力,显著增加土壤0~40 cm土层的土壤含水率,但对深层土壤水分的影响没有一致规律,受到外界水分输入的影响,在水分充足的条件下,可以增加下层土壤的持水量。3. 秸秆及其与生物炭配施均可显著提高土壤0~20 cm土层的全氮含量,且全氮含量随着施炭量的增加而增加,增加幅度可达5.77%~23.23%,但对下层土壤全氮影响很小。秸秆单施及其与生物炭配施对土壤NO3--N含量有显著影响,但对NH4+-N影响很小。在不同采样时间,土壤硝态氮含量未表现出一致规律,生物炭与秸秆配施前期可以显著降低土壤NO3--N含量,避免其淋溶挥发损失,后期可以将养分释放,增加NO3--N含量以供作物吸收利用。总体来讲,秸秆及其与生物炭配施对土壤氮素均有一定的缓释效果,对无机氮有明显的吸附固定作用,可以减少其的淋溶,减少氮素损失,提高肥料利用率,当0.3 t?hm-2秸秆与45 t?hm-2或60 t?hm-2的生物炭配施时,其效果要优于全量秸秆单施。综上所述,适合塿土施用的生物炭单施量为40~60 t·hm-2,当生物炭与秸秆配合施用时,0.3 t?hm-2秸秆和45~60 t?hm-2的生物炭配施比较适宜。
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