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

1、世界農業(yè)正面臨提高土壤生產力、降低溫室氣體排放和應對氣候變化的嚴峻挑戰(zhàn)。近年來，包括作物秸稈的生物質廢棄物熱裂解生產生物質炭的產業(yè)化技術日益成熟，但其農田施用后對土壤性質、作物產量與溫室氣體減排的作用及其可持續(xù)性認識還不充分。本研究以黃淮海平原典型的低產土壤—石灰性黃潮土為研究對象，研究生物質炭田間試驗下施用2年后對旱地作物（施用后第4季小麥和第5季玉米）土壤性質、作物產量和養(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炭效

2、應的多年可持續(xù)性，期望為合理施用生物質炭改良土壤和推進農業(yè)生物質炭應用提供科學依據。
　　研究圍繞2010年開始的河南商丘旱地土壤—作物生物質炭田間試驗，處理為不同用量（0、20和40 t ha-1）生物質炭，生物質炭于當年小麥收獲后施入，其后進行常規(guī)農業(yè)生產。前期已經對生物質炭施用后第1季玉米和第2季小麥進行了土壤性質、作物產量和溫室氣體排放的觀測研究。本研究于2011年10月-2012年9月對該田間試驗進行了第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，并結合前期結果，分析討論生物質炭施用2年后的土壤改良和作物生產以及溫室氣體減排的變化。主要研究結果如下:
　　(1)土壤性質的變化:施用生物質炭處理對土壤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碳和速效鉀含量，且隨著生物質炭用量的增加而增加。與對照處理相比，生物質炭用量20和40 t ha-1下土壤有機碳分別提高了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）。生物質炭施用量為20和40 t ha-1時，小麥季土壤全氮含量比對照分別增加了7.69％和10.00％，而玉米季未觀測到變化。生物質炭施用量為40 t ha-1時顯著提高了玉米季土壤水分含量，同時土壤容重顯著降低。生物質炭處理對土壤NH4+-N具有一定的吸附作用，但對NO3--N含量無顯著影響。
　　(2)作物產量和養(yǎng)分吸收

5、:生物質炭施用對作物產量無顯著變化，但顯著影響了小麥和玉米對養(yǎng)分的吸收。與對照處理相比，生物質炭用量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僅在20 t ha-1下顯著增加了30.71％。施用生物質炭對小麥和玉米莖葉中磷和鉀含量及籽粒蛋白質含量均無顯著影響。生物質炭施用量為20和40 t ha-1時，小麥莖葉和植株氮累積量分別較對照顯著增加了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，但生物質炭處理降低了土壤N2O排放，進而降低了全球增溫潛勢(GWP(CH4+N2O))和溫室氣體碳排放強度(GHGI)。當生物質炭施用量為40 t ha-1時，N2O、GWP(CH4+N2O)和GHGI比對照分別降低了31.54％、31.62％和37.69％。
　　生物質炭一次

7、性施用2年后土壤有機碳和速效鉀含量仍比對照顯著提高。同時，土壤N2O排放、全球增溫潛勢和溫室氣體碳排放強度仍顯著降低。生物質炭的這種效應隨著施用量的增加而增強，在用量40 t ha-1下其持續(xù)效應具有顯著的穩(wěn)定性。聯(lián)系前期研究結果，本田間試驗5個作物季內，生物質炭對提高土壤有機碳、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年內生物質炭對作物產量沒有顯著影響。因此，生物質炭的施用可作為低產旱地改善土壤質量和穩(wěn)產低碳的一種有