生物炭对宁夏引黄灌区水稻产量及氮素利用率的影响

【目的】氮是作物生长发育所需的主要营养元素,随着宁夏引黄灌区农业生产集约化程度不断提高,氮肥投入亦不断增加,由此导致的土壤板结及氮素利用率低等问题日益突显。鉴于生物炭在改良土壤及提高氮肥利用方面的潜在可行性,本文通过大田试验研究添加不同用量生物炭对水稻产量和氮素利用率的影响,为生物炭在该地区的应用提供参考和依据。【方法】以宁夏灌区具有代表性的集约化水稻田为研究对象,以宁粳43号水稻为试验材料,采用裂区试验设计,施氮量设常规施氮量(N 300,N 300 kg/hm2)和不施氮(N0)2个水平;生物炭设高量炭(C3,9000 kg/hm2)、中量炭(C2,6750 kg/hm2)、低量炭(C1,4500 kg/hm2)和不施炭(C0)4个水平。旨在明确添加生物炭对灌淤土基本理化性质、水稻产量及氮素利用率的影响。【结果】1)添加生物炭种植一季水稻后对灌淤土土壤含水量没有明显影响,土壤p H值亦没有发生明显变化。2)施加氮肥情况下,C3处理较C0处理可显著提高灌淤土全氮、全磷和速效钾含量,但对速效磷含量没有影响,C2和C3处理下土壤全氮、全磷、速效磷和速效钾都没有明显差异,但二者全氮和速效钾含量要显著高于C1处理;不施肥情况下,除C3和C2处理显著增加土壤速效钾含量外,其余处理对土壤养分含量没有影响。3)生物炭和氮肥配施可以显著增加水稻籽粒产量,并随生物炭用量(4500 9000 kg/hm2)增加而增高,增产率在15.26%44.89%之间,水稻籽粒产量与生物炭用量呈显著正相关关系(r=0.962),水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,同时,水稻地上部总吸氮量随生物炭用量增加而增加,C3处理较C0处理提高66.27 kg/hm2,各处理之间差异显著;不施氮肥情况下,添加生物炭(4500 9000kg/hm2)对水稻籽粒产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显,C1和C2处理可以显著提高水稻地上部总吸氮量,但C3处理对总吸氮量影响不明显,同时各施炭处理之间无显著差异。4)生物炭和氮肥配施时,氮肥农学效率和氮肥利用率均表现为随生物炭用量增加而增加,C3较C0处理氮肥农学效率提高10.87 kg/kg,氮肥利用率提高22.09个百分点。【结论】生物炭和氮肥配施可以提高宁夏引黄灌区水稻产量,本试验以施用9000kg/hm2(C3)的生物炭产量最高(增产率达44.89%),同时水稻株高和穗粒数也随生物炭用量增多而增加,生物炭和氮肥配施,氮肥农学效率和氮肥利用率随生物炭用量增加而增加;不施氮肥情况下,添加生物炭对水稻产量没有显著影响,对水稻产量构成因素的影响亦不明显。。     

15N示踪法研究生物炭施用对水稻—土壤系统氮肥去向的影响

为探究施用水稻秸秆生物炭对水稻产量、氮肥利用率、氮肥残留及损失的影响,采用盆栽试验结合¹⁵N示踪技术,分析了施用水稻秸秆生物炭对水稻生物量、氮素积累量、肥料氮去向以及氨氧化微生物的影响。研究共设置5个处理:不施氮肥(N0)、单施化肥(CF)、施化肥配施0.5%生物炭(BC1)、施化肥配施1%生物炭(BC2)和施化肥配施2%生物炭(BC3)。结果表明:与CF处理相比,BC2和BC3处理均显著提高水稻产量,增产率分别为19.3%和22.0%。施用生物炭显著增加水稻氮素积累量和表观利用率。施用生物炭的水稻籽粒肥料氮积累和总肥料氮积累量较CF处理分别提高18.6%~23.4%和18.5%~26.5%。然而,施用生物炭处理与CF处理之间的籽粒土壤氮吸收量没有显著差异。BC1、BC2和BC3处理的氮肥利用率分别为30.4%,28.5%和29.3%,均显著高于CF处理(24.1%)。施用生物炭有利于肥料氮在土壤中的 残留,从而减少损失。因此,施用生物炭的肥料氮损失率(25.7%~27.5%)显著低于单施化肥处理(38.4%)。与CF处理相比,高量施用生物炭(BC3)显著降低氨氧化细菌的amoA基因拷贝数,但施用生物炭对氨氧化古菌丰度没有显著影响。综上表明,施用水稻秸秆生物炭是提高水稻产量和氮肥利用率,同时还是有效减少氮素损失的一种有效措施。     

生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐分及作物氮素吸收利用的影响

为研究生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐碱、氮素有效性、作物氮素吸收利用以及土壤氮平衡的影响,通过盆栽试验,共设9个处理:不施氮肥、常规化肥、生物质炭+常规化肥、常规化肥+硝化抑制剂DCD、常规化肥+脲酶抑制剂NBPT、常规化肥+DCD+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD、生物质炭+常规化肥+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD+NBPT,以典型耐盐作物大麦为研究对象开展研究。结果表明:(1)各施氮肥处理均增加了盐分的淋洗,各生物质炭处理显著增加了10～20 cm土层的土壤电导率。土壤电导率高的土壤p H较低,生物质炭处理对土壤p H略有降低的作用。(2)NBPT和DCD添加增加了大麦籽粒产量,配合生物质炭的施用增产更多,但是却降低了秸秆的产量。NBPT和DCD添加均增加了大麦植株的吸氮量,其中NBPT添加增加了大麦秸秆和籽粒的全氮含量,但是配合生物质炭施用又有降低作用,其余抑制剂处理均降低了大麦籽粒和秸秆的全氮含量。(3)DCD和NBPT添加均提高了氮肥利用效率,配合生物质炭施用对各指标的增加更明显。(4)对作物收获后土壤残留无机氮含量,添加DCD处理相比常规化肥处理有所降低,添加NBPT处理相比常规化肥处理有所增加。添加DCD和NBPT处理均降低了氮的表观损失。因此,在滨海盐渍土中,通过在尿素中添加DCD和NBPT,可以提高作物产量和氮肥利用率,其中同时添加生物质炭、DCD和NBPT处理在产量提升、氮素高效利用及减少氮损失等方面表现更好。     

15N示踪法研究生物炭施用对油菜氮素吸收和转运的影响

以棕壤为供试土壤,采用15 N示踪法研究水稻稻壳制成的生物炭在不同用量(0,0.5%,1%,2%)下对连续种植两季油菜的土壤中氮含量、油菜产量、油菜地上及地下部分的吸氮量以及N2O气体损失的影响,并计算肥料氮的氮素利用率及其不同去向所占比例,探明生物炭施用对油菜肥料氮吸收及转运的影响。结果表明:(1)施加生物炭显著提高了第1季、第2季油菜的产量。(2)0.5%生物炭用量与对照相比,第1季油菜吸收土壤氮素的比例提高了2.0%;0.5%,1%,2%生物炭用量使第2季油菜吸收土壤氮素的比例分别提高了0.8%,2.4%,3.2%。第1季、第2季油菜叶和根对氮素的吸收随生物炭施用量的增加而增加。(3)与对照相比,施加生物炭处理显著降低了两季油菜N2O气体排放,2%生物炭用量使第1季、第2季N2O气体排放分别减少了0.30,0.10mg/kg。(4)2%生物炭用量处理与对照相比,第1季氮素利用率提高了16.3%;两季氮素利用率的结果显示,0.5%,1%,2%处理分别比对照提高了0.4%,0.7%,5.3%,其中以2%生物炭施用量效果最佳。     

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记^15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例（P〈0.05）。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15．82％、61．11％和23．07％。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21．74％,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。     

生物炭氮替代部分化肥氮对黄壤水稻的生物效应

氮肥减施增效是实现我国化肥零增长的重要措施之一,探讨不同生物炭配施氮肥比例的生物效应及氮肥利用率,为黄壤稻田秸秆生物炭高效利用提供依据。采用大田试验,研究了不同生物炭配施氮肥比例对贵州黄壤水稻产量、品质、养分吸收和氮肥利用率的影响。试验设6个处理:对照CK(不施氮肥,只施用磷肥和钾肥)、常规施肥T0(化肥氮100%)、T1(生物炭氮10%+化肥氮90%)、T2(生物炭氮20%+化肥氮80%)、T3(生物炭氮30%+化肥氮70%)、T4(生物炭氮40%+化肥氮60%)。结果表明:水稻籽粒产量随着生物炭与氮肥减量配施比例的增加呈先增加后降低趋势,以T2处理最高,较常规施肥T0处理显著提高了13.4%(P0.05,下同);与T0处理相比,生物炭与氮肥减量配施可明显影响稻米精米率、胶稠度和直链淀粉含量,以T2处理较好;生物炭与氮肥减量配施可显著影响水稻秸秆和稻谷的氮素积累量,其中T1、T2和T4处理的秸秆氮素积累量较T0处理提高了4.5%～17.3%,T2处理达显著水平;T1、T2和T3处理的稻谷氮素积累量较T0处理依次显著增加了31.1%、27.3%和21.8%;与T0处理相比,T1、T2和T3处理的氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥表观利用率依次增加了2.4%～13.3%、8.2%～46.3%和8.87～22.41个百分点,其中T2处理达到显著水平;T1、T2、T3和T4的氮素收获指数均有所提高,但均不显著。综上所述,生物炭与氮肥减量配施可不同程度地提高贵州黄壤稻田水稻的产量和氮肥利用率,同时改善稻米品质;在短期条件下,推荐20%生物炭氮与80%化学氮肥配施作为中等肥力黄壤水稻氮肥减量配施的最适比例。     

有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响

在等氮量替代条件下,以武运粳29号为供试材料,设置不施氮肥(M0)作为空白对照,单施化肥(M1),以及25%有机肥(M2)、50%有机肥(M3)、75%有机肥(M4)、100%有机肥(M5)替代化肥6个处理,研究有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响。结果表明:(1)在水稻生育前期,化肥施用比例高的处理土壤速效氮含量高;到水稻生育后期,有机肥替代比例高的处理土壤速效氮含量高。(2)50%有机肥替代化肥水稻产量最高。(3)50%有机肥替代化肥能够显著提高水稻的氮素累积量。(4)100%有机肥替代化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最低,单施化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最高。(5)50%有机肥替代化肥,在保证水稻高产的同时,显著增加水稻氮素累积量,并使水稻氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力均得到明显提高。说明提高水稻氮素吸收利用效率,在等氮量替代条件下,50%有机肥替代化肥是一种相对适宜的比例。     

施用生物炭对红壤和潮土种植小白菜氮素利用的影响

研究了施用不同剂量(0%、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土种植小白菜(Brassica rapa L.chinensis)生长及氮素养分利用效率的影响。利用淋溶土柱装置、根系扫描仪明确各处理小白菜生物量、根系形态指标,收获后土壤残留氮素养分含量,氮素利用效率,淋溶液氮含量等指标,探讨生物炭对不同类型土壤作物生长和养分利用的影响特征和机制。结果显示:与空白对照和单施氮肥处理相比,施用生物炭在潮土上显著降低小白菜地上和地下生物量,降幅分别达59.1%～77.2%、70.6%～80.6%,但在红壤上却显著增加小白菜地上和地下生物量,增幅分别达35.7%～69.0%、63.0%～77.1%。此外,生物炭对其根系形态指标亦影响显著,随生物炭施用量的增加,在潮土中施用生物炭,小白菜主根长降低了11.5%～30.1%,根表面积降低45.6%～55.9%,根冠比呈先增加后降低的趋势;而在红壤中施用生物炭,对小白菜根长影响不显著,根表面积增加47.5%和56.7%,根冠比显著降低。说明施用生物炭在红壤上促进小白菜根系发育,而在潮土上抑制小白菜根系发育。在潮土中施用生物炭,降低小白菜氮素吸收效率64.7%～73.5%,氮肥偏生产力降低65.1%～79.3%;在红壤中施用生物炭则提高了小白菜氮素吸收效率44.7%～59.6%,氮肥偏生产力增加了32.0%～63.2%。同时,施用生物炭显著降低小白菜植株硝酸盐含量,降幅分别达40.9%～84.6%和18.8%～75.0%。在红壤中施用生物炭,通过促进小白菜根系发育,提高其产量,降低红壤氮素残留,提高氮肥的利用效率,具有良好的生态效益;而对潮土施用生物炭,则抑制小白菜根系发育,降低其产量,降低其氮肥的利用效率,生物炭对潮土的高效安全施用仍需进一步探讨。     

控释氮肥对小麦-玉米轮作产量和土壤养分状况的影响

基于河北省衡水市连续4年8季小麦-玉米轮作体系施肥定位试验,研究多年控释氮肥减氮施肥以及不同施肥措施对小麦、玉米籽粒产量和土壤养分状况的影响。结果表明:肥料追施与一次性基施作物产量无显著差异,减氮30%控释氮肥较常量速效氮肥产量有2季显著增加,其他季无显著差异;施氮肥可显著增加0-40cm土壤硝态氮含量,并且速效氮肥60%底施,40%追施处理较速效氮肥一次底施处理显著增加20-40cm土壤硝态氮含量,控释氮肥减氮30%处理表层土壤硝态氮含量与常量速效氮肥一次底施处理相比未显著下降,而深层土壤硝态氮含量较常量速效氮肥一次底施处理减少44.15%~89.21%,说明控释氮肥可有效控制硝态氮淋失;常量速效氮肥一次底施处理较其他施氮处理显著降低表层土壤pH;施氮肥对土壤全氮、有机质、全磷、有效磷含量无显著影响;对0-20cm土壤速效钾含量影响较大。速效氮肥基施加追施处理较常量速效氮肥一次底施处理可减缓土壤酸化进程,表层速效钾含量有所降低。综上,连续多年减氮30%施用控释氮肥较常量速效氮肥处理作物产量和土壤养分状况并未出现显著差异。     

早稻施氮对连作晚稻产量和氮肥利用率及土壤有效氮含量的影响

于20022～005年,在湖南长沙采用连续定位试验,研究了早稻施氮对连作晚稻产量、氮肥利用率、土壤有效氮含量的影响。试验设早稻施氮/晚稻不施氮、早稻施氮/晚稻施氮、早稻不施氮/晚稻不施氮、早稻不施氮/晚稻施氮4个处理。结果表明,在连续4年早季施氮的条件下,连作晚稻施氮处理的平均产量为6.45.t/hm2,地上部干物质重12.13.t/hm2,氮素吸收量183.6.kg/hm2,分别比连作晚稻不施氮处理增加28.4%、35.1%和103.5%,均达到显著水平;在连续4年早季不施氮的条件下,连作晚稻施氮处理的平均产量为6.61.t/hm2,地上部干物质重12.14.t/hm2,氮素吸收量165.6.kg/hm2,分别比不施氮处理增加33.4%、37.6%和95.6%,均亦达到显著水平。连作晚稻在早季不施氮和早季施氮两种情况下氮肥利用率不同,前者的氮肥生理利用率显著高于后者,增幅为37.8%,两者的氮肥农学利用效率、吸收利用率差异不显著,但前者4年氮肥农学利用效率平均值比后者高18.1%,吸收利用率低6.8个百分点。早晚两季均不施氮小区土壤碱解氮含量均明显低于其他施氮小区,但没有出现随试验年度加长而连续下降的趋势;当早稻或晚稻其中有一季施用了氮肥,或者两季均施用了氮肥的小区,土壤碱解氮含量差异不显著。说明连作晚稻产量主要受当季施氮量的影响,而受早季施氮量的影响较小;早季不施氮小区的连作晚稻氮肥的农学利用效率、生理利用率比早季施氮小区高;在一定程度上降低稻田氮肥用量不会导致土壤背景氮含量的下降。     

秸秆生物炭对潮土作物产量和土壤性状的影响

将秸秆转化为高碳含量和稳定性的生物炭施入土壤无疑可提升碳库,但也会影响土壤性状和作物生长。为评估秸秆生物炭在北方潮土(p H 8.30)的应用潜力,设每季生物炭施用量为0(对照)、2.25(低量)、6.75(中量)和11.3 t hm-2(高量)(四季后总施炭量分别为0、9、27、45.2 t hm-2)4个处理,通过2年小麦-玉米轮作小区试验,观测了作物产量、籽粒品质、氮素吸收和土壤矿质氮、p H、容重、水分的变化。结果显示,中量生物炭处理下第四季玉米产量增加8.43%;中、高量生物炭处理下四季作物总产量提高4.54%~4.92%。生物炭对小麦和玉米籽粒蛋白质、小麦湿面筋含量及容重无负面影响。作物地上部分氮素吸收、土壤矿质氮含量和p H各处理间无明显变化。中、高量处理下四季作物后土壤容重降低2.99%~10.4%,含水量增加10.3%~20.2%,最大持水量提高14.5%~15.0%。表明中、高量秸秆生物炭每季还田对作物有小幅增产作用,且不影响籽粒品质。土壤容重、水分、持水量等物理性状的改善可能是作物增产的重要原因。     

减氮条件下生物质炭施用对珠三角地区生菜产量、品质及土壤性质的影响

生物质炭(biochar,BC)施用具有改良土壤、提高作物产量等效应。本文探究了生菜产量、品质和土壤性质等对化肥氮(N)减施和生物质炭施用1年后的响应，以期为珠三角地区露地蔬菜生产中化肥合理减量和生物质炭科学施用提供依据。通过在佛山市三水区开展田间小区试验，观测了常规施氮(N100%)、减氮20%(N80%)、减氮40%(N60%)、减氮40%+生物质炭10 t/hm²(N60%+BC10)和减氮40%+生物质炭20 t/hm²(N60%+BC20)处理下生菜产量、品质、叶片SPAD值及土壤养分等指标的变化。结果表明：(1)较N100%处理，N60%处理生菜产量显著降低13.5%。减氮40%条件下，配施10～20 t/hm²生物质炭可提高生菜产量9.5%～22.7%，与N100%处理产量相当，说明生物质炭施用对生菜产量具有显著提升效果。(2)氮肥减量和生物质炭施用对生菜单株鲜重、直径和水分含量等均无显著影响，而对叶片SPAD值在不同生育期有不同影响。减氮条件下施用生物质炭处理生菜的氮和磷吸收量提高，是其增产机理之一。(3...     

长期连续秸秆还田和生物质炭施用对稻田N2O排放的影响

为了评估麦季多年连续秸秆还田和生物质炭施用对稻麦轮作系统下稻田N₂O排放的影响，于2010年麦季开始开展了为期11 a的麦季秸秆还田和生物质炭施用定位试验。试验共包括5个处理：无玉米秸秆还田和生物质炭施用(CK);6 t/(hm²·a)玉米秸秆还田(CS);2.4 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC1);6 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC2)和12 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC3)。结果表明，BC2和BC3处理较CK均显著提高了土壤碱解氮、有效磷、速效钾、易氧化碳、可溶性有机氮和土壤微生物生物量氮含量。CS、BC1和BC2处理水稻生长季N₂O总排放量与CK没有显著差异，但是BC3处理的N₂O总排放量比CK提高了245.31%，并显著高于其他处理。BC3处理的N₂O总排放量和施氮肥后N₂O排放高峰期的累积排放量分别比CK提高了3.84 kg/hm²和3.3...     

Effect of Three Different Qualities of Biochar on Selected Soil Properties

An incubation study was conducted to determine how biochar interacts with a nitrogen fertilizer and how it reacts in the soil as well as to measure the effect of different biochars on soil chemical properties. Two Iowa soils, Nicollet surface soil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Aquic Hapludoll) and Storden subsoil (fine-loamy, mixed, superactive, mesic Eutrudept), were mixed with three different qualities of biochar and a nitrogen fertilizer (urea). The biochar was created from corn stover that was pyrolized with three different amounts of atmospheric air: 0% (biochar 1), 10% (biochar 2), and 25% (biochar 3). Soil tests for pH, total nitrogen (N), extractable phosphorus (P), extractable potassium (K), ammonium N, nitrate N, organic matter, and total carbon (C) were performed. The different biochars significantly affected the total N, total organic C, and pH in both soils at all rates of urea applied. The conditions during pyrolysis influenced how the biochar/fertilizer reacted with the soil.     

生物炭与氮肥对稻田甲烷氧化菌和产甲烷菌数量和潜在活性的影响

基于稻田中氮肥配施生物炭的田间定位试验,研究了施用生物炭与氮肥对旱季稻田土壤理化性质、甲烷氧化与产生潜势及甲烷氧化菌和产甲烷菌丰度的影响。田间试验共设置5个处理：单施生物炭、单施氮肥、氮肥配施生物炭（生物炭设置两个水平）以及对照。结果表明：施用生物炭三年后显著提高了有机碳和微生物生物量碳含量（p﹤0.05）,与单施氮肥处理相比,氮肥配施生物炭后可显著提高土壤pH。与对照相比,单施生物炭显著提高土壤甲烷氧化潜势。在施氮条件下,甲烷氧化潜势与生物炭施用量之间存在正相关关系,与氮肥配施20 t hm-2处理相比,40 t hm-2生物炭处理甲烷氧化潜势增长53.8%。氮肥配施高倍生物炭与配施低倍生物炭处理相比产甲烷潜势由0.001提高至0.002 mg kg-1 h-1;氮肥施用一定程度上抑制了甲烷氧化菌数量的增长,单施氮肥处理中产甲烷菌数量较对照处理显著增加了3.0%;单施或配施低水平生物炭显著增加土壤甲烷氧化菌数量。氮肥显著降低了甲烷氧化菌与产甲烷菌基因丰度比（pmoA/mcrA）。而在同氮肥水平下施加生物炭显著增加了土壤pmoA/mcrA比值,即生物炭对甲烷氧化菌的促进作用显著高于产甲烷菌,提高了旱季稻田土壤的甲烷氧化能力,因此有助于减少稻田土壤甲烷的排放。     

几种新型氮肥对叶菜硝酸盐累积和土壤硝态氮淋洗的影响

应用土柱模拟试验的方法,研究了在高肥力菜田土壤条件下,施用几种新型氮肥对两茬叶菜硝酸盐积累和土壤硝态氮淋洗的影响。结果表明,在高肥力菜田土壤上,施用几种新型氮肥都未能明显提高第一茬油菜的生物量,硫硝铵（A SN）却降低了生物量,而第二茬菠菜不施肥处理生物量下降。尿素＋硝化抑制剂DM PP（En tec46）、尿素＋硝化抑制剂DCD（U＋DCD）和有机无机复混肥（OIF）3种氮肥显著降低了油菜硝酸盐含量。尿素＋玉米秸秆（U＋M S）和硫硝铵＋硝化抑制剂DM PP（En tec26）减少了土壤NO3^--N的向下淋洗,而尿素＋保水剂（U＋SAP）增加土壤NO3^--N的向下淋洗。     

减氮条件下生物炭对甜菜盐碱胁迫的缓解效应

  【目的】  通过模拟盐碱胁迫环境，在施用生物炭、减施氮肥的条件下，研究甜菜根际土壤微生物数量、甜菜氮代谢相关酶活性、块根产量和含糖率的变化，明确生物炭对盐碱胁迫的缓解作用，以及盐碱胁迫下施加生物炭后是否可减少氮肥的施用， 为今后盐碱地改良以及甜菜合理施肥提供理论依据和技术支撑。  【方法】  试验于2018年在黑龙江哈尔滨东北农业大学试验站进行。以甜菜品种KWS0143为试验材料，在土壤中添加盐碱处理以中性盐 (Na₂SO₄、NaCl) 和碱性盐 (Na₂CO₃、NaHCO₃) 模拟盐碱胁迫土壤 (Na+含量为3 g/kg)。采用桶栽试验，每桶装土10 kg，共设6个处理，以在盐碱胁迫土壤施N 180 kg/hm2为对照 (CK)，其余5个处理土壤中均加入生物炭30 g/kg, 施氮量依次为N180、162、144、126和108 kg/hm2。子叶完全展开后测定甜菜出苗率，3对真叶后每隔20天左右测定土壤微生物数量及叶片硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT) 活性，收获后测定块根产量和含糖率并计算产糖量。  【结果】  盐碱胁迫下，施加生物炭显著提高了土壤真菌和细菌数量；BC+N180处理显著提升放线菌数量，在施BC基础上随着施氮量的降低，各时期土壤放线菌含量呈降低趋势。施加生物炭能够显著提高盐碱胁迫下甜菜出苗率，施氮量对出苗率的影响不大；施加生物炭后氮代谢相关酶活性显著提高，其中BC+N162和BC+N144各时期NR活性均高于CK，BC+N144除播种后第117天、第138天外，叶片GS活性均显著高于CK，BC+N144叶片GOGAT活性始终显著高于CK，BC+N126除播种后第53天和第138天外，GOGAT活性显著高于CK；施加生物炭后除BC+N108处理外, 各施加生物炭处理甜菜的块根产量、含糖率、产糖量均显著高于对照，减施氮肥10%～20%的甜菜产量与BC+N180相当，BC+N162的产糖量与BC+N180差异不显著，但显著高于其他处理；而BC+N126和BC+N108的产量与产糖量均显著低于BC+N180。  【结论】  施加生物炭可有效缓解盐碱胁迫对土壤微生物数量及甜菜氮代谢相关酶活性的影响，提高甜菜产量、含糖率、产糖量。在本试验条件下，施加土壤风干质量3%的生物炭，可节约氮肥施用量的10%～20%，提高甜菜的产糖量。     

Impact of integrated application of biochar and nitrogen fertilizers on maize growth and nitrogen recovery in alkaline calcareous soil

Biochar application has been considered as a rich source of carbon which helps to improve the physico-chemical properties and fertility of the soil. In Pakistan, excessive use of nitrogen fertilizer is considered a serious problem, so it is of vital importance to examine the effect of biochar on soil with varying doses of nitrogen fertilizer. We hypothesized that addition of biochar to an alkaline calcareous soil could improve not only soil quality and crop yield but also nitrogen use efficiency (NUE), reducing the loss of nitrogen (N) in the form of denitrification, ammonia volatilization, and nitrate leaching. A pot experiment was conducted under 2-factorial completely randomized design having three replications to evaluate the NUE in biochar amended calcareous soil. Biochar was applied at the rate of 0%, 1% and 2% (w/w) in pots filled with 17 kg of soil using various levels of N (0%, 50% and 100% of recommended dose) on maize (Zea mays L.). Several soil quality indicators, uptake, and yield of maize were monitored. Biochar application significantly decreased soil pH, increased water-holding capacity, total organic carbon, maize yield, stomatal conductance, and nitrogen uptake in plant. The results of the study indicated that addition of biochar could not only decrease the use of inorganic fertilizers by improving its quality and yield as in our case biochar at the rate of 1% and N at the rate of 50% provided optimum output minimizing the economic cost eventually.     

添加生物炭对酸性红壤中玉米生长和氮素利用率的影响

Biochar added to soil can improve crop growth through both direct and indirect effects, particularly in acidic, highly weathered soils in subtropical and tropical regions. However, the mechanisms of biochar improving crop growth are not well understood. The objectives of this study were i） to determine the crop responses to biochar addition and ii） to understand the effect of biochar addition on N use efficiency. Seven acidic red soils varying in texture, p H, and soil nutrient were taken from southern China and subjected to four treatments： zero biochar and fertilizer as a control（CK）, 10 g kg-1biochar（BC）, NPK fertilizers（NPK）, and 10 g kg-1biochar plus NPK fertilizers（BC＋NPK）.15N-labeled fertilizer was used as a tracer to assess N use efficiency. After a 46-d pot experiment,biochar addition increased soil p H and available P, and decreased soil exchangable Al3＋, but did not impact soil availabe N and cation exchange capacity（P 〉 0.05）. The N use efficiency and N retained in the soil were not significantly affected by biochar application except for the soil with the lowest available P（3.81 mg kg-1） and highest exchanageable Al3＋（4.54 cmol kg-1）. Greater maize biomass was observed in all soils amended with biochar compared to soils without biochar（BC vs. CK, BC＋NPK vs. NPK）. This agronomic effect was negatively related to the concentration of soil exchangeable Al3＋（P 〈 0.1）. The results of this study implied that the liming effect of biochar improved plant growth through alleviating Al toxicity and P deficiency, especially in poor acidic red soils.