李帥霖，上官周平

(中國科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室， 陜西 楊凌 712100)

生物炭是生物質(zhì)在限氧條件下熱裂解、炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化、難溶性的固態(tài)物質(zhì)，具有比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)好、吸附能力強和材料來源廣等特性, 是理想的農(nóng)用基質(zhì)材料[1-2]。生物炭對土壤中氮、磷等養(yǎng)分的持留作用[3-4]和對土壤水分的固持作用[5-6]可有效提高土壤保肥蓄水能力[7-8]，增加作物產(chǎn)量。

目前生物炭對作物生長和土壤肥力的影響相關(guān)研究在風(fēng)化土及典型熱帶貧瘠土壤地帶開展較多[9]，由于生態(tài)條件、氣候條件、生物炭類型及土壤質(zhì)地等諸多試驗環(huán)境因子的不同，生物炭對作物生長發(fā)育的影響仍存在一定的不確定性[10]。如Wang等[11]向盆栽平邑甜菜添加生物炭，發(fā)現(xiàn)添加量為20 g·kg-1和80 g·kg-1均可以顯著提高甜菜葉片葉綠素含量，降低胞間二氧化碳濃度，增強氣孔導(dǎo)度和光合效率；葛順峰等[12]通過15N標(biāo)記實驗發(fā)現(xiàn)添加生物質(zhì)炭可以有效促進蘋果植株對氮肥的吸收，減少氮肥氣態(tài)損失，提高氮肥利用率；而Van等[13]發(fā)現(xiàn)在施肥的堿性鈣質(zhì)土上，以造紙廢物為原料的生物炭減少了小麥和蘿卜的干質(zhì)量；張晗芝等[14]發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭對玉米苗期的生長有顯著抑制作用。因此，目前就生物炭對不同水肥條件下作物產(chǎn)量的影響效果及其變化機理有待進一步試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

表1 供試土壤與生物炭主要理化特性

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置五個生物炭添加水平(B0，B1，B2，B4，B6)，分別為盆內(nèi)所裝干土質(zhì)量的0%、1%、2%、4%和6%，對應(yīng)田間應(yīng)用水平分別為0、24、48、96 t·hm-2和144 t·hm-2。三個氮肥施用水平(N0，N1，N2),以純N計分別為0、0.2 g·kg-1和0.4 g·kg-1。水分設(shè)置為土壤田間持水量的80%(W80)和50%(W50)兩個水平(拔節(jié)期開始控制，苗期至拔節(jié)期水分條件均為田間持水量的80%)。各處理按照0.2 g·kg-1P2O5標(biāo)準添加磷肥。共計30個處理，每個處理4次重復(fù)。

試驗采用直徑20 cm，高30 cm的塑料桶，底部鋪有一層直徑2～3 cm石子，桶壁固定內(nèi)徑2 cm PVC水管便于后期稱重控水并防止因表面灌溉產(chǎn)生表層土壤板結(jié)。按照試驗設(shè)計，控制每盆土與生物炭總質(zhì)量為14 kg，單獨稱重并將對應(yīng)氮肥(尿素)與磷肥(過磷酸鈣)混勻，人工攪拌均勻后添加適量水，控制每盆含水量為田間持水量80%。

2015年10月15日播種，三葉期每盆定植10株，2016年5月26日收獲。苗期至拔節(jié)期根據(jù)天氣及作物生長狀況采用稱重法控制土壤含水量為田間持水量的80%，于2016年3月15日(拔節(jié)期)至2016年5月26日(成熟期)控制對應(yīng)處理的土壤含水量。

1.3 測定指標(biāo)及方法

小麥拔節(jié)期和抽穗期使用LI-6400XT便攜式光合儀(LI-COR,USA)測定小麥旗葉光合參數(shù)，使用SPAD葉綠素含量測定儀(Minolta SPAD-502, Osaka, Japan)測定小麥旗葉葉綠素相對含量。小麥成熟后，用剪刀將穗剪下、植株沿莖基部剪下，帶回實驗室進行考種，并對每盆小麥產(chǎn)量，穗數(shù)，每穗粒數(shù)，千粒重，株高，穗長等進行統(tǒng)計分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗中所有數(shù)據(jù)均為平均值，采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，LSD多重比較處理間差異顯著性(α=0.05)，SigmaPlot 10.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭對小麥產(chǎn)量的影響

生物炭對小麥產(chǎn)量的影響受生物炭用量，氮肥水平和水分條件共同制約。1%和2%生物炭用量表現(xiàn)出增產(chǎn)趨勢，而4%和6%生物炭用量均表現(xiàn)出負面作用，在低等氮肥(N0)條件下，添加生物炭會不同程度提高小麥產(chǎn)量，而在中高氮肥(N1，N2)條件下，隨著生物炭用量的提高，小麥產(chǎn)量出現(xiàn)先升高再降低的趨勢(圖1)。

注：生物炭施用量B0，B1，B2，B4和B6分別指在土壤中按照干土質(zhì)量分數(shù)0，1%，2%，4%和6%添加生物炭。N0，N1和N2分別指按照0,0.2 g·kg-1和0.4 g·kg-1標(biāo)準添加對應(yīng)量氮素。W80和W50分別指在小麥拔節(jié)期至成熟期控制土壤含水量為田間持水量的80%和50%。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: The B0, B1, B2, B4 and B6 mean that biochar addition rate of 0, 1%, 2%, 4% and 6%(mass ratio), respectively. N0, N1 and N2 mean that adding N to soil with the dosage of 0, 0.2 g·kg-1and 0.4 g·kg-1, respectively. W80 and W50 refer to control soil water content is 80% and 50% of field capacity (wheat jointing stage to mature stage), respectively. Different lower-case letters in the same column mean significant difference at 0.05 level among treatments. The same below.

圖1生物炭對不同水氮條件下小麥產(chǎn)量的影響

Fig.1 Effects of biochar on wheat yield under different soil water and nitrogen conditions

具體地，與不施生物炭處理相比，1%生物炭用量平均增產(chǎn)量達6.62%，在低氮肥(N0)水平下平均增產(chǎn)高達18.05%；2%生物炭用量平均增產(chǎn)量達11.01%，在N0水平下平均增產(chǎn)量達33.62%；4%生物炭用量在中高氮肥(N1，N2)水平下，減產(chǎn)量達6.88%，在低等氮肥(N0)水平下增產(chǎn)平均達9.81%。6%生物炭用量會造成嚴重減產(chǎn)，平均減產(chǎn)量達10.1%，在中高氮肥(N1，N2)條件下B6平均減產(chǎn)量高達19.21%，而在低氮肥條件下N0，B6則平均增產(chǎn)7.71%。

在正常水分(W80)條件下，各處理產(chǎn)量情況如圖1(W80)所示。與B0N0處理產(chǎn)量(7.09±0.22 g)相比，中低生物炭用量(B1，B2)雖有增加小麥產(chǎn)量趨勢，但均未達顯著水平(P>0.05)，而高生物炭用量(B6)表現(xiàn)出減產(chǎn)作用；在中等氮肥(N1)水平下，B1N1和B2N1處理表現(xiàn)出一定增產(chǎn)趨勢，B4處理表現(xiàn)出減產(chǎn)趨勢，但都與B0N1處理產(chǎn)量(49.17±5.88 g)無顯著差異(P>0.05)，而B6N1處理產(chǎn)量(37.17±1.03 g)下降，減產(chǎn)量達N0N1的25.23%(P<0.05)；在高量氮肥水平(N2)下，與B0N2處理產(chǎn)量(55.37±4.22 g)相比，B1N2與B2N2處理均表現(xiàn)出一定增產(chǎn)趨勢，增量分別達B0N2處理的5.92%和1.90%，但差異均未達到統(tǒng)計學(xué)顯著水平(P>0.05)，而B4N2和B6N2處理顯著降低產(chǎn)量，減產(chǎn)量分別達B0N2處理的14.74%和21.06%(P<0.05)。

在干旱脅迫(W50)條件下，各處理產(chǎn)量情況如圖1(W50)所示。在N0條件下，與B0N0處理產(chǎn)量(6.82±0.28 g)相比，B1，B2，B4和B6處理小麥產(chǎn)量均表現(xiàn)出一定的增加趨勢但差異均未達顯著水平(P>0.05)，另外在較低生物炭用量(B1和B2)條件下，產(chǎn)量隨生物炭用量增加而呈上升趨勢；在N1條件下，B0，B1，B2和B4處理產(chǎn)量之間差異不顯著(P>0.05),B4N1處理表現(xiàn)出降低產(chǎn)量的趨勢，減產(chǎn)量達B0N1產(chǎn)量(34.77±2.91 g)的6.67%。而B6N1處理產(chǎn)量顯著低于B0N1處理，減少量達B0N1的21.63%(P<0.05)；在N2條件下，所有生物炭處理(B1，B2，B4和B6)產(chǎn)量均與未添加生物炭處理(B0)產(chǎn)量無顯著差異(P>0.05)，但均表現(xiàn)出一定的減產(chǎn)作用。

2.2 氮肥對小麥產(chǎn)量的影響

小麥產(chǎn)量隨氮肥施用量的增加而增加，N1和N2平均產(chǎn)量分別是N0處理平均產(chǎn)量的5.06倍和5.62倍，N2處理平均產(chǎn)量比N1處理平均產(chǎn)量提高11.09%。水分條件對氮肥增產(chǎn)效果影響較為明顯，在正常水分條件下(W80)，與N0相比，N1和N2處理平均產(chǎn)量分別是N0處理平均產(chǎn)量的5.78倍和6.41倍。在干旱脅迫條件下(W50)，N1和N2處理平均產(chǎn)量分別是N0處理的4.29倍和4.78倍，與N1處理產(chǎn)量相比，N2處理平均增產(chǎn)11.46%。

如圖1所示，在正常水分(W80)條件下，所有處理在N0條件下的產(chǎn)量均顯著低于N1和N2處理產(chǎn)量(P<0.05)。在B0，B2和B4條件下，N1和N2處理之間差異均不顯著(P>0.05)。B6條件下，N1和N2處理產(chǎn)量之間差異顯著，N2產(chǎn)量比N1增加17.60%(P<0.05)。

在干旱脅迫情況下，與正常田間水分處理情況類似，所有處理在N0條件下的產(chǎn)量與N1和N2處理產(chǎn)量之間的差異均顯著(P<0.05)；B0，B1和B2處理在N1和N2條件下的產(chǎn)量之間無顯著差異(P>0.05)。B4N2比B4N1產(chǎn)量提高了18.77%(P<0.05)，B6N2比B6N1產(chǎn)量提高了29.03%(P<0.05)。

2.3 土壤水分含量對小麥產(chǎn)量的影響

如圖2所示，干旱脅迫(W50)條件下各處理平均產(chǎn)量顯著低于正常水分(W80)條件下各處理平均產(chǎn)量，W50處理平均產(chǎn)量為W80處理平均產(chǎn)量的70.79%(P<0.05)。在N0條件下，B2W80和B4W80處理產(chǎn)量分別顯著高于B2W50和B4W50處理產(chǎn)量(P<0.05)，而B6W50處理產(chǎn)量顯著高于B6W80處理(P<0.05)；在N1和N2條件下，同一生物炭處理，W80各處理產(chǎn)量均分別顯著高于W50各處理產(chǎn)量(P<0.05)。

圖2土壤水分含量對小麥產(chǎn)量的影響

Fig.2 Effects of soil water content on wheat yield

2.4 生物炭，氮肥和水分之間交互作用對小麥產(chǎn)量的影響

氮肥用量與土壤水分含量對小麥產(chǎn)量的影響明顯強于生物炭處理，但它們之間存在復(fù)雜的交互作用(P<0.05)，共同影響小麥最終產(chǎn)量。如圖3所示，在正常水分(W80)條件下，小麥產(chǎn)量隨著生物炭用量增加呈先增后減的趨勢，而在干旱脅迫(W50)條件下，小麥產(chǎn)量隨生物炭用量變化受氮肥水平影響較大，在中等肥力(N1)條件下，小麥產(chǎn)量隨著生物炭用量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，而在較低(N0)或較高(N2)氮肥水平下，未表現(xiàn)出明顯變化趨勢。

2.5 生物炭在不同氮肥和水分條件下對小麥農(nóng)藝性狀的影響

小麥的農(nóng)藝性狀受生物炭、氮肥和水分共同影響，在低氮肥(N0)水平下，添加生物炭部分處理可以顯著增加小麥穗長，在高氮肥(N2)水平下，添加生物炭處理均會降低小麥株高，較高的生物炭(B4，B6)輸入會導(dǎo)致小麥千粒重、穗粒數(shù)和株高的降低。在相同水分和氮肥條件下，大部分生物炭處理與未施生物炭處理(B0)相比，農(nóng)藝性狀無顯著差異(表2)。

圖3 生物炭、氮肥和土壤水分含量交互作用對小麥產(chǎn)量的影響

注：B0，B1，B2，B4和B6分別指在土壤中按照干土質(zhì)量分數(shù)0，1%，2%，4%和6%添加生物炭。N0，N1和N2分別指按照0,0.2 g·kg-1和0.4 g·kg-1標(biāo)準添加對應(yīng)量氮素。W80和W50分別指在小麥拔節(jié)期至成熟期控制土壤含水量為田間持水量的80%和50%。“*”，“**”分別表示在同等水分和氮肥條件下，添加生物炭處理與未添加生物炭處理之間差異在5%，1%水平上顯著。

Note：B0, B1, B2, B4 and B6 mean that biochar addition rate is 0, 1%, 2%, 4% and 6% (mass ratio) respectively. N0, N1 and N2 mean that adding N to soil with the dosage of 0, 0.2 g·kg-1and 0.4 g·kg-1, respectively. W80 and W50 refer to control soil water content is 80% and 50% of field capacity (wheat jointing stage to mature stage), respectively. “*” and “**” indicating that the differences between the value of biochar treatment and no biochar treatment (under the same condition of water and nitrogen fertilizer) in 5%, 1% significant level, respectively.

在W80水分條件下，生物炭與氮肥互作主要影響小麥千粒重、穗長和株高三個性狀。B4N1W80和B6N1W80處理的千粒重均顯著小于B0N1W80(P<0.05)，減少量分別達B0N1W80的8.19%和12.75%。在N0W80條件下，添加生物炭處理的穗長均高于未添加生物炭處理，其中B1和B2處理穗長分別顯著高于B0的12.18%和11.32%(P<0.05)，同時，B2處理株高顯著高于B0，增量達B0處理的7.44%。

在W50水分條件下，N0處理，添加生物炭有助于增加穗長，其中B1和B6處理穗長分別顯著高于B0的7.16%和7.85%(P<0.05)；B6處理顯著提高B0處理穗粒數(shù)達29.69%(P<0.05)。但在N1W50條件下，B2和B4則顯著減少穗粒數(shù)，減少量分別達B0處理的15.88%和21.01%(P<0.05)。在N2W50條件下，添加生物炭處理均會不同程度降低株高，其中B1和B4處理株高顯著低于B0，分別達8.31%和6.71%(P<0.05)。

2.6 生物炭對小麥旗葉光合速率的影響

生物炭對光合速率的影響同樣受到生物炭用量、氮肥水平和土壤水分含量及其交互作用的共同制約(P<0.05)。如圖4所示，與不施生物炭處理相比，生物炭處理在低氮肥(N0)條件下表現(xiàn)出提高小麥旗葉光合速率的作用，且在小麥營養(yǎng)生長階段(拔節(jié)期)較生殖生長階段(抽穗期)促進作用更加明顯。在中等氮肥(N1)條件下，生物炭處理均表現(xiàn)出促進小麥抽穗期旗葉光合速率的趨勢且在干旱脅迫條件下促進作用更為突出。在高等氮肥(N2)條件下，除B4N2W50外，生物炭處理均表現(xiàn)出一定降低小麥旗葉光合速率的作用。

注：子圖A表示拔節(jié)期小麥旗葉光合速率，子圖B和C分別表示抽穗期小麥旗葉在W80和W50條件下光合速率。

Note: Subgraph A shows the wheat flag leaf photosynthetic rate of jointing stage, subgraph B and C show wheat flag leaf photosynthetic rate of heading stage under the W80 and W50 water conditions respectively.

圖4生物炭對小麥旗葉光合速率的影響

Fig.4 Effects of biochar on photosynthetic rate of wheat flag leaf

在小麥拔節(jié)期，所有處理都在W80水分條件下，低氮肥(N0)添加生物炭處理顯著提高光合速率，如B1，B2，B4和B6處理分別提高B0處理光合速率的63.16%，50.53%，91.58%和101.05%(P<0.05)。在中等氮肥(N1)條件下，B2處理顯著提高光合速率達B0處理的20.79%(P<0.05)，而B6處理光合速率則顯著低于B0處理(P<0.05)。在高等氮肥(N2)條件下B6處理光合速率顯著低于B0處理，減少量為B0處理的38.96%(P<0.05)。

在小麥抽穗期，生物炭處理對小麥旗葉光合速率的影響在正常水分處理和干旱脅迫條件下表現(xiàn)較為一致。在中低氮肥(N0，N1)條件下，生物炭處理不同程度提高小麥旗葉光合速率，其中B2處理作用最為明顯。在高等氮肥(N2)條件下，除B4N2W50外，生物炭處理均在不同程度上降低光合速率，其中B1N2W80和B6N2W80光合速率分別顯著低于B0N2W80的30.80%和14.44%(P<0.05)，B1N2W50和B6N2W50光合速率分別顯著低于B0N2W50的24.55%和29.22%(P<0.05)。

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，生物炭對小麥旗葉主要光合參數(shù)和產(chǎn)量的影響受生物炭用量，氮肥水平和水分條件共同制約?？傮w上，低量(1%，2%)生物炭表現(xiàn)出促進光合作用、增加產(chǎn)量的趨勢。較高(4%，6%)生物炭用量對小麥生長表現(xiàn)出負面作用,其中4%和6%生物炭用量平均減產(chǎn)量分別達6.88%和10.1%。在低氮肥水平下，生物炭處理均表現(xiàn)出促進小麥光合速率并提高小麥產(chǎn)量的作用，增產(chǎn)幅度為6.62%～33.62%。而在中高氮肥(N1，N2)條件下過高生物炭輸入會表現(xiàn)出負面效應(yīng)，4%和6%生物炭用量處理平均減產(chǎn)量分別為6.88%和19.21%。

低氮肥(N0)條件下，生物炭表現(xiàn)出一定增產(chǎn)作用，營養(yǎng)生長階段凈光合速率和蒸騰速率同步提高，利于積累更多光合產(chǎn)物；生殖生長階段，干旱脅迫條件使得小麥較低的蒸騰速率與光合速率協(xié)同，減少水分與產(chǎn)物消耗，最終增加作物產(chǎn)量。這是由于生物炭的灰分中含有的水溶性礦質(zhì)元素能直接提高土壤中營養(yǎng)元素總量和作物可利用態(tài)含量[18]，加之提高土壤陽離子交換量、總磷、總氮含量等作用使土壤理化性質(zhì)的改善，進一步提高土壤肥力[19]，從而提高小麥物質(zhì)生產(chǎn)能力與最終產(chǎn)量。

在中高氮肥(N1，N2)條件下，適量生物炭輸入促進小麥拔節(jié)期和抽穗期光合作用，加速營養(yǎng)和生殖生長過程，最終增加小麥產(chǎn)量。生物炭對作物生長的影響與生物炭種類和土壤質(zhì)地密切相關(guān)，本試驗選用堿性木質(zhì)生物炭，此類生物炭擁有較高增產(chǎn)潛力，平均可以提高12.1%的作物生產(chǎn)能力[20]。而針對土壤質(zhì)地而言，生物炭施用于砂質(zhì)土壤往往具有較高的增產(chǎn)作用，在質(zhì)地較細土壤中增產(chǎn)作用并不明顯。如Jeffery等[21]指出，在中等質(zhì)地土壤和粗質(zhì)地土壤中施用生物炭，作物生產(chǎn)力分別平均提高12%和10%，而在細質(zhì)地土壤中，生物炭施用并未表現(xiàn)出增產(chǎn)作用。本研究使用土壤為含黏粒16.81%的堿性粉黏壤土，由于生物炭的微孔豐富,碳架結(jié)構(gòu)清晰穩(wěn)固[22]，輸入土壤后使其總孔隙度提高, 容重降低，透氣通水性增強[23]，為作物生長尤其是根系生長提供良好的環(huán)境條件[3,24]，利于作物增產(chǎn)[25]，但生物炭提高土壤陽離子交換量和養(yǎng)分持留等作用并沒有在粗質(zhì)地土壤中明顯[20]，這在一定程度上限制了生物炭最大增產(chǎn)效應(yīng)的發(fā)揮。

本試驗高量(4%，6%)生物炭輸入土壤造成小麥光合速率、小麥千粒重、穗粒數(shù)和株高降低，最終產(chǎn)量下降。其主要原因是：(1) 供試土壤為質(zhì)地較細的堿性土壤，使改良土壤和增產(chǎn)主要機理為石灰效應(yīng)和提高土壤持水能力的生物炭有利功能受到限制[19]；(2) 生物炭的大量輸入造成土壤pH進一步提高，從而大大降低了磷和某些微量元素的有效性；(3) 隨著生物炭的大量輸入，土壤碳氮比和生物炭中易降解的脂肪碳含量也隨之升高，微生物會對氮素產(chǎn)生強烈的固定，降低根系的可利用性進而影響作物產(chǎn)量[26-27]。這與目前國內(nèi)外研究結(jié)果較為一致，如Uzoma等[28]將生物炭應(yīng)用在種植于沙質(zhì)土壤的玉米中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)15 t·hm-2處理的產(chǎn)量高于20 t·hm-2處理。Liu等[20]綜合分析了2013年以來近10年生物炭還田相關(guān)試驗對作物產(chǎn)量的影響，得出生物炭的施用平均可以提高11.0%的作物生產(chǎn)力，平均提高10.6%旱地作物生產(chǎn)力的結(jié)論，同時指出當(dāng)生物炭用量超過40 t·hm-2時，其增產(chǎn)作用將受到限制。本試驗4%和6%生物炭用量對應(yīng)田間96 t·hm-2和144 t·hm-2用量，生物炭負增產(chǎn)效應(yīng)開始展現(xiàn)。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氮肥和水分是限制作物生產(chǎn)力的主要因素，光合作用是植物物質(zhì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，國內(nèi)外研究表明生物炭對土壤氮和水分具有較好的固持作用，能有效提高土壤保水保肥能力[29-30]，促進作物光合作用[12]，增加作物產(chǎn)量[31-33]。在本文中，生物炭、氮肥和土壤水分含量之間存在復(fù)雜的交互作用，氮肥和水分條件起主導(dǎo)作用，但無論在正常水分還是干旱脅迫條件下，適量生物炭輸入與一定氮肥水平之間均存在協(xié)同增產(chǎn)作用，這與Jeffery等[21]的研究結(jié)果較為一致。適量生物炭輸入土壤，生物炭自身養(yǎng)分的帶入、對土壤容重和孔隙度等物理性質(zhì)的改良充分發(fā)揮作用，使作物根系水氣狀況得到改善，而微生物固持養(yǎng)分的激發(fā)效應(yīng)不強烈，最終生物炭與氮肥的協(xié)同增產(chǎn)作用得到進一步體現(xiàn)。另外，本試驗兩種水分梯度之間差距較大，生物炭與氮肥協(xié)同增產(chǎn)作用并未突破干旱脅迫對作物生長的限制，但值得注意的是在干旱脅迫條件下，中低量氮肥與生物炭協(xié)作促進小麥光合作用，且B6N0處理產(chǎn)量顯著高于正常水分條件下的產(chǎn)量，這說明在一定氮肥和水環(huán)境條件下，生物炭擁有提升作物抗旱能力的潛力。

本文研究了生物炭、氮肥和土壤水分及其交互作用對小麥產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和關(guān)鍵生育期旗葉光合速率的影響，并深入探討生物炭適宜用量及內(nèi)在機理，為在不同肥力和水分條件地區(qū)應(yīng)用生物炭提升土壤質(zhì)量和提高作物產(chǎn)量提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本文采用盆栽種植小麥方法，其效果與大田實際應(yīng)用存在一定差距，且在大田試驗中，生物炭改良作用具有一定累加潛力，生物炭還田第二年起開始表現(xiàn)出越來越強的增產(chǎn)效應(yīng)[20-21]。因此，生物炭、氮肥和水分交互的長期田間定位試驗亟待開展。

4 結(jié) 論

1) 適宜生物炭用量(1%，2%)增加小麥產(chǎn)量，過高生物炭用量(4%，6%)顯著降低小麥產(chǎn)量。低氮肥(N0)水平下，施用生物炭促進小麥光合作用，達到增產(chǎn)效果；中高氮肥(N1，N2)條件下產(chǎn)量隨著生物炭用量增加呈先增后減趨勢。

2) 生物炭對小麥光合作用及產(chǎn)量的影響受生物炭用量，土壤肥力和水分條件共同制約且存在復(fù)雜的交互作用，1%和2%生物炭用量與氮肥之間存在協(xié)同增產(chǎn)作用。干旱脅迫會限制生物炭與氮肥的協(xié)同增產(chǎn)作用

3) 在貧瘠土壤上應(yīng)用生物炭效果較好，在改良質(zhì)地較細且肥力良好的土壤時推薦48 t·hm-2(2%)生物炭用量。

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基肥撒施后經(jīng)耕翻、旋耕，再起壟移栽，每小區(qū)5壟，辣椒育苗移栽，移栽密度為100株/小區(qū)。過磷酸鈣和硫酸鉀均一次基施，尿素按照3-3-4的運籌比例分別在基肥-盛花期-盛果期施用，追肥方式為穴施。除肥料外，其他澆水、施用農(nóng)藥等管理措施均一致，試驗大棚于8月下旬因暴雨受淹一次。

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