生物炭对夏玉米农田土壤有效养分垂直分布及作物利用的影响

生物炭具有改良耕层土壤理化性质和保水保肥的功效。针对华北地区农田养分利用效率低的问题,采用田间试验方法,研究了生物炭不同施用量对夏玉米生长关键期0~100 cm土壤有效态氮、磷、钾垂直分布特征及其对作物养分吸收利用的影响。试验设B0F(0 t/hm^(2)生物炭+化肥)、B5F(5 t/hm^(2)生物炭+化肥)、B10F(10 t/hm^(2)生物炭+化肥)和B20F(20 t/hm^(2)生物炭+化肥)4个处理。结果表明:在施用化肥一致的情况下,随着生物炭施用量增加,土壤有效态氮、磷、钾含量总体表现为B5F>B10F>B20F>B0F,且在抽雄期高于成熟期。在垂直分布上,各处理有效态养分含量在0~20 cm最高,随土层加深而逐渐降低,40~60 cm土层出现累积峰。夏玉米成熟期0~100 cm土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾的累积量于B5F处理达到最高,分别为51.9、52.2、121.2和1184.3 kg/hm^(2)。夏玉米抽雄期和成熟期地上部生物量和氮磷累积量均在B5F处理达到最大值,与B0F相比,分别显著提高24.5%、58.2%、42.5%和13.5%、44.3%、40.8%,产量在B5F达到最大值9940.6 kg/hm^(2)。不同水平生物炭与无机肥配施均可提升土壤有效养分供应的能力,但仅在适量(本研究条件下为5 t/hm^(2))施用生物炭的条件下才能有效促进夏玉米对土壤养分的吸收和高效利用,进而显著提高夏玉米产量。

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/hm^(2),B5F)、中(10 t/hm^(2),B10F)、高(20 t/hm^(2),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)随生物炭施用量的增加,冬小麦成熟期耕层土壤有机质和全钾含量均随之增加,土壤全氮、全磷含量虽无显著变化,但土壤全氮含量呈增长趋势。与未施生物炭处理(B0F)相比,施用中(B10F)、高(B20F)量生物炭处理的土壤有机质含量分别显著提高20.59%、37.05%。(2)土壤0~100 cm土层有效态养分在冬小麦各生育时期内整体表现为B5F>B10F>B20F>B0F,各处理均在0~20 cm土层达到最大值,耕层以下,其含量迅速下降,在40~60和60~80 cm土层出现累积峰,施用生物炭可有效提高土壤有效态养分含量并保持土壤肥力,其中尤以低量生物炭(B5F)施用效果最明显。(3)与未施炭处理(B0F)相比,低量生物炭(B5F)施用显著提高冬小麦籽粒产量17.02%。因此,从保持土壤肥力和作物增产的角度来看,华北平原施用5 t/hm^(2)生物炭较为合适。