秸稈生物炭的坡耕地主要糧食作物節(jié)水增產(chǎn)與水土保持效應.pdf

1、黑龍江省是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，然而水資源短缺、水土流失面積不斷擴大，嚴重制約了該地區(qū)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟的發(fā)展，威脅了生態(tài)系統(tǒng)的平衡，成為限制地區(qū)可持續(xù)發(fā)展與糧食安全的重要因素。生物炭作為一種新興的土壤改良劑，可以改良土壤，提高土壤肥力、固定碳素減緩氣候變化，綜合利用生物炭可以解決可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能降耗、環(huán)境保護和治理等問題。為探尋秸稈生物炭對黑龍江省坡耕地主要糧食作物的節(jié)水增產(chǎn)及水土保持效應，試驗于2015年，以黑龍江省北安市紅星農(nóng)場3°坡耕

2、地為研究對象，設置玉米和大豆兩個試驗區(qū)，生物炭施加量分別為0、25、50、75、100 t/hm25個處理。試驗中利用人工觀測、TDR、徑流自動記錄系統(tǒng)和泥沙收集系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)收集，通過對在天然降雨下次降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙過程，年降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙量以及土壤含水量變化、作物生長動態(tài)和產(chǎn)量及其生長要素的觀測與分析的基礎上，研究了不同作物在不同生物炭施加量情況下的水土保持和節(jié)水增產(chǎn)效應，并采用灰色關聯(lián)投影模型分別對玉米和大豆試驗區(qū)生物炭施加量模式進行

3、了綜合評價，得出玉米和大豆的最優(yōu)生物炭施加量方案，以期為當?shù)貙崿F(xiàn)生物炭的應用提供參考。初步結論如下:
　　(1)施加生物炭可以改善土壤環(huán)境，且生物炭施加量越多效果越明顯。施加生物炭對玉米和大豆試驗區(qū)影響基本一致，施加生物炭可以降低土壤容重、增加田間持水量、提高土壤中有機質、有效磷和有效鉀的含量，且生物炭施加量越多效果越好，但是施加生物炭對土壤中銨態(tài)氮的含量影響較小。
　　(2)施加生物炭對降雨徑流過程影響不大，但可以減少降雨

4、地表徑流量。生物炭對次降雨徑流的影響與降雨時植物生長狀態(tài)和降雨強度有關，產(chǎn)流量隨著生物炭施加量增大而減小;施加生物炭也可以降低年徑流量，對于玉米試驗區(qū)，年徑流量隨著生物炭施加量的增加而減小，而大豆試驗區(qū)生物炭施加量為75 t/hm2的處理年徑流量最小。
　　(3)施加生物炭對降雨產(chǎn)沙過程影響不大，但施加適量生物炭可以減少降雨帶來的土壤侵蝕和養(yǎng)分流失量。施加適量生物炭可以降低年產(chǎn)沙量，對于玉米試驗區(qū)，生物炭施加量為25 t/hm2時

5、產(chǎn)沙量最小;對于大豆試驗區(qū)，產(chǎn)沙量隨著生物炭施加量增加而增加。施加生物炭可以減少土壤中有機質、銨態(tài)氮、有效磷和有效鉀的流失，但是不同生物炭施加量對減少各養(yǎng)分流失影響不一，沒有明顯規(guī)律。
　　(4)施加生物炭對土壤水分動態(tài)變化趨勢沒有明顯的改變，但可以提高0～60 cm土層土壤含水量，從而提高土壤儲水量。玉米和大豆試驗區(qū)生物炭對土壤水分的影響基本一致，施加生物炭的處理各生育期0～60 cm土層土壤含水量均高于對照處理，且土壤含水量隨

6、著生物炭施加量的增加而增高;施加生物炭對60～100 cm土層土壤含水量影響較小。
　　(5)施加生物炭可以提高玉米和大豆的生長動態(tài)、產(chǎn)量及其構成要素，各指標變化規(guī)律基本相同。當生物炭施用量為50 t/hm2時，玉米各指標達到最優(yōu);當生物炭施用量為75 t/hm2時，大豆各指標達到最優(yōu)。
　　(6)施加生物炭可以提高玉米、大豆的水分利用效率。其中，生物炭施用量為50 t/hm2時，玉米水分利用效率最高;生物炭施用量為75 t