施用生物炭并减少灌水量对麦田土壤团聚结构及冬小麦产量的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0382

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (36): 110-116.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0382

• 资源·环境·生态·土壤 • 上一篇下一篇

施用生物炭并减少灌水量对麦田土壤团聚结构及冬小麦产量的影响

李廷宇(), 申毅, 童俊飞, 路顺凤, 李琴, 郭颂, 杨卫君()

新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052

收稿日期:2024-06-06 修回日期:2024-09-24 出版日期:2024-12-25 发布日期:2024-12-23
通讯作者:
杨卫君，女，1984年出生，甘肃天水人，副教授，博士生导师，博士研究生，主要从事农田土壤及生态研究。通信地址：830052 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市沙依巴克区新疆农业大学农学院，E-mail：1984_ywj@163.com。
作者简介:
李廷宇，男，2003年出生，新疆博乐人，本科在读。研究方向：作物栽培。通信地址：830052新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市沙依巴克区新疆农业大学农学院，E-mail：2971809877@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金地区科学基金项目(32260326); 自治区大学生创新项目(S202310758044); 新疆小麦产业技术体系项目(XJARS-01)

Effects of Biochar Application and Reducing Irrigation Amount on Soil Agglomeration Structure and Yield of Winter Wheat

LI Tingyu(), SHEN Yi, TONG Junfei, LU Shunfeng, LI Qin, GUO Song, YANG Weijun()

College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052

Received:2024-06-06 Revised:2024-09-24 Published:2024-12-25 Online:2024-12-23

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探究生物炭在不同灌溉条件下对麦田土壤结构及小麦产量的影响，试验采用大田试验与室内实验相结合的方式，设置2个生物炭施用量0 t/hm² (B₀)和20 t/hm² (B₁)与2个灌水量4500 m³/hm² (W₀)和4050 m³/hm² (W₁)水平，开展土壤团聚体分布、稳定性变化及小麦产量的研究。结果表明：施用生物炭并减少灌水量会影响土壤团聚体分布与土壤团聚体稳定性。在0~20 cm土层，生物炭施用提高了>2 mm土壤团聚体含量与土壤团聚体GMD和MWD，但减少灌水量会降低>2 mm土壤团聚体含量并降低土壤机械团聚体的稳定性；在20~40 cm土层，各处理间趋势与0~20 cm土层基本一致；但减少灌水量的同时施用生物炭可以在一定范围内维持土壤机械团聚体的稳定性并提高冬小麦产量，以B₁W₁处理的冬小麦产量最高，较B₀W₀处理显著提高9.73%。综上，在本试验条件下适量减少灌水量(4050 m³/hm²)并施用生物炭20 t/hm²可显著提升灌区麦田土壤团聚体的分布和稳定性，有利于农田土壤结构改善，促进小麦产量提升。

关键词: 生物炭, 灌水量, 土壤稳定性, 冬小麦产量, 土壤团聚体, 灌溉条件, 土壤结构

Abstract:

To explore the influence of biochar on soil structure and wheat yield under different irrigation conditions, the experiment was conducted in combination of field experiment and indoor experiment. Two levels of biochar application, 0 t/hm² (B₀) and 20 t/hm² (B₁), and two levels of irrigation amount, 4500 m³/hm² (W₀) and 4050 m³/hm² (W₁) were set to investigate the distribution of soil aggregates, stability changes and wheat yield. The results showed that the application of biochar and the reduction of irrigation water would affect soil aggregate distribution and soil aggregate stability. In the 0-20 cm soil layer, biochar application increased the soil aggregate content of > 2 mm GMD and MMD, but reduced irrigation would decrease the soil aggregate content of > 2 mm and reduce the stability of soil mechanical aggregate. In the soil layer of 20-40 cm, the trend between each treatment was basically consistent with that of the 0-20 cm soil layer. However, the application of biochar in conjunction with reduced irrigation can maintain the stability of soil mechanical aggregates and increase winter wheat yields to a certain extent. The highest winter wheat yield was recorded in B₁W₁ treatment, which was 9.73 % higher than that of B0W0 treatment. In conclusion, under the conditions of this experiment, the appropriate reduction of irrigation volume (4050 m³/hm²) and the application of biochar (20 t/hm²) could significantly improve the distribution and stability of soil aggregates in wheat fields in the irrigated area, which was conducive to the improvement of soil structure and the increase of wheat yield.

Key words: biochar, irrigation water quantity, soil stability, winter wheat yield, soil aggregate, irrigation conditions, soil structure

李廷宇, 申毅, 童俊飞, 路顺凤, 李琴, 郭颂, 杨卫君. 施用生物炭并减少灌水量对麦田土壤团聚结构及冬小麦产量的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 110-116.

LI Tingyu, SHEN Yi, TONG Junfei, LU Shunfeng, LI Qin, GUO Song, YANG Weijun. Effects of Biochar Application and Reducing Irrigation Amount on Soil Agglomeration Structure and Yield of Winter Wheat[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(36): 110-116.

图/表 5

全氮量/(g/kg)	全磷量/(g/kg)	全钾量/(g/kg)	有机质量/(g/kg)	碱解氮量/(mg/kg)	有效磷量/(mg/kg)	速效钾量/(mg/kg)
2.2	1.3	18.1	13.88	128.7	11.4	147.0

表1. 供试土壤基础地力

图1. 试验小区生物炭施用及冬小麦播种示意图

图2. 不同处理下土壤团聚体粒级分布图中X、Y分别表示0~20、20~40 cm土层

图3. 不同处理下土壤团聚体稳定性变化图中含有不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同

图4. 不同处理下冬小麦产量变化

参考文献 38

[1]	SIX J, ELLIOTT E T, PAUSTIAN K. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture[J]. Soil biology and biochemistry, 2000, 32(14):2099-2103.
[2]	汪杰, 刘建国. 生物炭改性在催化应用上的研究[J]. 功能材料, 2023, 54(6):6034-6042. doi: 10.3969/j.issn.1001-9731.2023.06.005
[3]	KOLB S E, FERMANICH K J, DORNBUSH M E. Effect of charcoal quantity on microbial biomass and activity in temperate soils[J]. Soil society of American joumal, 2009, 73(4):1173-1181.
[4]	陈雨欣, 杨梅, 马阿娟, 等. 氮肥配施不同量生物炭对土壤养分及冬小麦产量的影响[J]. 新疆农业大学学报, 2022, 45(4):292-297.
[5]	李晨, 陈明婉, 金鑫, 等. 施入生物炭对热带农田土壤团聚体组成及碳氮含量的影响[J]. 土壤通报, 2023, 54(5):1071-1079.
[6]	廖雅汶, 廖萍, 刘建秀, 等. 秸秆生物炭对红壤菜地土壤团聚体组成及其碳氮分布的短期效应[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2023, 44(5):41-48.
[7]	赵杰. 笋壳炭的制备和表征及其在土壤改良中的应用研究[J]. 2014.
[8]	CAKMAKCI T, SAHIN U. Yield, physiological responses and irrigation water productivity of capia pepper (Capsicum annuum L.) at deficit irrigation and different biochar levels[J]. Gesunde pflanzen, 2023,75:322.
[9]	刘红梅, 李睿颖, 高晶晶, 等. 保护性耕作对土壤团聚体及微生物学特性的影响研究进展[J]. 生态环境学报, 2020, 29(6):1277-1284. doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2020.06.025
[10]	李娜, 韩晓增, 尤孟阳, 等. 土壤团聚体与微生物相互作用研究[J]. 生态环境学报, 2013, 22(9):8.
[11]	张钦, 张爱华, 姚单君, 等. 连续种植不同绿肥作物的耕层土壤团聚体中氮分布及其固持特征[J]. 土壤通报, 2019, 50(3):577-584.
[12]	惠超, 杨卫君, 宋世龙, 等. 生物炭施用对麦田土壤团聚体机械稳定性及春小麦产量的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(2):349-355.
[13]	袁晶晶, 同延安, 卢绍辉, 等. 生物炭与氮肥配施改善土壤团聚体结构提高红枣产量[J]. 农业工程学报, 2018, 34(3):159-165.
[14]	陈春梅, 谢祖彬, 朱建国. 土壤有机碳激发效应研究进展[J]. 土壤, 2006(4):359-365.
[15]	BORCHARD N, SIEMENS J, LADD B, et al. Application of biochars to sandy and silty soil failed to increase maize yield under common agricultural practice[J]. Soil and tillage research, 2014,144:184-194.
[16]	RAHMAN M T, ZHU Q H, ZHANG Z B, et al. The roles of organic amendments and microbial community in the improvement of soil structure of a vertisol[J]. Applied soil ecology, 2017,111:84-93.
[17]	李婕, 杨学云, 孙本华, 等. 不同土壤管理措施下塿土团聚体的大小分布及其稳定性[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2):346-354.
[18]	高博涵, 马长林, 王艳玲. 一年施与两年连施生物炭对稻田土壤磷素稳定性及有效性的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2024, 40(10):1337-1347.
[19]	侯晓娜, 李慧, 朱刘兵, 等. 生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(4):8.
[20]	毛霞丽, 陆扣萍, 何丽芝, 等. 长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响[J]. 土壤学报, 2015, 52(4):828-838.
[21]	米会珍, 朱利霞, 沈玉芳, 等. 生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响[J]. 农业环境科学学报, 2015, 34(8):1550-1556.
[22]	PALANSOORIYA K N, WONG J T F, HASHIMOTO Y, et al. Response of microbial communities to biochar-amended soils: a critical review[J]. Biochar, 2019,1:3-22.
[23]	BLANCO-CANQUI H, LAIRD D A, HEATON E A, et al. Soil carbon increased by twicethe amount of biochar carbon applied after 6 years: field evidence of negative priming[J]. Global change biology bioenergy, 2020, 12(4):240-251.
[24]	姬强. 不同耕作措施和外源碳输入对土壤结构和有机碳库的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016.
[25]	曾爱, 廖允成, 张俊丽, 等. 生物炭对塿土土壤含水量、有机碳及速效养分含量的影响[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(5):7.
[26]	王德正, 谭文韬, 曾鹏, 等. 铁锰改性生物炭对水稻镉吸收和土壤微生物群落的影响[J]. 中国环境学, 2024, 44(4):2297-2308.
[27]	杨丽, 王劲松, 董二伟, 等. 长期施用秸秆生物炭对土壤养分及作物生长的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2024, 42(2):62-70.
[28]	马创业. 生物炭施用对节水灌溉稻田水稻生长及产量的影响[J]. 南方农机, 2024, 55(4):56-59.
[29]	吴昱, 赵雨森, 刘慧, 等. 秸秆生物炭对黑土区坡耕地生产能力影响分析与评价[J]. 农业机械学报, 2017, 48(7):10.
[30]	袁晶晶, 齐学斌, 赵京, 等. 生物炭配施沼液对土壤团聚体及其有机碳分布的影响[J]. 灌溉排水学报, 2022, 41(1):80.
[31]	刘卉, 周清明, 黎娟, 等. 生物炭施用量对土壤改良及烤烟生长的影响[J]. 核农学报, 2016, 30(7):1411-1419. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2016.07.1411
[32]	刘宇娟, 谢迎新, 董成, 等. 秸秆生物炭对潮土区小麦产量及土壤理化性质的影响[J]. 华北农学报, 2018, 33(3):232-238. doi: 10.7668/hbnxb.2018.03.034
[33]	王欢欢, 元野, 任天宝, 等. 生物炭对东北黑土理化性质影响研究[J]. 中国农学通报, 2018, 34(35):67-71. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18060099
[34]	张伟婷, 郭宇轩, 魏圆慧, 等. 生物炭对林地土壤团聚体稳定性与肥料氮分布的影响[J]. 福建农业学报, 2024, 39(3):345-353.
[35]	赵广才, 何中虎, 刘利华, 等. 肥水调控对强筋小麦中优9507品质与产量协同提高的研究[J]. 中国农业科学, 2004,37:352.
[36]	徐彬, 王小利, 蒙婼熙, 等. 减氮配施生物炭对水稻产量及不同生育期氮素累积的影响[J]. 福建农业学报, 2022, 37(12):1528.
[37]	樊树雷, 李忠元, 徐沁怡, 等. 生物炭、EM菌有机肥和化肥混施对桃园土壤肥力、树体生长及果实品质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2022(11):78.
[38]	吴昱, 赵雨森, 刘慧. 不同的生物炭施用量和施用年限对土壤结构性指标的影响[J]. 水利天地, 2019, 002(003):5-11.

施用生物炭并减少灌水量对麦田土壤团聚结构及冬小麦产量的影响

Effects of Biochar Application and Reducing Irrigation Amount on Soil Agglomeration Structure and Yield of Winter Wheat

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 38

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	公霞, 陈猛猛, 王兆杰, 丁效东. 生物炭及改性生物炭对滨海盐渍化稻田土壤磷素淋失的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(8): 57-62.
[2]	王林闯, 刘璐, 李建明, 尹莲, 许文钊, 罗德旭, 孙玉东, 赵建锋. 灌水量和灌水频率对设施小果型西瓜产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(7): 33-38.
[3]	叶扬, 向贵琴, 郭晓雯, 闵伟, 郭慧娟. 生物炭对咸水滴灌棉田土壤细菌群落的调控效应[J]. 中国农学通报, 2024, 40(6): 91-100.
[4]	乔月, 胡诚, 万建华, 徐化林, 刘茂军, 郭卫红, 戴黎, 张春华, 邓超然. 不同施肥模式对水稻产量及养分利用效率的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(6): 9-15.
[5]	华旸, 周柳柳, 陈圆圆, 李明婉, 赖勇, 丁申, 杨超臣, 张党权. 生物炭吸附废液染料研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 69-76.
[6]	武美华, 律凤霞, 王德汉, 张胜男, 孙广辉, 付弘婷, 李苹, 黄建凤, 逄玉万. 不同添加剂对好氧堆肥中氮素转化的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 77-86.
[7]	徐建明, 王艳红, 刘忠珍, 郑小东. 有机物料还田对稻田土壤温室气体排放及产量的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 95-101.
[8]	热伊罕古丽·喀迪尔, 周一诺, 张艺, 张梓硙, 邢如平, 马新, 许冲, 刘文利, 吴景贵, 李建明. 施用不同畜禽粪对黑土区坡耕地土壤物理性质影响的差异性[J]. 中国农学通报, 2024, 40(35): 89-98.
[9]	王晋飞, 朱勇勇, 高志红, 邝春议, 张翔, 陈晓远. 基于文献计量学的秸秆生物炭研究态势分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(35): 138-147.
[10]	郭树芳, 翟丽梅, 刘宏斌, 雷宝坤. 不同有机物料对洱海流域农田土壤温室气体排放的短期影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(33): 68-77.
[11]	吕志伟, 罗春红, 李冬梅, 金梅娟, 张燕辉, 陆长婴, 王海候. 热解温度对生物炭物理及化学吸附能力的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(32): 68-76.
[12]	张莉, 张坤, 车迅, 孙蕊, 熊斌强, 杨兴奎, 王耀锋. 不同地区辣椒秸秆生物炭中磷溶出性能研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(31): 78-82.
[13]	聂浩, 李平, 郎漫, 张君岳, 杭子轩, 陈柏彤, 李楠. 不同氮磷肥配施生物炭对污染土壤镉有效性和青菜吸收镉的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(29): 31-38.
[14]	刘丹妮, 陈伟盛, 黄连喜, 刘忠珍, 王艳红, 魏岚. 生物炭-椰糠栽培基质特性及其对香蕉组培苗生长的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(28): 112-118.
[15]	赵佳, 胡晓航, 李彦丽. 甜菜糖厂滤泥与生物炭配施对东北黑土农田土壤性质和有机碳组分影响的研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(26): 38-45.