木炭对土壤作用机制及小麦生长的影响

摘要

我国是全球最大的以农业为主的发展中国家，作为人口大国，如何有效地解决粮食问题是一个不可避免的研究课题。就黄土高原地区的农业发展情况来看，农业生产面临着增产丰收及减少温室气体排放的双重压力。对富含木炭的巴西热带雨林黑土的土壤研究证实，地球上光合作用合成的生物量在无氧条件下转化为生物炭，返回土壤后，不仅可改善土壤结构、增加土壤肥力，而且不被微生物降解可长期保存在土壤中，螯合了生物碳，大大减少了温室气体的排放。可见土壤具有“蓄炭池”的作用。
　　以黄土高原麦田土壤为试验对象，通过向土壤中施加不同含量不同类型的木炭，应用生物化学和分子生物学等手段，研究土壤封存生物炭对黄土高原麦田土壤中酶活性的影响及对小麦生长的影响，明确小麦生长、土壤健康状况以及小麦产量随生物炭添加的变化规律。
　　1.通过分析小麦土壤各种酶活性的动态变化，来研究向土壤中施加不同种类不同含量的木炭对土壤肥力及农作物产量的影响情况。实验数据表明：土壤中木炭含量增加后，土壤中各种酶的活性大体呈先增长后减少的趋势。究其原因为施炭能促进土壤中酶活性的增强，但是高含量的木炭会抑制酶活性的增长。
　　2.将样品土壤灭菌后，加入木炭混匀，分别加入三种外加酶（纤维素酶,ALP,PPO），以探讨施炭对土壤酶的作用机制的影响。实验结果证明：施炭能有效地延长酶的活性周期，使得土壤酶更好地发挥作用，以增强土壤活力。
　　3.土壤中含有大量的金属离子，其中大部分可以被农作物作为养分吸收，少量的会对土壤产生污染，使得土壤结构不适宜农作物生长。向土壤中施炭后，可以有效地增加金属离子的活跃程度，还可以减少小麦对污染型重金属镉等有效吸收。
　　4.农作物在生长过程中主要是通过根系在土壤中吸收水分和营养物质。因此,有必要研究向土壤中施加不同种类不同含量的木炭对根系生长的影响、铜。实验结果证明：木炭可以增加小麦根系酶类；施炭后，小麦根系有较大的活跃面积和总表面积；小麦根系的各项指标均有有利影响。
　　5.将小麦种植于加入不同种类、不同质量的木炭的大田中，在相同的种植条件下，控制种植周期、施肥量、灌溉量及农药施用量，以得到不同条件下小麦的产量。实验结果表明土壤中施炭有利于小麦的生长，小麦的产量也有了显著的增加。
　　综上所述，在一定含量范围内，土壤中施炭有利于土壤酶活力的增强，能增强土壤的肥力，对小麦的生长有益。向土壤中施加不同种类不同含量的木炭，能有效地促进土壤中金属离子的活跃程度，能有效地降低有害金属离子对土壤的污染。证明施炭对土壤酶活力、土壤肥力及农作物的生长都有利。因此，通过施炭是增强土壤酶活力、土壤肥力，提高农作物产量的有效途径。本文旨在阐明施炭对土壤作用机制及小麦生长的影响，为农业低碳性、可持续性发展提供科学依据。