生物炭對不同條件下玉米生長及產量的影響

湯振彬

（遼陽市農業(yè)綜合行政執(zhí)法隊，遼寧 遼陽 111000）

將生物質廢棄物回收再利用，熱解轉化為生物炭，是一種固廢處置新途徑。生物炭施入土壤后，由于其獨特的結構和理化性質，可以起到改良土壤、修復土壤污染、固碳減排、抑制土壤排放溫室氣體、提高農作物產量等作用。生物炭對農作物產量的具體影響還沒有取得共識，本文就生物炭對不同條件下玉米生長及產量的影響做一分析。

1 不同鹽漬土中生物炭對玉米生長的影響

迮裕雯等研究江蘇濱海墾區(qū)兩種典型鹽漬土（沙壤土和粉沙壤土）中添加不同含量的生物炭（0、25、50、75、100克／公斤），對土壤理化性質的影響和對玉米品種蘇玉29的生長影響。生物炭和必要的肥料隨翻耕進入土壤耕作層0～20厘米內，使用淡水澆灌。在玉米收獲后對0～20厘米和20～60厘米的土層取樣。在0～20厘米土層中，施用生物炭導致土壤容重降低，生物炭的施用量超過一定范圍時，沙壤土的容重逐漸穩(wěn)定，而粉沙壤土容重升高。隨著土壤中施加生物炭量的增加，兩種土壤的孔隙度升至最大值后呈下降趨勢，沙壤土中施加生物炭量的最大值為75克/公斤，粉沙壤土的最大值為50克/公斤。在添加了生物炭后，沙壤土和粉沙壤土有機質含量都有不同程度的提升。在不同深度的土層中，兩種土壤中的鈉含量隨生物炭含量升高而降低，鉀、鈣、鎂的含量隨之升高，且粉沙壤土的改變更加明顯。

在檢測玉米指標時發(fā)現，沙壤土中的凈光合速率、氣孔導度、葉綠素質量分數隨生物炭的含量升高而升高，在100克/公斤逐漸達到峰值。粉沙壤土中，低濃度的生物炭對玉米的生長有著促進作用，在50克/公斤達到峰值。在沙壤土中，隨著生物炭添加量增多，玉米產量也增加，玉米地上干物質質量、百粒質量、籽粒產量、水分利用率等都較未添加生物炭的玉米有所增加，但25克/公斤組較未添加組增加的不明顯。在粉沙壤土中，玉米的地上干物質質量、百粒質量、籽粒產量和水分利用效率都隨著生物炭添加量先增加，在50克/公斤到達峰值后開始下降，100克/公斤組的玉米各項產量指標最低。所以在鹽漬土中加入適量的生物炭，有助于玉米生長，提高產量，而過量的生物炭或許會導致玉米早衰，降低光合作用能力，產量下降。

2 不同輪耕方式下生物炭用量對玉米產量和土壤理化性質的影響

郭書亞等研究生物炭與輪耕方式是否可以改善土壤理化性狀實驗，設置旋耕和深耕兩種輪耕方式設置三組不同的生物炭用量，分別為（2.5、5.0、7.5噸/公頃），以旋耕不施加生物炭為對照組。在0～20厘米土層中旋耕處理的土壤容重隨生物炭用量的增加而降低，土壤孔隙隨生物炭用量的增加而顯著增加。深翻耕處理的20～40厘米土層內，土壤容重顯著降低，并且大大增加了土壤孔隙度，0.25毫米以上的團聚體占比和土壤有機質含量隨著生物炭施用量增加而增加。6個實驗組的產量都較對照組增多，其中深翻耕生物炭含量在7.5噸/公頃的實驗組的玉米產量最多。

3 不同灌水條件下生物炭量對玉米產量的影響

薛建文等研究節(jié)水灌溉條件下生物炭對玉米田土壤氨揮發(fā)的影響，結果表明在同樣的灌水量條件下，氨揮發(fā)隨生物炭施用量的增加而降低，玉米產量隨生物炭量的增加先增加到最大值后開始下降，適量的生物炭可以減少氨揮發(fā)，提高玉米產量。灌溉可以減少土壤中的氨揮發(fā)，土壤中施用生物炭可以抵消節(jié)水灌溉降低的玉米產量。

楊威等研究在干旱地區(qū)鹽堿地不同灌水下限條件下施用生物炭對玉米產量的影響，實驗設置3個灌水下限和3個生物炭施用量，共9個實驗組。實驗檢測玉米田土壤耕層0～15厘米的含水量可知，不同灌水下限施用生物炭都可提高土壤含水量，且施用生物炭的第一年高于第二年。檢測耕層0～15厘米土壤有機質和堿解氮含量可知，同一個灌溉下限，土壤有機質和堿解氮含量隨生物炭施用量增高而增高，玉米產量也會隨之增高。

4 咸水灌溉下生物炭對玉米生長的影響

方明航等研究灌溉3克/升的微咸水和鹽漬土的條件下，生物炭對玉米生長的影響。分析實驗結果可知，各項理化性質在灌溉微咸水的條件下，土壤中添加生物炭可降低土壤中鈉離子濃度、土壤容重和電導率。生物炭降低了鹽分對玉米的脅迫作用和氧化應激作用。玉米葉綠素質量分數、凈光合速率和氣孔導度都隨著生物炭的施用量增多而增高，土壤中脫落酸、過氧化氫和丙二醛的質量也都有不同程度的降低。土壤中不施加生物炭，只使用微咸水澆灌會抑制玉米生長，導致玉米產量下降。灌溉微咸水的條件下施用生物炭，可減小微咸水對玉米產量的影響，但還是低于淡水灌溉的產量。

5 菌根共生條件下生物炭對玉米生長的影響

楊怡森等研究叢枝菌根真菌共生體系下施加不同濃度的生物炭對玉米生長的影響。在玉米根系接種叢枝菌根真菌可以提高玉米根系的活力和吸收能力，促進玉米生長發(fā)育，提升玉米產量。實驗在玉米出苗后20天、50天、70天采樣進行各種指標的測量。實驗結果表明，施加生物炭可顯著降低30天和50天時真菌對玉米根系的侵染，這時的玉米根系指標相比對照組的玉米根系指標下降，但施加生物炭提高土壤肥力，提高了玉米干物質質量。在70天時玉米開花期需要大量養(yǎng)分，但生物炭降低菌根的侵染率，降低了玉米根系活性，低濃度的生物炭不足以提供玉米所需養(yǎng)分，導致玉米干物質積累較少，高濃度生物炭足以提供養(yǎng)分，相比對照組，干物質質量較高。生物炭會抑制真菌浸染玉米根系，降低玉米根系活性，但生物炭可改變土壤性質，提高土壤養(yǎng)分，保證玉米營養(yǎng)充足，提升玉米葉綠素含量和干物質質量。

6 連年施加生物炭對玉米產量的影響

魏永霞等研究了連續(xù)4年施加生物炭對土壤理化性質和玉米產量及可持續(xù)性的影響。實驗結果表明，隨著生物炭的增加4年中土壤容重有減小的傾向，孔隙度有逐漸增加的傾向。適量的生物炭可有效提高氣相和液相比例，降低土壤固相比例。隨施炭量的增加后3年廣義土壤結構指數先增大后減小，土壤三相結構距離數先減小后增大，均在第4年5噸/公頃實驗組達到最優(yōu)，同時土壤三相比最接近理想狀態(tài)，偏離值最小。連續(xù)4年隨著生物炭的增加，土壤平均質量直徑、幾何平均直徑和大于0.25毫米的團聚體含量先增加后減小。土壤0～60厘米土層儲水量呈先升高后降低；60～100厘米土層土壤儲水量與施炭量呈負相關。逐年施加5噸/公頃生物炭可明顯促進玉米產量穩(wěn)定性與可持續(xù)性。

7 結束語

生物炭自身發(fā)達的孔隙結構和強大的吸附能力，可以改善土壤的結構，提升土壤有機質含量，增強土壤保水保肥的能力，但累積施炭量過高會使土壤固相、液相、氣相比例失調，致使土壤結構變差。生物炭的持水性和斥水性使其可以吸附水分，但土壤中生物炭施加過量，斥水性和細粒子結構會阻礙滲水，降低土壤儲水量。所以，適量的生物炭可以促進玉米生長，提高玉米產量。在實際的玉米種植中，根據不同的耕作方式和土壤類型選擇適宜的生物炭用量。