生物炭施用对夏填闲甜高粱氮素吸收及土壤氮层间运移的影响

乔亚振 王大凤 卢树昌 李夏雯 谭婷婷 陈霖 林子欣 郭蓉

摘    要：集約化设施土壤氮素积累日益严重，导致土壤氮素环境风险增大。试验不同用量水平生物炭，即0%，0.5%，2%，4%，8%等5个处理，研究生物炭施用对夏填闲甜高粱氮素吸收及土壤氮素变化的影响。结果表明，随着生物炭用量增加，饲用甜高粱总生物量和总吸氮量呈现先增加后减少的趋势，2%生物炭处理吸收设施土壤氮素效果最好，吸氮量为194.95 kg·hm-2，0.5%生物炭处理次之，吸氮量为158.54 kg·hm-2。甜高粱种植前后，土壤全氮含量和土壤硝态氮含量均显著降低，减少幅度也是先增大后减小，其中2%和0.5%生物炭处理对土壤氮层间运移有良好阻控效果。5个生物炭处理中，全氮含量在2%生物炭处理降幅最大为35.49%，土壤表层硝态氮含量亦以2%生物炭处理降幅最大为69.7%，0.5%生物炭处理次之，为65.4%。综上，在本试验条件下，0.5%～2%生物炭施用水平对降低设施土壤氮素环境风险有显著效果。

关键词：生物炭;设施土壤;氮素吸收;运移

中图分类号：S514;S156.2                 文献标识码：A                DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.03.011

Effects of Biochar Application on Nitrogen Absorption of Summer Catch Sweet Sorghum and Nitrogen Transport Between Soil Layers

QIAO Yazhen， WANG Dafeng， LU Shuchang， LI Xiawen， TAN Tingting， CHEN Lin， LIN Zixin， GUO Rong

（College of Agronomy and Resource Environment， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Abstract：Soil nitrogen accumulation in intensive facilities is becoming more and more serious， which leads to the increase of soil nitrogen environmental risk. The experiment was conducted with biochar and sweet sorghum， five different biochar levels including 0%， 0.5%， 2%， 4%， and 8% were set， and the effects of biochar application on nitrogen absorption of sweet sorghum and soil nitrogen change were studied. The results showed that with the increase of biochar dosage， the total biomass and nitrogen uptake of forage sweet sorghum showed a trend of first increase and then decrease， 2% biochar treatment had the best effect of absorbing soil nitrogen， and the nitrogen uptake was 194.95 kg·hm-2， followed by 0.5% biochar treatment， which was 158.54 kg·hm-2.Before and after planting sweet sorghum， soil total nitrogen content and soil nitrate nitrogen content decreased significantly， and the reduction range also showed a trend of increased first and then decreased， in which 2% and 0.5% biochar treatment had a good control effect on soil nitrogen interlayer transport.Among the five biochar treatments，the total nitrogen content of 2% biochar treatment decreased by 35.49%，the surface nitrate nitrogen content in 2% and 0.5% biochar treatment decreased by 69.7%， 65.4%， respectively.In comprehensively， 0.5%-2% biochar application level werethe optimal level， which had a significant effect on reducing the environmental risk of nitrogen in greenhouse soil.

Key words： biochar; greenhouse soil; nitrogen absorption; transport

2.3.3 饲用甜高粱种植前后设施土壤硝态氮层间运移状况 如图4所示，种植饲用甜高粱后不同土层中硝态氮含量与种植前相比大多都有所降低。其中，0～30 cm硝态氮含量降低幅度最大的为C3处理，30～60 cm和60～90 cm降低幅度最大的为C4处理，90～120 cm土层中硝态氮降幅最大的处理是C1;除C4处理90～120 cm土层硝态氮含量较种植前有所增加以及C1在30～60 cm土层硝态氮有部分上升外，其他处理较种植前均有所降低。4个土层硝态氮降幅的总值及平均值变化趋势均为C3>C2>C4>C5>C1，其中最佳处理为C3，即2%生物炭施用水平下硝态氮含量降低最为明显。

3 结论与讨论

本研究发现，随着土壤中生物炭含量的增加，作物的生物量和吸氮量均呈现先增加后减少的趋势，即在一定范围内施加生物炭可以促进饲用甜高粱的生长，这与余端等[14]的研究结论一致;从设施土壤氮素含量变化情况来看，2%生物炭施用水平下种植饲用甜高粱可以更好地降低设施土壤全氮含量以及表層硝态氮含量，而0.5%生物炭施用水平下效果仅次之。同时，饲用甜高粱硝态氮其他土层含量种植后较种植前相比均有所降低，说明施用生物炭均能显著降低设施土壤硝态氮含量，降低设施土壤氮素环境风险;李建荣等[15]研究土壤中8 t·hm-2生物炭促进植株生长发育、提高作物产量较为合适的选择，与本实验最佳用量不同，考虑其原因可能是由于其研究是与氮肥共同施用，且种植作物为玉米，所以产生用量的不同;种植甜高粱前后C4（4%）处理90～120 cm土层硝态氮含量较种植前有所增加，可能是在作物生长过程硝态氮出现了向下淋洗的问题，C1（0%）在30～60 cm土层硝态氮有部分上升，可能是由于在作物生长过程中出现了硝态氮的积累。

从饲用甜高粱生物量、吸氮量来看，C3处理较好，即2%生物炭施用水平下能更好的促进饲用甜高粱生长，在土壤氮运移方面，C3（2%）处理较好，C2（0.5%）处理次之，能够很好的阻控土壤氮素层间运移，有效降低设施土壤氮素环境风险。综合来看，0.5%～2%生物炭水平为适宜水平。

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