黑土夏玉米施用生物质炭最佳施用时期和最佳用量

摘要

生物质炭作为一种新型的土壤改良剂,不仅可以维持土壤肥力、 改善土壤退化和污染,也可提升作物长势及生产效率.以松嫩平原黑土区为研究对象,设置了3种生物质炭施加水平[C5(5 t·hm-2),C10(10 t·hm-2),C15(15 t·hm-2)],各水平设置下3种施加方案[F1(秋季施加),F2(春秋两季各施加一半),F3(春季施加)],同时设置1组对照[BL(无生物质炭施加)],共计10种处理.比较分析了不同处理条件下夏玉米Zea mays植株根系特征、 氮素空间分布状况、 根系呼吸强度以及氮素利用效率等指标差异,构建生物质炭用量与氮素利用效率以及收获指数之间的关联函数,进而阐述生物质炭调控模式与作物生产效率之间的作用关系,为寻求生物质炭合理、 高效利用的管理模式提供理论指导.结果表明:夏玉米根系长势受生物质炭调节的影响较大,其中C5F1,C10F1和C15F1处理条件下植株根系长度分别相对于BL处理增加了1009.10,1640.05和1270.24 cm,C10水平效果较为明显.同时,在F2和F3方案下,3种不同生物质炭用量处理表现出相同的规律;生物质炭的调控作用有效抑制了土壤氮素的无效流失,并且在C10F1处理条件下,土壤的固氮效果达到最优;生物质炭的保水性和保肥性提升了作物根系的呼吸强度,随着生物质炭的施入量增加,作物呼吸强度效果表现出先增加后减小的趋势,适宜地增加生物质炭的用量可以有效提升植株根系的代谢活动;生物质炭的调控作用在一定程度上促进了作物产量的积累,随着生物质炭施入量的增加以及施入方案的调整,C10F1处理条件下的作物产量、 氮素利用效率以及收获指数最高.另外,生物质炭的施入量与作物产量、 氮素利用效率等指标之间具有显著的二次函数关系,表明生物质炭供应与植株生产力之间存在最佳阈值.