黑土區(qū)坡耕地施加生物炭對水土流失的影響

吳 昱 劉 慧 楊愛崢 趙雨森

(1.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 哈爾濱 150040； 2.黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院， 哈爾濱 150090；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院， 哈爾濱 150030； 4.哥本哈根大學(xué)科學(xué)學(xué)院， 哥本哈根 DK- 2630)

0 引言

東北黑土區(qū)作為世界上僅有的三大黑土帶之一，具有得天獨厚的農(nóng)業(yè)水土資源條件，為我國主要的糧食生產(chǎn)基地，對保障國家糧食安全發(fā)揮了巨大作用。區(qū)內(nèi)坡耕地占耕地總面積的60%，坡度多在2°～3°，坡長500～2 000 m，是產(chǎn)生水土流失的主要源地[1]；該區(qū)屬寒溫帶大陸性季風氣候，降雨的年內(nèi)分配不均，全年降水量的70%～80%集中在7—9月；雨期集中，降雨強度大，導(dǎo)致該區(qū)坡耕地水土流失嚴重。同時，在不利的自然條件和人類不合理的墾殖與經(jīng)營的雙重影響下，黑土退化嚴重，黑土層已經(jīng)由開墾初期的60～70 cm減少到20～30 cm，土壤養(yǎng)分逐漸降低，土壤結(jié)構(gòu)破壞明顯，容重增加，孔隙度降低，滲透性下降，導(dǎo)致土壤持水保肥能力下降[2]，嚴重制約著黑土區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源的可持續(xù)高效利用，使國家糧食安全面臨著嚴重威脅。因此，開展黑土區(qū)水土保持理論與技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。目前，有關(guān)黑土區(qū)水土保持研究主要集中在工程措施和耕作技術(shù)方面[2-4]，而從改善土壤結(jié)構(gòu)方面的研究還很少，特別是將秸稈生物炭作為土壤改良劑應(yīng)用于坡耕地綜合治理及其對坡耕地養(yǎng)分空間變異性和水土流失的影響則鮮見報道。

生物炭作為土壤改良劑已經(jīng)得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。多位學(xué)者的研究表明，生物炭的施入可使土壤容重顯著降低，而總孔隙率顯著增加[5-8]，其原因為生物炭具有微孔多、比表面積大、密度小等特性，且含有豐富的有機大分子，因此生物炭施入土壤后可以降低土壤容重，增大土壤孔隙度，增強土壤持水能力，促進土壤團聚體的形成，從而改善土壤的物理性狀，使得土壤能夠保持更多的水分、養(yǎng)分和空氣，進一步提高土壤的保水、保肥、保氣性[9-10]；不僅如此，由于生物炭容重低、粘性差，還可以降低粘質(zhì)土壤容重和硬度[11]。陳溫福等[12]對白漿土的改良試驗表明，當生物炭施用量為10 t/hm2時，經(jīng)過大豆一個生育期即可將白漿層調(diào)整到理想狀態(tài)，但當施用量超過30 t/hm2時白漿層反而過于松散；魏永霞等[13]對黑土區(qū)的試驗表明，生物炭具有較好的土壤改良效果，當生物炭施用量為75 t/hm2時，大豆產(chǎn)量達到了最佳狀態(tài)。因此生物炭還田改土的適宜施用量需根據(jù)土壤類型等決定。

本文擬利用黑土區(qū)秸稈資源條件，將其炭化施加于自身土壤，開展不同生物炭施用量對土壤結(jié)構(gòu)、持水性能、徑流泥沙控制等影響的試驗研究，達到土壤改良，增加土壤持水保肥能力，減少水土流失的目的，在探索行之有效的黑土修復(fù)與保護技術(shù)的同時，也為黑土區(qū)秸稈資源的綠色循環(huán)高效利用探索一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2015年5—10月在位于東北典型黑土帶上的黑龍江省紅星農(nóng)場坡耕地上的徑流小區(qū)內(nèi)進行，小區(qū)規(guī)格為5 m×20 m，地面坡度為3°。設(shè)置5個生物炭用量水平(0、25、50、75、100 t/hm2)，2次重復(fù)。其中以0 t/hm2用量為對照，各處理編號依次為CK、T1、T2、T3、T4。

供試土壤為草甸黑土，土壤容重為1.14 g/cm3，砂粒(大于0.02 mm)、粉粒((0.002～0.02 mm)、粘粒(小于0.002 mm)的質(zhì)量分數(shù)分別為21.91%、44.28%和33.81%；生物炭原材料選用黑土區(qū)較為豐富的玉米秸稈，生物炭由遼寧金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，其基本物理化學(xué)指標為：粒徑1.5～2.0 mm， pH值為9.14，碳、全氮、硫、氫和灰的質(zhì)量分數(shù)分別為70.38%、1.53%、0.78%、1.68%和31.8%。供試作物為黑河3號大豆。

試驗開始前，將生物炭均勻撒在土壤表面，經(jīng)人工攪拌使混合壤各處顏色均一，即其與耕層土壤(20 cm)混合均勻，起壟靜置7 d左右后播種。大豆種植與管理采用當?shù)爻Ｒ?guī)方法。

1.2 觀測內(nèi)容與方法

(1)土壤水分動態(tài)：采用干燥法，按照大豆生育期測定，4次重復(fù)(相同處理的2個徑流小區(qū)各取2次重復(fù))，測定層位為0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm。

(2)土壤物理性質(zhì)：大豆生育期末用環(huán)刀取耕層原狀土，重復(fù)同上，采用DIK- 1130型土壤三相儀測定土壤孔隙度和容重。

(3)土壤水分常數(shù)：大豆生育期末，環(huán)刀法測定不同處理土壤飽和含水率和田間持水量，重復(fù)同上。

(4)土壤養(yǎng)分指標：大豆生育期末測定土壤有機質(zhì)、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量，重復(fù)同上。采用化學(xué)方法測定，其中土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)(%)采用重鉻酸鉀- 硫酸法[14]；銨態(tài)氮質(zhì)量比(mg/kg)采用2 mol/L KCl浸提- 靛酚藍比色法[14]；有效磷質(zhì)量比(mg/kg)采用碳酸氫鈉浸提- 鉬銻抗比色法[14]；速效鉀質(zhì)量比(mg/kg)采用醋酸銨浸提- 火焰光度法[14]。

(5)降雨量及其過程：自記雨量計自動記錄。

(6)降雨徑流過程：采用安裝在小區(qū)出口的翻斗式徑流自計系統(tǒng)自動記錄。

(7)降雨產(chǎn)沙過程：與徑流過程同步，在開始產(chǎn)流后，每5 min取一翻斗水樣，將水樣靜置24 h，漂去上層清水，余下的用濾紙濾出泥沙，干燥6 h稱量，經(jīng)計算獲取產(chǎn)沙量及其過程。

1.3 數(shù)據(jù)分析處理方法

采用Excel 2013、SPSS 12和GS+9.0統(tǒng)計軟件進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施加生物炭對土壤結(jié)構(gòu)指標的影響

不同處理的耕層土壤容重和孔隙度及其顯著性分析見表1，各處理0～20 cm土層的土壤容重由大到小依次為：CK、T1、T2、T3、T4，即土壤容重隨生物炭施加量的增加而降低，從生物炭施加量最高的T4處理到最低的T1處理，土壤容重分別降低5.24%、4.79%、4.31%和2.23%；各處理0～20 cm土層的土壤孔隙度由大到小依次為：T4、T3、T2、T1、CK，即土壤孔隙度隨生物炭施加量的增加而增大，從T4到T1處理，土壤孔隙度分別增大12.90%、7.66%、6.45%和4.03%。

表1 不同處理耕層土壤的容重與孔隙度Tab.1 Bulk density and porosity of soil fordifferent treatments

注：同一行不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

生物炭對土壤容重和孔隙度的影響可能與生物炭本身所具有的多微孔、比表面積大、密度小，且具有豐富的有機大分子等有關(guān)，添加生物炭后，可使土壤結(jié)構(gòu)得到有效改善。這與陳紅霞等[6]隨著施炭量的增加，土壤容重逐漸降低，土壤孔隙度逐漸變大結(jié)果一致，說明施加生物炭可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)，并同樣適用于黑土區(qū)。本區(qū)域亦存在著各種人為因素，諸如不合理的耕作、長期的過量化肥使用等而導(dǎo)致的土壤板結(jié)，供水供肥能力降低等問題，施加生物炭可以作為解決這一問題的有效途徑。

2.2 施加生物炭對土壤持水性能的影響

2.2.1對土壤水分常數(shù)的影響

土壤的田間持水量和飽和含水率作為兩個較為重要的土壤水分常數(shù)，可以反映土壤持水性能的高低，直接影響作物的生長發(fā)育。生物炭本身具有疏松多孔、比表面積大的特點，有巨大的孔隙度和表面能，施加生物炭的土壤，可增加孔隙度，改善土壤的持水性能[15]。由圖1可以看出，各處理土壤飽和含水率、田間持水量均隨著施炭量的增加而增大。各處理飽和含水率較對照組分別提高了11.16%、21.30%、22.31%和29.01%；田間持水量較對照處理分別提高了 0.32%、3.17%、5.71% 和 10.48%。經(jīng)顯著性分析，飽和含水率除T2、T3之間無顯著性差異以外，其他各項之間差異均達到了顯著性水平(P<0.05)；田間持水量除CK和T1之間、T2和T3之間無顯著性差異外，其余各項之間亦達到了顯著水平。可見，施加生物炭的土壤，在降雨過程中能夠充分吸持水分、截留雨水[16]，使田間持水量和飽和含水率均有所提高。這與很多研究所表明的土壤持水能力隨著生物炭添加量的增加而增加的結(jié)論具有很好的一致性[17]，說明生物炭的施用，在黑土區(qū)同樣具有提高土壤持水能力的作用。

圖1 不同處理耕層土壤水分常數(shù)Fig.1 Soil moisture constant of arable layer for different treatments

2.2.2對土壤儲水量的影響

不同的生物炭施加量處理條件下，0～100 cm土層的土壤儲水量如圖2所示?？梢钥闯?，從5月17日播種到10月4日收獲，不同處理的0～100 cm土壤儲水量與降雨量的動態(tài)變化具有較好的相關(guān)性，并且不同生物炭施用量處理的土壤儲水量雖然變化趨勢一致，但水量上具有明顯的差異?？傮w上來看，基本表現(xiàn)為生物炭用量大的土壤儲水量變化過程線位置較高。時段初(播種期)各處理的土壤儲水量沒有明顯的不同，甚至對照處理的土壤儲水量處于較高水平，隨著生物炭施加時間的延長，生物炭的持水作用逐漸顯現(xiàn)。大豆播種到苗期，土壤水分因降雨補充較少而處于消耗狀態(tài)，土壤儲水量呈下降趨勢，但到苗期(5月30日)已能夠看出不同生物炭用量處理土壤儲水量的明顯差異；到5月30日之后，由于降雨的補充，土壤儲水量呈緩慢上升態(tài)勢，到7月28日，土壤儲水量達到最大值。之后由于降雨量的明顯減小，大豆生長旺盛，耗水量較大，土壤儲水量顯著降低；8月15日到10月4日，隨著大豆耗水減少以及降雨量的增加，土壤儲水量呈上升趨勢?？梢钥闯?，在土壤儲水量的消長過程中，生物炭對土壤儲水量具有明顯的正向效應(yīng)，并且表現(xiàn)出土壤儲水量隨著生物炭施加量的增加而增加，2015年T4處理0～100 cm土層的土壤儲水量較對照最多提高了8.2%?？梢?，生物炭的施加有效地提高了土壤儲水量，這主要是生物炭改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤的持水性能，有利于坡耕地土壤水分的保持和降雨利用率的提高。

圖2 不同處理的0～100 cm土層土壤儲水量Fig.2 Soil water storage in 0～100 cm soil layer for different treatments

2.3 施加生物炭對次降雨徑流的影響

選取2015年7月24日降雨過程進行分析，本次降雨歷時55 min，最大降雨強度115.2 mm/h，總降雨量22 mm，降雨徑流強度及累積徑流強度過程如圖3所示。

圖3 2015年7月24日不同處理降雨地表徑流過程Fig.3 Process of runoff for rainfall on 24th, July of 2015

由圖3可以看出，施加生物炭的小區(qū)徑流與對照小區(qū)徑流強度和累積徑流強度過程線趨勢都基本相同，但施加生物炭的小區(qū)降雨產(chǎn)流量均小于對照小區(qū)，但超過一定限度后，徑流則增加。說明在一定的生物炭施加量范圍內(nèi)具有一定的徑流控制作用，主要原因就是生物炭施加到土壤后改善了土壤結(jié)構(gòu)，有效降低了土壤容重，進而增加土壤孔隙度，此時土壤巨大的表面積和親水基團也進一步提高了土壤的持水能力；同時，適量地施加生物炭，可以減少土壤養(yǎng)分淋失[18]，為農(nóng)作物創(chuàng)造了良好的水肥環(huán)境，有利于作物生長發(fā)育，為坡耕地降雨徑流控制提供良好的植被條件?？梢钥闯?，隨著生物炭添加量的增加，呈現(xiàn)出徑流強度過程線向下移動的趨勢，即次降雨徑流量隨著生物炭添加量的增加而減少。本次降雨處理T1、T2、T3、T4徑流量較CK處理分別減少了4.71%、6.55%、10.15%、7.97%，從降雨徑流控制效果來看，生物炭施加量為75 t/hm2時為最佳。本次降雨發(fā)生在大豆的分枝期，相對于其他處理來說，該處理的大豆長勢迅猛，冠層發(fā)育，對降雨的阻礙作用明顯[3]，冠層截留降低了降雨產(chǎn)流量，使得T3處理的產(chǎn)流量最小。但隨著生物炭的過量施入，可能會導(dǎo)致土壤的碳氮比提高，造成作物養(yǎng)分吸收困難[19-20]，抑制大豆的生長發(fā)育[19]，故產(chǎn)流量呈增加趨勢。

2.4 施加生物炭對次降雨產(chǎn)沙的影響

圖4 2015年7月24日不同處理的降雨產(chǎn)沙過程Fig.4 Process of sediment for rainfall on 24th, July of 2015

2015年7月24日降雨過程與產(chǎn)沙量的關(guān)系如圖4所示?？梢钥闯?，產(chǎn)沙過程與地表徑流過程的變化趨勢基本一致，在本試驗處理范圍內(nèi)，施加生物炭均有一定的減沙效果，但效果并不明顯。各處理產(chǎn)沙量按從大到小的順序為CK、T4、T1、T2、T3，T1到T4處理減沙率分別為1.91%、1.93%、2.44%和1.82%，生物炭施加量為75 t/hm2的T3處理的減沙率最大。相對于減沙效果來說，最佳生物炭用量為75 t/hm2，這與對地表徑流的影響結(jié)果基本一致。主要因為施加生物炭減小了徑流形成，使跟隨徑流流失的泥沙也相對減少，將適量的生物炭施入農(nóng)田土壤，具有一定的水土保持作用。但是，隨著生物炭施用量的增加，使表層土壤更為稀松，過大的灰分導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)性降低，表層土壤則易于被降雨形成徑流所攜帶而產(chǎn)生土壤的流失。

2.5 施加生物炭對土壤養(yǎng)分流失的影響

各處理耕層土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀和銨態(tài)氮含量對作物生長影響測定結(jié)果見表2。由表2可以看出，土壤中的銨態(tài)氮、有機磷、速效鉀和有機質(zhì)含量均隨著生物炭用量的加大而加大。其中，T3處理的有機質(zhì)和銨態(tài)氮含量較對照處理分別提高125.0%和184.3%，T4處理分別提高158.3%和415.6%，均達到了顯著水平?？梢?，生物炭可以提高土壤養(yǎng)分，這與已有研究結(jié)論一致[20-21]，在驗證以往研究的同時，也說明了生物炭的保肥性能同樣適用于黑土區(qū)。這主要得益于生物炭的吸附性能，減少了土壤中養(yǎng)分的流失，達到了持水保肥的效果。但各處理間并未全部達到顯著差異。

表2 不同處理耕層土壤養(yǎng)分含量平均值Tab.2 Average contents of soil nutrients in arablelayer for different treatments

為進一步探討生物炭對土壤中養(yǎng)分含量的影響，應(yīng)用地統(tǒng)計學(xué)原理對各處理下的土壤養(yǎng)分含量進行了統(tǒng)計分析，其養(yǎng)分含量分布如圖5、6所示(圖中從左到右為小區(qū)坡度方向)。因試驗小區(qū)位于坡耕地上，降雨徑流對土壤養(yǎng)分的攜帶作用，通常會表現(xiàn)出不同坡位土壤養(yǎng)分含量分布的不均勻性。但加入生物炭后，這種狀況得到了很大的改善。對比圖5、6可以看出，施加生物炭的T4處理，不僅表現(xiàn)出較高的土壤養(yǎng)分(銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì))含量，而且從坡上到坡下其空間分布的均勻性也有所提高，即生物炭降低了土壤養(yǎng)分的空間變異性。這說明生物炭可以在減少坡耕地養(yǎng)分的流失的同時，改善坡面上養(yǎng)分含量的分布狀況。這主要是由于生物炭具有較好的養(yǎng)分吸附作用的結(jié)果。生產(chǎn)實踐中，由于田間小氣候狀況、下墊面條件等自然條件的不同，即便是平地也會存在著作物生長基質(zhì)、水肥條件等的不均勻性，導(dǎo)致作物生長發(fā)育水平的明顯變異。由于生物炭具有吸附性和持水性，使得作物生長的水肥狀況趨于均勻，特別是使得坡耕地坡上和坡下的水肥條件趨于均勻，從而為作物生長發(fā)育及其產(chǎn)量的提高提供了保障。

由表2和圖5、6可以看出，CK和T4處理間土壤養(yǎng)分含量均表現(xiàn)出顯著差異，養(yǎng)分含量隨著生物炭用量的增加而增加；從空間分布圖還可看出，銨態(tài)氮和有效磷含量與有機質(zhì)含量變化存在著明顯的正向同步性，有機質(zhì)含量高的區(qū)域，銨態(tài)氮和有效磷含量也呈較高的態(tài)勢，特別是銨態(tài)氮表現(xiàn)得最為明顯；而速效鉀則表現(xiàn)為土壤銨態(tài)氮和有效磷含量高的地方，其含量反而相對較低的現(xiàn)象。這是由于氮和磷在黑土中的存在形式以有機態(tài)為主，為土壤有機質(zhì)的主要組成部分。與此不同的是，鉀則是以無機態(tài)形式賦存于礦物質(zhì)和黃土母質(zhì)中。同時，由于黑土的長期耕作過程中，通常表現(xiàn)為氮肥和磷肥的投入大于鉀肥，也導(dǎo)致了土壤中鉀肥的消耗過大。

圖6 CK處理的土壤養(yǎng)分含量空間分布Fig.6 Spacial distributions of soil nutrients contents for treatment of CK

3 討論

生物炭本身孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、質(zhì)輕、顆粒細小、比表面積大，具有巨大的表面能，土壤水分吸持能力強，另外，它含有烴基、羧基、苯環(huán)等官能團，使得其具有強大的吸附能力[22]。隨著土壤中生物炭施加量的增加，土壤孔隙率和容重分別呈增加和降低趨勢；土壤中銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量亦隨著生物炭施用量的增加而增加，這與其他地區(qū)的已有研究基本一致[21,23]，說明生物炭對黑土區(qū)存在著正向的農(nóng)業(yè)水土效應(yīng)；本研究發(fā)現(xiàn)，生物炭不僅能夠減少養(yǎng)分流失，還可以降低土壤養(yǎng)分的空間變異性，減小了地形坡度對土壤養(yǎng)分分布的影響，這應(yīng)該是生物炭能夠提高坡耕地產(chǎn)能的主要原因之一，這一點在以往的研究中鮮見報道。

關(guān)于生物炭對土壤持水性能的影響，相當一部分學(xué)者認為生物炭可以提高土壤的持水性能[15,24-25]，但其施用量對土壤持水能力的影響程度上尚存在差異，這應(yīng)該是與供試土壤本身的性質(zhì)有關(guān)。王丹丹等[23]認為土壤持水能力與生物炭添加量呈正相關(guān)，而DUGAN等[25]的研究發(fā)現(xiàn)秸稈生物炭可提高土壤的持水能力，但施用量的影響不顯著。在本研究中，無論是反映土壤持水性能的土壤水分常數(shù)，還是土壤儲水量均隨生物炭施用量的增加而增加。

關(guān)于生物炭的起效時間，JONES等[26]的研究顯示，生物炭沒有對作物前2年的生長產(chǎn)生顯著影響，卻顯著增加了第3年的產(chǎn)量。王丹丹等[23]在黃土高原地區(qū)的研究表明，在施加生物炭6個月就有效地改善了表層土壤容重、田間持水量和土壤的導(dǎo)水性能，土壤的持水性能與生物炭施加量呈正相關(guān)。勾芒芒等[27]研究了沙壤土添加生物炭的節(jié)水保肥和增產(chǎn)效應(yīng)，通過1 a的試驗表明，土壤水分、養(yǎng)分均隨著生物炭施用量的增加而增加，施用生物炭的番茄的生物性狀指標明顯好于對照處理。王艷陽等[28]在黑土區(qū)的研究表明，施用生物炭后，供試土層形成了炭- 土雙層結(jié)構(gòu)，不僅增加了上層土壤的蓄水能力，而且對下層土壤的持水性能亦有顯著提高。本研究亦經(jīng)過了1 a的試驗，在土壤理化性質(zhì)、土壤的持水保肥能力方面均取得了與上述相關(guān)研究[23,27-28]類似的結(jié)果，生物炭在黑土區(qū)坡耕地降雨徑流與土壤流失控制方面具有一定的正效應(yīng)。這亦是生物炭本身的特點及其土壤改良作用的反映。添加生物炭后，改善了作物的水肥生長環(huán)境，進而促進了作物生長，使作物冠層發(fā)育，提高了植物截留率，減小了雨水對表層土壤的擊濺；同時土壤持水能力的增強勢必會減少坡耕地降雨徑流的形成。這些都是減少土壤及其養(yǎng)分流失的主要原因。本研究也說明了生物炭適用于黑土區(qū)坡耕地的水土流失防治。至于生物炭是否能夠提高土壤本身的抗蝕性，從而進一步提高坡耕地徑流泥沙控制效果，則需要進一步持續(xù)地試驗研究，因為土壤本身團粒結(jié)構(gòu)的形成需要一定的時間。同時，生物炭施用以后的多年后效應(yīng)，本研究亦未涉及，有待進一步研究。

4 結(jié)論

(1)生物炭可有效降低黑土區(qū)土壤容重，提高土壤孔隙度。在試驗處理范圍內(nèi)，隨著生物炭添加量的增加，土壤容重和土壤孔隙度分別呈現(xiàn)降低和增加趨勢。25、50、75、100 t/hm2生物炭用量處理的土壤容重減小幅度為2.23%～5.24%，孔隙度增加幅度為4.03%～12.90%。

(2)生物炭可以很好地改善黑土區(qū)土壤持水性能。在25、50、75、100 t/hm2生物炭用量處理范圍內(nèi)，土壤飽和含水率和田間持水量均隨生物炭施用量的增加而增加，二者的增加幅度分別為11.16%～29.01%和0.32%～10.48%；生物炭施用量對大豆不同生育階段0～100 cm土壤儲水量亦具有明顯的正效應(yīng)。

(3)適當?shù)厥┘由锾繉谕羺^(qū)坡耕地降雨徑流具有較好的控制作用。25、50、75、100 t/hm2生物炭用量處理的次降雨徑流降低幅度為4.71%～10.15%，其中以75 t/hm2的生物炭用量處理為最優(yōu)。

(4)施加生物炭對黑土區(qū)坡耕地降雨產(chǎn)沙具有一定的控制作用。25、50、75、100 t/hm2生物炭用量處理的次降雨產(chǎn)沙率降低幅度為1.82%～2.44%，其中以75 t/hm2的生物炭用量處理為最優(yōu)。

(5)施加生物炭不僅可以不同程度地減少黑土區(qū)坡耕地土壤養(yǎng)分流失，而且可以改善養(yǎng)分的空間分布。銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量提高幅度分別為34.4%～415.6%、7.3%～45.1%、18.0%～60.9%和58.3%～158.3%；4種生物炭用量處理的養(yǎng)分含量不僅在數(shù)量上高于對照處理，而且在均勻程度上有較大的改善，減緩了坡度對土壤養(yǎng)分造成的坡上與坡下的差異。

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