生物炭-氮肥配施對(duì)東北黑土團(tuán)聚體及有機(jī)碳含量的影響

關(guān)鍵詞：生物炭；氮肥；黑土；團(tuán)聚體；有機(jī)碳含量

doi：10.13304/j.nykjdb.2024.0007

中圖分類號(hào)：S156 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0864（2025）06-0195-10

Effects of Combined Application of Biochar and Nitrogen Fertilizer on Aggregate and Organic Carbon Content of Black Soil in Northeast Chin：

QING Fu ^1，2 ， LIANG Hongyue1，2.3，SUN Jing⁴ ， LU Xinrui2，LIANG Yunjiang1*

（1.ColegeofAgriculture，YanbanUniversity，JilinYanji33o2，China;.NortheasIstituteofGeogaphyandAgrocolog，Chinses AcademyofSciences，Changhun3Ol0，China；3.YanbianAgriculturalMeteorologicalExperimentalStationilin Yanji 133001，China;4.Huazhong Agriculture University，Wuhan 43o070，China）

Abstract：Inordertoimprove soil structureand enhancesoil fertilityinthe black soilarea，thelong-term positioning experiment intheblack soilarea wasusedas theresearch platformto studytheefectsof thecombinationof biochar and nitrogen fertilizeronsoil aggregateandorganiccarboncontent，and to explore the maximum influencing factors. 3biocharlevelsof10（C1），20（C2）and 50g?kg^-1 （C3）were set，and 3nitrogen fertilizerlevelsof O（NO），300 （N1）and 600 kg·hm ^-2 （N2）were set. The results showed，compared with CK，the soil bulk density decreased by （2號(hào) 2.73% ＼～8.20%，and the soil water content increased by 1.04% 31.24% ，with no significant difference among all treatments. The combination application of biochar and nitrogen promoted the transformation of lt;0.053 mm aggregate to ?2 mm aggregate.The aggregate stability was significantly improved，and theaggregate mass ratio（ R_0.25 ），mean weight diameter（MWD）and geometric mean diameter（GMD）of soil ≥O.25 mm increased by 25.06% ， 21.71% and 12.50% ，respectively.The organic carbon content of allgrain grades ofaggregates increased，and the organic carbon content of aggregates ?2 mm and lt;0.053 mmincreased significantly，with the increases of 13.19 % 2 54.42% and 13.78% ， 41.34% ，respectively.Principal component analysis（PCA）showed that R_0.25 was the key factor affecting soil organic carbon content，and C2N1 treatment was the best application measure to improve the structure of black soil.Aboveresearchresultsprovidedatheoreticalbasis forcurbing thedegradationofblack soilinnortheast China andimprovingsoil fertility. Key words：biochar；nitrogen fertilizer；black soil；aggregate；organic carbon content

黑土由于其性狀好、肥力高，被認(rèn)為是一種適宜耕作的優(yōu)質(zhì)土壤。我國東北是世界四大黑土地區(qū)之一，總面積約124萬 km² ，以占全國 27% 的耕地生產(chǎn)了1/3的商品糧，是國家糧食安全的“壓艙石\"2。近年來，隨著開墾年限的增加以及長(zhǎng)期的重用輕養(yǎng)，黑土區(qū)發(fā)生了大面積的水土流失，土層厚度平均每年流失 0.3～1.0cm^[3] ，耕層變淺、變硬，有機(jī)質(zhì)含量下降 30%～50%^14] ，嚴(yán)重威脅國家糧食安全。因此，采取有效的土壤管理措施是改善土壤結(jié)構(gòu)，提升黑土地力的關(guān)鍵。

土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）作為土壤碳庫的重要組成部分，是溫室氣體重要的“源”與\"匯”，對(duì)地球碳循環(huán)與全球氣候變化有巨大影響，也是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)之一。研究表明，長(zhǎng)期的土壤固碳可以有效減少土壤養(yǎng)分流失，增加作物產(chǎn)量，減緩全球變暖趨勢(shì)[5。相較于單施無機(jī)肥，應(yīng)用土壤改良劑可增加SOC儲(chǔ)量，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，減小土壤容重，增加土壤孔隙率等。將木材、秸稈、花生殼、稻殼等農(nóng)業(yè)廢棄物在限制供氧條件下熱裂解（ lt;700^°C 制成生物炭，其含碳率高，且具有復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和強(qiáng)吸附性，含有一定的有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)成分[0]。將生物炭施人土壤可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤通透性和持水能力[1I-14]。因此，生物炭被廣泛用于農(nóng)田土壤改良。張影等[5以河南省壤質(zhì)潮土和砂土為研究對(duì)象，研究了生物炭對(duì)SOC含量的影響，結(jié)果表明，生物炭對(duì)SOC的提升效果優(yōu)于秸稈和腐熟雞糞。陳新邦等發(fā)現(xiàn)，在灰漠土中施加棉稈生物炭可以顯著提升SOC儲(chǔ)量，較單施氮磷鉀處理顯著提升 46.94% 。生物炭自身養(yǎng)分含量較低，需與其他肥料配施才能綜合提高土壤肥力[和碳儲(chǔ)存的潛力[8]。姚佳等[]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭和氮肥配施較單施生物炭土壤有機(jī)質(zhì)增加 17.50% 以上。將生物炭與玉米秸稈、氮肥一起施用，沙質(zhì)土的總SOC含量顯著提高 840.00%～1735.00%^[20] 。因此，探明生物炭與氮肥的合理配施，對(duì)高效管理土壤資源、增加土壤碳匯、緩解溫室效應(yīng)具有重要意義。

近年來，有關(guān)生物炭在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究逐漸增多，但多集中在南方酸性土壤上[21-22]，在東北黑土區(qū)的應(yīng)用研究相對(duì)較少，且目前缺乏生物炭與氮肥配施的可利用信息，限制了生物炭在黑土地的廣泛應(yīng)用。因此，本研究以省長(zhǎng)春市薄層黑土為研究對(duì)象，探討生物炭-氮肥配施措施對(duì)土壤團(tuán)聚體和SOC含量的影響，并定量分析影響SOC含量變化的主導(dǎo)因子，以期為東北地區(qū)黑土地力提升和碳減排提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于省長(zhǎng)春市中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站 （42^°59^′51^′′N， （20125^°24^′05^′′E ，海拔 250m ，年均氣溫 4.6°C ，年均降水量 600～700mm ，全年無霜期 140～150d 。農(nóng)田土壤為黑土。試驗(yàn)區(qū)表層土壤 （0-20cm）_pH 6.06，全氮（total nitrogen，TN） 1.26g?kg^-1 ，速效磷26.78mg^-kg^-1 ，速效鉀 133.54mg?kg^-1 ，有機(jī)質(zhì)26.72g?kg^-1 。采用常規(guī)方式進(jìn)行耕種，1年1熟，種植作物為玉米，品種為良玉99。

1.2 試驗(yàn)材料

生物炭由玉米秸稈在 400～500^°C 厭氧條件下熱解 ^4h 得到，由遼寧金福源科技有限公司生產(chǎn)。生物炭的平均粒徑為 0.000 3～3.500 0mm ，單位體積表面積為 0.7m²?g^-1 ，灰分含量為 45% ，pH為9.16（生物炭與水的質(zhì)量比為 1：10 ），總碳量為62.64% ，碳氮比（C/N）為 39.08 。氮肥選用優(yōu)質(zhì)尿素，由鄂爾多斯億鼎生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，TN?46% ，粒徑范圍為 1.18～3.35mm 。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以不施生物炭和氮肥為對(duì)照（CK），分別設(shè)置10（C1）、20（C2）和 50g?kg^-1（C3）3 個(gè)生物炭水平和0（NO）、300（N1）和 600kg?hm^-2 （N2）3個(gè)氮肥水平，共計(jì)10個(gè)處理（表1）。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)面積 3.9m×6.5m ，隨機(jī)排列，小區(qū)之間設(shè) 1m 保護(hù)行。本試驗(yàn)于2013—2022年實(shí)施，種植前將生物炭與氮肥用作基肥一次性施入農(nóng)田，后期不追肥，施肥后立即翻耕。每年5月初播種玉米。

表1不同處理的生物炭和氮肥施用量

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1土壤容重及含水量測(cè)定于2021年10月29日玉米收獲后，采用“五點(diǎn)取樣法”，利用50.46mm×50mm 環(huán)刀采集各處理 0-20cm 耕層土壤，帶回實(shí)驗(yàn)室分析土壤容重和含水量。

1.4.2土壤團(tuán)聚體測(cè)定每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇5個(gè)取樣點(diǎn)，采樣時(shí)將土壤表面的植被和枯草小心鏟除，然后將土壤樣品均勻混合為1個(gè)混合樣，用硬紙盒將土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，手動(dòng)剔除礫石和植物殘?bào)w。采用濕篩法進(jìn)行土壤團(tuán)聚體測(cè)定2]，將水穩(wěn)性團(tuán)聚體分為 ?2mm （粗大團(tuán)聚體）、 0.25～2mm （細(xì)大團(tuán)聚體）、 0.053～0.25mm （微團(tuán)聚體）和lt;0.053mm （粉粘粒）4個(gè)粒級(jí)。選用 ?0.25mm 土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量比（ （R_0.25） 、平均重量直徑（meanweighdiameter，MWD）和幾何平均直徑（geometricmeandiameter，GMD）來分析團(tuán)聚體穩(wěn)定性，計(jì)算公式如下。

式中， 為第 i 粒級(jí)團(tuán)聚體的平均直徑 （mm） ），w_i 為第 i 粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量百分比 （%），M_Xlt;0.25 為粒徑 lt;0.25mm 團(tuán)聚體的質(zhì)量， M_T 為團(tuán)聚體總質(zhì)量。

將上述各粒級(jí)團(tuán)聚體研磨過 0.25mm 篩，用于測(cè)定SOC含量。采用 K₂Cr₂0₇ 氧化-外加熱法[24]測(cè)定SOC含量。

1.4.3玉米產(chǎn)量的測(cè)定玉米成熟后每小區(qū)選取面積為 10m² 的樣方進(jìn)行產(chǎn)量的測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2021對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。采用SPSS21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)、齊性檢驗(yàn)和主成分（principal component，PC）分析、方差分析（analysisofvariance，ANOVA），使用 0rigin 2021 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1生物炭-氮肥配施對(duì)土壤容重和含水量的影響

由圖1可知，與CK相比，各處理土壤容重均有所降低，降幅為 2.73%8.20% ，但差異不顯著。隨著生物炭施入量的增加，土壤容重呈降低趨勢(shì)，C1NO、C2N0和C3N0處理的土壤容重分別為1.19、1.15和 1.15g?cm^-3 ;C1N1、C2N1和C3N1處理的容重分別為1.17、1.12和 1.14g?cm^-3 ，分別降低 4.37%.8.20% 和 6.29% ；C1N2、C2N2、C3N2處理容重降至 1.15，1.14，1.15g^?cm^-3 。整體來看，生物炭-氮肥配施可以達(dá)到降低土壤容重的效果，但需控制氮肥的用量，C2N1處理的效果最佳。

除C1NO和C2NO處理外，其他處理的土壤含水量較CK處理增加 1.04%～31.24% ，但差異不顯著。隨著生物炭施入量的增加，土壤含水量總體呈增加趨勢(shì)，表明適量的氮肥添加可以有效提升土壤含水量。

2.2生物炭-氮肥配施對(duì)團(tuán)聚體分布的影響

由圖2可知，各處理均為[0.053＼～0.25）和 0.25～ 2mm 的團(tuán)聚體占比較高，其占比分別為 35.28% ）40.39% 和 30.18%～37.99%;≥3 ?2mm 的團(tuán)聚體占比較低，僅 7.97%～12.48% 。生物炭-氮肥配施顯著提高了?2mm 團(tuán)聚體的占比，增幅為 11.53%～59.52% ，降低了 lt;0.053mm 團(tuán)聚體的占比，降幅為 3.25%. 37.47% 。其中C2N1處理的效果最佳，使 ?2mm 團(tuán)聚體和[0.25＼～2） mm 團(tuán)聚體的占比較CK分別顯著增加 50.78% 和 25.88%，[0.053～0.25）mm 團(tuán)聚體和 lt;0.053 團(tuán)聚體的占比較CK分別顯著減少9.46% 和 37.47% 。

2.3生物炭-氮肥配施對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

?0.25mm 土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量比（ （R_0.25） 、平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）是判定土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的常用指標(biāo)，其大小代表土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的優(yōu)劣和土壤質(zhì)量的好壞。由表2可知，生物炭-氮肥處理的 R_0.25 較CK顯著提高，表明生物炭-氮肥配施可有效改良土壤結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)视昧繛?0kg?hm^-2 時(shí)，隨著生物炭施用量的增加， R_0.25 顯著增加，增幅為 3.98%～ 22.43% ;與單施生物炭相比，生物炭與 氮肥配施， R_0.25 進(jìn)一步增加，C1N1、C2N1和C3N1處理較C1NO、C2N0和C3N0處理分別顯著增加20.74% 、 17.31% 和 4.28% ；繼續(xù)增加氮肥， R_0.25 變化較小。MWD和GWD的變化特征與 R_0.25 基本一致，C2N1處理的MWD和GWD最大，分別為0.48和 0.57mm 。

2.4 團(tuán)聚體的組成與穩(wěn)定性的相關(guān)性分析

對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級(jí)占比及其穩(wěn)定性參數(shù)（MWD、GMD和 R_0.25 進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表3）表明，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性參數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù) gt;0.966 ，即 R_0.25 增加時(shí)，MWD和GMD隨之增加。

2.5生物炭-氮肥配施對(duì)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

不同處理下各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量如圖3所示。各處理中土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的平均含量從高到低依次為： ?2mm 團(tuán)聚體 （10.47g?kg^-1） ）、[0.25，2） mm 團(tuán)聚體 （10.31g?kg^-1） ）、[0.053，0.25）mm 團(tuán)聚體 （7.50g?kg^-1 ） lt;0.053mm 團(tuán)聚體（6.39g?kg^-1 ），即土壤有機(jī)碳含量隨團(tuán)聚體粒級(jí)的增大而增多， ?2mm 團(tuán)聚體的平均有機(jī)碳含量較lt;0.053mm 團(tuán)聚體有機(jī)碳含量提高 64.01% 。隨著生物炭施入量的增加，單施生物炭處理各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK處理呈增加趨勢(shì)，其中，?2mm，[0.25，2）mm，[0.053，0.25）mm 和 lt;0.053mm 團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量分別增加 13.19%～31.37% ！7.97%～19.82%，11.69%～18.45% 和 13.78%～18.99% 。生物炭與氮肥配施處理下 gt;2mm 團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均大于單施生物炭處理，增幅為 17.54%. ）25.03% ;而[0.053，0.25） mm 團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量較單施生物炭處理降低 7.94%～16.69% 。

注：不同小寫字母表示同一粒級(jí)團(tuán)聚體不同處理間在 Plt;0.05 水平差異顯著。

Note：Different lowercase letters indicate significantlydifferencesbetween different treatments of the same type of aggregate at Plt;0.05 level.

2.6團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響因素分析

利用主成分（PC）分析土壤有機(jī)碳含量的影響因素，并探討其最大影響因子。相關(guān)分析表明，各因子之間具有顯著相關(guān)性（ （Plt;0.05） ，表明可進(jìn)行主成分分析。主成分分析共提取到2個(gè)主成分，其中PC1的方差貢獻(xiàn)率為 78.454% ，PC2的方差貢獻(xiàn)率為 13.738% ，2個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為92.193% （表4）。在PC1中， R_0.25 具有最高的載荷量，因此影響團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的主要因子為R_0.25 。由表5綜合評(píng)分結(jié)果可知，C2N1的綜合評(píng)價(jià)值為1.90，排第一，表明C2N1處理對(duì)團(tuán)聚體有機(jī)碳的提升效果最佳。

主成分評(píng)價(jià)公式如式（4）＼～（6所示。式中，X₁～X₇ 分別表示容重、含水量 Ω，R_0.25 、平均重量直徑、平均幾何直徑、粉粘粒占比、有機(jī)碳含量。

F1=-0.372X₁+0.222X₂+0.425X₃+ 0.423X₄+0.423X₅-0.413X₆+0.322X₇

F2=-0.007X₁+0.834X₂-0.005X₃+

0.008X₄-0.010X₅+0.017X₆-0.550X₇

F=0.7845FI+0.1374F2

2.7生物炭-氮肥配施對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

不同處理下玉米的產(chǎn)量變化如圖4所示。單施生物炭處理對(duì)產(chǎn)量影響不顯著，增幅為 1.08%. ）22.68% 。生物炭-氮肥配施較CK處理顯著提高了玉米產(chǎn)量，增幅為 31.90%～50.74% ，且減氮配施生物炭處理C1N1、C2N2和C3N1的玉米產(chǎn)量較C1N2、C2N2和C3N2平均增加 1195.35kg?hm^-2 其中C3N1處理的玉米產(chǎn)量最高，達(dá)到14052.62kg?hm^-2 。

不同處理玉米的地上生物量變化如表6所示。與CK相比，生物炭-氮肥配施可不同程度地提升產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)，穗重增加 26.71%～92.82% ，其中C2N0處理最高；穗粒數(shù)增加 6.32%～45.06% ;穗長(zhǎng)和千粒重也有不同程度的增加。綜合比較，除千粒重外，其余3項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)為C1N1、C2N2和C3N1處理的改良效果優(yōu)于C1N2、C2N2和C3N2處理。

3討論

本研究表明，施用生物炭可顯著降低表層（0—15cm ）土壤的容重，并提高土壤含水量，這與前人研究結(jié)果一致[25-27]。生物炭施入量越高，土壤容重越低[28]，且土壤含水量呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)[29]。在本研究中， C3（50g?kg^-1） 較 C1（10g^?kg^-1） 處理土壤含水量增加 18.13% 。解倩等[30]發(fā)現(xiàn)，生物炭施用量為10g?kg^-1 時(shí)，對(duì)黃綿土持水能力影響較小，當(dāng)生物炭施用量為 150g?kg^-1 時(shí)黃綿土的持水能力較對(duì)照顯著提高 40.94% 。生物炭能降低土壤容重可能歸因于以下2個(gè)方面：一方面生物炭顆粒密度較低（0.08～0.50g?cm^-3） ，遠(yuǎn)低于土粒密度，且生物炭呈多孔結(jié)構(gòu)，與土壤混合后通過稀釋效應(yīng)增加了土壤孔隙度，從而降低土壤容重3；另一方面生物炭具有較大的比表面積 （200～400m²?g^-1）^[32] ，有助于有機(jī)質(zhì)與土壤顆粒結(jié)合，從而改善土攘三相比例。研究還發(fā)現(xiàn)，生物炭-氮肥配施對(duì)土壤含水量的增加具有協(xié)同作用33，這與本研究結(jié)果一致。

生物炭對(duì)土壤容重和含水量的影響除了生物炭自身特性外，還通過影響團(tuán)聚體的形成34來間接影響。本研究發(fā)現(xiàn)， lt;0.053mm 團(tuán)聚體含量在生物炭-氮肥配施處理下較CK處理顯著降低 3.25%. 37.47% ， ?2mm 團(tuán)聚體含量顯著增加 11.53% 259.52% ，表明 lt;0.053mm 團(tuán)聚體有向 ?2mm 團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，這與孫強(qiáng)等3研究結(jié)果一致。另外生物炭具有相對(duì)較高的 C/N^[36] ，施入土壤后可改變土壤的理化特性，如 pH 和電導(dǎo)率，為真菌生長(zhǎng)、促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成提供了有利條件3。也有研究認(rèn)為，生物炭具有多羥基和羧基等官能團(tuán)、較大比表面積和較強(qiáng)的表面庫侖力等，使其與土壤微小顆粒結(jié)合形成較大的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)38。本研究發(fā)現(xiàn)，C2N1處理對(duì)各粒級(jí)團(tuán)聚體的改良效果最顯著，這與朱玲等[3的研究結(jié)果相似。

施用生物炭可增加土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為MWD、GMD和 R_0.25 的提高，這與前人研究結(jié)果一致38]。與氮肥配施后，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)，可能是由于有機(jī)肥的投入為土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成提供膠結(jié)劑，從而增加了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[40]。本研究發(fā)現(xiàn)，C2N1處理下土壤的 R_0.25 MWD和GMD最大，表明該處理下土壤結(jié)構(gòu)最佳。繼續(xù)增加氮肥水平，團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)基本穩(wěn)定無變化，這可能是由于氮肥的過量施用導(dǎo)致土攘酸化致使鹽基離子流失，穩(wěn)定性膠結(jié)性物質(zhì)減少，不利于團(tuán)聚穩(wěn)定性的增加4，因此需要適量添加氮肥[42-43]

土壤團(tuán)聚體不僅是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，還是儲(chǔ)存土壤有機(jī)碳的主要場(chǎng)所。本研究中，各處理下土壤有機(jī)碳主要分布在 ?0.25mm 團(tuán)聚體中，占比為 59.32% 。生物炭-氮肥配施，各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK處理均有提高， ?2mm 、[0.25，2）mm，[0.053，0.25）mm 和 lt;0.053mm 團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量分別增加 13.20%～55.87% 、 7.95% ）23.11% 、 0.31%～18.45% 和 13.72%～41.36% ，這與劉昊貺等44的研究結(jié)果一致。生物炭-氮肥配施后不同粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的提升，一方面是因?yàn)樯锾渴且环N富碳材料[45]，含有大量穩(wěn)定不易被分解的有機(jī)碳，輸入土壤后作為外源碳提高了土壤有機(jī)碳含量4;另一方面是生物炭的施入可提高各粒徑團(tuán)聚體的胡敏素含量，進(jìn)而提高土壤腐殖化程度4]，另外 gt;2mm 團(tuán)聚體含量的增加提高了土壤的固碳能力，減緩了土壤中碳的礦化作用，間接增加了土壤有機(jī)碳含量[38。也有研究認(rèn)為，外源碳的輸入提高了土壤內(nèi)膠結(jié)物質(zhì)的比例，從而使土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增加[48]。由此可知，土壤的物理性質(zhì)與有機(jī)碳含量是相互協(xié)同的，而土壤有機(jī)碳含量及土壤理化性質(zhì)改善均有利于提高玉米產(chǎn)量4。在本研究中，生物炭-氮肥配施下玉米的穗重及穗粒數(shù)顯著提升，使玉米增產(chǎn) 1.08%～47.48% ，與前人研究結(jié)果一致5；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氮肥施用量并非越高越好，生物炭有減肥增效的潛力[51]，其中C2N1處理效果最佳。

綜上所述，生物炭-氮肥配施可以有效改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)變，改善土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體的比例，顯著提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，增加土壤碳儲(chǔ)量，從而提高玉米產(chǎn)量。影響土壤有機(jī)碳含量的關(guān)鍵因子是 ?0.25mm 的土壤團(tuán)聚體質(zhì)量比 （R_0.25） ，C2N1處理（生物炭 20g?kg^-1 N300kg?hm^-2 ）的效果最佳。本研究強(qiáng)調(diào)了生物炭在減緩?fù)寥镣嘶⒃黾油寥烙袡C(jī)碳儲(chǔ)量、優(yōu)化王壤結(jié)構(gòu)及減緩氮肥施用的潛力，為黑土的可持續(xù)利用提供了理論參考。

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