生物炭添加对养分的富集和留存效应
发布时间：2021-08-13 15:58
在吉林黑土区和辽宁棕壤区设置常规施肥（CK）和肥料减量20%配施生物炭（BC）2种处理,在BC处理的15 cm和30 cm深度土层埋放生物炭（稻壳炭）炭袋。埋放炭袋30、60、180 d后分析炭袋下土壤样品的铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾含量。结果表明:棕壤区种植玉米30 d后,BC处理15 cm深度炭袋下土壤铵态氮和硝态氮含量较CK显著增高;黑土区和棕壤区种植玉米30 d后BC处理15 cm深度炭袋下土壤速效磷含量均显著高于对照,说明生物炭对速效氮和速效磷均具备截获作用。黑土区土壤速效氮含量随时间延长而降低,硝态氮占速效氮的比值降低,而棕壤区土壤硝态氮含量及其占速效氮的比例持续到玉米种植90 d时仍保持在较高水平,在棕壤上应用生物炭留存速效氮的持效期可达90 d。添加生物炭的处理,土壤速效磷含量一直保持在较高水平,且可持续180 d,说明生物炭对速效磷的存留效应长达半年。BC处理15 cm和30 cm深度土壤的速效钾含量高于CK,说明生物炭对速效钾有较好的截获和存留作用,效用可达180 d。结果表明,生物炭输入土壤可以在一定程度上提高土壤速效养分（氮、磷、钾）含量,并可长期稳定持续性...
【文章来源】：浙江农业科学. 2020,61(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
生物炭对土壤氮的影响
黑土区CK15的土壤铵态氮和硝态氮含量在玉米种植30～90 d随时间延长而降低,但棕壤地区CK15的铵态氮和硝态氮含量却在玉米种植90 d时最高,说明黑土区的氮素淋溶弱于棕壤(图1)。随时间延长,黑土区CK和BC处理15 cm和30 cm深度土壤样品硝态氮占速效氮的比例降低,即黑土中硝态氮比例变小,硝态氮发生淋溶的可能性较小;而棕壤中铵态氮与硝态氮占速效氮的比例随时间变化相对平缓,硝态氮占比较黑土中高,发生淋溶的可能性大(图2)。棕壤区,BC15的铵态氮含量在90 d时升高,且显著大于CK15,可能是因为肥料中的氮素转化成速效氮的速率高于对照且被生物炭截存。BC15的硝态氮含量在各检测时间点均最高,且BC30的土壤硝态氮含量高于CK30,说明15 cm和30 cm处埋放炭袋对硝态氮发挥了截存作用。本研究中,BC处理的15 cm和30 cm土壤处,土壤铵态氮、硝态氮、速效氮含量高于对照,说明生物炭对肥料中的氮素具有一定的截存作用。生物炭对铵态氮和硝态氮的富集与生物炭的吸附性有关,也可能与其离子交换能力有关[20],即可以通过提高土壤含水量间接加强对硝态氮的富集和持留[8]。Hollister等[21]研究表明,生物炭对硝态氮的吸附作用不明显。施用肥料后,土壤中的铵态氮会向硝态氮转化,生物炭能够吸附不利于硝化作用进行的因子,提高参与硝化作用的微生物的活性[22-23]。从黑土区施肥30 d的取样结果看,生物炭处理对土壤氮素具有一定的富集作用,推测是生物炭自身携带氮素养分、吸附肥料养分、增强土壤持水保水能力,以及促进微生物增殖等多方面作用的综合效果,从而增加了土壤有效氮的存留[15, 24-27]。但该组数据误差较大,导致处理间差异不显著,今后需进一步展开研究加以验证。玉米种植180 d,黑土区BC处理对氮素未表现出明显的富集作用,与棕壤区的结果不同。推测这可能与试验区的土壤性状、气温等环境因素有关。有研究报道,短期内生物炭对速效氮养分的贡献大于其吸附作用[28]。本研究中生物炭袋也携带少量有效氮输入土壤,该方面的效应值得深入研究,可采用15N同位素示踪技术追踪土壤中铵态氮和硝态氮增加部分的来源(生物炭或肥料或土壤)。
如图3所示,黑土区和棕壤区CK15和CK30的土壤速效磷含量均在种植玉米90 d最高,说明土壤中的磷在被植物吸收的同时也在向下迁移,90～180 d速效磷被作物大量利用,迁移到下层的较少。除棕壤区玉米种植90 d外,黑土区和棕壤区BC15的土壤速效磷含量均显著高于CK15,说明生物炭对速效磷具有截获作用,且具有较长的存留效应。黑土区,种植玉米90和180 d后,BC30的土壤速效磷含量与CK30无显著差异;棕壤区,BC30的土壤速效磷含量在种植玉米30 d和180 d时与CK30无显著差异,但在种植玉米90 d时却显著低于CK30。该现象的诱因仍有待进一步研究。本研究表明,在黑土区和棕壤区,BC15可截存有效磷。这一方面是因为生物炭对肥料中磷素的吸附和持留,另一方面是因为自身的可溶性磷也可成为土壤中磷的直接来源[9]。同时,生物炭能够通过对其附近土壤pH值和阳离子交换量(CEC)的影响,从而增加或降低土壤中磷素的有效性[29-31]。虽然本研究中生物炭没有掺混于土壤中,但生物炭仍能吸附酚类等物质从而减少其对无机磷的固定[32-33]。而且,生物炭自身的独特性质也能影响土壤微生物的数量和活力,进而影响土壤磷的有效性[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续施用生物炭对黑土基础理化性质的影响[J]. 王冲,王玉峰,谷学佳,李建东,王一丁,张庆忠. 土壤通报. 2018(02)
[2]中国粮食生产中化肥过量施用评价及影响因素研究[J]. 史常亮,郭焱,朱俊峰. 农业现代化研究. 2016(04)
[3]生物炭对土壤磷素转化的影响及其机理研究进展[J]. 刘玉学,唐旭,杨生茂,吕豪豪,汪玉瑛. 植物营养与肥料学报. 2016(06)
[4]生物炭对水稻土Olsen-P的影响[J]. 巢军委,王建国,戴敏,沈明星,陆长婴. 土壤. 2015(04)
[5]水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响[J]. 王耀锋,刘玉学,吕豪豪,杨生茂. 植物营养与肥料学报. 2015(04)
[6]玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究[J]. 盖霞普,刘宏斌,翟丽梅,王洪媛. 农业环境科学学报. 2015(02)
[7]生物炭对土壤肥力与环境的影响[J]. 朱继荣,孙崇玉,于红梅,束良佐,刘瑞,章丽萍. 广东农业科学. 2014(03)
本文编号：3340720
【文章来源】：浙江农业科学. 2020,61(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
生物炭对土壤氮的影响
黑土区CK15的土壤铵态氮和硝态氮含量在玉米种植30～90 d随时间延长而降低,但棕壤地区CK15的铵态氮和硝态氮含量却在玉米种植90 d时最高,说明黑土区的氮素淋溶弱于棕壤(图1)。随时间延长,黑土区CK和BC处理15 cm和30 cm深度土壤样品硝态氮占速效氮的比例降低,即黑土中硝态氮比例变小,硝态氮发生淋溶的可能性较小;而棕壤中铵态氮与硝态氮占速效氮的比例随时间变化相对平缓,硝态氮占比较黑土中高,发生淋溶的可能性大(图2)。棕壤区,BC15的铵态氮含量在90 d时升高,且显著大于CK15,可能是因为肥料中的氮素转化成速效氮的速率高于对照且被生物炭截存。BC15的硝态氮含量在各检测时间点均最高,且BC30的土壤硝态氮含量高于CK30,说明15 cm和30 cm处埋放炭袋对硝态氮发挥了截存作用。本研究中,BC处理的15 cm和30 cm土壤处,土壤铵态氮、硝态氮、速效氮含量高于对照,说明生物炭对肥料中的氮素具有一定的截存作用。生物炭对铵态氮和硝态氮的富集与生物炭的吸附性有关,也可能与其离子交换能力有关[20],即可以通过提高土壤含水量间接加强对硝态氮的富集和持留[8]。Hollister等[21]研究表明,生物炭对硝态氮的吸附作用不明显。施用肥料后,土壤中的铵态氮会向硝态氮转化,生物炭能够吸附不利于硝化作用进行的因子,提高参与硝化作用的微生物的活性[22-23]。从黑土区施肥30 d的取样结果看,生物炭处理对土壤氮素具有一定的富集作用,推测是生物炭自身携带氮素养分、吸附肥料养分、增强土壤持水保水能力,以及促进微生物增殖等多方面作用的综合效果,从而增加了土壤有效氮的存留[15, 24-27]。但该组数据误差较大,导致处理间差异不显著,今后需进一步展开研究加以验证。玉米种植180 d,黑土区BC处理对氮素未表现出明显的富集作用,与棕壤区的结果不同。推测这可能与试验区的土壤性状、气温等环境因素有关。有研究报道,短期内生物炭对速效氮养分的贡献大于其吸附作用[28]。本研究中生物炭袋也携带少量有效氮输入土壤,该方面的效应值得深入研究,可采用15N同位素示踪技术追踪土壤中铵态氮和硝态氮增加部分的来源(生物炭或肥料或土壤)。
如图3所示,黑土区和棕壤区CK15和CK30的土壤速效磷含量均在种植玉米90 d最高,说明土壤中的磷在被植物吸收的同时也在向下迁移,90～180 d速效磷被作物大量利用,迁移到下层的较少。除棕壤区玉米种植90 d外,黑土区和棕壤区BC15的土壤速效磷含量均显著高于CK15,说明生物炭对速效磷具有截获作用,且具有较长的存留效应。黑土区,种植玉米90和180 d后,BC30的土壤速效磷含量与CK30无显著差异;棕壤区,BC30的土壤速效磷含量在种植玉米30 d和180 d时与CK30无显著差异,但在种植玉米90 d时却显著低于CK30。该现象的诱因仍有待进一步研究。本研究表明,在黑土区和棕壤区,BC15可截存有效磷。这一方面是因为生物炭对肥料中磷素的吸附和持留,另一方面是因为自身的可溶性磷也可成为土壤中磷的直接来源[9]。同时,生物炭能够通过对其附近土壤pH值和阳离子交换量(CEC)的影响,从而增加或降低土壤中磷素的有效性[29-31]。虽然本研究中生物炭没有掺混于土壤中,但生物炭仍能吸附酚类等物质从而减少其对无机磷的固定[32-33]。而且,生物炭自身的独特性质也能影响土壤微生物的数量和活力,进而影响土壤磷的有效性[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续施用生物炭对黑土基础理化性质的影响[J]. 王冲,王玉峰,谷学佳,李建东,王一丁,张庆忠. 土壤通报. 2018(02)
[2]中国粮食生产中化肥过量施用评价及影响因素研究[J]. 史常亮,郭焱,朱俊峰. 农业现代化研究. 2016(04)
[3]生物炭对土壤磷素转化的影响及其机理研究进展[J]. 刘玉学,唐旭,杨生茂,吕豪豪,汪玉瑛. 植物营养与肥料学报. 2016(06)
[4]生物炭对水稻土Olsen-P的影响[J]. 巢军委,王建国,戴敏,沈明星,陆长婴. 土壤. 2015(04)
[5]水洗生物炭配施化肥对水稻产量及养分吸收的影响[J]. 王耀锋,刘玉学,吕豪豪,杨生茂. 植物营养与肥料学报. 2015(04)
[6]玉米秸秆生物炭对土壤无机氮素淋失风险的影响研究[J]. 盖霞普,刘宏斌,翟丽梅,王洪媛. 农业环境科学学报. 2015(02)
[7]生物炭对土壤肥力与环境的影响[J]. 朱继荣,孙崇玉,于红梅,束良佐,刘瑞,章丽萍. 广东农业科学. 2014(03)
本文编号：3340720
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