棉稈炭對(duì)灰漠土活性有機(jī)碳氮的影響

潘金龍，唐光木，徐萬(wàn)里，馬雪琴，張?jiān)剖妫R海剛，賈宏濤

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】土壤活性有機(jī)碳、氮是土壤有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)重要組成部分[1-2]，雖然所占土壤有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)中的占比很小，但在土壤中具有極其不穩(wěn)定(易被分解、礦化或植物吸收)的特質(zhì)[3]，易被土壤微生物分解利用[4]，因而其變化會(huì)對(duì)土壤碳、氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生重大影響，其中土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮與土壤可溶性有機(jī)碳是土壤活性有機(jī)碳、氮庫(kù)的常用指標(biāo)[5-6]，可以直接參與土壤生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，是微生物活動(dòng)的能源和土壤養(yǎng)分的驅(qū)動(dòng)力[7-8]，增加土壤活性有機(jī)碳氮含量對(duì)土壤改良、土壤養(yǎng)分循環(huán)和作物生長(zhǎng)具有重要作用。生物炭是農(nóng)林廢棄物或生物質(zhì)缺氧條件下熱裂解產(chǎn)生的一類穩(wěn)定富碳產(chǎn)物[9]。其孔隙結(jié)構(gòu)豐富，含碳率高，比表面積大，理化性質(zhì)穩(wěn)定[10]，被認(rèn)為是改良土壤、減緩碳排放的優(yōu)質(zhì)材料[11]，在土壤改良[12]，土壤養(yǎng)分變化[13-14]，提高作物產(chǎn)量[15]，多孔隙特性以及攜帶的養(yǎng)分[16]等研究得到關(guān)注?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】生物炭自身特性(炭化材料、炭化溫度和時(shí)間)對(duì)棉稈炭本身孔隙特性、碳氮養(yǎng)分、陽(yáng)離子交換量、土壤類型和作物生長(zhǎng)的差異[17-18]。孫濤等[19]研究表明，裂解溫度的增加會(huì)導(dǎo)致生物炭的孔隙更發(fā)達(dá)，表面官能團(tuán)減少等。姚紅宇等[20]研究表明，隨著炭化時(shí)間和炭化溫度的增加和延長(zhǎng)增加了生物炭氮養(yǎng)分，減少了磷鉀養(yǎng)分。王月玲等[21]研究得出生物炭顯著提高土壤微生物量碳含量。趙世翔等[22]研究得出，塿土添加生物炭可以增加土壤微生物量碳及有機(jī)碳的含量，且土壤微生物量碳隨著添加比例的增加而增加，但隨著熱解溫度的升高而降低。【本研究切入點(diǎn)】外源有機(jī)物添加影響土壤理化性質(zhì)和活性碳氮組分，生物炭的結(jié)構(gòu)特性和養(yǎng)分含量受炭化條件影響，不同的土壤類型對(duì)生物炭的響應(yīng)也存在不同。需研究棉稈炭炭化條件對(duì)灰漠土土壤基本理化性質(zhì)和活性有機(jī)碳氮的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以不同炭化條件制備的棉稈炭為研究為對(duì)象，采用室內(nèi)恒溫培養(yǎng)法，定量添加棉稈炭，分析棉稈炭炭化條件對(duì)灰漠土土壤基本理化性質(zhì)、活性有機(jī)碳氮的影響，研究棉稈炭炭化條件對(duì)土壤基本理化性質(zhì)、活性有機(jī)碳氮的影響作用，為西北干旱區(qū)棉花秸稈炭化還田及棉稈炭的應(yīng)用推廣和土壤改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試棉花秸稈取自新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院安寧渠試驗(yàn)基地，將收集的棉花秸稈，按照姚紅宇[20]提供方法，制備棉花秸稈生物炭(簡(jiǎn)稱棉稈炭)。制備的棉稈炭自然風(fēng)干1 d后，在105℃的烘箱中烘干8 h，研磨棉稈炭，過(guò)2 mm篩然后取部分測(cè)定棉稈炭基本理化性質(zhì)。表1

表1 棉稈炭的基本性質(zhì)

供試土壤采自國(guó)家灰漠土肥力長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)試驗(yàn)站(N43°95′26″，E87°46′45″)，試驗(yàn)站位于新疆烏魯木齊市新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗(yàn)場(chǎng)。樣品采集后，帶回實(shí)驗(yàn)室，剔除土壤中可見(jiàn)的植物殘?bào)w，自然風(fēng)干后研磨過(guò)2 mm篩，混合均勻，按照網(wǎng)格法，取1份樣品測(cè)定土壤基本化學(xué)性質(zhì)，剩余土壤樣品用于室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，土壤基本理化性質(zhì)為pH值8.85，電導(dǎo)率0.22 ms/cm，有機(jī)碳6.91 g/kg，堿解氮48.84 mg/kg，全氮0.47 g/kg，CEC3.84 cmol(+)/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)炭化溫度和炭化時(shí)間2因素，炭化溫度設(shè)450、600℃，分別記為T4、T6。炭化時(shí)間設(shè)0.5、1、2和4 h，分別記為H0、H1、H2、H4。棉稈炭添加量設(shè)為土壤重量的1.5%(占土壤干重的比例)；以空白土壤(CK)為對(duì)照。共設(shè)9個(gè)處理，每個(gè)處理7次重復(fù)，共63盆。棉稈炭按照設(shè)計(jì)用量與供試土壤混合均勻，每個(gè)容器裝風(fēng)干土300 g，將土壤含水量調(diào)至到田間持水量的60%～80%，放入25℃的培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，每3 d稱重補(bǔ)水，以保持土壤含水量一致。

1.2.2 樣品采集與測(cè)定

試驗(yàn)在培養(yǎng)的第1、2、4、8、16、32、64 d，采集土壤樣品，一部分土壤樣品密封保存于4℃冰箱中，用于測(cè)定土壤水溶性有機(jī)碳、微生物量碳氮，一部分土壤樣品風(fēng)干，研磨過(guò)篩用于測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)。

微生物量碳、氮采用氯仿熏蒸法測(cè)定，土壤總有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，可溶性有機(jī)碳采用K2SO4溶液浸提、TOC-Analyzer分析儀測(cè)定，土壤基本理化性質(zhì)采用常規(guī)方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有的表和圖都在Excel 2003和Origin8.0軟件中完成，圖中的數(shù)據(jù)均用平均值表示，采用SPSS17. 0 分析顯著性，顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉稈炭對(duì)土壤性質(zhì)的影響

研究表明，添加棉稈炭處理土壤pH值較CK處理提高了1.81%～3.05%，T4處理土壤pH提高1.81%～2.27%，T6處理pH提高2.52%～3.05%，炭化時(shí)間一致，炭化溫度越高，土壤pH值越高。添加棉稈炭土壤pH值與棉稈炭本身pH值高低變化一致，T4處理炭化時(shí)間從H1～H4，T6處理炭化時(shí)間從H0～H2，土壤pH呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，較CK處理增加1.81%～3.05%，T6處理炭化時(shí)間從H0～H2，土壤pH呈現(xiàn)與棉稈炭本身pH值相同的增加趨勢(shì)。在培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，土壤pH值變化總體呈先增加后降低的趨勢(shì)(除CK處理外)；培養(yǎng)第1～2 d，添加棉稈炭土壤pH值快速提高，相比培養(yǎng)開(kāi)始前，土壤pH值提高了3.82%～6.37%，培養(yǎng)第2 d到第64 d，土壤pH值呈現(xiàn)波動(dòng)性變化，基本維持在8.62～8.88。CK處理土壤pH從第2 d到第32 d呈先下降后上升趨勢(shì)。圖1

圖1 不同棉稈炭處理下土壤pH變化

添加棉稈炭處理土壤電導(dǎo)率較CK處理，提高了25.62%～39.61%，T4處理從H1至H4，T6處理從H0至H2土壤電導(dǎo)率一直下降，T4H4較T4H1處理土壤電導(dǎo)率減少4.83%，T6H2較T6H0處理土壤電導(dǎo)率減少10.03%。T6H1、T4H2、T6H2與CK處理土壤電導(dǎo)率變化趨勢(shì)一致，T6H0、T6H4、T4H0和T4H4則與CK處理的波動(dòng)變化相反。CK處理培養(yǎng)第64 d，土壤電導(dǎo)率較培養(yǎng)第1 d降低了3.53%，T4H2和T6H1處理表現(xiàn)出與CK一致的變化趨勢(shì)，其它處理土壤電導(dǎo)率呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加了2.78%～30.64%。T6H1與CK處理培養(yǎng)第16 d，電導(dǎo)率達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，T4H2、T6H0、T6H2處理培養(yǎng)第32 d之后開(kāi)始減少，T4H1、T4H4、T6H0和T6H4處理則培養(yǎng)第16 d后呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。圖2

圖2 不同棉稈炭處理下土壤電導(dǎo)率變化

添加棉稈炭處理土壤CEC在7.9～10.01，對(duì)照CK處理土壤CEC在8.86～10.02，降低了土壤CEC活動(dòng)范圍。相比對(duì)照CK處理，T4處理土壤CEC降低0.66%～2.48%，T6處理降低3.74%～5.16%，即炭化溫度越高，添加棉稈炭土壤CEC降低越多；T4處理從H0至H4，T6處理從H0至H1土壤CEC呈下降趨勢(shì)，T6H1處理較T4H0處理減少13.22%。在培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，不同棉稈炭處理間土壤CEC變化存在差異，除CK和T4H0處理土壤CEC變化總體趨勢(shì)是先降低再增加然后再降低外，其它處理均為先降低再增加趨勢(shì)；對(duì)照CK和T4H0處理土壤CEC第1個(gè)拐點(diǎn)分別在第8 d和第16 d，第2個(gè)拐點(diǎn)均在第32 d，其它(除CK和T4H0處理外)處理土壤CEC拐點(diǎn)是第16 d，其他添加棉稈炭(除T4H0、T4H1和T6H1)處理土壤CEC變化較CK處理在第1 d至第16 d經(jīng)歷了上升下降2次增減的起伏性變化，施炭處理土壤CEC在第16 d(拐點(diǎn))較CK處理降低4.06%～11.43%，第16 d至第64 d所有添加棉稈炭處理均呈上升趨勢(shì)，相比第16 d增加5.97%～17.80%。圖3

圖3 不同棉稈炭處理下土壤CEC變化

2.2 棉稈炭對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

研究表明，添加棉稈炭處理相比CK處理顯著提高土壤有機(jī)碳含量119.40%～153.74%，T4處理有機(jī)碳含量提高了151.28%～153.74%，T6處理提高了119.40%～126.57%。T4H2和T6H0處理培養(yǎng)第1～4 d，其他處理培養(yǎng)1～2 d，土壤有機(jī)碳含量快速下降，相比培養(yǎng)第1 d，培養(yǎng)第2 d和第4 d，土壤有機(jī)碳分別下降了6.24%～15.48%和7.31%～16.79%；T4H1和T6H2處理培養(yǎng)第2～4 d、T4H0處理培養(yǎng)第2～16 d以及其他處理培養(yǎng)第2～8 d土壤有機(jī)碳呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，相比培養(yǎng)第2 d，分別增加了20.01%和15.59%、10.18%和6.77%～21.00%，相比培養(yǎng)第4 d，T4H2和T6H0處理培養(yǎng)第8 d有機(jī)碳含量提高了9.02%和9.41%；T4H4、T6H0和T6H1處理培養(yǎng)第8～16 d土壤有機(jī)碳呈下降趨勢(shì)，第16 d后開(kāi)始增加；T4H2和T6H4處理培養(yǎng)第8～32 d下降，而后開(kāi)始上升；T4H1處理培養(yǎng)第4～32 d、T6H2處理培養(yǎng)第4～16 d下降然后開(kāi)始上升。圖4

圖4 不同棉稈炭處理下土壤有機(jī)碳變化

2.3 棉稈炭對(duì)土壤微生物量碳氮的影響

研究表明，添加棉稈炭土壤微生物量碳含量變化范圍在14.37～504.02 mg/kg，相比CK處理降低了土壤微生物量碳含量27.89%～49.50%。添加棉稈炭處理間，相比CK處理，T4(除H0處理外)處理土壤微生物量碳含量降低了40.21%～49.50%，T6(除H0處理外)處理土壤微生物量碳含量降低了27.89%～36.81%，炭化時(shí)間一致，炭化溫度越高，土壤微生物量碳含量越低。培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，土壤微生物量碳變化總體呈先增加后減少的趨勢(shì)，CK處理增加再減少的拐點(diǎn)在第16 d，T4H1、T4H4、T4H0和CK處理拐點(diǎn)在培養(yǎng)第4 d ，T4H2和T6處理土壤微生物量碳拐點(diǎn)在第8 d，培養(yǎng)第32 d后開(kāi)始趨于穩(wěn)定(T4H0處理除外)；培養(yǎng)第1～4 d，土壤微生物量碳呈現(xiàn)快速增加的趨勢(shì)，培養(yǎng)第4 d相比培養(yǎng)第1 d，土壤微生物量碳增加了19.03%～917.61%。圖5

圖5 不同棉稈炭處理下土壤微生物量碳變化

T4H0、T4H4、T6H0、T6H2和T6H4處理土壤微生物量氮較CK處理含量增加了5.21%～95.49%，T4H1、T4H2和T6H1處理土壤微生物量氮較CK處理降低了19.51%～43.67%。T4處理(H4處理除外)土壤微生物量氮均高于T6處理。培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，CK處理土壤微生物量氮變化呈先增加至第8 d達(dá)到最大值然后再降低的趨勢(shì)，T4H0和T6H0處理在培養(yǎng)時(shí)間第1～4 d，微生物量氮快速下降，相比培養(yǎng)第1 d，分別降低了96.44%和96.45%，T4H0處理培養(yǎng)第4～16 d、T6H0處理培養(yǎng)第4～32 d，土壤微生物量氮呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，之后開(kāi)始下降；T4H1、T4H4、T6H2和T6H4處理在培養(yǎng)的第4～8 d達(dá)到最大值后，開(kāi)始下降，相比開(kāi)始培養(yǎng)的第1 d，在培養(yǎng)的第4～8 d分別提高了138.7%、352.34%、352.88%和66.42%；T4H2和T6H1處理則在培養(yǎng)的第1～32 d達(dá)到最大值后，開(kāi)始下降，相比開(kāi)始培養(yǎng)的第1 d，培養(yǎng)第32 d則分別提高了300.98%和171.30%。圖6

圖6 不同棉稈炭處理下土壤微生物量氮變化

2.4 棉稈炭對(duì)可溶性有機(jī)碳的影響

研究表明，可溶性有機(jī)碳含量不同處理間表現(xiàn)各異，相比CK處理，T4H1、T6H0、T6H1、T6H4處理土壤可溶性有機(jī)碳含量增加了5.22%、18.36%、3.49%、8.27%，其他棉稈炭添加處理減少了3.66%～11.74%；T4處理土壤可溶性有機(jī)碳含量較CK處理減少了10.80%～11.74%(T4H1除外)，T6處理土壤可溶性有機(jī)碳含量增加了3.49%～18.36%(T6H2除外)。不同棉稈炭添加處理間，棉稈炭炭化溫度越高，土壤可溶性有機(jī)碳含量越高(除T6H1處理土壤可溶性有機(jī)碳含量低于T4H1外)。T4H2、T6H1、T6H2和T6H4處理土壤培養(yǎng)第1～2 d呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，之后開(kāi)始下降至培養(yǎng)第16 d，達(dá)到最小值后又呈現(xiàn)小幅增加趨勢(shì)，培養(yǎng)第2 d相比培養(yǎng)第1 d，水溶性有機(jī)碳分別提高了38.79%、6.37%、23.41%和3.02%，培養(yǎng)第16 d相比第1 d，分別降低了94.53%、85.37%、71.07%和86.78%；T4H0、T4H1、T4H4和T6H0處理土壤可溶性有機(jī)碳含量則在培養(yǎng)的第1 d到第4 d、第8 d、第16 d和第8 d呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，相比培養(yǎng)第1 d，水溶性有機(jī)碳分別降低了51.46%、59.67%、95.59%和70.13%，之后開(kāi)始呈現(xiàn)小幅增加趨勢(shì)。圖7

圖7 不同棉稈炭處理下土壤可溶性有機(jī)碳變化

3 討 論

3.1 棉稈炭對(duì)土壤性質(zhì)的影響

袁金華等[23]的研究表明，在黃棕壤施用稻殼炭土壤pH值會(huì)增加，培養(yǎng)期內(nèi)黃棕壤pH值呈下降趨勢(shì)。唐光木等[24]研究表明，灰漠土添加棉稈炭提高土壤pH值，隨著培養(yǎng)時(shí)間的變長(zhǎng)，會(huì)降低土壤pH值，與研究結(jié)果部分相一致，即灰漠土添加棉稈炭提高土壤pH值，隨著培養(yǎng)時(shí)間至第16 d后，土壤pH值呈緩慢降低趨勢(shì)，而前期灰漠土土壤pH值變化較穩(wěn)定，可能是培養(yǎng)前期棉稈炭吸附銨態(tài)氮減緩了硝化反應(yīng)，使土壤pH值在前期(第16 d之前)變化較穩(wěn)定[23]。棉稈炭本身具有較高的pH值[25]，炭化時(shí)間一致，炭化溫度越高，土壤pH值越高，土壤pH值與棉稈炭炭化溫度有一定的關(guān)系，與張紅美等[26]炭化溫度越高，土壤pH值越大相一致,與秦蓓等[27]的研究結(jié)果棉稈炭pH值隨炭化溫度升高而增加相符。添加棉稈炭土壤pH值與棉稈炭本身pH值變化一致，炭化條件影響棉稈炭pH，進(jìn)而影響了土壤pH，高溫T6處理中H0～H4處理土壤pH值變化與棉稈炭T6處理變化一致，炭化溫度高時(shí)(600℃)對(duì)添加棉稈炭的土壤pH影響具有一定規(guī)律性，可能與棉稈炭的孔隙特征影響硝化反應(yīng)引起的。

離子交換量(CEC)是土壤保肥能力的重要指標(biāo)之一，土壤質(zhì)地和生物炭類型都對(duì)土壤的CEC有影響。唐光木等[24]研究發(fā)現(xiàn)添加棉稈炭能夠提高灰漠土CEC值，而研究中添加棉稈炭降低了灰漠土土壤CEC值，這可能是因?yàn)槲⑸锴捌诘膭×一顒?dòng)導(dǎo)致的CEC初期(1～8 d)的頻繁變化有關(guān)。姚紅宇等[20]的研究表明，隨著炭化溫度的升高，棉稈炭CEC值越低，研究中添加棉稈炭處理間，土壤CEC值隨著炭化溫度升高而降低，土壤本身CEC的含量變化與添加灰漠土土壤的棉稈炭本身CEC含量有關(guān)。張進(jìn)紅等[28]研究發(fā)現(xiàn)炭化條件不同生物炭潛在陽(yáng)離子交換量和有效陽(yáng)離子交換量之間存在差異，而研究中棉稈炭CEC值與添加棉稈炭土壤CEC值含量并不完全一致，這可能是與炭化條件不同導(dǎo)致的棉稈炭潛在陽(yáng)離子交換量和有效陽(yáng)離子交換量之間的差異有關(guān)。

3.2 棉稈炭對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

棉稈炭富含有機(jī)碳，其含碳量高達(dá)47.46%，添加土壤能夠調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)、改善結(jié)構(gòu)、提高穩(wěn)定性。唐光木等[24]的研究表明，添加棉稈炭灰漠土有機(jī)碳提高了29.24%～153.17%，趙世翔等[22]研究表明添加生物炭顯著提高土壤有機(jī)碳含量，與研究中添加棉稈炭提高土壤有機(jī)碳含量119.40%～153.74%相一致。棉稈炭T4處理土壤有機(jī)碳含量較T6處理高，這說(shuō)明炭化時(shí)間一致時(shí)，棉稈炭炭化溫度越低，添加棉稈炭土壤有機(jī)碳越高，與趙世翔等[22]的研究結(jié)果炭化溫度越低土壤有機(jī)碳越高的變化相一致，與秦蓓等[27]的研究結(jié)果棉稈炭有機(jī)碳含量隨炭化溫度升高而降低相符。孫濤等[19]的研究表明，隨著炭化溫度升高孔隙數(shù)量增多,研究中T4H0與CK處理土壤有機(jī)碳含量波動(dòng)性變化趨勢(shì)一致，這可能因?yàn)榈蜏睾吞炕瘯r(shí)間短導(dǎo)致生物炭的孔隙較少。從T6H0、T6H1到T6H2處理土壤有機(jī)碳含量與棉稈炭有機(jī)碳含量變化相一致，在炭化溫度高時(shí)(600℃)，炭化時(shí)間影響了棉稈炭有機(jī)碳含量進(jìn)而影響了添加棉稈炭土壤有機(jī)碳含量。

3.3 棉稈炭對(duì)活性有機(jī)碳氮的影響

Laird等[29]研究指出，在培養(yǎng)初期，生物炭可能釋放出各種有機(jī)分子，影響微生物活性，這與研究中前期添加棉稈炭土壤微生物量碳含量顯著提高相符，在培養(yǎng)第8 d后添加棉稈炭土壤微生物量碳含量緩慢降低趨于穩(wěn)定，可能與前期棉稈炭本身養(yǎng)分的消耗有關(guān)，與趙世翔等[26]的結(jié)果相似。趙世翔等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著蘋(píng)果生物炭熱解溫度的升高，土墊旱耕人為土土壤微生物量碳含量下降，這與研究的研究結(jié)果一致，添加蘋(píng)果生物炭增加了土墊旱耕人為土土壤微生物量碳含量，且變化較穩(wěn)定，而研究中棉稈炭的添加減少了灰漠土土壤微生物量碳含量，變化波動(dòng)較大，這可能是與供試土壤類型和生物炭原材料的差異有關(guān)。

劉若琪等[30]研究得出生物炭提高土壤微生物量氮，研究中炭化時(shí)間較短或較長(zhǎng)(0.5 h、4 h)增加土壤微生物量氮含量，炭化時(shí)間1 h減少了土壤微生物量氮含量，這可能與炭化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)與過(guò)短改變棉稈炭孔隙以及養(yǎng)分變化有關(guān)[19-27]。T4處理(除H4處理)土壤微生物量氮高于T6處理，這說(shuō)明炭化時(shí)間一致，炭化溫度越高添加棉稈炭土壤微生物量氮含量越低，可能是炭化溫度較高導(dǎo)致棉稈炭養(yǎng)分損失較大而不能較好地供給土壤養(yǎng)分造成的。生物炭攜帶的養(yǎng)分[20]以及多孔特性[19]有利于微生物活動(dòng)，與研究中T6H0和T4H0處理土壤微生物量氮含量在培養(yǎng)第1 d增長(zhǎng)非常相符，培養(yǎng)過(guò)程中活動(dòng)峰值大小為T6H0>T4H0>CK，可能與炭化溫度高增加了棉稈炭孔隙數(shù)量從而加大微生物的活動(dòng)。

土壤可溶性有機(jī)碳變化也反映出炭化溫度對(duì)棉稈炭穩(wěn)定性影響，棉稈炭的添加提高土壤可溶性有機(jī)碳含量[31]。T4H1、T6H0、T6H1和T6H4處理增加土壤可溶性有機(jī)碳含量，其他添加棉稈炭處理均減少土壤可溶性有機(jī)碳含量，可能與棉稈炭碳氮養(yǎng)分的攝入有關(guān)[20]，炭化時(shí)間1h對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳的影響較好。T4處理減少了土壤可溶性有機(jī)碳含量，T6處理增加了土壤可溶性有機(jī)碳含量，棉稈炭炭化時(shí)間一致，炭化溫度越高，土壤可溶性有機(jī)碳含量越高，與趙世翔等[22]的研究結(jié)果高溫制備生物炭對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳含量越低相一致。施炭土壤可溶性有機(jī)碳含量前期(第1 d～第16 d)變化劇烈，后期(第32 d后)變化平穩(wěn)，前期變化可能與棉稈炭孔隙及養(yǎng)分帶入有關(guān)，后期變化可能是前期養(yǎng)分的大量消耗導(dǎo)致。

4 結(jié) 論

4.1添加棉稈炭提高了土壤pH值、電導(dǎo)率和有機(jī)碳含量，相比CK處理分別提高了1.48%～2.65%、25.62%～39.61%和54.99～213.09%；H0、H4和T6H2處理土壤微生物量氮較CK含量增加了5.21%～95.49%，添加棉稈炭降低了土壤微生物量碳和CEC(T4H0除外)27.89～49.50%和0.08%～5.12%，T4H1、T6H1、T6H4處理提高土壤可溶性有機(jī)碳含量，其他處理降低了土壤可溶性有機(jī)碳含量。

4.2隨著炭化溫度和炭化時(shí)間的增長(zhǎng)，添加棉稈炭土壤pH值增加。炭化時(shí)間一致，炭化溫度升高，降低土壤CEC、有機(jī)碳含量，提高土壤微生物量氮、可溶性有機(jī)碳含量，炭化處理間炭化時(shí)間過(guò)短或長(zhǎng)(0.5、4 h)提高土壤微生物量碳。炭化溫度高時(shí)(600℃)，炭化時(shí)間影響土壤pH值和有機(jī)碳含量。炭化時(shí)間和炭化溫度對(duì)添加土壤pH值、電導(dǎo)、CEC值、有機(jī)碳、微生物量碳、氮和可溶性有機(jī)碳波動(dòng)性變化存在差異。

4.3低溫短時(shí)間(450℃，1 h)制備的棉稈炭對(duì)灰漠土理化性質(zhì)和活性有機(jī)碳氮變化影響較好，是較適宜的炭化處理。