在吉林黑土區(qū)和遼寧棕壤區(qū)設置常規(guī)施肥（CK）和肥料減量20%配施生物炭（BC）2種處理,在BC處理的15 cm和30 cm深度土層埋放生物炭（稻殼炭）炭袋。埋放炭袋30、60、180 d后分析炭袋下土壤樣品的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量。結果表明:棕壤區(qū)種植玉米30 d后,BC處理15 cm深度炭袋下土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量較CK顯著增高;黑土區(qū)和棕壤區(qū)種植玉米30 d后BC處理15 cm深度炭袋下土壤速效磷含量均顯著高于對照,說明生物炭對速效氮和速效磷均具備截獲作用。黑土區(qū)土壤速效氮含量隨時間延長而降低,硝態(tài)氮占速效氮的比值降低,而棕壤區(qū)土壤硝態(tài)氮含量及其占速效氮的比例持續(xù)到玉米種植90 d時仍保持在較高水平,在棕壤上應用生物炭留存速效氮的持效期可達90 d。添加生物炭的處理,土壤速效磷含量一直保持在較高水平,且可持續(xù)180 d,說明生物炭對速效磷的存留效應長達半年。BC處理15 cm和30 cm深度土壤的速效鉀含量高于CK,說明生物炭對速效鉀有較好的截獲和存留作用,效用可達180 d。結果表明,生物炭輸入土壤可以在一定程度上提高土壤速效養(yǎng)分（氮、磷、鉀）含量,并可長期穩(wěn)定持續(xù)性... 

【文章來源】：浙江農業(yè)科學. 2020,61(04)

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生物炭對土壤氮的影響

黑土區(qū)CK15的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量在玉米種植30～90 d隨時間延長而降低,但棕壤地區(qū)CK15的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量卻在玉米種植90 d時最高,說明黑土區(qū)的氮素淋溶弱于棕壤(圖1)。隨時間延長,黑土區(qū)CK和BC處理15 cm和30 cm深度土壤樣品硝態(tài)氮占速效氮的比例降低,即黑土中硝態(tài)氮比例變小,硝態(tài)氮發(fā)生淋溶的可能性較小;而棕壤中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮占速效氮的比例隨時間變化相對平緩,硝態(tài)氮占比較黑土中高,發(fā)生淋溶的可能性大(圖2)。棕壤區(qū),BC15的銨態(tài)氮含量在90 d時升高,且顯著大于CK15,可能是因為肥料中的氮素轉化成速效氮的速率高于對照且被生物炭截存。BC15的硝態(tài)氮含量在各檢測時間點均最高,且BC30的土壤硝態(tài)氮含量高于CK30,說明15 cm和30 cm處埋放炭袋對硝態(tài)氮發(fā)揮了截存作用。本研究中,BC處理的15 cm和30 cm土壤處,土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效氮含量高于對照,說明生物炭對肥料中的氮素具有一定的截存作用。生物炭對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的富集與生物炭的吸附性有關,也可能與其離子交換能力有關[20],即可以通過提高土壤含水量間接加強對硝態(tài)氮的富集和持留[8]。Hollister等[21]研究表明,生物炭對硝態(tài)氮的吸附作用不明顯。施用肥料后,土壤中的銨態(tài)氮會向硝態(tài)氮轉化,生物炭能夠吸附不利于硝化作用進行的因子,提高參與硝化作用的微生物的活性[22-23]。從黑土區(qū)施肥30 d的取樣結果看,生物炭處理對土壤氮素具有一定的富集作用,推測是生物炭自身攜帶氮素養(yǎng)分、吸附肥料養(yǎng)分、增強土壤持水保水能力,以及促進微生物增殖等多方面作用的綜合效果,從而增加了土壤有效氮的存留[15, 24-27]。但該組數據誤差較大,導致處理間差異不顯著,今后需進一步展開研究加以驗證。玉米種植180 d,黑土區(qū)BC處理對氮素未表現出明顯的富集作用,與棕壤區(qū)的結果不同。推測這可能與試驗區(qū)的土壤性狀、氣溫等環(huán)境因素有關。有研究報道,短期內生物炭對速效氮養(yǎng)分的貢獻大于其吸附作用[28]。本研究中生物炭袋也攜帶少量有效氮輸入土壤,該方面的效應值得深入研究,可采用15N同位素示蹤技術追蹤土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮增加部分的來源(生物炭或肥料或土壤)。

如圖3所示,黑土區(qū)和棕壤區(qū)CK15和CK30的土壤速效磷含量均在種植玉米90 d最高,說明土壤中的磷在被植物吸收的同時也在向下遷移,90～180 d速效磷被作物大量利用,遷移到下層的較少。除棕壤區(qū)玉米種植90 d外,黑土區(qū)和棕壤區(qū)BC15的土壤速效磷含量均顯著高于CK15,說明生物炭對速效磷具有截獲作用,且具有較長的存留效應。黑土區(qū),種植玉米90和180 d后,BC30的土壤速效磷含量與CK30無顯著差異;棕壤區(qū),BC30的土壤速效磷含量在種植玉米30 d和180 d時與CK30無顯著差異,但在種植玉米90 d時卻顯著低于CK30。該現象的誘因仍有待進一步研究。本研究表明,在黑土區(qū)和棕壤區(qū),BC15可截存有效磷。這一方面是因為生物炭對肥料中磷素的吸附和持留,另一方面是因為自身的可溶性磷也可成為土壤中磷的直接來源[9]。同時,生物炭能夠通過對其附近土壤pH值和陽離子交換量(CEC)的影響,從而增加或降低土壤中磷素的有效性[29-31]。雖然本研究中生物炭沒有摻混于土壤中,但生物炭仍能吸附酚類等物質從而減少其對無機磷的固定[32-33]。而且,生物炭自身的獨特性質也能影響土壤微生物的數量和活力,進而影響土壤磷的有效性[34]。

【參考文獻】：
期刊論文
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