生物炭对坡耕地土壤肥力和大豆产量的影响与预测

摘要

为探究施用生物炭对东北黑土区不同坡度坡耕地土壤肥力和大豆产量影响的持续性,于2016-2018年在3种典型坡度的坡耕地上开展生物炭持续效应试验,分析施加生物炭对土壤团聚体及其稳定性、土壤养分指标、大豆产量及其构成要素影响的持续性,并采用改进的灰色理论预测模型对大豆产量进行预测,进而确定生物炭一次性施入后的增产作用年限.结果 表明:施用生物炭使土壤团聚体直径d ＜0.25 mm的土壤团聚体含量明显减少、d ＞0.25 mm的土壤大团聚体含量显著增加;施用生物炭使大于0.25 mm的水稳性团聚体含量比例R0.25、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)增加,使土壤不稳定团LT粒指数ELT减小,即土壤团聚体稳定性提高,该稳定性增强幅度随坡度增大、施炭后时间延长而减小;施加生物炭使土壤pH值、铵态氮、速效钾、有机质含量这4个指标显著增加(P＜0.05),最大增长率分别为17.88％、27.23％、20.31％、17.51％,施炭后土壤养分等级有所上升,土壤肥力增强,增强效果与施炭后年限呈负相关,但生物炭对有效磷含量并无明显影响;施加生物炭后,大豆单株荚数、单株粒数、百粒质量、产量均显著提高(P＜0.05),增产率高达26.29％,并且坡度越大、施炭年限越长,各指标增加幅度越小,各因素对大豆产量影响由大到小依次为施炭与否、坡度、施炭后年限;改进的多变量灰色预测模型精度较高,预测单次施用生物炭后大豆增产有效时间为5～6年.研究结果可为东北黑土区生物炭应用提供理论依据.