中国生态农业学报002|有机替代下配施生物炭促进土壤质量提升和水稻养分利用

1 背景

明确有机替代、生物炭或生物炭基肥配施对稻田土壤质量和水稻籽粒产量协同提升的影响, 可为我国长江中下游平原稻区耕地的可持续利用提供理论依据。

2 材料与方法

盆栽试验

处理：不施肥(CK)、常规施肥(CF)、添加生物炭(BC)、有机替代(OF)、添加生物炭基肥(BF)、常规施肥配施生物炭(CF+BC)、有机替代配施生物炭(OF+BC)和有机替代配施生物炭基肥(OF+BF)。

测定指标：成熟期水稻株高、水稻籽粒产量和秸秆生物量。水稻籽粒和茎叶氮磷钾含量及其累积量。土壤AN和MBC、硝态氮、铵态氮、pH、EC、SOC、TN、TP、AP、AK、TK。土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶。

计算氮回收率和SQI

3 结果

3.1 有机替代下配施生物炭对土壤性质的影响

与CK处理相比, BC、BF、OF+BC和OF+BF处理pH分别显著提高0.22、0.13、0.26和0.18个单位。

施用有机肥、生物炭或生物炭基肥处理的土壤有机碳含量较CK 处理显著提高8.8%~17.8%, 施用有机肥或化肥处理的土壤全氮含量较CK处理显著提高9.3%~12.7%, 二者均表现为OF+BC处理增幅最大。与CK处理相比, 其余各处理有效磷、速效钾和微生物生物量碳(MBC)含量分别显著提高14.3%~35.9%、5.5%~19.9%和14.2%~54.0%, OF、CF+BC、OF+BC和OF+BF处理有效氮含量显著提高 24.3%~41.5%, 亦均表现为OF+BC处理增幅最大。

各处理间土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的变化趋势与MBC含量的变化趋势相近, 其在OF+BC和OF+BF处理间均无显著差异。

与CK处理相比,其余各处理土壤质量指数显著增加78.3%~209.1%, 且表现为OF+BC处理增幅最大,其次为OF+BF和CF+BC处理,且OF+BF和CF+BC处理间无显著差异。

3.2 有机替代下配施生物炭对水稻生长、籽粒产量、植株养分累积量及氮素回收率的影响

与CK处理相比,其余各处理水稻籽粒产量以及植株氮、磷和钾累积量分别显著增加 27.3%~93.0%、30.2%~117.3%、32.6%~101.9%和37.1%~104.0%, 且均表现为OF+BC处理增幅最大, 其次为 OF+BF和CF+BC处理, 且OF+BF和CF+BC处理间无显著差异。

BF、CF+BC、OF+BC和OF+BF处理氮素回收率较CF处理分别显著提高27.4%、55.3%、83.1%和72.0%。

4 结论

有机替代下配施生物炭或生物炭基肥均可显著提高土壤pH、土壤有机碳、全氮、有效氮、有效磷、速效钾和微生物生物量碳含量以及土壤酶活性, 使其土壤质量指数较常规施肥处理显著提升43.8%~ 73.4%, 并能促进水稻植株对氮磷钾的累积, 有利于水稻生长和籽粒产量的提高。因此, 有机替代下配施生物炭或生物炭基肥可促进土壤质量和水稻籽粒产量的协同提升, 利于我国长江中下游平原稻区稻田耕地的可持续利用。

5 证据链

通过测定土壤理化等指标对土壤质量指数进行评价，同时测定植株养分含量，综合选出最佳的施肥处理。