生物炭对黄壤氮磷淋失及油用牡丹生长的影响

摘要

黄壤是贵州省农业生产主要土壤类型，喀斯特特殊的环境条件与丰富的降雨造成土壤养分淋失严重。土壤养分淋失不仅使土壤肥力变差，影响植物生长，还会引起水体污染。施用生物炭可以改良土壤环境和减少养分损失，同时把碳封存在土壤中，减少温室气体的排放。然而，生物炭施用对黄壤中氮磷养分含量的影响、对径流和淋溶液中氮磷流失的控制作用及最佳生物炭施用量是多少仍不清楚。本文采用室内土柱模拟淋溶和大田试验相结合的方法，研究添加生物炭对黄壤中养分含量及其随淋溶液和地表径流流失的影响，并对油用牡丹在生物炭施用下的生长情况进行测定，主要结果如下： （1）室内模拟试验中，施加生物炭的处理：土壤pH值、土壤全氮、速效氮、土壤全磷、速效磷含量均随着生物炭用量的增加而增加；淋溶液体积随着生物炭添加量的增加而减小，与对照相比，生物炭添加量为 2kg/m2、4kg/m2、6 kg/m2的累积淋溶液体积分别减少了0.3%、1.5%、2.0%；与对照相比，土壤添加了生物炭的淋溶液总磷、总氮、硝态氮和氨氮的累积淋溶损失量均显著降低，以2 kg/m2添加量处理的效果最佳，其次是4 kg/m2。因此，添加生物炭能够有效减少黄壤土壤中养分的淋溶，保持土壤肥力。 （2）在自然降雨条件下，在农田黄壤里添加生物炭，减少了农田地表径流，且流失量随着生物炭添加量的增多而减少。在暴雨事件中，添加生物炭增加了总磷的流失，但以4kg/m2处理增加的浓度最小；添加2kg/m2生物炭处理的地表径流中总氮浓度比未添加生物炭的对照处理减少了9.78%；4kg/m2施用量处理地表径流中氨氮浓度比对照减少了11.39%；6 kg/m2处理的地表径流中硝态氮浓度比对照减少了18.45%。在大雨事件中，添加4kg/m2处理的地表径流中总磷浓度比对照减少了26.67%；2kg/m2处理的地表径流中总氮浓度比对照减少了 12.94%；4kg/m2处理的地表径流中氨氮浓度比对照减少了13.11%；6 kg/m2处理的地表径流中硝态氮浓度比对照减少了7.81%。在中雨事件中，添加6 kg/m2处理的地表径流中总磷浓度比对照减少了21.88%；4kg/m2处理的地表径流中总氮浓度比对照减少了 19.65%；4kg/m2 处理的地表径流中氨氮浓度比对照减少了20.33%；6 kg/m2处理的地表径流中硝态氮浓度比对照减少了12.11%。除了中雨事件中添加6 kg/m2与4kg/m2处理的总氮浓度差异显著外，其余添加6 kg/m2与4kg/m2生物炭量地表径流中的氮磷浓度差异均不显著。由此可得，添加 4kg/m2生物炭对减少黄壤地表径流中的总磷、总氮和氨氮的效果较好，添加 6kg/m2生物炭对减少黄壤地表径流中的硝态氮的效果较好。 （3）在施肥条件下添加生物炭对油用牡丹生长有显著影响，施加生物炭后，黄壤pH 值、全氮、速效氮、土壤全磷、速效磷含量均随着生物炭用量的增加而增加；在未施肥区，6 kg/m2生物炭添加量对油用牡丹的株高、地径、叶片SPAD值的促进作用效果最佳，与未添加生物炭相比，株高、地径分别提高了10.43%、10.69%，且油用牡丹根、茎、叶中的氮磷含量均是生物炭添加量为6 kg/m2 时最高；在施肥区，4kg/m2生物炭施用量对油用牡丹的株高、地径、叶片SPAD值的促进作用效果最佳，并且显著提高了油用牡丹根、茎、叶中的氮含量，与对照相比，根、茎、叶中氮含量分别提高了12.26%、13.04%、10.41%。总体而言，施肥小区添加生物炭的3个处理中植物株高、地径、叶片SPAD值和各器官中氮含量均优于未施肥小区的等炭量处理。综上，在黄壤上种植油用牡丹，生物炭用量控制在4kg/m2比较适宜。 综上所述，在黄壤中添加生物炭可以有效降低土壤中氮磷随淋溶液和地表径流的流失，施加生物炭能提高土壤养分，有利于油用牡丹的生长。其中，以4 kg/m2添加量处理的效果最佳。

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