氮肥减量配施生物炭对北疆灌区春小麦光合和干物质转运特性及产量的影响

为探讨氮肥减量配施生物炭对北疆灌区春小麦光合和干物质转运特性及产量的影响，通过田间试验，设置对照（不施氮，CK）、常规施氮（300 kg·hm^-2、N1）、单施生物炭（20 t·hm^-2、B）、常规施氮+生物炭（N1B）、减氮15%（255 kg·hm^-2、N2 ）、减氮15%+生物炭（N2B）、减氮30%（210 kg·hm^-2、N3）、减氮30%+生物炭（N3B）8个处理，对比分析了不同处理间春小麦光合作用、干物质积累和转运及产量的差异。结果表明，与常规施氮相比，减氮（N2、N3）对春小麦光合作用、干物质积累和转运均无显著影响，但产量及其构成要素和氮肥农学利用效率随着施氮量的减少而降低，配施生物炭后上述各指标均显著提升。综合表现以减氮15%配施生物炭处理（N2B）效果最优。该处理下旗叶SPAD值和净光合速率处于较高水平，成熟期单茎干重、籽粒占单茎重比例、花前同化物对籽粒产量的贡献率分别为5.01 g、51.31%和18.03%；籽粒产量为8 301.35 kg·hm^-2，较 CK及N1处理分别增产38.09%和18.11%；氮肥农学利用效率最高，为12.40 kg·kg^-1。在本试验条件下，氮肥减量15%配施20 t·hm^-2生物炭最有利于春小麦光合生产、干物质积累和转运及产量提升。     

生物质炭施用下灌溉农田土壤团聚体稳定性及分型特征

试验研究了不同筛分方法下生物质炭施用对土壤团聚体的影响,为生物质炭农业利用提供理论依据。设置生物质炭用量4个水平(0,10,20,30 t/hm²),氮肥用量2个水平(0,150 kg/hm²),通过2年田间定位试验,测定分析干筛法和湿筛法0—30 cm土层土壤团聚体分布及稳定性。结果表明:2种筛分方式下,不同处理各粒级土壤团聚体分布趋势基本一致,干筛法所得机械土壤团聚体主要以＞5,2~5 0.5~1 mm粒级为主,而湿筛法水稳性团聚体均以0.25~0.5 mm及＜0.25 mm为主;不同处理干筛法土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均高于湿筛法。湿筛法下各处理,无论施氮与否,MWD、GMD均随生物质炭量增加而增大。其中,B0N0处理MWD、GMD最小,单施生物质炭B3N0处理土壤团聚体直径最大,分别较B0N0显著提高60%(MWD)和52%(GMD);各处理土壤团聚体破坏率(PAD)随生物质炭量增加而减小,土壤团聚体稳定率(WASR)则随生物质炭量增加呈上升趋势;干筛法各处理分形维数(D)均低于湿筛法,随生物质炭量增加D值不断降低,B3生物质炭量下分形维数最低,分别为2.63(B3N0)和2.64(B3N1),分别较对照降低3.3%和2.9%;分形维数(D)与＞0.25 mm土壤团聚体含量(R_＞0.25)呈显著负相关关系。试验条件下,生物质炭添加量为30 t/hm²时土壤团聚体稳定性最佳。同时,湿筛法较干筛法能更好地模拟大田环境,真实反映土壤团聚体分布及其稳定性。     

连作年限对棉田土壤团聚体有机碳分布的影响

研究棉田土壤团聚体有机碳分布对不同连作年限的响应,为棉田土壤固碳提供理论依据。以连作5、12、17年(L₅、L₁₂、L₁₇)棉田土壤为研究对象,分析不同连续种植年限条件下,土壤团聚体分布及团聚体有机碳含量。结果表明,与种植1年对照CK处理相比,连作17年处理,0~20、20~40 cm土层>2 mm粒径团聚体百分含量较对照分别显著降低16.7%、13.2%(P<0.05);各土层,连作5年处理土壤有机碳含量最高,分别为11.8、10.6 g/kg,较对照显著提升16.2%、15.1%;土壤团聚体有机碳贡献率以>2 mm粒径最大,占50%以上,<0.053 mm粒径的碳贡献率最小。连作不利于土壤质量的保持,但短期连作对土壤有机碳的积累起正向作用。在本试验条件下,连作5年土壤有机碳含量最大,连作5年后有机碳含量逐渐降低。     

生物炭用量对灌区春小麦干物质和氮素积累、转运及产量的影响

研究了单施不同量生物炭与氮肥减量配施生物炭对灌区春小麦干物质和氮素积累、转运及产量的影响,为化肥减量和生物炭的农业利用提供科学依据。设置4个生物炭用量水平（0、10、20、30t/hm²）和2个氮肥用量水平（0、150kg/hm²）,通过2年田间定位试验,于2020年对春小麦干物质和氮素积累、分配、转运及春小麦产量进行分析。结果表明,与单纯施氮相比,施用不同量生物炭或氮肥减量配施生物炭均显著提高了春小麦产量（P<0.05）,增产幅度为6.4%~20.2%,其中氮肥减量配施中量生物炭（N 150kg/hm²,生物炭20t/hm²）时,春小麦干物质积累量及转运量较对照分别提高18.8%和85.0%,转运效率也显著提升;氮素转运量及转运效率分别提高52.8%和19.8%。生物炭施用对促进春小麦干物质和氮素积累、转运效果显著,有利于春小麦产量提升。在本试验条件下,氮肥150kg/hm²配施生物炭20t/hm²的增产效果最佳。     

生物炭施用对麦田土壤团聚体机械稳定性及春小麦产量的影响

  目的  研究生物炭添加对灌区麦田土壤团聚体分布、稳定性及作物产量的影响,阐明土壤及作物对生物炭培肥效果的响应,为灌区麦田土壤结构改良和合理培肥制度建立提供理论依据。  方法  试验采用裂区设计,氮肥（纯氮）用量设0、150 kg hm?2两个水平,每一氮肥用量下设生物炭用量0,10,20,30 t hm?2 4个水平,通过2年（2018 ~ 2020年）田间定位试验,利用干筛法得到了不同粒级土壤团聚体含量,对土壤团聚体稳定性指标和春小麦产量进行对比分析。  结果  与不添加生物炭相比,添加生物炭显著提高了 > 5 mm、2 ~ 5 mm粒级土壤团聚体含量（P < 0.05）,增幅范围为10.2% ~ 29.2%、8.3% ~ 10.2%;施用生物炭20 t hm?2时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P < 0.05),较不施生物炭处理相比分别增加了21.4%和32.3%;生物炭配施氮肥春小麦增产效果优于单施生物炭处理;土壤团聚体几何重量直径与春小麦产量之间呈显著的正相关关系。  结论  生物炭施用对灌区麦田土壤大团聚体形成及其稳定性提升效果显著,有利于改良土壤,提升春小麦产量。在本试验条件下,单施生物炭20 t hm?2时土壤团聚体稳定性最强,生物炭20 t hm?2与纯氮150 kg hm?2配施时产量最高,与对照相比春小麦增产达42.7%。     

生物炭对砂壤土团聚体及其碳、氮分布的影响

试验研究了添加生物炭对砂壤土团聚体分布、稳定性及其碳、氮分布的影响,为生物炭的农业利用和土壤培肥提供理论依据。设置生物炭用量4个水平(0、10、20、30 t/hm²)、氮肥用量2个水平(0、150 kg/hm²),通过2年的田间定位试验,对土壤团聚体及其碳、氮含量进行分析。结果表明:不同处理团聚体分布均以>5、2～5 mm粒级团聚体为主,其中单施生物炭20 t/hm²时,>5、2～5 mm粒级团聚体占比最大,总占比为58%,与不添加生物炭相比,增幅为20%;施用生物炭20 t/hm²时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P<0.05),与不施生物炭处理相比分别增加了17.6%和24.3%;有机碳和全氮变化趋势一致,添加生物炭后,土壤有机碳、氮含量均增加,不同粒级团聚体有机碳、氮含量均不同程度地升高,分别较对照显著提升27.9%和28.9%,<0.25 mm粒级团聚体有机碳、氮含量较高。添加生物炭显著增加土壤大团聚体含量,并提高了土壤团聚体稳定性;土壤碳、氮含量及各粒级土壤团聚体碳、氮含量均显著提升,提高了>5 mm粒级团聚体有机碳、氮的贡献率。在本试验条件下,当生物炭添加量为20 t/hm²时有利于北疆灌区麦田土壤培肥改良。     

氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响，采用随机区组试验设计，以春小麦品种新春37号为供试材料，设置3个氮肥水平［不施氮肥(N0：0 kg·hm^-2)、常规施氮(N1：300 kg·hm^-2)、减量施氮 (N2：255 kg·hm^-2)］和4个生物质炭水平［不施生物质炭(B0：0 kg·hm^-2)、低量生物质炭(B1：10×10³ kg·hm^-2)、中量生物质炭(B2：20×10³ kg·hm^-2)、高量生物质炭(B3：30×10³ kg·hm^-2)］，分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明，生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量，提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率，促进籽粒灌浆和产量形成，改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析，减量施氮配施中量生物质炭（N2B2）处理综合表现最好，且该处理下成熟期单株干物质积累量最高，达5.12 g·株^-1，花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^-1、15.32%、17.41%，产量较单施氮肥（N1B0）处理提高22.12%，蛋白质（干基）含量、淀粉（湿基）含量、面筋（湿基）含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述，在本试验条件下，减量氮肥配施中量生物质炭（N2B2）有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。