生物炭對(duì)不同條件下玉米生長及產(chǎn)量的影響

湯振彬

（遼陽市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，遼寧 遼陽 111000）

將生物質(zhì)廢棄物回收再利用，熱解轉(zhuǎn)化為生物炭，是一種固廢處置新途徑。生物炭施入土壤后，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，可以起到改良土壤、修復(fù)土壤污染、固碳減排、抑制土壤排放溫室氣體、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等作用。生物炭對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的具體影響還沒有取得共識(shí)，本文就生物炭對(duì)不同條件下玉米生長及產(chǎn)量的影響做一分析。

1 不同鹽漬土中生物炭對(duì)玉米生長的影響

迮裕雯等研究江蘇濱海墾區(qū)兩種典型鹽漬土（沙壤土和粉沙壤土）中添加不同含量的生物炭（0、25、50、75、100克／公斤），對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響和對(duì)玉米品種蘇玉29的生長影響。生物炭和必要的肥料隨翻耕進(jìn)入土壤耕作層0～20厘米內(nèi)，使用淡水澆灌。在玉米收獲后對(duì)0～20厘米和20～60厘米的土層取樣。在0～20厘米土層中，施用生物炭導(dǎo)致土壤容重降低，生物炭的施用量超過一定范圍時(shí)，沙壤土的容重逐漸穩(wěn)定，而粉沙壤土容重升高。隨著土壤中施加生物炭量的增加，兩種土壤的孔隙度升至最大值后呈下降趨勢，沙壤土中施加生物炭量的最大值為75克/公斤，粉沙壤土的最大值為50克/公斤。在添加了生物炭后，沙壤土和粉沙壤土有機(jī)質(zhì)含量都有不同程度的提升。在不同深度的土層中，兩種土壤中的鈉含量隨生物炭含量升高而降低，鉀、鈣、鎂的含量隨之升高，且粉沙壤土的改變更加明顯。

在檢測玉米指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，沙壤土中的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨生物炭的含量升高而升高，在100克/公斤逐漸達(dá)到峰值。粉沙壤土中，低濃度的生物炭對(duì)玉米的生長有著促進(jìn)作用，在50克/公斤達(dá)到峰值。在沙壤土中，隨著生物炭添加量增多，玉米產(chǎn)量也增加，玉米地上干物質(zhì)質(zhì)量、百粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量、水分利用率等都較未添加生物炭的玉米有所增加，但25克/公斤組較未添加組增加的不明顯。在粉沙壤土中，玉米的地上干物質(zhì)質(zhì)量、百粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量和水分利用效率都隨著生物炭添加量先增加，在50克/公斤到達(dá)峰值后開始下降，100克/公斤組的玉米各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)最低。所以在鹽漬土中加入適量的生物炭，有助于玉米生長，提高產(chǎn)量，而過量的生物炭或許會(huì)導(dǎo)致玉米早衰，降低光合作用能力，產(chǎn)量下降。

2 不同輪耕方式下生物炭用量對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤理化性質(zhì)的影響

郭書亞等研究生物炭與輪耕方式是否可以改善土壤理化性狀實(shí)驗(yàn)，設(shè)置旋耕和深耕兩種輪耕方式設(shè)置三組不同的生物炭用量，分別為（2.5、5.0、7.5噸/公頃），以旋耕不施加生物炭為對(duì)照組。在0～20厘米土層中旋耕處理的土壤容重隨生物炭用量的增加而降低，土壤孔隙隨生物炭用量的增加而顯著增加。深翻耕處理的20～40厘米土層內(nèi)，土壤容重顯著降低，并且大大增加了土壤孔隙度，0.25毫米以上的團(tuán)聚體占比和土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著生物炭施用量增加而增加。6個(gè)實(shí)驗(yàn)組的產(chǎn)量都較對(duì)照組增多，其中深翻耕生物炭含量在7.5噸/公頃的實(shí)驗(yàn)組的玉米產(chǎn)量最多。

3 不同灌水條件下生物炭量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

薛建文等研究節(jié)水灌溉條件下生物炭對(duì)玉米田土壤氨揮發(fā)的影響，結(jié)果表明在同樣的灌水量條件下，氨揮發(fā)隨生物炭施用量的增加而降低，玉米產(chǎn)量隨生物炭量的增加先增加到最大值后開始下降，適量的生物炭可以減少氨揮發(fā)，提高玉米產(chǎn)量。灌溉可以減少土壤中的氨揮發(fā)，土壤中施用生物炭可以抵消節(jié)水灌溉降低的玉米產(chǎn)量。

楊威等研究在干旱地區(qū)鹽堿地不同灌水下限條件下施用生物炭對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)灌水下限和3個(gè)生物炭施用量，共9個(gè)實(shí)驗(yàn)組。實(shí)驗(yàn)檢測玉米田土壤耕層0～15厘米的含水量可知，不同灌水下限施用生物炭都可提高土壤含水量，且施用生物炭的第一年高于第二年。檢測耕層0～15厘米土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量可知，同一個(gè)灌溉下限，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量隨生物炭施用量增高而增高，玉米產(chǎn)量也會(huì)隨之增高。

4 咸水灌溉下生物炭對(duì)玉米生長的影響

方明航等研究灌溉3克/升的微咸水和鹽漬土的條件下，生物炭對(duì)玉米生長的影響。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，各項(xiàng)理化性質(zhì)在灌溉微咸水的條件下，土壤中添加生物炭可降低土壤中鈉離子濃度、土壤容重和電導(dǎo)率。生物炭降低了鹽分對(duì)玉米的脅迫作用和氧化應(yīng)激作用。玉米葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度都隨著生物炭的施用量增多而增高，土壤中脫落酸、過氧化氫和丙二醛的質(zhì)量也都有不同程度的降低。土壤中不施加生物炭，只使用微咸水澆灌會(huì)抑制玉米生長，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量下降。灌溉微咸水的條件下施用生物炭，可減小微咸水對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，但還是低于淡水灌溉的產(chǎn)量。

5 菌根共生條件下生物炭對(duì)玉米生長的影響

楊怡森等研究叢枝菌根真菌共生體系下施加不同濃度的生物炭對(duì)玉米生長的影響。在玉米根系接種叢枝菌根真菌可以提高玉米根系的活力和吸收能力，促進(jìn)玉米生長發(fā)育，提升玉米產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)在玉米出苗后20天、50天、70天采樣進(jìn)行各種指標(biāo)的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，施加生物炭可顯著降低30天和50天時(shí)真菌對(duì)玉米根系的侵染，這時(shí)的玉米根系指標(biāo)相比對(duì)照組的玉米根系指標(biāo)下降，但施加生物炭提高土壤肥力，提高了玉米干物質(zhì)質(zhì)量。在70天時(shí)玉米開花期需要大量養(yǎng)分，但生物炭降低菌根的侵染率，降低了玉米根系活性，低濃度的生物炭不足以提供玉米所需養(yǎng)分，導(dǎo)致玉米干物質(zhì)積累較少，高濃度生物炭足以提供養(yǎng)分，相比對(duì)照組，干物質(zhì)質(zhì)量較高。生物炭會(huì)抑制真菌浸染玉米根系，降低玉米根系活性，但生物炭可改變土壤性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分，保證玉米營養(yǎng)充足，提升玉米葉綠素含量和干物質(zhì)質(zhì)量。

6 連年施加生物炭對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

魏永霞等研究了連續(xù)4年施加生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)和玉米產(chǎn)量及可持續(xù)性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著生物炭的增加4年中土壤容重有減小的傾向，孔隙度有逐漸增加的傾向。適量的生物炭可有效提高氣相和液相比例，降低土壤固相比例。隨施炭量的增加后3年廣義土壤結(jié)構(gòu)指數(shù)先增大后減小，土壤三相結(jié)構(gòu)距離數(shù)先減小后增大，均在第4年5噸/公頃實(shí)驗(yàn)組達(dá)到最優(yōu)，同時(shí)土壤三相比最接近理想狀態(tài)，偏離值最小。連續(xù)4年隨著生物炭的增加，土壤平均質(zhì)量直徑、幾何平均直徑和大于0.25毫米的團(tuán)聚體含量先增加后減小。土壤0～60厘米土層儲(chǔ)水量呈先升高后降低；60～100厘米土層土壤儲(chǔ)水量與施炭量呈負(fù)相關(guān)。逐年施加5噸/公頃生物炭可明顯促進(jìn)玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性與可持續(xù)性。

7 結(jié)束語

生物炭自身發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的吸附能力，可以改善土壤的結(jié)構(gòu)，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤保水保肥的能力，但累積施炭量過高會(huì)使土壤固相、液相、氣相比例失調(diào)，致使土壤結(jié)構(gòu)變差。生物炭的持水性和斥水性使其可以吸附水分，但土壤中生物炭施加過量，斥水性和細(xì)粒子結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙滲水，降低土壤儲(chǔ)水量。所以，適量的生物炭可以促進(jìn)玉米生長，提高玉米產(chǎn)量。在實(shí)際的玉米種植中，根據(jù)不同的耕作方式和土壤類型選擇適宜的生物炭用量。