生物质炭对土壤保水性和作物抗干旱能力的影响研究进展

随着全球气候变化的加剧,干旱胁迫已成为影响农业生产的主要限制因素之一。在农业生产中合理施用生物质炭具有改善土壤质量、提高土壤保水保肥能力和增加作物产量的作用。从生物质炭对作物抗干旱胁迫的应用效果和作用机制,以及生物质炭对土壤保水性的影响角度,探讨干旱胁迫下施用生物质炭保障作物生产的应用潜力。结果表明:生物质炭自身的高孔隙度和丰富的含氧官能团使其具有较好的持水性,而且施入土壤中能够改善土壤孔隙结构,提高土壤保水性能。生物质炭的施入能够促进作物根系伸长,增加根系分泌物的产生,并且通过调控作物渗透压和抗氧化物酶活性等机制,提高作物抗旱能力。由于生物质炭性质和土壤条件的变异性,生物质炭对土壤持水性和作物抗旱性的影响仍具有不确定性。因此,亟需系统性研究生物质炭对土壤持水性和作物抗干旱胁迫的影响机制,明确其关键因子和持续效应,从而为应用生物质炭促进农业的可持续发展提供理论和实践依据。

不同质地潮土施用小麦和玉米秸秆生物质炭对玉米养分吸收和根际土壤胞外酶活性的影响

【目的】生物质炭施用于农田土壤中能够改善土壤肥力,并提高作物生产力,而该效应受到土壤条件和生物质炭条件的限制。针对不同土壤条件探究适宜的生物质炭利用方式,对促进农业生产具有重要意义。【方法】采用盆栽试验,以壤质和粘质两种质地的潮土为研究对象,分别施用玉米秸秆炭(MBC)和小麦秸秆炭(WBC)两种生物质炭,并以不施用生物质炭的处理为对照(CK)。测定各处理玉米苗期生长、生理抗性和养分吸收差异,并分析各处理根际土壤理化性质和胞外酶等活性。【结果】1)与CK相比,壤质潮土中,WBC处理下玉米地上部生物量显著增加了43.7%,总根长显著增加34.3%,而MBC处理没有显著影响。粘质潮土中,WBC和MBC对玉米生物量和根系构型均影响较小。2) WBC和MBC在壤质和粘质潮土中显著降低了苗期玉米叶片中MDA含量,降低幅度在32.7%~55.3%,且两种生物质炭之间没有显著差异;粘质潮土中,MBC处理显著提高了玉米叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,壤质潮土中,WBC和MBC处理对SOD活性均没有显著影响。3)壤质潮土中,生物质炭对苗期玉米地上部氮含量没有显著影响,而对作物全磷和全钾含量有显著促进作用,WBC处理的地上部全磷和全钾含量分别比对照显著提高23.5%和28.7%,且显著高于MBC处理。在粘质潮土中,WBC和MBC处理对地上部全氮和全磷含量均没有显著影响,而MBC处理提高了全钾含量。4)在壤质和粘质潮土中施用生物质炭均改善了根际土壤理化性质。与对照相比,壤质潮土中MBC处理的土壤速效磷含量显著增加了25.4%;粘质潮土中WBC和MBC处理速效磷含量均显著增加了15.03%,并且显著提高了阳离子交换量(CEC)。生物质炭处理提高了根际土壤胞外酶活性,在粘质潮土中WBC和MBC处理的胞外酶活性没有显著差异,而在壤质潮土中WBC处理的酶活性高于MBC处理。【结论】施用生物质炭能够调控根际土壤酶活性,提高有效磷含量,改善玉米根系构型,提高苗期玉米养分吸收并增加生物量。生物质炭的施用效果在壤质潮土中比粘质潮土中更好,小麦秸秆炭效应优于玉米秸秆炭。

生物质炭对农田土壤磷有效性的影响研究进展

从3个角度综述了生物质炭对土壤磷素调控的相关研究进展,包括生物质炭处理下土壤对磷素的吸附固定特性,生物质炭对土壤稳定态磷的活化机制,以及生物质炭对土壤磷素的长效调控机制及其影响因素。目前生物质炭对土壤磷有效性影响的调控机制认识不足,,需要系统性的研究生物质炭-土壤-作物之间的互作及其非生物与生物调控过程,同时综合考虑土壤性质和生物质炭原料等影响因素,为农业生产中的合理利用生物质炭保障农业可持续发展提供理论基础。