生物炭对宁夏低质土壤中油菜生长及氮素利用的影响.pdf

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1、第45卷第12期2015年12月中国海洋大学学报PERIODICAI。OFOCEANUNIVERSITYOFCHINA45(12)：094～101Dec．。2015生物炭对宁夏低质土壤中油菜生长及氮素利用的影响。王震宇1’2，宋晓娜1’2，陈蕾1’2，刘雯慧1’2，李冬3，郑浩L2(1．中国海洋大学环境科学与212程学院，山东青岛266100；2．海洋科学与技术青岛协同创新中心，山东青岛2661003．宁夏农林科学院种质资源研究所，宁夏银川750002)摘要：宁夏地区的淡灰钙土壤养分含量低、保水性差，已成为该地区农业生产的主要限制性

2、土壤。近年来，生物炭在土壤改良方面表现出的巨大潜力，为淡灰钙土壤的改良提供了一种新途径。本文采用花生壳生物炭(BC)及其改良剂(AD)，分别按照O％、1．5％、3％和5％(w／w)的量添加到淡灰钙土壤中，采用室内盆栽试验探究其对“宁杂1号”油菜(BrassicanapusL．)生长及氮(N)素利用有效性的影响。研究表明：BC的添加对油菜生物量和株高无显著影响，但显著增加了N的利用有效性，增幅达31．3％～31．9％。AD的施用使油菜生物量和株高分别增加了106％～140％和30．7％～35．o％，但对N的利用有效性无显著影响。AD增

3、产的主要原因可能是AD中的养分弥补了BC养分不足的缺陷，增强了油菜的根际效应，从而促进了油菜生长。可见，宁夏淡灰钙土壤中BC的施用能减少油菜对N肥的需求，而AD能显著提高油菜产量。这些研究结果为开发适宜于北方干旱地区低质土壤改良的生物炭技术提供了重要的理论数据。关键词：生物炭；改良剂；淡灰钙土；油菜；根际效应；氮素中图法分类号：X131．3文献标志码：A文章编号：1672—5174(2015)12—094—08DOI：10．16441／j．cnki．hdxb．20140441淡灰钙土壤(Lightsierozem)是宁夏地区的主要低

4、质土壤。该类土壤中氮(N)、磷(P)养分和有机质含量低，保水性差，已成为宁夏地区农业生产的主要限制性土壤EJ-z]。宁夏淡灰钙土壤面积约为77．2万hm2，占中国淡灰钙土壤总面积的32．9％[3]。低质土壤改良技术的缺乏严重制约着宁夏地区农业和经济的可持续发展。生物炭技术的兴起，为淡灰钙土壤的改良提供了一种新的途径。生物炭是指生物质在限氧或绝氧的条件下经高温热解形成的一种富含碳素的固体材料，主要用作土壤改良剂[4]。作为一种新型环境友好功能材料，生物炭在缓解全球温室效应[5J，改良培肥土壤∽]，修复污染土壤和水体[7。9]以及资源化

5、利用废弃生物质[1叩等方面都表现出巨大的潜能。生物炭在农业方面表现出巨大的效益和潜力，主要表现在：减少农林废弃物污染[1妇；减少土壤养分淋失[123；增强土壤保水能力[131；促进作物养分吸收[141；促进作物的生长，增加作物产量[15。。然而，Spokas等[16]认为并不是所有生物炭对作物的生长都表现出正效应，在其统计研究中发现，只有50％的研究表现出正效应，而30％的研究中生物炭对作物产量没有显著影响，甚至有20％的表现出负效应。这种结果的差异主要是由于生物炭对作物产量的影响不仅与生物炭的原料和制备条件、植物种类以及土壤类型有

6、关，也与土壤是否施加肥料有关[17-19]。因此，一种生物炭并不能解决所有的土壤问题。针对特定的土壤及作物类型，开发“功能生物炭(Designerbiochar)”已成为农业领域中生物炭研究的热点[20

7、。目前，零星研究表明生物炭和肥料同时施加到土壤时，对于作物增产效果显著[19I。这主要是一方面肥料弥补了生物炭养分低的缺陷，另一方面生物炭可将肥料中的养分吸附并长期持留于生物炭中，使养分起到了缓释的特性，减少了肥料中养分因淋溶等作用造成的损失[6]。因此，生物炭与肥料混合施用为“功能生物炭”的开发提供了一种新思路。本研究选用农业废弃

8、物花生壳为原料制备生物炭，并将生物炭与肥料混合制成一种生物炭改良剂，采用温室盆栽试验研究花生壳生物炭及其改良剂对宁夏淡灰钙土壤中油菜生长及N素利用的影响，探究生物炭作用下的植物根际效应，以期为生物炭技术的应用及推广提供重要的理论数据。1材料与方法1．1土壤试验土壤为淡灰钙土壤，取自宁夏银川市西夏区精品果园基地表层(0～20cm)。其基本理化性质‘21]：pH=8．46，有机质15g·kg～，总氮(TN)0．77g·kg～，氨氮*基金项目：国家海洋公益性行业科研专项(201305021)；宁夏回族自治区科技支撑计划项目(2013Zys

9、l49)；宁夏农林科学院自主研发项目(nkyg-13一ii)资助收稿日期：2015一01—04；修订日期：20150408作者简介：王震宇(1969一)，男，教授。E-mail：wan90628@OUC．edu．cn12期王震宇，等：