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生物质炭对土壤理化性质及结构特性的影响
作者：刘哲
来源：《绿色科技》2018年第12期
摘要：指出了生物质炭以其良好的结构特性、理化性质和广泛获取性，成为了一种优良的土壤改良添加剂。以典型黄绵土为例，通过室内盆栽试验，共设置4种处理，没有添加生物质炭的对照处理（ CK），添加l%土壤质量的生物质炭（1%BC），添加3%土壤质量的生物质炭（3u/BC），添加5%土壤质量的生物质炭（5%BC），对比分析了不用生物质炭用量处理对土壤养分、持水性能及结构特性的影响。结果表明：与对照处理相比，lO/BC、30/BC、oU/BC处理均改善了土壤养分含量、孔隙结构特性和持水性能，增加了土壤结构稳定性，是一种有效改善黄绵土质量的重要措施，为生物质炭在提高黄绵土性能上提供了理论参考。 关键词：生物质炭;黄绵土;理化性质;持水性能;土壤结构 中图分类号：S156 文献标识码：A
文章编号：1674-9944-（2018）-1200-21-02 1 引言
生物质炭是农林废弃动植物生物质材料在完全无氧或者部分缺氧条件下进行高温热解，从而炭化而形成的一类具大比表面积，疏松多孔，含碳量高、高度芳香化的难熔性固态生物燃料。以往研究成果已经表明，生物质炭可以提高土壤肥力、改善土壤的孔隙结构，增加土壤团粒结构的稳定性，是一种优良的土壤改良剂。而陕北地区广泛分布着发育较弱的黄绵土，该类型土壤保水保肥能力弱，土壤结构特性差，容易引发水土流失，破坏生态环境“朝。为此本文以广泛分布的黄绵土为研究对象，对比分析了不同生物质炭输入水平对黄绵土养分含量、孔隙结构、持水性能和土壤团聚体结构稳定性的影响.旨在为改善黄绵土肥力水平和结构特性，提高黄绵土的保水保肥性和抗侵蚀性提供理论参考。 2 材料与方法 2.1 试验材料
试验地点位于陕西地建土地工程技术研究院富平中试基地（109ll'N，3442'E）。试验土
。
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样为黄土母质初级发育而成的黄绵土，供试土样的质地类型为粉质壤土（美国制），粉粒（ 0.002～0.05mm）含量为72.46%，砂粒（0.05 --2mm）含量为13.14%，有机质含量为5.36g·kg-1.全N含量为0.22g·kg-1.有效磷含量为12.9mg.kg-1，pH值为8.0。生物质炭是由玉米
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秸秆在400—500℃高温厌氧条件下热解4h而成，生物质炭的有机碳含量为656.17 g.kg-1，速效磷含量为121.27 mg·kg-1，pH值为8.4，C/N为47.07。 2.2 试验设计
培养试验为温室盆栽试验，试验共设置4种处理，没有添加生物质炭的对照处理
（ CK），添加1%土壤质量的生物质炭（1%BC），添加3%土壤质量的生物质炭（3%BC），添加5%土壤质量的生物质炭（ 5%BC），每种处理设计3个重复。试验使用中型塑料盆（顶部直径28cm，底部直径16cm，高22cm），生物质炭均过1mm筛，盆栽土壤均过5mm筛，每盆装土约10kg，生物质炭与盆栽土样混合均匀后种植油菜作物，按照田间持水量的70%定量浇水，培养周期约4个月，试验于油菜收获完成后采集4种处理的0～20cm耕层原状土样和混合测定理化性质的土样。 2.3 测定指标及方法
采集的样品经过自然风干，4分法取样磨样，土壤有机碳、全氮、有效磷、机械组成等基本理化性质参考相关书籍的常规方法进行检测;土壤水稳性团聚体的分布状况和稳定性采用湿筛法测定，用几何平均直径（ geometric mean diameter，GMD）来描述水稳性团聚体的结构稳定性，详细的计算公式见相关参考资料 3 结果与分析
3.1 不同生物质炭输入量对土壤养分含量的影响
在温室盆栽土壤中，不同生物质炭输入量对土壤养分含量均产生了明显的影响（表1）。与对照组CK处理相比，土壤有机质、速效钾、有效磷、全氮含量均呈现出相同的趋势为5%BC>3%BC>1%BC>CK处理，表现为添加的生物质炭数量越多，土壤养分含量越高的趋势。其中5%BC、3%BC、1%BC处理下有机质含量分别比对照组增大了297.5%、233.2%、82.1%.随着生物质炭的输入.土壤有机碳含量大幅度增大。50/BC、3%BC、1%BC处理也都提高了土壤pH值，但是相比于土壤养分含量的提高幅度.土壤pH值提高的幅度不是很大，提高空间仅为0.07～0.24。总体而言，各添加不同数量生物质炭的处理都明显提高的土壤养分的含量，改善了土壤肥力水平。
3.2 不同生物质炭输入量对土壤孔隙结构和水分特征 的影响
土壤孔隙结构和水分特征对土壤结构和作物生长情况有着重要的影响作用。对照处理下黄绵土的孔隙结构和持水特性都较差，而生物质炭是一种优良的土壤改良添加剂，其具有碳含量高，疏松多孔，比表面积大等特点，施入土壤可以改善土壤的孔隙结构和持水特性。相比于对照处理，1%BC、3%BC、5%BC处理都减小了土壤容重，增大了土壤孔隙度.土壤田间持水量
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和含水特性都明显增加（表2）。随着生物质炭输入量的增大，土壤孔隙度、田间持水量、饱和含水量均相应的增大.呈现出一致的趋势为5%BC>3%BC>I%BC>CK处理。可以看出生物质炭对土壤孔隙结构和持水性能有着一定的改善作用。 3.3 不同生物质炭输入量对土壤结构稳定性的影响
几何平均直径（GMD）是评价土壤结构特性的重要指标之一，通常描述土壤团粒结构的团聚程度和分布情况，GMD值越高，表明土壤团聚体的团聚度越高，土壤越具有良好的结构稳定性。相比于CK处理，l%BC、3%BC、5%BC处理者B增加了GMD值（图1）。1%BC、3%BC、5%BC处理下GMD值比对照分别增大了6.6%、23.7%、32.8%，不同生物质炭输入水平之间，表现出3%BC、5%BC处理对土壤团聚体GMD值的增大效果差异显著（P<0.05），而1%BC处理差异不是很显著。表明土壤中施人生物质炭，提高了微生物的活性和有机碳含量的同时，促进了土壤团粒结构的稳定性。 4 结论
不同生物质炭输入水平下，土壤养分含量、孔隙结构特性和持水性能都得到了明显的改善。与不添加生物质炭的对照处理相比，添加生物质炭处理下土壤养分含量、壤孔隙度、田间持水量、饱和含水量均相应的增大，呈现出一致的趋势为5%BC> 3%BC>1%BC处理。1%BC、3%BC、5%BC处理下GMD值比对照分别增大了6.6%、23.7%、32.8%，土壤团粒结构的稳定性得到一定的提高。总体而言，通过向土壤中添加不同质量的生物质炭处理，有利于改善土壤肥力水平、持水性能和结构特性。
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