生物炭对黑土区坡耕地水土保持及大豆增产效应研究

发布时间：2020-02-08 02:11

【摘要】：针对东北黑土区坡耕地水土流失严重,农业用水量不足的问题,研究生物炭对该地区的水土保持及作物增产效应,并寻求最优生物炭施用量。2015年,以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,研究不同生物炭施用量对大豆生育期土壤水分动态、表径流、土壤侵蚀、产量和作物水分利用效率的影响。结果表明,生物炭对坡耕地水土保持及大豆节水增产有较好的效果,其中对于水土保持方面,生物炭施用量越高,水土保持效果越好;而对于大豆产量与水分利用效率方面,则生物炭施用量为75 t/hm~2的处理效果最为明显。
【图文】：

哪昃读骱湍晖寥狼质戳颗判?均为:T5＜T4＜T3＜T2＜T1。与T1相比，T2、T3、T4和T5的减流率分别为0．91%、1．42%、2．17%和2．24%，减沙率分别为0．83%、1．52%、2．01%和2．20%，不同的生物炭用量处理均有一定的蓄水保土效果。主要原因是雨水降落地面后，部分雨水会渗入土层，当水分下渗至土壤饱和时才会产生地表径流。生物炭对土壤的改良作用一方面提高了土壤吸渗能力，加快雨水下渗速度，另一方面生物炭提高了土壤持水能力，增加了土壤的蓄水量，从而减少了地表径流的形成和泥沙的流失，达到了蓄水减流保土的效果。通过图1可以直接看出，随着生物炭施加量的增加，试验小区的年径流量及年土壤侵蚀量都随之减少，说明在施加生物炭0～100t/hm2时，年径流及年土壤侵蚀量与生物炭施加量呈递减关系。但是，当生物炭施加量超过75t/hm2以后，随着生物炭施加量的增加，，年径流和年土壤侵蚀量的减少趋势逐渐变缓。主要可能因为生物炭质轻多孔及斥水性的特点，导致随着生物炭施加量的提高，土壤密度降低，孔隙度增加，表层土壤疏松，一旦遭遇大暴雨，表层土壤持水能力降低更容易被雨水冲刷侵蚀，促进径流的形成，同时形成的径流也会促进表层土颗粒及生物炭的流失，提高了次降雨径流量和土壤侵蚀量。但是试验期暴雨及以上强度降雨次数较少，对年径流及土壤侵蚀量影响较校表2不同生物炭用量的年径流量和年土壤侵蚀量处理年径流量/mm较T1径流减少量/mm减流率/%年土壤侵蚀量/(t·km－2·a－1)较T1侵蚀减少量/(t·km－2·a－1)减沙率/%T182．59－－42．21－－T281．840．750．9141．860．350．83T381．421．171．4241．570．641．52T480．81．792．1741．360．852．01T580．741．852．2441?

图2不同生物炭用量的土壤含水量垂直变化图3不同生物炭用量的0～100cm土壤储水量和降雨量有所降低。分析原因:生物炭可以降低土壤密度，增加土壤孔隙度，自身携带并吸附大豆生长所需要的大量元素并通过蓄水减流效应减少水土流失，保护土壤环境，为大豆生长提供更多的水分和养分。然而生物炭呈碱性，施入土壤会增加土壤pH值，当土壤pH值过高时会抑制大豆生长，反而会引起大豆减产。表3不同生物炭用量的大豆产量及构成要素处理单株荚数/个单株粒数/粒百粒质量/g产量/(kg·hm－2)T134a73a17．54a2200T242b98b18．27ab2383T345b118c19．43c2800T452cd146de19．47c2850T542b106bc18．55b27002．3不同生物炭施加量的水分利用效率不同生物炭施加量的水分利用效率受产量和耗水量的共同影响，如表4所示。不同生物炭施加量小区水分利用效率的排列顺序为T4＞T3＞T5＞T2＞T1，各施加生物炭小区的水分利用效率都高于T1，且生物炭施加量为75t/hm2的处理水分利用效率最高，证明了施加适量生物炭可有效提高大豆水分利用效率，而施用量过多时作用效果会明显降低。表4不同生物炭用量的水分利用效率处理生育期降雨量/mm播种期1m土壤储水量/mm收获期1m土壤储水量/mm生育期径流量/mm生育期耗水量/mm水分利用效率/(kg·m－3)T1329．5313．35284．8782．59275．397．989T2329．5307．89292．2581．84263．319．050T3329．5308．58293．8081．72262．5610．664T4329．5308．71295．2480．86262．1110．873T5329．5308．18296．6080．93260．1510．3783结论(1)施加生物炭能够改良土壤理化性质，减少水土流失，具有一定的蓄水保土作用。且在0～100t/hm2的生物炭施用量范围内，生

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