生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

摘要

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0～90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0％、0.5％、1％、2％和4％施入0～20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 tN·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验.结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3％和22.7％.添加生物炭增加了0～20 cm土层总氮含量,最高显著增加158％(P<0.05).淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5％～91.9％.添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8％.淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大.在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0～20 cm土层土壤持水量越高.相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P<0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系.生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险.