生物炭施用对冬小麦农田土壤养分及作物产量的影响

华北平原农田面临土壤有机质含量降低和土壤肥力下降等严重问题,生物炭作为保水保肥的土壤改良剂,可对其进行有效改善.本研究基于田间试验,探究低(5 t/hm2,B5F)、中(10 t/hm2,B10F)、高(20 t/hm2,B20F)量生物炭一次性施用对华北平原北部潮土区冬小麦农田土壤养分及作物产量的影响.结果表明:(1...     

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。     

生物炭对改善土壤理化性质及作物产量影响的研究进展

针对生物炭特有的物理和化学性质,通过综合分析国内外有关最新的研究成果,重点阐述了生物炭在土壤改良及农业生产过程中的改土、保水、保肥、减少面源污染以及在提高农作物产量和品质方面的研究进展,对需要进一步研究的科学问题提出展望。     

生物炭对滴灌春小麦产量及土壤肥力的影响

为了解生物炭对滴灌春小麦产量及土壤肥力的影响,通过2年田间试验对灰漠土土壤和春小麦养分及产量等进行了研究。结果表明:与CK相比,施用生物炭显著(P0.05)增加了土壤肥力,并显著(P0.05)增加春小麦对N、P和K的吸收,还对春小麦产量及构成具有积极的促进作用。与NP处理相比,NP+B6处理显著(P0.05)增加了土壤有机质、全氮和速效钾含量以及植株吸磷量。与NP+M6处理相比,NP+B6处理显著(P0.05)增加了土壤全氮、速效钾和植株养分吸收量。     

生物炭及炭基肥改良棕壤理化性状及提高花生产量的作用

【目的】炭基复合肥是生物炭农用的另一种方式,生物炭作为土壤改良剂对土壤改良研究的报道较多,但大多为短期培养或模拟试验。目前更缺乏生物炭与传统土壤培肥方式的比较研究。本研究旨在通过4年的田间微区定位试验,开展生物炭及炭基复合肥对棕壤理化性质及花生产量的影响研究,以期为生物炭的培肥改土及合理农用提供理论依据。【方法】定位试验于2009年开始连续4年进行了花生微区田间试验(2 m~2)。试验设4个处理分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和基于生物炭的炭基复合肥(BF)所有处理均为等氮磷钾养分,BIO处理与PMC处理为等碳量,BIO处理相当于CS处理所施用的玉米秸秆量制备得到的生物炭量,BF处理碳含量低于BIO碳含量每个处理重复3次,随机排列。分析试验前和2012年收获后土壤理化性质,比较各处理4年的花生产量。【结果】连续施用4年后,与试验前相比,BIO处理的土壤有机碳提高了27.6%全氮含量提高了75.6%,显著高于其他各处理,土壤pH提高了0.14个单位,显著高于CS处理,与PMC处理相近;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和CEC值与CS或PMC处理相近;BIO处理的土壤毛管孔隙度和田间持水量显著高于其他处理容重和土壤总孔隙度与CS和PMC处理差异不显著;4年中花生产量均居首位,从3198.5 kg/hm~2提高到4818.0 kg/hm~2,但与PMC处理差异不显著。连续施用4年后,BF处理土壤pH较试验前提高了0.57个单位显著高于其他各处理,优势显著;土壤有机碳和全氮含量较试验前分别提高了4.4%和27.9%显著低于BIO处理对土壤物理性质的调节作用也不及BIO处理其他指标差异不显著但总体上与CS或PMC处理相近;BF处理的花生产量在试验的前3年与BIO处理差异不显著,第4年较BIO处理降低了317.1 kg/hm2,差异显著介于PMC和CS处理之间。【结论】各处理作物产量随施用年限增加而提高。生物炭和炭基复合肥对土壤的理化性质的改良作用与秸秆还田和施用猪厩肥相近,生物炭在提高土壤有机碳和全氮含量方面,炭基复合肥在改善土壤pH方面优势突出对作物具有持续增产作用。     

生物炭对砂质潮土养分及玉米产量的影响

为了探索生物炭对砂质潮土中低产田的改良效果,采用田间小区试验,设三个生物炭梯度8 thm-2、16 thm-2和32 t hm-2,研究了生物炭施用对砂质潮土养分,微生物数量及玉米产量的影响。结果表明:施生物炭后土壤含水量显著高于空白对照(P0.05),其中以32 thm-2施用量含水量最高,最高比不施生物炭对照(CK)高5.4%。施用生物炭显著增加了土壤pH值,施用量越大pH增加值越高,开花期后pH开始缓慢下降;施用生物炭土壤铵态氮含量总体变化不明显,硝态氮含量显著低于CK,施用量越高,硝态氮含量越低;施生物炭明显提高了土壤中速效钾含量(P0.05),而对速效磷影响较小,后期有降低土壤速效磷的趋势;各梯度施用生物炭对试验土壤细菌数量没有显著影响(P0.05),较大施用量16 t hm-2和32 t hm-2显著提高了真菌数量(P0.05)。施用生物炭16 thm-2和32 thm-2可显著提高玉米地上部干物质积累量和产量,二者之间差异不显著(P0.05)。     

生物炭施用五年后对土壤生物化学特性及夏玉米产量的影响

生物炭施用可以提高作物产量和培肥土壤,但连年施用成本高,探讨一次性施用生物炭的后效对于降低成本投入和保障作物高产及培肥土壤具有重要意义。本研究通过设置不施生物炭(CK)、生物炭10 t·hm^-2(T1)、生物炭15 t·hm^-2(T2)、生物炭20 t·hm^-2(T3)和生物炭25 t·hm^-2(T4)的田间试验,探讨一次性施用后第5年夏玉米产量和土壤养分及微生物特性变化。结果表明：施用5年后,不同生物炭用量处理均不同程度增加了土壤有机碳、速效磷、速效钾、微生物量碳、氮含量及酶活性,并且随着生物炭用量的增加而增加,而土壤碱解氮含量变化不显著;T1、T2、T3和T4处理的玉米产量分别较CK显著增加了8.85%、14.5%、22.2%和30.1%。相关分析表明,产量的增加与土壤微生物碳氮、酶活性、土壤有机碳、速效磷、钾之间存在显著正相关关系。因此,生物炭一次性施用后5年仍呈现出显著的增产和培肥效果,且用量越高,后效越大。     

生物炭对双季稻生长与土壤理化性质的影响及其后效

为探究南方双季稻田施用生物炭的后效,对比分析了当年新施用生物炭(施用量分别为0、20和40 t·hm-2,以B0、B20、B40表示)和前2年施用生物炭(施用量与B20、B40相同,分别以Y2B20、Y2B40表示)分别对双季稻生长与土壤理化性质的影响,以期为生物炭的合理施用提供理论和科学依据.结果表明,生物炭及其后效...     

生物质炭改良土壤及对作物效应的研究进展

生物质炭是作物秸秆等有机物质在限制供氧的条件下加热而成。生物质炭具有养分含量丰富、碱性和高稳定性等特点,因此可以降低土壤酸度,有效截留土壤养分,并在一定程度上促进养分吸收而提高作物产量。本文主要综述了生物质炭制备的影响因素及其施用后对土壤理化性质、作物生长发育和养分吸收等方面的影响。由于生物质炭在国内外的研究仍处于起步阶段,研究过程中所采取的方法、所用不同来源的生物质炭以及研究的具体对象等不尽相同,研究的结果显示生物质炭在某些方面的作用仍存在不同结论。目前,生物质炭的研究多集中在表面宏观现象上,对其深入的机理研究仍较欠缺,因此,需要科技工作者的进一步探索,文章最后阐述了未来对该领域研究的一些观点。     

生物炭对大豆根际土壤酶活性及产量的影响

研究不同生物炭施用量对大豆增产与根际土壤酶活性的影响,为大豆增产提供合理的生物炭施用量。以当地常规施肥为对照(CK),设置生物炭处理27 kg·hm^-2(B1)、54 kg·hm^-2(B2)、81 kg·hm^-2(B3)、108 kg·hm^-2(B4),生物炭与常规肥混匀沟施。结果表明：B3处理可以显著提高大豆根际土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性以及土壤酸性磷酸酶活性;土壤β-葡萄糖苷酶活性则表现为在大豆营养生长期间B1处理酶活性最高,在生殖生长阶段B4处理酶活性最高;生物炭对土壤蔗糖酶活性的影响不显著。B3处理显著增加了大豆株高、单株荚数、有效荚数、单株粒重、百粒重及产量,各因素分别较CK增加了13.13%、32.11%、45.73%、17.41%、7.80%及7.35%。生物炭可以提高土壤酶活性、改善土壤微环境,与化肥配施可以显著增加大豆株高、有效荚数和百粒重,进而促进农作物增产增收。     

生物质炭和秸秆施用对黄褐土生化性质及小麦产量的影响

以位于河南省方城县的黄褐土田间定位试验为平台,监测生物质炭和秸秆连续施用4 a后小麦拔节期和成熟期土壤性质变化及其与成熟期籽粒产量的关系,明确影响小麦产量的主要土壤生化因子。试验包含6个处理,即分别在不施用生物质炭(–B)和施用生物质炭(+B)条件下各设置3个处理:(1)对照(CK),(2)单施化肥(NPK),(3)秸秆还田配施化肥(NPK+S)。结果表明:生物质炭和秸秆施用对土壤生化性质和籽粒产量的影响基本上不存在交互作用。连续4a施用生物质炭后,小麦产量平均降低了17.4%。尽管NPK+S与NPK处理间平均产量没有显著差异,但它们比CK处理产量分别增加了33.8%和37.4%。采用偏最小二乘法路径模型(PLS–PM)分别分析了拔节期和成熟期的土壤速效养分、活性有机质和酶活性对产量的影响,发现小麦拔节期的土壤速效养分含量,特别是氮素的供应是直接影响产量的最为重要因子;而成熟期土壤生化性质对作物产量的影响比较小。因此,为防止黄褐土上施用生物质炭和秸秆后小麦产量降低,需要特别注意小麦拔节期土壤氮素的补充。     

控释肥对小麦玉米生物学性状和土壤硝酸盐积累的影响

利用田间试验研究了非水溶性材料包膜控释肥对小麦和玉米叶片叶绿素、小麦分蘖和穗数、小麦千粒重、玉米百粒重、产量、养分吸收、肥料利用效率和土壤硝酸盐残留的影响。结果显示,与普通肥料习惯施肥方法相比,控释肥施在种子附近,在氮、磷、钾总用量减少50%情况下,小麦、玉米多项生长指标无明显差别;控释肥明显提高了肥料的偏生产力,氮肥提高75.75%～76.33%,磷肥提高193.50%～201.29%,钾肥提高109.20%～125.96%;1m土层硝酸盐残留,小麦季减少65.94kg·hm-2,玉米季减少103.55kg·hm-2。     

土层置换对草甸土理化性状及作物产量的影响

研究旨在探讨土层置换对土壤物理性质和化学性质的变化及对作物产量的影响,这对作物高产具有重要意义。试验地点选在黑龙江省宝清县草甸土上,以玉米绥玉7、马铃薯克新13和甜菜德国KWS3418为材料,设置土层置换和浅翻深松2个处理,分析不同处理对土壤含水率、硬度、土壤三相、速效养分及产量的影响。结果表明:与浅翻深松处理相比,土层置换处理后2年内,明显改善土壤物理性质,0~40 cm土层土壤含水率分别提高3.7%和3.0%;土壤硬度分别下降17.6%和21.6%。20~40 cm土壤固相分别降低0.3%和0.7%;液相分别提高3.7%和1.1%;气相分别提高2.0%和4.2%。进而容重降低,提高土壤通透性。土层置换处理改善20~40 cm土层土壤化学性质,提高土壤速效养分。20~40 cm土层平均养分变化为:碱解氮分别提高48.4%和46.0%;速效钾分别提高12.9%和38.9%;速效磷分别提高11.9%和15.6%。土壤不同层次物理和化学性质的改变能够提高作物产量,与浅翻深松处理相比,2011年、2012年玉米分别增产31.6%、17.9%,马铃薯分别增产70.5%、25.0%,甜菜分别增产12.4%和38.9%,差异达到显著水平。综合以上分析表明,土层置换处理后土壤2个作物生育期内能够改善心土层土壤物理性状、化学性状,从而提高作物产量。因此土层置换技术可为低产土壤改良及作物高产提供理论依据和技术支持。     

有机肥与化肥长期配施对作物产量和灌漠土养分库的影响

根据河西走廊灌漠土上连续27 a的长期定位试验数据,研究了河西绿洲区灌漠土有机肥和化肥长期配施对作物产量和土壤养分库的影响。结果表明,有机肥与化肥长期配施增加了作物产量和产量的稳定性;7种施肥方式(单施氮、NP配施、NPK配施、单施有机肥、有机肥+N、有机肥+NP、有机肥+NPK)中,以有机肥与NP或NPK肥配施效果为最佳。长期有机肥和化肥配施增加了N,P,K养分投入量、养分携出量和盈余量;有机肥与化肥配施21~25 a后,土壤有机质、全氮和全磷含量分别提高了10.0%~16.0%,58.1%~69.0%和13.4%~31.1%,速效氮、速效磷和速效钾含量分别提高了45.7%~79.0%,172.2%~287.8%和21.4%~38.8%,均显著高于对照和单施化肥处理;有机肥与化肥配施处理中,以有机肥与NPK肥配施改善土壤肥力的效果最理想。     

有机肥替代部分化肥对滨海盐碱地土壤改良和小麦产量的影响

合理利用有机肥资源,将有机肥替代部分化肥是实现减肥目标的重要技术途径之一。特别对于盐碱化土壤,有机肥替代部分化肥既能减少化肥的使用又能改善土壤的理化性质,促进作物产量的提高。本文以滨海盐碱地为研究对象,2014—2016年连续两年在滨州市无棣县渤海粮仓试验基地通过大田试验,研究了不施肥(CK)、普通化肥(CCF)、有机肥替代低量化肥(LOM)、有机肥替代中量化肥(MOM)、有机肥替代高量化肥(HOM)5种施肥模式对盐碱地土壤改良和小麦产量的影响。结果表明:与CK相比,CCF处理对盐碱地土壤盐分的影响不大,而有机肥替代部分化肥处理显著降低了土壤水溶性盐总量和pH,特别是在小麦开花期,MOM和HOM处理明显改善了土壤盐碱化,显著降低了土壤中水溶性钠和交换性钠的比例,使ESP和SAR值减小,其中以HOM处理对滨海盐碱土的土壤盐分改良效果最佳;与CK相比,各施肥处理的土壤养分含量均有提高,有机肥替代处理与CCF相比,对土壤全氮和有效磷的含量影响不明显,而HOM处理的速效钾含量显著高于其他处理,在一定程度上抑制了Na的毒害,有机肥替代处理还显著提高了土壤有机质的含量,改善了土壤环境;从CK到HOM,小麦产量依次递增,与CCF相比,有机肥替代处理LOM、MOM、HOM分别增产7.5%、18.8%、26.4%。综上,有机肥替代部分化肥,达到了减肥的目的,并对滨海盐碱地有明显的改良效果,提高了小麦产量。且在3个有机肥替代部分化肥的施肥处理中,以HOM施肥处理对滨海盐碱地的改良效果最优,获得的小麦产量最高。     

生物炭与有机肥、无机肥配施对采煤塌陷区复垦土壤理化性状的影响

为了研究施用生物炭对采煤塌陷复垦土壤的熟化效果,以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,连续3年采用生物炭与有机肥、无机肥配施等方式研究其对复垦土壤主要理化性状的影响。结果表明:不同施肥处理均不同程度改善了土壤的理化性状,有机肥配施生物炭处理明显降低了复垦土壤容重(降幅10%),提高了土壤孔隙含水率(增幅7.14%),但对土壤pH影响不明显。有机肥处理和无机肥处理的土壤全氮、全磷含量差异不显著;无机肥配施生物炭处理与单施无机肥处理相比,速效磷增加了8.33%,速效钾增加了6.34%,增幅较明显,对碱解氮影响则不明显。有机肥配施生物炭,土壤细菌、真菌、放线菌数量增幅不明显;无机肥配施生物炭,真菌数量增幅最为明显(11.7%)。有机肥、无机肥配施生物炭处理玉米产量分别提高了3.03%和2.70%,生物炭的增产作用有限。因此,在复垦土壤上施用生物炭后可以提高有机肥和无机肥的培肥效果,单施生物炭效果不明显。     

土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈研究进展

生物炭作为一种土壤改良剂,近年来在提升土壤质量和作物产量方面效应良好。在全面梳理生物炭施用效果方面的最新研究基础上,总结了土壤理化性质、作物生长和产量对生物炭施用的响应和反馈规律。结果表明：(1)生物炭的来源、是否酸化、施用年限及施用量决定了施用后的土壤属性及作物产量变化幅度。一般来说,施用量增加、土壤容重降低,土壤孔隙度增加、土壤水力性质及入渗性能改善,土壤温度也增加。(2)由于土壤物理性质改变,施用生物炭最终降低了土壤表层的盐分表聚。生物炭对土壤pH的调节效果取决于两者pH的差异。此外,随着生物炭施用量增加,有机质含量呈线性增加趋势,而有效氮、有效钾和有效磷呈先增加后减小的趋势。(3)适宜施用生物炭使作物长势更好、产量更高;而过高的施量既不经济、增加成本,又对作物产量提升无益,适宜生物炭施用量为10～40 t/hm²。(4)总体上,虽然土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈因试验条件、土壤质地和作物类型、气候条件差异而表现出响应幅度不同,但大部分结果证实,土壤属性和作物生长对生物炭施用具有正面响应。今后在生物炭施用的科学认识和生产实践中需因地制宜制定施用策...     

生物质炭和氮肥配施对菠菜产量和硝酸盐含量的影响

施用生物质炭是提高作物产量和氮肥利用效率的潜在有效措施。以菠菜为供试作物开展盆栽试验,研究了生物质炭与氮肥配施对菠菜产量、组织中硝酸盐含量及养分（氮磷钾）含量的影响。生物质炭设3个水平：C0（0g·kg-1）、C5（5g·kg-1）和C10（10g·kg-1）,氮素3个水平分别为N0（0mg·kg-1）、N1（90mg·kg-1）和N2（120mg·kg-1）。试验结果表明,在N0和N1水平下,施用生物质炭显著提高了菠菜产量,增幅为16.6%～57.3%,而在N2水平下,生物质炭对菠菜产量无显著影响（P〉0.05）。同时,在N1水平下,与C0处理相比,C5和C10处理菠菜组织中硝酸盐含量分别增加了198.7%和233.4%;而在N2水平下,C5和C10处理的硝酸盐增幅分别为8.8%和46.3%。在不同氮素水平下,生物质炭的施用增加了菠菜对氮和钾的吸收,而对磷素吸收的影响不明显。总之,生物质炭与氮肥配施可以提高菠菜产量,明显增加氮肥当季利用效率。     

生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响

分析生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响,为生物质炭在农业中的推广应用提供科学依据。以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,通过田间小区试验,研究了不同生物质炭施用量(0,5,10,20,30,40t/hm~2)条件下土壤理化性状、酶活性及黄瓜产量变化。结果表明:生物质炭施用对土壤理化性状及土壤酶活性有显著的影响。高施用量(40t/hm~2)处理对土壤物理性状的改良效果最好,当生物质炭施用量为30t/hm~2时对土壤养分含量提升效果最好。与对照相比,施用生物质炭各处理土壤容重降幅为0.88%~10.52%,而土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量的增幅分别为3.68%~7.53%,27.96%~119.25%,30.73~55.05%,1.89%~224.61%,10.39%~54.56%,6.06%~22.58%,2.33%~45.63%,235.71%~414.29%和19.37%~77.76%。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性及黄瓜产量随着生物质炭施用量的增加均呈先增加后降低的趋势,两种酶的活性分别在生物质炭施用量为30t/hm~2和20t/hm~2时最大,较对照分别提高了104.57%和15.38%;生物质炭施用量为30t/hm~2时对黄瓜增产效果最好,该处理下黄瓜产量较对照提高了21.80%。主成分分析结果表明,不同生物质炭施用量处理下的土壤质量次序为C4C5C3C2C1CK。在土壤中施用生物质炭不仅可以促进黄瓜增产,改善土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,提升土壤酶活性。     

生物炭及炭基肥对棕壤持水能力的影响

通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤保水作用的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验（2 m²）。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK（CS）、施用猪厩肥+NPK（PMC）、生物炭+NPK（BIO）和炭基肥（BF）处理,在2014年花生的生育期间测定了表层土壤含水量、水分累积蒸发量和土壤理化性质。研究表明:土壤水分含量充足时,BIO和BF处理含水量与PMC处理接近,都高于CS处理;土壤含水量较低时,BIO和BF处理含水量低于CS和PMC处理。与秸秆还田和施用猪厩肥相比,生物炭处理可提高土壤供水数量但降低土壤保水能力。炭基肥处理降低了土壤供水数量和保水能力。