施用生物炭對(duì)玉米田土壤肥力的影響研究

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤肥力是影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和土壤資源的逐漸耗竭，如何提高土壤肥力已成為一個(gè)重要的研究課題。生物炭作為一種新型的土壤改良劑，具有良好的環(huán)境友好性和潛在的肥力改良效果，受到廣泛關(guān)注[1]。本研究旨在通過盆栽試驗(yàn)的方法，選用果園廢棄枝條作為試驗(yàn)材料，探究施用生物炭和化肥對(duì)玉米田土壤肥力的影響。果園廢棄枝條是一種常見的農(nóng)業(yè)廢棄物，其資源化利用對(duì)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。生物炭作為一種由有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過高溫?zé)峤舛玫降奶假|(zhì)產(chǎn)物，具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和高度的吸附能力，可作為土壤改良劑用于提高土壤肥力[2]。通過本研究，希望能夠深入了解生物炭在玉米田土壤肥力改良中的潛力和效果，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，此外，本研究還將為果園廢棄枝條的資源化利用提供新思路和方法。通過將果園廢棄枝條轉(zhuǎn)化為生物炭并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既能夠減少農(nóng)業(yè)廢棄物的污染，又能夠提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1土壤

取0～20 cm土層的土壤為試驗(yàn)備用，石灰性褐土；將所取土壤風(fēng)干混合均勻之后過2 mm篩予以備用。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)參數(shù)如下：pH值為8.61、全氮0.91 g/kg、有效磷16.03 mg/kg、速效鉀628.78 mg/kg、堿解氮80.2 mg/kg、有機(jī)碳6.61 g/kg。

1.1.2生物炭

將蘋果樹的廢棄枝條作為生物炭原料，投入500℃的炭化爐中，經(jīng)熱解、過2 mm篩。得到的生物炭包含：全氮6.58 g/kg、全磷7.51 g/kg、全鉀7.51 g/kg、有機(jī)碳438.97 g/kg，pH值為9.95。

1.1.3化肥

在安徽中元化肥股份有限公司購(gòu)得本次試驗(yàn)用化肥，為淮海牌控釋性肥料，N：P2O5：K2O= 26：10：15，養(yǎng)分總含量≥51%。

1.1.4玉米

選擇的作物品種為良玉99。

1.2方法

考慮化肥和生物炭這2個(gè)情況，其中設(shè)置生物炭有2個(gè)水平：A0和A1，分別是0 g/kg、20 g/kg；化肥亦同，為B0和B1，分別是0 g/kg、采取當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)施肥量即0.27 g/kg，兩兩交叉、構(gòu)成4個(gè)處理組，分別設(shè)計(jì)有3次重復(fù)，隨機(jī)放置。

各個(gè)處理盆中皆放入7.5 kg的試驗(yàn)備用土，加入生物炭，使之和土壤充分混合均勻，裝到一般塑料花盆中即可（高25 cm、寬35 cm），施入化肥時(shí)，注意低于種子的高度約3 cm。播種時(shí)間為2021年5月7日，將6粒種子播到1個(gè)盆里，各盆播種深度相同，首次徹底澆水；15 d后間苗，各盆留下3株生長(zhǎng)狀況相近的玉米植株；可以任意挪動(dòng)花盆位置。其它所有的澆水等管理措施均相同，收獲時(shí)間為7月31日。

1.3指標(biāo)測(cè)定

在7月31日進(jìn)行收獲，將每盆的土壤樣品收集起來(lái)，風(fēng)干，過篩（1 mm和0.149 mm），用作對(duì)理化性質(zhì)測(cè)定的材料。測(cè)定以下指標(biāo)：土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量和pH值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)

采取SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)處理軟件，使用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式作為數(shù)據(jù)代表，多重比較采取Dun‐can`s新復(fù)極差法（SSR），當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果p<0.05時(shí)，表示存在顯著性差異。

2結(jié)果與分析

分析表1中數(shù)據(jù)可見，和B0A0（空白對(duì)照）、B0A1（單施生物炭）、B1A0（單施化肥）比較來(lái)看，生物炭與化肥的配施幫助了土壤中的有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷及速效鉀含量整體上呈顯著增加的趨勢(shì)（p<0.05）；各處理之間pH值并無(wú)顯著性差異（p>0.05）。

3討論與結(jié)論

經(jīng)過本次盆栽試驗(yàn)研究，探究了生物炭與化肥配施對(duì)玉米田土壤肥力的影響，并得出了重要結(jié)果，結(jié)果顯示，生物炭配施化肥后，提高了有益物質(zhì)在土壤中的含量。這表明，生物炭與化肥配施能夠有效改善土壤肥力，并提高土壤中的有機(jī)碳、全氮和堿解氮含量。

生物炭作為一種土壤改良劑，具有多種優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值。首先，生物炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以增加土壤通氣性和保水性，改善土壤物理性質(zhì)；其次，生物炭具有較高的吸附能力，能夠吸附和穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和微生物等，減少養(yǎng)分流失，盡可能避免了土壤遭受侵蝕；且生物炭有利于加速土壤中微生物的各種活動(dòng)，激活生物活性，提高養(yǎng)分有效利用率[3]。這些特點(diǎn)使得生物炭成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的土壤改良材料。本文試驗(yàn)中使用蘋果廢棄枝條制作生物炭具有多點(diǎn)好處，例如廢棄枝條是一種常見的農(nóng)業(yè)廢棄物，資源豐富；蘋果廢棄枝條含有大量的纖維素和木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)過炭化處理后，這些有機(jī)物質(zhì)會(huì)被穩(wěn)定下來(lái)，成為土壤中的有機(jī)碳，有助于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

生物炭的應(yīng)用對(duì)改善玉米田土壤肥力具有重要意義。最重要的一點(diǎn)就是生物炭使土壤有機(jī)碳含量增加，增強(qiáng)土壤肥力，有機(jī)碳作為土壤中的關(guān)鍵養(yǎng)分之一，可以提供植物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并改善土壤結(jié)構(gòu)和保水能力；其次，受到生物炭的影響，全氮及堿解氮在土壤中含有量也得到提高，使土壤養(yǎng)分供應(yīng)更加充足；其中，全氮是植物生長(zhǎng)所必需的主要元素之一，而堿解氮是土壤中的有效氮源，對(duì)植物生長(zhǎng)具有重要影響，生物炭的應(yīng)用可以提高土壤中這些養(yǎng)分的含量，有助于玉米生長(zhǎng)和發(fā)育；此外，生物炭還可以改善土壤微生物環(huán)境，增加土壤中有益微生物的數(shù)量和活性，促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和植物的養(yǎng)分吸收[4]。

綜上所述，生物炭的應(yīng)用對(duì)改善玉米田土壤肥力具有顯著的效果和重要的作用機(jī)制，通過配施化肥和生物炭，不僅可以提高土壤中有機(jī)碳、全氮和堿解氮的含量，還可以改善土壤物理性質(zhì)和生物環(huán)境，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)和發(fā)育。這為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一種可行的土壤改良方法，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。然而，生物炭的具體應(yīng)用方法和最佳配比還需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更好的土壤肥力改善效果。

參考文獻(xiàn)

[1]崔文芳，高聚林，王志剛，等.生物炭與氮肥減量調(diào)控對(duì)氮高效玉米田土壤養(yǎng)分的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2023，51（5）：233-240.

[2]魏永霞，朱畑豫，劉慧.連年施加生物炭對(duì)黑土區(qū)土壤改良與玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2022，53（1）：291-301.

[3]鄭云珠，孫樹臣.單季施用生物炭提高土壤肥力及小麥玉米輪作周年產(chǎn)量[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，202，50（20）：257-264.

[4]汪振國(guó)，馬媛媛，王西娜，等.生物炭輸入對(duì)土壤有機(jī)碳和玉米生長(zhǎng)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，59（4）：818-826.

（山東省鄆城縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局石奇勇）