生物炭施用對(duì)夏填閑甜高粱氮素吸收及土壤氮層間運(yùn)移的影響

喬亞振 王大鳳 盧樹(shù)昌 李夏雯 譚婷婷 陳霖 林子欣 郭蓉

摘? ? 要：集約化設(shè)施土壤氮素積累日益嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤氮素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)增大。試驗(yàn)不同用量水平生物炭，即0%，0.5%，2%，4%，8%等5個(gè)處理，研究生物炭施用對(duì)夏填閑甜高粱氮素吸收及土壤氮素變化的影響。結(jié)果表明，隨著生物炭用量增加，飼用甜高粱總生物量和總吸氮量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，2%生物炭處理吸收設(shè)施土壤氮素效果最好，吸氮量為194.95 kg·hm-2，0.5%生物炭處理次之，吸氮量為158.54 kg·hm-2。甜高粱種植前后，土壤全氮含量和土壤硝態(tài)氮含量均顯著降低，減少幅度也是先增大后減小，其中2%和0.5%生物炭處理對(duì)土壤氮層間運(yùn)移有良好阻控效果。5個(gè)生物炭處理中，全氮含量在2%生物炭處理降幅最大為35.49%，土壤表層硝態(tài)氮含量亦以2%生物炭處理降幅最大為69.7%，0.5%生物炭處理次之，為65.4%。綜上，在本試驗(yàn)條件下，0.5%～2%生物炭施用水平對(duì)降低設(shè)施土壤氮素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)有顯著效果。

關(guān)鍵詞：生物炭;設(shè)施土壤;氮素吸收;運(yùn)移

中圖分類號(hào)：S514;S156.2? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.03.011

Effects of Biochar Application on Nitrogen Absorption of Summer Catch Sweet Sorghum and Nitrogen Transport Between Soil Layers

QIAO Yazhen， WANG Dafeng， LU Shuchang， LI Xiawen， TAN Tingting， CHEN Lin， LIN Zixin， GUO Rong

（College of Agronomy and Resource Environment， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Abstract：Soil nitrogen accumulation in intensive facilities is becoming more and more serious， which leads to the increase of soil nitrogen environmental risk. The experiment was conducted with biochar and sweet sorghum， five different biochar levels including 0%， 0.5%， 2%， 4%， and 8% were set， and the effects of biochar application on nitrogen absorption of sweet sorghum and soil nitrogen change were studied. The results showed that with the increase of biochar dosage， the total biomass and nitrogen uptake of forage sweet sorghum showed a trend of first increase and then decrease， 2% biochar treatment had the best effect of absorbing soil nitrogen， and the nitrogen uptake was 194.95 kg·hm-2， followed by 0.5% biochar treatment， which was 158.54 kg·hm-2.Before and after planting sweet sorghum， soil total nitrogen content and soil nitrate nitrogen content decreased significantly， and the reduction range also showed a trend of increased first and then decreased， in which 2% and 0.5% biochar treatment had a good control effect on soil nitrogen interlayer transport.Among the five biochar treatments，the total nitrogen content of 2% biochar treatment decreased by 35.49%，the surface nitrate nitrogen content in 2% and 0.5% biochar treatment decreased by 69.7%， 65.4%， respectively.In comprehensively， 0.5%-2% biochar application level werethe optimal level， which had a significant effect on reducing the environmental risk of nitrogen in greenhouse soil.

Key words： biochar; greenhouse soil; nitrogen absorption; transport

2.3.3 飼用甜高粱種植前后設(shè)施土壤硝態(tài)氮層間運(yùn)移狀況 如圖4所示，種植飼用甜高粱后不同土層中硝態(tài)氮含量與種植前相比大多都有所降低。其中，0～30 cm硝態(tài)氮含量降低幅度最大的為C3處理，30～60 cm和60～90 cm降低幅度最大的為C4處理，90～120 cm土層中硝態(tài)氮降幅最大的處理是C1;除C4處理90～120 cm土層硝態(tài)氮含量較種植前有所增加以及C1在30～60 cm土層硝態(tài)氮有部分上升外，其他處理較種植前均有所降低。4個(gè)土層硝態(tài)氮降幅的總值及平均值變化趨勢(shì)均為C3>C2>C4>C5>C1，其中最佳處理為C3，即2%生物炭施用水平下硝態(tài)氮含量降低最為明顯。

3 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤中生物炭含量的增加，作物的生物量和吸氮量均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，即在一定范圍內(nèi)施加生物炭可以促進(jìn)飼用甜高粱的生長(zhǎng)，這與余端等[14]的研究結(jié)論一致;從設(shè)施土壤氮素含量變化情況來(lái)看，2%生物炭施用水平下種植飼用甜高粱可以更好地降低設(shè)施土壤全氮含量以及表層硝態(tài)氮含量，而0.5%生物炭施用水平下效果僅次之。同時(shí)，飼用甜高粱硝態(tài)氮其他土層含量種植后較種植前相比均有所降低，說(shuō)明施用生物炭均能顯著降低設(shè)施土壤硝態(tài)氮含量，降低設(shè)施土壤氮素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);李建榮等[15]研究土壤中8 t·hm-2生物炭促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育、提高作物產(chǎn)量較為合適的選擇，與本實(shí)驗(yàn)最佳用量不同，考慮其原因可能是由于其研究是與氮肥共同施用，且種植作物為玉米，所以產(chǎn)生用量的不同;種植甜高粱前后C4（4%）處理90～120 cm土層硝態(tài)氮含量較種植前有所增加，可能是在作物生長(zhǎng)過(guò)程硝態(tài)氮出現(xiàn)了向下淋洗的問(wèn)題，C1（0%）在30～60 cm土層硝態(tài)氮有部分上升，可能是由于在作物生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)了硝態(tài)氮的積累。

從飼用甜高粱生物量、吸氮量來(lái)看，C3處理較好，即2%生物炭施用水平下能更好的促進(jìn)飼用甜高粱生長(zhǎng)，在土壤氮運(yùn)移方面，C3（2%）處理較好，C2（0.5%）處理次之，能夠很好的阻控土壤氮素層間運(yùn)移，有效降低設(shè)施土壤氮素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。綜合來(lái)看，0.5%～2%生物炭水平為適宜水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盧樹(shù)昌. 新楠，王小波.天津市農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量現(xiàn)狀及演變分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 52（7）： 1546-1548.

[2] 康凌云， 黃詩(shī)坤， 陳碩， 等. 輪作不同高粱品種阻控設(shè)施菜田氮素?fù)p失潛力研究[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2015， 32（3）： 215-221.

[3] 李建軍， 李玉慶. 農(nóng)田面源污染現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)科技信息， 2017（19）： 65-67.

[4] GUO J H， LIU X J， ZHANG Y， et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science， 2010， 327（5968）： 1008-1010.

[5] 梁浩， 胡克林， 侯森， 等. 填閑玉米對(duì)京郊設(shè)施菜地土壤氮素淋洗影響的模擬分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2016， 47（8）： 125-136.

[6] VOS J， PUTTEN P E L， HUSEIN M H， et al. Field observations on Nitrogen catch crops. 2. Root length and root length distribution in relation to species and Nitrogen supply[J]. Plant and Soil， 1998， 201（1）： 149-155.

[7] 張千豐，王光華.生物炭理化性質(zhì)及對(duì)土壤改良效果的研究進(jìn)展[J].土壤與作物，2012，1（4）：219-226.

[8] POEPLAU C， ARONSSON H， MYRBECK ?， et al. Effect of perennial ryegrass catch crop on soil organic carbon stocks in southern Sweden[J]. Geoderma Regional， 2015， 4： 126-133.

[9] 王東凱， 楊威， 吳鳳芝. 不同栽培模式對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育及土壤微生物數(shù)量的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 43（7）： 95-99.

[10] LIU J， KHALAF R，UL?N B， et al. Potential Phosphorus release from catch crop shoots and roots after freezing-thawing[J]. Plant and Soil， 2013， 371（1-2）： 543-557.

[11] 陳溫福， 張偉明， 孟軍. 生物炭與農(nóng)業(yè)環(huán)境研究回顧與展望[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 33（5）： 821-828.

[12] 郭帥， 楊梢娜， 黃芳晨， 等. 不同生物炭配比對(duì)小青菜生長(zhǎng)及土壤改良效果的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 61（7）： 1295-1297.

[13] 何緒生， 張樹(shù)清， 佘雕， 等. 生物炭對(duì)土壤肥料的作用及未來(lái)研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2011， 27（15）： 16-25.

[14] 余端， 馮牧野， 李燕， 等. 秸稈生物炭對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育及土壤性質(zhì)的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)， 2019， 13（34）： 45-47.

[15] 李建榮， 孫繼穎， 高聚林， 等. 春玉米田土壤特性對(duì)生物炭調(diào)控的響應(yīng)機(jī)制[J/OL]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）： 1-16.（2021-02-03）[2021-02-07]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/15.1209.S.20210202.1504.006.html.