生物炭对不同条件下玉米生长及产量的影响

汤振彬

（辽阳市农业综合行政执法队，辽宁 辽阳 111000）

将生物质废弃物回收再利用，热解转化为生物炭，是一种固废处置新途径。生物炭施入土壤后，由于其独特的结构和理化性质，可以起到改良土壤、修复土壤污染、固碳减排、抑制土壤排放温室气体、提高农作物产量等作用。生物炭对农作物产量的具体影响还没有取得共识，本文就生物炭对不同条件下玉米生长及产量的影响做一分析。

1 不同盐渍土中生物炭对玉米生长的影响

迮裕雯等研究江苏滨海垦区两种典型盐渍土（沙壤土和粉沙壤土）中添加不同含量的生物炭（0、25、50、75、100克／公斤），对土壤理化性质的影响和对玉米品种苏玉29的生长影响。生物炭和必要的肥料随翻耕进入土壤耕作层0～20厘米内，使用淡水浇灌。在玉米收获后对0～20厘米和20～60厘米的土层取样。在0～20厘米土层中，施用生物炭导致土壤容重降低，生物炭的施用量超过一定范围时，沙壤土的容重逐渐稳定，而粉沙壤土容重升高。随着土壤中施加生物炭量的增加，两种土壤的孔隙度升至最大值后呈下降趋势，沙壤土中施加生物炭量的最大值为75克/公斤，粉沙壤土的最大值为50克/公斤。在添加了生物炭后，沙壤土和粉沙壤土有机质含量都有不同程度的提升。在不同深度的土层中，两种土壤中的钠含量随生物炭含量升高而降低，钾、钙、镁的含量随之升高，且粉沙壤土的改变更加明显。

在检测玉米指标时发现，沙壤土中的净光合速率、气孔导度、叶绿素质量分数随生物炭的含量升高而升高，在100克/公斤逐渐达到峰值。粉沙壤土中，低浓度的生物炭对玉米的生长有着促进作用，在50克/公斤达到峰值。在沙壤土中，随着生物炭添加量增多，玉米产量也增加，玉米地上干物质质量、百粒质量、籽粒产量、水分利用率等都较未添加生物炭的玉米有所增加，但25克/公斤组较未添加组增加的不明显。在粉沙壤土中，玉米的地上干物质质量、百粒质量、籽粒产量和水分利用效率都随着生物炭添加量先增加，在50克/公斤到达峰值后开始下降，100克/公斤组的玉米各项产量指标最低。所以在盐渍土中加入适量的生物炭，有助于玉米生长，提高产量，而过量的生物炭或许会导致玉米早衰，降低光合作用能力，产量下降。

2 不同轮耕方式下生物炭用量对玉米产量和土壤理化性质的影响

郭书亚等研究生物炭与轮耕方式是否可以改善土壤理化性状实验，设置旋耕和深耕两种轮耕方式设置三组不同的生物炭用量，分别为（2.5、5.0、7.5吨/公顷），以旋耕不施加生物炭为对照组。在0～20厘米土层中旋耕处理的土壤容重随生物炭用量的增加而降低，土壤孔隙随生物炭用量的增加而显著增加。深翻耕处理的20～40厘米土层内，土壤容重显著降低，并且大大增加了土壤孔隙度，0.25毫米以上的团聚体占比和土壤有机质含量随着生物炭施用量增加而增加。6个实验组的产量都较对照组增多，其中深翻耕生物炭含量在7.5吨/公顷的实验组的玉米产量最多。

3 不同灌水条件下生物炭量对玉米产量的影响

薛建文等研究节水灌溉条件下生物炭对玉米田土壤氨挥发的影响，结果表明在同样的灌水量条件下，氨挥发随生物炭施用量的增加而降低，玉米产量随生物炭量的增加先增加到最大值后开始下降，适量的生物炭可以减少氨挥发，提高玉米产量。灌溉可以减少土壤中的氨挥发，土壤中施用生物炭可以抵消节水灌溉降低的玉米产量。

杨威等研究在干旱地区盐碱地不同灌水下限条件下施用生物炭对玉米产量的影响，实验设置3个灌水下限和3个生物炭施用量，共9个实验组。实验检测玉米田土壤耕层0～15厘米的含水量可知，不同灌水下限施用生物炭都可提高土壤含水量，且施用生物炭的第一年高于第二年。检测耕层0～15厘米土壤有机质和碱解氮含量可知，同一个灌溉下限，土壤有机质和碱解氮含量随生物炭施用量增高而增高，玉米产量也会随之增高。

4 咸水灌溉下生物炭对玉米生长的影响

方明航等研究灌溉3克/升的微咸水和盐渍土的条件下，生物炭对玉米生长的影响。分析实验结果可知，各项理化性质在灌溉微咸水的条件下，土壤中添加生物炭可降低土壤中钠离子浓度、土壤容重和电导率。生物炭降低了盐分对玉米的胁迫作用和氧化应激作用。玉米叶绿素质量分数、净光合速率和气孔导度都随着生物炭的施用量增多而增高，土壤中脱落酸、过氧化氢和丙二醛的质量也都有不同程度的降低。土壤中不施加生物炭，只使用微咸水浇灌会抑制玉米生长，导致玉米产量下降。灌溉微咸水的条件下施用生物炭，可减小微咸水对玉米产量的影响，但还是低于淡水灌溉的产量。

5 菌根共生条件下生物炭对玉米生长的影响

杨怡森等研究丛枝菌根真菌共生体系下施加不同浓度的生物炭对玉米生长的影响。在玉米根系接种丛枝菌根真菌可以提高玉米根系的活力和吸收能力，促进玉米生长发育，提升玉米产量。实验在玉米出苗后20天、50天、70天采样进行各种指标的测量。实验结果表明，施加生物炭可显著降低30天和50天时真菌对玉米根系的侵染，这时的玉米根系指标相比对照组的玉米根系指标下降，但施加生物炭提高土壤肥力，提高了玉米干物质质量。在70天时玉米开花期需要大量养分，但生物炭降低菌根的侵染率，降低了玉米根系活性，低浓度的生物炭不足以提供玉米所需养分，导致玉米干物质积累较少，高浓度生物炭足以提供养分，相比对照组，干物质质量较高。生物炭会抑制真菌浸染玉米根系，降低玉米根系活性，但生物炭可改变土壤性质，提高土壤养分，保证玉米营养充足，提升玉米叶绿素含量和干物质质量。

6 连年施加生物炭对玉米产量的影响

魏永霞等研究了连续4年施加生物炭对土壤理化性质和玉米产量及可持续性的影响。实验结果表明，随着生物炭的增加4年中土壤容重有减小的倾向，孔隙度有逐渐增加的倾向。适量的生物炭可有效提高气相和液相比例，降低土壤固相比例。随施炭量的增加后3年广义土壤结构指数先增大后减小，土壤三相结构距离数先减小后增大，均在第4年5吨/公顷实验组达到最优，同时土壤三相比最接近理想状态，偏离值最小。连续4年随着生物炭的增加，土壤平均质量直径、几何平均直径和大于0.25毫米的团聚体含量先增加后减小。土壤0～60厘米土层储水量呈先升高后降低；60～100厘米土层土壤储水量与施炭量呈负相关。逐年施加5吨/公顷生物炭可明显促进玉米产量稳定性与可持续性。

7 结束语

生物炭自身发达的孔隙结构和强大的吸附能力，可以改善土壤的结构，提升土壤有机质含量，增强土壤保水保肥的能力，但累积施炭量过高会使土壤固相、液相、气相比例失调，致使土壤结构变差。生物炭的持水性和斥水性使其可以吸附水分，但土壤中生物炭施加过量，斥水性和细粒子结构会阻碍渗水，降低土壤储水量。所以，适量的生物炭可以促进玉米生长，提高玉米产量。在实际的玉米种植中，根据不同的耕作方式和土壤类型选择适宜的生物炭用量。