施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮素形态影响研究

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1、灌溉排水学报２０１５年９月第３４卷第９期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０９－００２０－０４施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮素形态影响研究杜臻杰１，２，３，樊向阳１，３，吴海卿１，李中阳１，３，赵志娟１，齐学斌１，３，乔冬梅１，３（１．中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡４５３００２；２．南京农业大学资源与环境科学学院，南京２１００９５；３．中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站，河南新乡４５３００２）摘要：为揭示生物炭和猪场沼液节水、保肥的性能机

2、理，以黄淮海平原高产农田定位试验为基础，研究了施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮库形态的影响。结果表明，生物炭和猪场沼液改善了土壤团聚体及密度状况，总孔隙度分别比对照提高了１３．６３％和６．１４％。生物质炭处理下，土壤ｐＨ值、全氮及有机质均有所提高；沼液处理下ｐＨ值下降，而全氮和有机质显著增加。全氮和有机氮均与粒径５ｍｍ以上团聚体正相关，而矿质氮与粒径５ｍｍ以上团聚体负相关。关键词：生物质炭；猪场沼液；团聚体；氮素形态中图分类号：Ｓ１５６．４＋３；Ｘ７１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０９．

3、００４杜臻杰，樊向阳，吴海卿，等．施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮素形态影响研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（９）：２０－２３．［１］［２］国内外关于生物质炭的研究主要集中在其自身特性、环境行为和效应、对土壤性状和作物产量、碳［３］截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环的影响等。而沼液应用于农田的研究主要集中在对作［４－５］［６］［７］物生长和品质的影响、对土壤养分和重金属、有机污染物负荷的影响、对土壤微生态环境的影响等。但多为１ａ甚至１季的短期试验，缺乏定位性、连续性试验的后效和风险研究，且关于这２种典型生物质资源

4、对土壤结构改良性能的对比研究鲜见报道。为此，以黄淮海平原的潮土为研究对象，通过生物质炭和猪场沼液连续多年施用于农田的定点试验，研究施用前后土壤团聚体状况、土壤主要理化特性和氮库分布等变化特征，探讨导致土壤团聚体氮库分布差异的驱动因子，以期为该区制定合理农田施肥措施、提升地力提供科学指导。１材料与方法田间试验在中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站（３５°１９′Ｎ，１１３°５３′Ｅ，海拔７３．２ｍ）进行。试验区多年平均气温１４．１℃，无霜期２１０ｄ，日照时数２３９８．８ｈ，多年平均降水量５８８．８ｍｍ，多年平均蒸发量２０００

5、ｍｍ。自２０１０年开始，试验作物为夏玉米、冬小麦轮作，沼液水取自新乡市盛达牧业有限公司，沼液ｐＨ值为６．２５，含氮量为６５０～８５０ｍｇ／Ｌ，ＴＰ为３．２５～５．３９ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ为６３９～１１８９ｍｇ／Ｌ。生物质炭原料为花生壳秸秆，购自河南商丘三利新能源有限公司。生物质炭ｐＨ值为９．１２，有机碳质量分数为４６１．７８ｇ／ｋｇ，全氮量为６．８ｇ／ｋｇ，密度为０．３９ｇ／ｃｍ３。生物质炭在２０１０年６月１次性施入，后３ａ不再追施。试验前土壤基本性质见表１。收稿日期：２０１３－１２－１０基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（５１２０９２

6、０９，５１２０９２０８）；国家高技术研究发展计划（８６３计划课题）（２０１２ＡＡ１０１４０４）；基本科研业务费预算增量项目（２０１４ＺＬ０１３）作者简介：杜臻杰（１９８２－），男，河南新乡人。博士研究生，主要从事农业水资源与水环境方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｉｍｄｚｊ１１＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：齐学斌（１９６３－），男。研究员，博士生导师，主要研究方向为水资源与水环境。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｘｂ６３０１＠ｓｉｎａ．ｃｎ２０表１土壤基本理化性质土壤密度／质地／（ｇ·ｋｇ－１）全氮量／全磷量／土层／ｃｍｐＨ值总孔隙度／％有机质量／％（ｇ·ｃｍ－３

7、）黏粒粉砂粒砂粒（ｇ·ｋｇ－１）（ｇ·ｋｇ－１）０～２０８．１６１．３９５５．７７１５７．７７４７８．９７３５８．８７０．８９０．７６１．９６２０～４０８．３４１．３３５０．０８１７７．５０３７２．９５４４５．８５０．８８０．８３０．９６＞４０８．５０１．４９４４．６８２７６．１０４７０．８０２８０．４００．５５０．７５０．４１试验设对照、沼液和生物质炭３组处理，３个重复，共９个小区（小区面积３ｍ×６ｍ）。各处理灌水时期、频次和定额一致。对照组（ＣＫ）施肥处理依据当地农作习惯：氮肥投入为尿素３２５ｋｇ／ｈｍ２（以纯氮计２），其中５０％以

8、底肥施入，其余分２次在拔节期、孕穗期追施，磷、钾肥投入为磷酸二氢钾作为底１５０ｋｇ／ｈｍ肥１次性施入１５０ｋｇ／ｈｍ２（即Ｐ量７８ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ量５１ｋｇ／ｈｍ２）。猪场沼液水处理（ＰＷ）下氮、磷、钾２Ｏ