秸秆和生物炭还田对棕壤团聚体分布及有机碳含量的影响

【目的】比较长期秸秆和生物炭还田后土壤团聚体的变化与差异,旨在探索棕壤适宜的改良方法。【方法】在辽宁沈阳棕壤上连续进行了6年的田间定位微区试验,种植制度为玉米连作,试验共设6个处理:不施肥(CK)、单施氮磷钾(NPK)、单施生物炭(B)、生物炭与氮磷钾配施(BNPK)、单施秸秆(S)、秸秆与氮磷钾配施(SNPK)。在玉米收获后,采集0—20和20—40 cm两土层土壤样品,采用Yoder湿筛法进行了团聚体分级和测定。【结果】与NPK相比,BNPK和SNPK处理显著提高了0—20和20—40 cm土层> 1 mm、1~0.5mm和0.25~0.5 mm粒级团聚体含量占比,降低了0.25~0.053 mm粒级团聚体含量占比,SNPK处理提高大团聚体含量占比的效果显著高于BNPK。与NPK处理相比,BNPK和SNPK处理显著增加了团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和0.25 mm粒级团聚体含量(R(0.25)),即增加了团聚体的稳定性,SNPK处理的团聚体MWD和GMD值又显著高于BNPK,R(0.25)值两处理间无显著差异(0—20 cm土层)。随团聚体粒级减小,不同粒级团聚体有机碳含量随之减少,以> 1 mm粒级团聚体有机碳含量最高。与CK相比,各施肥处理均增加了各粒级团聚体有机碳含量,BNPK处理对0—20 cm土层0.25~0.053 mm粒级团聚体有机碳含量影响最显著,有机碳含量增加了44.57%。【结论】长期秸秆和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布,有利于大团聚体的形成和土壤结构改善,可提高土壤团聚体有机碳含量和团聚体稳定性,增加作物产量;秸秆直接还田提高团聚体稳定性的效果优于生物炭还田,生物炭还田提高团聚体有机碳的效果方面优于秸秆直接还田。

连续施用生物炭对棕壤磷素形态及有效性的影响

[目的]土壤磷有效性差、磷肥利用率低是农业发展的主要限制因素之一。生物炭作为新型土壤改良剂,其独特的理化性质会影响磷素形态及有效性。本研究通过分析连续施用不同用量生物炭对棕壤不同形态磷素含量及变化规律,探讨各形态磷对棕壤磷素有效性的贡献,以期明确生物炭对棕壤磷素有效性的作用,为其合理农用提供理论依据。[方法]本试验研究对象为连续 5 年增施生物炭的玉米连作棕壤,共设 5 个处理:不施肥(CK)、单施化肥氮磷钾(NPK )、1.5 t/hm^2 生物炭+氮磷钾(C1NPK)、3 t/hm^2 生物炭+氮磷钾(C2NPK)和 6t/hm^2 生物炭+氮磷钾(C3NPK),采用蒋柏藩、顾益初土壤无机磷分级、Bowman-Cole 土壤有机磷分级方法测定不同形态磷含量,研究不同用量生物炭配施化肥对棕壤磷素形态及有效性的影响。[结果]连续 5 年施用生物炭可显著提高棕壤全磷、有效磷含量及磷活化系数;明显提高了棕壤 Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、LOP(活性有机磷)、MLOP(中活性有机磷)含量,降低了 MROP(中稳性有机磷)含量;在磷组分中,MLOP、O-P 分别占棕壤有机磷、无机磷比例最大,为 64.32%、28.43%。施用生物炭显著提高了 Ca2-P、Ca8-P 占无机磷比例;Al-P 与有效磷含量相关系数最大为 0.945,LOP、Al-P、MROP 对有效磷的直接通径系数较大,分别为 0.318、0.285、 0.261;Al-P、HROP(高稳性有机磷)对有效磷的决策系数分别为 0.295 和 0.130,是棕壤有效磷的主要决策因子和主要限制因子。[结论]施用生物炭可以促进棕壤磷素积累并提高其活性;施用生物炭条件下,Al-P、LOP 是棕壤磷素的活跃组分,提高 Al-P 含量、限制 HROP 含量是生物炭提高棕壤磷素有效性的主要途径。