施用生物炭对玉米田土壤肥力的影响研究

在农业生产中，土壤肥力是影响作物生长和产量的关键因素之一，随着农业生产的不断发展和土壤资源的逐渐耗竭，如何提高土壤肥力已成为一个重要的研究课题。生物炭作为一种新型的土壤改良剂，具有良好的环境友好性和潜在的肥力改良效果，受到广泛关注[1]。本研究旨在通过盆栽试验的方法，选用果园废弃枝条作为试验材料，探究施用生物炭和化肥对玉米田土壤肥力的影响。果园废弃枝条是一种常见的农业废弃物，其资源化利用对环境保护和农业可持续发展具有重要意义。生物炭作为一种由有机物质经过高温热解而得到的碳质产物，具有丰富的孔隙结构和高度的吸附能力，可作为土壤改良剂用于提高土壤肥力[2]。通过本研究，希望能够深入了解生物炭在玉米田土壤肥力改良中的潜力和效果，为农业生产提供科学依据和技术支持，此外，本研究还将为果园废弃枝条的资源化利用提供新思路和方法。通过将果园废弃枝条转化为生物炭并应用于农业生产，既能够减少农业废弃物的污染，又能够提高土壤肥力和农作物产量，实现资源的循环利用和农业的可持续发展。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1土壤

取0～20 cm土層的土壤为试验备用，石灰性褐土；将所取土壤风干混合均匀之后过2 mm筛予以备用。土壤基础理化性质参数如下：pH值为8.61、全氮0.91 g/kg、有效磷16.03 mg/kg、速效钾628.78 mg/kg、碱解氮80.2 mg/kg、有机碳6.61 g/kg。

1.1.2生物炭

将苹果树的废弃枝条作为生物炭原料，投入500℃的炭化炉中，经热解、过2 mm筛。得到的生物炭包含：全氮6.58 g/kg、全磷7.51 g/kg、全钾7.51 g/kg、有机碳438.97 g/kg，pH值为9.95。

1.1.3化肥

在安徽中元化肥股份有限公司购得本次试验用化肥，为淮海牌控释性肥料，N：P2O5：K2O= 26：10：15，养分总含量≥51%。

1.1.4玉米

选择的作物品种为良玉99。

1.2方法

考虑化肥和生物炭这2个情况，其中设置生物炭有2个水平：A0和A1，分别是0 g/kg、20 g/kg；化肥亦同，为B0和B1，分别是0 g/kg、采取当地经验施肥量即0.27 g/kg，两两交叉、构成4个处理组，分别设计有3次重复，随机放置。

各个处理盆中皆放入7.5 kg的试验备用土，加入生物炭，使之和土壤充分混合均匀，装到一般塑料花盆中即可（高25 cm、宽35 cm），施入化肥时，注意低于种子的高度约3 cm。播种时间为2021年5月7日，将6粒种子播到1个盆里，各盆播种深度相同，首次彻底浇水；15 d后间苗，各盆留下3株生长状况相近的玉米植株；可以任意挪动花盆位置。其它所有的浇水等管理措施均相同，收获时间为7月31日。

1.3指标测定

在7月31日进行收获，将每盆的土壤样品收集起来，风干，过筛（1 mm和0.149 mm），用作对理化性质测定的材料。测定以下指标：土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾的含量和pH值。

1.4统计学

采取SPSS 26.0统计处理软件，使用均数±标准差的形式作为数据代表，多重比较采取Dun‐can`s新复极差法（SSR），当检验结果p<0.05时，表示存在显著性差异。

2结果与分析

分析表1中数据可见，和B0A0（空白对照）、B0A1（单施生物炭）、B1A0（单施化肥）比较来看，生物炭与化肥的配施帮助了土壤中的有机碳、全氮、碱解氮、速效磷及速效钾含量整体上呈显著增加的趋势（p<0.05）；各处理之间pH值并无显著性差异（p>0.05）。

3讨论与结论

经过本次盆栽试验研究，探究了生物炭与化肥配施对玉米田土壤肥力的影响，并得出了重要结果，结果显示，生物炭配施化肥后，提高了有益物质在土壤中的含量。这表明，生物炭与化肥配施能够有效改善土壤肥力，并提高土壤中的有机碳、全氮和碱解氮含量。

生物炭作为一种土壤改良剂，具有多种优点和应用价值。首先，生物炭具有丰富的孔隙结构，可以增加土壤通气性和保水性，改善土壤物理性质；其次，生物炭具有较高的吸附能力，能够吸附和稳定有机质、养分和微生物等，减少养分流失，尽可能避免了土壤遭受侵蚀；且生物炭有利于加速土壤中微生物的各种活动，激活生物活性，提高养分有效利用率[3]。这些特点使得生物炭成为一种具有广泛应用前景的土壤改良材料。本文试验中使用苹果废弃枝条制作生物炭具有多点好处，例如废弃枝条是一种常见的农业废弃物，资源丰富；苹果废弃枝条含有大量的纤维素和木质素等有机物质，经过炭化处理后，这些有机物质会被稳定下来，成为土壤中的有机碳，有助于提高土壤有机质含量。

生物炭的应用对改善玉米田土壤肥力具有重要意义。最重要的一点就是生物炭使土壤有机碳含量增加，增强土壤肥力，有机碳作为土壤中的关键养分之一，可以提供植物所需的营养物质，并改善土壤结构和保水能力；其次，受到生物炭的影响，全氮及碱解氮在土壤中含有量也得到提高，使土壤养分供应更加充足；其中，全氮是植物生长所必需的主要元素之一，而碱解氮是土壤中的有效氮源，对植物生长具有重要影响，生物炭的应用可以提高土壤中这些养分的含量，有助于玉米生长和发育；此外，生物炭还可以改善土壤微生物环境，增加土壤中有益微生物的数量和活性，促进养分转化和植物的养分吸收[4]。

综上所述，生物炭的应用对改善玉米田土壤肥力具有显著的效果和重要的作用机制，通过配施化肥和生物炭，不仅可以提高土壤中有机碳、全氮和碱解氮的含量，还可以改善土壤物理性质和生物环境，促进玉米生长和发育。这为农业生产提供了一种可行的土壤改良方法，具有重要的应用价值和推广前景。然而，生物炭的具体应用方法和最佳配比还需要进一步研究和优化，以实现更好的土壤肥力改善效果。

参考文献

[1]崔文芳，高聚林，王志刚，等.生物炭与氮肥减量调控对氮高效玉米田土壤养分的影响[J].江苏农业科学， 2023，51（5）：233-240.

[2]魏永霞，朱畑豫，刘慧.连年施加生物炭对黑土区土壤改良与玉米产量的影响[J].农业机械学报，2022，53（1）：291-301.

[3]郑云珠，孙树臣.单季施用生物炭提高土壤肥力及小麦玉米轮作周年产量[J].江苏农业科学，202，50（20）：257-264.

[4]汪振国，马媛媛，王西娜，等.生物炭输入对土壤有机碳和玉米生长的影响[J].新疆农业科学，2022，59（4）：818-826.

（山东省郓城县农业农村局石奇勇）