秸稈生物炭對玉米生長及氮素吸收利用的影響

中圖分類號：S513 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2025）09-0119-10

Effects of Straw Biochar on Growth and Nitrogen Absorption and Utilization of Maize

Junke ¹ ，Feng Weiyi1， Yang Gongxian2，Qin Xiaochun2，Wang Yuzhe’， Zhang Lihua2，Lan Yubin （1.School of Agricultural Enginering andFood Science，Shandong Universityof Technology，Zibo 2550o，China;

2. School of Biological Science and Technology，University of Jinan，Jinan 250022，China;

3.Shandong University of Technology Sub-center， National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticide Spraying Technology， Zibo 2550o，China;

4. Academy of Ecological Unmanned Farm，Shandong University of Technology， Zibo 2550oo，China）

AbstractA two-year consecutive field plot experiment was conducted in this study to investigate the effects of applying O，10，20 and 30t/hm² biochar（labeled as CO，C10，C2O and C3O） on dry matter accumulation，nitrogen uptake and translocation in diffrent organs of maize at silking stage（R1）and maturity stage（R6），as wellas the contents of different forms of nitrogen in diferent soil layers （O～10，10～20，and

20～30-cm）.The results showed that the dry matter accumulation of maize at the maturity stage decreased with the increase of biochar application rate，and that of each biochar treatment significantly lower than that of CO. At the silking stage，only C10 treatment in 2O2O and C30 treatment in 2021 were significantly lower than that of CO.The nitrogen accumulation at the silking stage varied with years and biochar application rates.In 2020， it was significantly higher in C2Oand C3Otreatments than that of CO，while in the othertreatments （including all biochar treatments in 2O2O），it was lower than that of CO，and most showed significant diferences.At the maturity stage，the plant nitrogenaccumulation in all biochar treatments in both of the two years was significantly lower than that of C0.In2020 ， the nitrogen translocation amount and translocation rate of leaves in C20 and C3O treatments were significantly higher than that of CO，which was significantly lower in C1O treatment than that of CO. While in 2O21，they decreased withthe increase of biochar application rate，and were significantly lower in C2O and C3O treatments compared to CO.The nitrogen translocation amount and translocation rate of stems increased with the increase of biochar application rate in 2O20，while in 2021，they showed decreasing first and then increasing，and the index levels in 2O21 were significantly higher than those in 2020. Theharvest index and nitrogen harvest index of maize in biochar treatments were significantly increased.The contents of total nitrogen，ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in 0～20 -cm soil layer showed an upward trend with the increase of biochar application rate.In 2O21，the ammonium nitrogen content in 0～10 -cm soil layer and the nitrate nitrogen content in 10～20 -cm soil layer in most biochar treatments were significantly higher than those of CO.In conclusion，excessive application of biochar（C2O and C30 treatments） could improve the soil's ability to retain nutrients and reduce nutrient loss，but it might reduce the absorption of nutrients by crops. It was recommended to apply 10t/hm² of biochar in production，and if necessary，combined with quick-acting nitrogen fertilizer to balance soil nutrient retention and crop nutrient demand.This conclusion could provide a scientific basis for the rational use of biochar to improve soil fertility.

KeyWordsStem biochar; Maize;Nitrogen uptake;Nitrogen translocation;Dry matter accumulatior

作為植物體內營養物質的基本組分，氮是植物生長發育需要量最多的礦質營養元素，也是農業生態系統中大多數作物生長發育的限制因子，在增加作物產量、提高農產品品質和調節作物抗逆性等方面起著重要作用[1-2]。因此，施用氮肥是提高土壤肥力、保證作物增產的重要農藝措施。然而，我國農田氮肥施用量越來越多，利用率普遍較低，水稻（Oryzasativa）、小麥（Triticum aesti-vum）、玉米（Zeamays）的化肥氮利用率分別為39.0%，34.8%，29.1% ，遠低于國際水平[3]。此外，過量的氮肥投入還造成資源浪費，加劇水體污染，威脅大氣環境，致使農產品硝酸鹽超標等[4-5]。如何優化調整施肥方式和提高氮素利用率成為當下亟需解決的問題[6]。

長期以來，關于如何遏制土攘質量退化、降低養分損失、提高土壤肥力和利用有效的培肥條件創造良好的土壤生態環境是眾多學者關注的焦點。其中，生物炭應用于土壤改良和地力提升成為近年來的研究熱點[7]。生物炭是農林廢棄物等生物質在缺氧條件下經熱裂解而形成的富碳產物，具有原料來源廣、孔隙結構好、吸附能力強等特點，可有效改善土壤理化性質，提高土壤保水保肥能力和增加作物產量[8]。生物炭可以改變土壤氮的持留、轉化及循環，進而提高土壤氮的有效性，因此用其提高土壤肥力和作物養分利用效率方面的相關研究受到越來越多的關注[9-10]。

大量研究[11-16]表明，生物炭施加促進玉米對氮素的吸收利用，提高玉米生物量、產量及養分利用效率。Huang等[17的研究表明，生物炭在短期內對水稻吸收氮素狀況無顯著影響，隨著種植年限的延長，氮素吸收量升高。Li等[18]、Sun等[19]的研究則顯示，適量生物炭可提高小麥生物量、籽粒產量和氮素利用效率，但過量生物炭則會產生負效應。鄭健等[20]對相關研究的Meta分析表明，施用生物炭對番茄產量和品質產生顯著的積極影響。夏桂敏等[2]研究表明，生物炭可以顯著提高花生磷素利用效率及產量。也有研究[22-23]表明，添加生物炭會降低玉米葉片中的氮含量。

生物炭具有較大比表面積和發達孔隙結構，對氮、磷等營養元素具有較強的吸持能力，其用量不同對養分的吸附程度也不同，從而導致作物獲取養分的難易程度存在差異，繼而影響作物生長發育。因此，生物炭用量過大不僅增加投入成本，還可能對作物生長和養分利用產生負面影響。基于此，本研究連續兩年開展玉米田間小區試驗，研究秸稈生物炭在不同施用量條件下對玉米生長發育和氮素吸收利用的影響，以期為合理利用農作物秸稈資源和促進氮肥高效利用提供科學依據，助力農業生產向產出高效、資源節約、環境友好的方向發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年和2021年連續兩年在位于山東省淄博市臨淄區的淄博禾豐種業科技股份有限公司山東理工大學生態無人農場（ 36^°56^′38.58^′′N，118^°13^′ 9.20^′E^′ 內的同一試驗地進行。臨淄區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫 14.9°C，1 月平均氣溫 -5～5^°C ，極端最低氣溫 -7C，7 月平均氣溫21～30^°C ，極端最高氣溫 34^°C ： ?10^°C 活動積溫期間的作物年平均生長期297d，年平均無霜期275d ;年平均降水量 764.4mm 。試驗地土壤為砂姜黑土， pH 值7.73，容重 1.26g/cm³ ，有機質含量25g/kg 。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為鄭單958，前茬作物為小麥（山農28號）。

所用玉米秸稈生物炭購自山東豐本生物科技股份有限公司，碳化溫度 500^°C ，碳化時間 ，pH 值為9.35，含有機碳 50.19% 全氮 1.34g/kg 銨態氮 12.40mg/kg 硝態氮 31.24mg/kg 。底施氮磷鉀含量均為 15% 的復合肥 450kg/hm² ，小喇叭口期追施尿素（ N 46% ） 150kg/hm² ，大喇叭口期追施尿素 400kg/hm² 、復合肥 180kg/hm² ，灌漿開始時及時追施花粒肥（尿素 110kg/hm² ）。

1.3 試驗設計

采用田間小區試驗方式，設4個生物炭水平處理，即 ，分別記為CO、C10、C20、C30。采用隨機區組設計，每處理重復3次，共12個小區。小區之間保留 2m 間距。小區面積 40m²（5m×8m） ，種植10行。最外側兩行設為保護行，中間兩行用于籽粒測產，其余行用于試驗過程中的樣品采集。

2020年玉米播種前，將所需生物炭均勻撒于田間表面，再人工翻耕將其均勻混合于 0～30cm 土層土壤中，第二年不再施入。播種方式為等行距條播，種植密度為7.2萬株/ ?hm² ，行距 55cm ，株距 25cm 。雙粒播種后灌溉1次，隨即用大疆T50植保無人機噴施 42% 甲草胺·乙草胺·莠去津進行封地除草。玉米出苗后立即噴施 10% 吡蟲啉可濕性粉劑殺滅薊馬，防治粗縮病。3葉期間苗，5葉期定苗。小喇叭口期追肥后灌溉1次，同時噴施殺蟲劑防治菜青蟲等。大喇叭口期追肥后灌溉1次，噴施 4% 氯蟲·高氯氟微囊懸浮劑防治玉米螟。抽穗后及時噴施吡蟲啉防治蚜蟲。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 干物質積累和分配玉米吐絲期（R1）、成熟期（R6）分別在每個小區的采集區域取樣3株，其中，吐絲期分為葉片、莖稈和果穗三部分，成熟期分為葉片、莖稈、苞葉、穗軸和籽粒五部分。所有樣品均在 105°C 殺青 30min，80^qC 烘干至恒重稱重。成熟收獲期，采收每個小區中間兩行的所有果穗，晾干后脫粒，測定含水量并稱重，折算出單位面積產量。

1.4.2 氮積累、分配及轉運將烘干樣品粉碎后過 0.25mm 篩，稱取 0.2～0.5g 于消化管中，用濃硫酸-過氧化氫消煮，采用凱式定氮法測定氮含量。

相關指標按如下方式計算[24-25]

吐絲前（成熟期）氮積累量 Σ=Σ 吐絲期（成熟期）各器官全氮含量 × 吐絲期（成熟期）各器官生物量；

吐絲后氮積累量 Σ=Σ 成熟期氮積累量-吐絲期氮積累量；

氮向籽粒的轉運量 Σ=Σ 吐絲期氮含量-成熟期葉、莖、苞葉和穗軸中的氮含量；

葉片（莖稈）氮轉運量 Σ=Σ 吐絲期葉片（莖稈）氮積累量-成熟期葉片（莖稈）氮積累量；

葉片（莖稈）氮轉運效率 （%）= 葉片（莖稈）氮轉運量/吐絲期葉片（莖稈）氮積累量 ×100 ；

玉米收獲指數 （%）= 成熟期籽粒產量/成熟期地上部總干物質量 ×100 ；

氮收獲指數 （%）= 成熟期籽粒氮積累量/成熟期地上部氮總積累量 ×100

1.4.3土壤氮含量玉米收獲期，每個小區隨機選取3個點位取樣作為3個重復，每個點位分別取 土層土壤，用于土壤氮含量測定。其中，土壤全氮（TN）含量用凱式定氮法測定，銨態氮（ 和硝態氮（ NO₃^--N） 含量用連續流動分析儀測定。

1.5 數據處理與分析

利用MicrosoftExcel2021對數據進行整理，計算平均值和標準差；用SPSS25.0軟件對數據進行統計分析，在單因素方差分析（one－wayANOVA）基礎上，利用最小顯著極差法（LSD）進行不同處理間的顯著性檢驗（ Plt;0.05 ），相關分析采用線性相關分析。

2 結果與分析

2.1 生物炭對玉米不同器官干物質積累的影響由表1可見，2020年吐絲期玉米不同器官干物質量隨生物炭用量的增加均表現為先降后增，且葉片不同處理間差異不顯著。總干物質量除C10處理下較低，僅為 8.19t/hm² 外，其他處理間也無顯著差異。2021年吐絲期不同器官干物質積累量均隨生物炭用量的增加而降低，但僅莖稈和總干物質量在C30處理下顯著降低，分別為5.30t/hm² 和 9.07t/hm² ，葉片和果穗在不同處理間無顯著差異。

成熟期不同器官干物質量在兩年度均隨生物炭用量的增加而降低。其中，2020年籽粒、葉片和穗軸處理間差異不顯著，與C0相比，總干物質量在添加生物炭后顯著降低，但生物炭不同用量處理間無顯著差異；2021年，葉片在不同處理間差異不顯著，C30處理穗軸干物質量顯著低于CO，莖稈、苞葉、籽粒干物質量及總干物質量各生物炭處理均顯著低于C0，但生物炭不同用量處理間差異不顯著。綜上可知，生物炭用量超過10t/hm² 時，成熟期干物質量的降低趨勢更為明顯，而 10t/hm² 處理對干物質積累的抑制作用相對較弱。

表1不同處理下玉米各器官干物質量

注：相同年份同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05） ，下同。

2.2生物炭對玉米不同器官氮含量的影響

如表2所示，2020年，施加生物炭對吐絲期玉米葉片氮含量無顯著影響，而莖稈和果穗氮含量均隨生物炭用量增加整體呈先升高后降低趨勢，均在C10處理下最高 （12.54，17.05g/kg） ；成熟期苞葉氮含量隨生物炭用量增加先升后降，穗軸則表現為先降后升再降，其余器官氮含量隨生物炭用量增加均表現為降低，不同器官各處理間均無顯著差異（C30莖稈除外）。

2021年，吐絲期玉米葉片和莖稈氮含量均隨生物炭用量增加先降低后升高，在C10處理下最低 （24.08.9.65g/kg） ，果穗處理間差異不顯著；成熟期，施加生物炭處理莖稈氮含量均顯著低于CO，而葉片氮含量隨生物炭用量增加先降后升且C20、C30顯著高于C0，其他器官氮含量處理間差異均不顯著。表明，低用量（ 10t/hm² ）的短期促氮效應未在次年重現，而高用量（ 30t/hm²? 對莖稈氮含量的抑制作用具有持續性，且2021年擴展至莖稈外的更多器官。

表2不同處理下玉米各器官氮含量

2.3 生物炭對玉米不同器官氮積累量的影響

如表3所示，2020年，除C20處理下的葉片外，施加生物炭處理的吐絲期葉片和果穗氮積累量均顯著低于CO，降幅在 6.29%～16.88% 之間；莖稈氮積累量各施加生物炭處理增幅在 34.79% 以上，但不同生物炭用量處理間差異不顯著；地上部總氮積累量表現為，C10低于C0但差異不顯著，C20、C30均顯著高于C0。2021年，吐絲期生物碳處理不同器官和總氮積累量大多表現為顯著低于C0。成熟期，兩個生長季不同器官氮積累量施加生物炭處理大多表現為低于C0，且部分達顯著水平。

吐絲期，2020年葉片和果穗的氮積累量均高于2021年相應處理，莖稈則均低于2021年相應處理；成熟期，除C20和C30處理下的穗軸在2020年的氮積累量低于2021年相應處理外，其余器官的氮積累量均高于2021年相應處理。

表3不同處理下玉米各器官氮積累量

2.4生物炭對玉米吐絲前后干物質和氮的積累量及籽粒產量的影響

由表4可以看出，2020年，C10處理吐絲前干物質積累量顯著低于其他處理，其余處理間差異不顯著；吐絲后干物質積累量隨生物炭用量增加而顯著降低，C10處理低于CO但差異不顯著，C10、C20、C30處理較C0分別減少 3.54% ！13.06%?24.31% 。2021年，C30處理吐絲前干物質積累量顯著低于C0，其他處理間差異不顯著；吐絲后各生物炭處理均顯著低于C0，較其分別減少 21.97%.16.33% 和 17.63% 。

除2020年吐絲前氮積累量隨生物炭用量增加而升高外，2020年吐絲后及2021年吐絲前、后的植株氮積累量均在施加生物炭后顯著降低。

表4不同處理下玉米吐絲前后干物質和氮的積累量及籽粒產量

2020年，籽粒產量各處理間無顯著差異，且僅C20處理略有提高，C10、C30均表現為下降；2021年，所有生物炭處理籽粒產量均顯著低于CO，但各生物炭處理間無顯著差異。

兩年對比可見，生物炭對吐絲后干物質和氮積累的抑制作用在2021年更顯著，且籽粒產量的降低僅在2021年體現，說明長期應用生物炭可能對產量有不利影響，尤以高用量更明顯。

干物質積累量與籽粒產量之間的相關性分析結果（圖1）表明，生物炭處理玉米籽粒產量與吐絲前和吐絲后干物質積累量均呈極顯著正相關關系 Plt;0.01，Plt;0.000 1） 。

圖1玉米吐絲前后干物質積累量與籽粒產量的相關性

2.5 生物炭對玉米氮轉運的影響

由表5可以看出，2020年，C20、C30處理葉片氮轉運量和轉運率均顯著高于C0，C10處理則顯著低于C0。2021年，C10、C20、C30處理葉片氮轉運量均顯著低于C0，氮轉運率表現為隨生物炭用量的增加整體呈降低趨勢，且C20、C30處理顯著低于CO，C10高于CO但差異不顯著。2021年各指標值均明顯高于2020年相應處理。

2021年莖稈的氮轉運量和轉運率也明顯高于2020年，且在每年度都表現為隨生物炭施用量的增加而增加（2021年的氮轉運率除外）。除C30處理莖稈氮轉運率高于葉片外，其余處理均表現為莖稈的氮轉運量和轉運率低于葉片。

表5不同處理下玉米葉片、莖稈的氮轉運量和轉運率

生物炭處理下玉米吐絲后氮積累量與葉片和莖稈氮轉運量均呈極顯著（ Plt;0.000 1; 負相關（圖2），即吐絲后植株氮積累量越低，葉片和莖稈向籽粒轉運的氮越多。

圖2玉米吐絲后氮積累量與葉片、莖稈氮轉運量的相關性

2.6 生物炭對玉米收獲指數及氮收獲指數的影響

如圖3所示，2020年籽粒收獲指數 （44.47%～ 50.37% ）和氮收獲指數 （54.67%～63.56% ）均隨生物炭用量的增加而顯著升高，C10、C20、C30處理較CO分別增長 2.74%.9.47%.13.27% 和 3.07% ！8.47% 、 16.26% ;2021年分別增長 5.99% 、 5.95% ！6.85% 和 1.27%，3.90%，8.30% ，增幅均低于2020年。

圖3不同處理玉米收獲指數及氮收獲指數比較

相同年度柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05 。

2.7生物炭對不同土層土壤氮含量的影響

由表6可以看出，不同類型氮素含量隨土層加深整體均呈降低趨勢，隨生物炭用量增加均整體呈增加趨勢，且2020年含量總體高于2021年相應處理和相應土層土壤含量。2020年，不同土層所有類型氮素在不同生物炭用量處理間均無顯著差異，2021年除 0～10cm 土層土壤銨態氮和 10～20cm 土層土壤硝態氮含量在生物炭處理下均高于C0且部分達顯著差異水平外，其余各處理不同形態氮含量較C0的升降變化不一致且均無顯著差異。

表6不同處理下 0～30cm 土層土壤氮含量

3 討論

秸稈生物炭對玉米生長及氮素吸收利用的影響存在明顯的生育期差異和年份效應，這可能與生物炭對土壤理化性質的調控及作物氮素供需關系的動態變化密切相關。本研究中，生物炭促進2020年吐絲期玉米干物質積累，但葉片中氮含量隨之降低（2020年C20處理除外），這與Xiao等[13，26]、Rogovska 等[23]的研究結果相似。其原因可能是生物炭的添加改善了土壤的理化性質，促進玉米生長發育和干物質形成，而生物量的增加“稀釋”了葉片中的氮濃度，導致葉片氮含量降低，但植株氮積累量仍表現出升高趨勢。但這種促進效應未在2021年重現，反而呈現抑制趨勢，可能由以下原因造成：首先，生物質在缺氧條件下熱解形成的富碳產物具有較高的C/N值，施入土壤后可引起微生物對無機氮的固定，從而與作物競爭有效氮[27]，導致作物可利用氮的減少；其次，生物炭具有較大的比表面積和較強的吸附性，通過對無機氮的吸附增強了氮的固定[28]，這一方面使生物炭具有保持養分和對作物供給養分的能力，另一方面也可能限制作物旺盛生長時期對養分的獲取[29-33]。總之，生物炭對土壤理化性質的改善（如降低土壤容重、提高土壤保水性和通氣性等）促進玉米生長前期干物質積累，此時植株對氮素的需求相對較低，而生物量增加導致的“稀釋”效應雖降低了葉片氮濃度，但莖稈和果穗氮積累量仍顯著提升。生物炭高碳氮比和較強吸附性造成的氮固定則限制了玉米進入生殖生長期后生物量的積累和氮的吸收[34-36]。Xiao 等[13]的研究認為，由于生物炭的吸附對氮的固定效應是有限的和暫時的，待生物炭的吸附能力降低之后，更多的氮素將被作物吸收利用。因此，過量施用生物炭一方面增強了土壤固持養分的能力，減少養分損失，提高土壤養分的緩釋能力，但另一方面也會降低作物在施用生物炭初期對養分的獲取，故應適當降低生物炭施用量，平衡土壤吸持養分和作物吸收利用之間的關系，或者在施用生物炭初期適當增施氮肥，以滿足作物短期內對氮素的需求，待吸附的氮素持續釋放之后再逐漸減少氮肥的施用。

玉米吐絲后干物質的積累對籽粒形成和灌漿具有重要影響[37]。Xiao 等[13]研究表明，吐絲后干物質的積累量顯著高于吐絲前，且籽粒產量與吐絲后干物質積累量之間的相關性高于與吐絲前干物質積累量之間的相關性。雖然本研究中吐絲后干物質的積累量也顯著高于吐絲前，但籽粒產量與吐絲后干物質積累量的相關性低于與吐絲前干物質積累量的相關性。這可能與生物炭對吐絲后干物質積累量和籽粒產量的影響存在差異有關，即吐絲后干物質積累量隨生物炭添加量的增加而降低，而籽粒產量在生物炭處理下有降低的趨勢。

籽粒中的氮由灌槳期植株從土壤中吸收的氮和自營養器官轉運的氮組成[38]。與干物質積累量不同，吐絲后的氮積累量低于吐絲前，且隨生物炭用量的增加而降低，表明生物炭限制了玉米從土壤中吸收氮素。當吐絲后氮積累量低于籽粒對氮的需求量時，較多的氮素將從營養器官轉移至籽粒[24]。因此，盡管吐絲后氮素積累量降低，但籽粒產量仍呈增加趨勢，其氮積累量也沒有顯著降低，這得益于大量氮素自葉片和莖稈轉運至籽粒，使得葉片和莖稈氮轉運量及轉運率在2020年均隨生物炭用量的增加而顯著升高。生物炭對氮素積累的持續抑制效應使得2021年葉片和莖稈氮轉運量及轉運率明顯高于2020年，因此，吐絲后植株氮積累量與葉片和莖稈氮轉運量呈負相關。但葉片中損失過多氮素將嚴重影響光合作用正常進行及干物質積累和產量形成[39]，這可能也是本研究中葉片氮轉運量和轉運率在2020年C30處理下開始降低，且在2021年隨生物炭用量增加呈降低趨勢，而莖稈轉運量和轉運率始終顯著高于C0的原因，以此平衡保持葉片光合功能和滿足作物灌漿期氮素需求之間的關系，保證收獲指數的提高。

氮收獲指數表征作物利用吸收的氮素進行籽粒生產的能力[40]。在本研究中，雖然成熟期籽粒產量、植株干物質和氮的積累量均隨生物炭用量的增加而降低，但干物質量和氮積累量相對于籽粒產量降低幅度更大，因此，玉米收獲指數和氮收獲指數均顯著增加，這與Xiao 等[13]、Joseph 等[41]的研究結果相一致。表明，盡管較高的生物炭用量限制玉米植株生物量的增加和氮的積累，但籽粒產量和氮積累量未受到顯著影響，這可能得益于生物炭改善了土壤理化性狀，為營養物質和氮素自營養器官轉運至籽粒提供有利條件[42-44]。盡管 2021年的玉米收獲指數和氮收獲指數高于2020年，但二者在生物炭處理下的增幅開始降低，這表明籽粒產量降幅增大而籽粒氮積累量降幅減小。

由于生物炭含有一定量的氮素，施加到土壤中后引起土壤總氮含量不同程度增加[45]，但生物炭所含大量營養物質的有效性普遍較差，其礦化氮（銨態氮和硝態氮）含量甚微，難以直接被植物吸收利用[46-49]。與C0 相比，本研究中兩年度玉米成熟期不同土層（尤其 0～20cm^? 土壤銨態氮和硝態氮含量均在添加生物炭后有所升高。這可能是由于具有發達孔隙結構和表面富含多種官能團的生物炭有較強的吸附能力，可以吸附土壤中游離的 NH₄⁺ 和 NO₃^- ，顯著降低土壤氨揮發損失[50-51]及 NO₃^- 的淋失[28，52-54]，抑制硝化和反硝化作用[54-55]，還通過降低土壤容重和改善通氣性促進有機氮的礦化、提高氮的有效性[56] 。

4結論

生物炭對玉米干物質和氮素積累的影響存在明顯的年份差異，短期中高用量（ 20～30t/hm² ）可促進吐絲期氮積累，但長期因氮素固定作用而抑制作物吸收，且高用量的抑制效應更持久；生物炭處理顯著促進氮素自營養器官向籽粒的轉運，其中莖稈氮轉運在生物炭處理下表現出穩定的提升作用，成為平衡葉片光合功能與籽粒氮需求、保障收獲指數提高的核心機制；適量生物炭能提高0～20cm 土層土壤全氮、銨態氮和硝態氮含量，2021年表層土壤提升效果尤為明顯，但過量（30t/hm² ）施用會導致作物氮吸收量下降，而10Δt/hm² 生物炭處理在兩年中均實現了土壤保肥與作物供肥的較優平衡。綜上，過量施加生物炭雖能增強土壤養分吸持能力，但可能減少作物對養分的吸收，因此秸稈生物炭推薦用量為 ，必要時配合速效氮肥施用以滿足作物氮素需求，實現土壤養分吸持與作物吸收利用間的平衡。

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