生物炭對土壤節(jié)水保肥及番茄產(chǎn)量的影響

生物炭對土壤節(jié)水保肥及番茄產(chǎn)量的影響

生物炭與作物產(chǎn)量內(nèi)蒙古半干旱地區(qū)是水土流失嚴(yán)重的地區(qū)。砂壤土是這個地區(qū)主要的土壤類型,其持水性差、土壤肥力貧瘠等缺點制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展生物炭是指農(nóng)林廢棄物等生物有機材料在缺氧或低氧條件下緩慢高溫裂解獲得的富含碳的有機質(zhì)對生物炭提高土壤肥力和作物產(chǎn)量的報道可追溯到1879年,赫伯特·史密斯闡述了亞馬遜河流域的黑土使當(dāng)?shù)胤N植的甘蔗和煙草產(chǎn)量很高的原因是這種黑土中含有豐富的生物炭1材料和方法1.1砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)對土壤基本性質(zhì)的影響供試土壤取自呼和浩特市和林試驗示范基地的砂壤土。土壤的基本性質(zhì):砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)64.15%、粉粒16.49%、粘粒19.36%,土壤容重1.39g/cm1.2添加生物炭處理采用盆栽試驗方法,秧苗移栽前砂壤土和生物炭全部過2mm篩,均勻混合后裝入直徑24cm、高22cm的塑料桶,沉淀7d后作為基質(zhì)土壤。本試驗土樣分5個處理:處理1為對照(CK),即不添加生物炭;處理2(C10)為每1kg干土加生物炭10g;處理3(C20)為每1kg干土加生物炭20g;處理4(C40)為每1kg干土加生物炭40g;處理5(C60)為每1kg干土加生物炭60g。每個處理3次重復(fù)。番茄生育期內(nèi),各處理水肥管理制度保持一致。化肥施用復(fù)合肥,其中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%,有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%,黃腐酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%。苗期—開花著果期施肥量225kg/hm1.3數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)應(yīng)用EXCEL作圖,使用SAS9.0軟件進行方差分析、相關(guān)分析和主成分分析。2結(jié)果與分析2.1生物炭對土壤理化性質(zhì)的影響通過分析可知,施用生物炭可以有效提高砂壤土的有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量。由于生物炭本身有機質(zhì)含量較高,施入后可增加土壤肥力;同時,生物炭具有比表面積大、多孔及吸附能力強等特點,具有很好的持水、保水性能且對化肥起到了吸附和緩釋釋放的作用,能夠有效地改善作物的水土環(huán)境。在苗期—開花著果期(圖1,不同字母表示差異顯著),與CK相比,C60、C40、C20和C10有機質(zhì)含量分別增加560%、390%、310%和140%;土壤堿解氮含量從大到小依次為C40、C60、C10、C20、CK,其中,C40和C60增幅分別為130%和110%;生物炭處理的土壤速效磷和速效鉀含量均高于對照,并隨著含炭量的增加而提高,較大施炭量(C60、C40)增幅效果明顯,C60和C40速效磷增幅均超過500%,速效鉀增幅均超過300%;與CK相比施入生物炭的各處理土壤pH值呈現(xiàn)下降趨勢,其中C20處理差異明顯,比CK降低5%(圖2)。在開花著果—結(jié)果盛期(圖1),與CK相比,C40有機質(zhì)和堿解氮含量增幅最大,分別為560%和140%。土壤中速效磷和速效鉀的含量隨生物炭含量的增加而提高,其中C60、C40速效磷的含量增幅為410%和290%,速效鉀增幅為290%和150%。各處理的土壤pH值差異不明顯(圖2)。在結(jié)果盛期—后期(圖1),C60、C40、C20和C10處理的有機質(zhì)含量分別比CK增加190%、140%、100%和60%。土壤堿解氮含量從大到小依次為C60、C20、C10、C40、CK,其中,C60增幅為110%。與CK相比,隨著生物炭含量的增加土壤速效磷和速效鉀含量呈遞增趨勢,C60、C40處理含量明顯提高,速效磷增幅均超過300%,速效鉀超過200%。與CK相比,C40土壤pH值略有增加,增幅為5%(圖2)。從圖3可知,全生育期內(nèi)隨著生物炭含量的增加土壤含水率呈現(xiàn)遞增的趨勢。與CK相比,高生物炭量對提高土壤含水率效果明顯,含水率從大到小依次為C60、C40、C20、C10、CK。各處理與對照相比,土壤含水率提高110%、60%、30%和10%。圖4表明,與CK相比施加生物炭處理的番茄產(chǎn)量顯著提高,產(chǎn)量從大到小依次為C40、C60、C20、C10、CK。各處理的番茄每公頃產(chǎn)量分別比對照增加170%、98%、40%和10%。表明較高生物炭(C60、C40)處理能夠有效增加番茄產(chǎn)量。2.2影響產(chǎn)量的各種因素的統(tǒng)計分析2.2.1對土壤含水率的影響番茄產(chǎn)量受多種因素共同影響,其中與有機質(zhì)質(zhì)量比、堿解氮質(zhì)量比、速效磷質(zhì)量比、速效鉀質(zhì)量比和土壤含水率的相關(guān)性都超過80%,其中速效鉀最高,相關(guān)系數(shù)為0.8320。各影響因素之間的相關(guān)性也較高,具體相關(guān)系數(shù)分析見表1。2.2.2影響方差貢獻率主成分分析是設(shè)法將原來眾多具有一定相關(guān)性的指標(biāo),重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來的指標(biāo)由表中可以看出前3個主成分的累計方差貢獻率超過了95%,表明這3個主成分基本包含了這6個影響因子的所有變異信息,其中第1個主成分方差貢獻率達到67.91%,它綜合了最多最重要的變異信息。具體表達式如下:第1主成分的表達式為其中,x第2主成分的表達式為其中,x第3主成分的表達式為其中,x3討論本研究表明,通過在砂壤土中施加生物炭可有效保持土壤中的有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量,這與Lehmann等4生物炭對土壤肥力的影響(1)隨著生物炭施用量的增加土壤含水率呈現(xiàn)遞增的趨勢。與對照(CK)相比,C60、C40、C20和C10分別增加了170%、98%、40%和10%。(2)施加生物炭可提高土壤肥力,尤其在作物生長初期,與CK相比,C60處理的有機質(zhì)含量增加560%。在開花著果—結(jié)果盛期,C60、C40速效磷的含量分別比CK增加410%和290%,速效鉀增加290%和150%。在結(jié)果盛期—后期,C60、C40處理含量較CK明顯提高,速效磷增幅