生物炭对不同土壤上油/棉作物生长及养分效率的影响

【摘要】：生物炭是生物质在无氧或微氧条件下低温热转化后的固体副产物。生物炭具有众多的优良特性,含有较多的养分,尤其是炭和钾含量丰富；生物炭一般呈碱性,对酸性土壤具有较好的改良效应,在农业、环境中有巨大的应用前景。本文以单施生物炭研究其在改良不同酸性及肥力土壤的效果及对作物生长、养分吸收上的作用,并探究生物炭和钾肥配施后对缺钾土壤上作物生长、养分利用效率以及炭钾互作的效应的影响,以期为土壤改良和钾的替代及高效利用探索新的有效途径。主要研究结果如下： 1.生物炭可以提高不同酸性及肥力土壤(弱酸性高肥力黄棕壤和强酸性低肥力红壤)上油菜各器官干物质积累、分配以及促进油菜籽粒产量的形成。黄棕壤和红壤添加1%生物炭后,油菜总干物重以及根、茎、叶、角果等器官的干物质积累均显著提高。相较于其他部位,两种不同土壤上油菜籽粒产量提高幅度最大。黄棕壤和红壤上油菜的生殖器官所占比重提高。 2.生物炭可以促进不同酸性及肥力土壤上油菜各器官对氮磷钾养分的吸收。添加1%生物炭后,黄棕壤和红壤上油菜各器官氮、磷、钾吸收量显著提高。 3.生物炭可以影响不同酸性及肥力土壤的性质。添加1%生物炭后,黄棕壤和红壤的pH值和速效磷、速效钾、有机质的含量均有显著提高,分别提高了0.33,0.74mg/kg,29mg/kg,6.9g/kg和0.54,1.89mg/kg,35.3mg/kg,7.4g/kg,其对钾含量的提高较大。生物炭对酸性较强肥力较贫瘠的红壤改良效果及对其油菜影响效果要优于酸性较弱肥力较高的黄棕壤。 4.缺钾土壤上,生物炭与适量钾肥配施可以促进棉花株高、现蕾数、结铃数、铃桃数和果枝数的生长发育,炭钾配施后可以提高棉花全株、各器官干物质积累和钾氮磷养分的吸收,同时提高棉花生殖器官比重。1%生物炭和钾肥配施后,棉株株高平均提高了16.5cm,现蕾高峰提前12.6天出现,结铃数提高了8-11个,铃桃数增多11.8个,果枝数增多1.6个。1%生物炭和钾肥配施后对叶片、铃壳和籽棉的干物质积累提高较大,分别增加120%,80.3%和103%,生殖生长／总重的比重平均提高8.0%。炭钾配施提高棉花各器官的钾、氮、磷吸收量,其中,对铃壳的影响较大,平均分别提高122%,105%和183%。 5.缺钾土壤上生物炭和钾肥配施后可以提高籽棉收获指数、钾肥贡献率和钾肥利用率。炭钾配施对钾肥的贡献率有极显著影响,相对于单施肥料处理平均提高50.5%；生物炭和钾肥的互作效应对钾肥的利用率有极显著影响,比单施肥料提高了9.4%。 6.生物炭和钾肥配施可以提高缺钾土壤的肥力,降低其酸度。添加1%生物炭后,土壤的pH值平均升高了0.4-0.8个单位,活性铝下降了14.0%。土壤速效钾、有机质含量比单施肥料处理分别平均升高了33%和51%。生物炭和钾肥配施提高土壤的交换性钙镁含量。