生物炭与绿肥配施对黄壤肥力及玉米-蔬菜生物效应的影响

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近年来,伴随着在作物种植中化肥施用过多,对有机物料投入不足,导致土壤中养分利用率低,同时全球气候变化、环境污染、能源问题、农业可持续发展和粮食危机等大背景下,有关于有机物料在各方面应用的研究已经收到了广泛关注且还在迅速升温。有机物料中生物炭的潜在应用价值和应用空间在不断拓展,同时绿肥在我国种植历史悠久,在贵州省内有着良好的发展基础,有探究表明,施用生物炭或绿肥后,其能为土壤提供丰富的养分,具有明显的增肥功能,能使土壤中难容性养分转化,以利于作物的吸收利用,提高土壤养分利用率,同时改善环境。本研究以贵州黄壤为研究对象,以莴笋(Lettuce)-玉米(Corn)轮作作为供试作物,利用室内盆栽试验,研究了施用生物炭以及生物炭配施绿肥后黄壤上作物的产量及其构成要素、生物性状、养分吸收,叶绿素和光合特性,以及土壤养分含量、团聚体及其碳氮含量等指标,分析研究生物炭以及生物炭配施绿肥对作物和土壤的影响,得到主要结论如下:(1)生物炭与绿肥配施可显著提高黄壤中速效和全量养分的含量。提高了莴笋收获期土壤碱解氮9.5%-13.5%,有效磷36.6%-42.9%,速效钾19.7%-43.3%,提高了玉米收获季土壤碱解氮6.7%-27.5%,有效磷21.6%-55.5%,速效钾8.7%-52.2%。(2)生物炭与绿肥配施显著改变了黄壤水稳性团聚体结构,其中单施生物炭处理显著提高土壤较大团聚体含量,2-0.25mm粒径团聚体相比于其余处理,增加了6%-14%,生物炭与1绿肥配施处理的2-0.25mm粒径团聚体占比高于不施氮与常规施肥处理,增加了8%,提高了土壤水稳性团聚体稳定性。生物炭与绿肥配施显著提高土壤团聚体中碳氮含量,有机碳、铵态氮,硝态氮分别提高15.8%-47%%、9.4%--20.6%、33.4%-86.4%,改变碳氮在土壤团粒中的分布情况。(3)生物炭与绿肥配施较常规施肥能够显著提高莴笋产量21.0%-24.1%、玉米产量14.1%-16.4%,能显著改善作物的产量构成要素指标以及生物性状指标,对作物养分吸收量也有显著提高,莴笋氮、磷、钾吸收量分别提高了15.3%-38.2%、12.0%-65.7%、9.6%-21.4%,对玉米氮、磷、钾吸收量分别提高了7.9%-27.8%、14.4%-153%、7.5%-134%,单施生物炭处理对这些指标并无显著影响,而生物炭配施100g绿肥处理与生物炭配施200g绿肥处理之间差异不大,在实际的生产中,更推荐生物炭配施100g绿肥的施用量。(4)生物炭与绿肥配施可显著提高莴笋幼苗期、肉质茎形成期、收获期的叶绿素SPAD值、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs),分别增加25.8%、55.2%、60%;提高莴笋肉质茎形成期、收获期的胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),分别增加16.1%、20.6%;显著提高玉米叶绿素SPAD值、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr);且以上指标随着与生物炭配施绿肥的量增加而增加。总的来说,生物炭与绿肥配施可显著改善贵州黄壤上种植作物的生长,提高土壤养分,改善土壤结构,提高了经济效应的同时改善了土壤生态环境,可以在生产中推广使用。
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