生物质炭对河套黄灌区盐渍化土壤改良培肥作用与原理

Hetao irrigated region is one of the three irrigated regions in China. The underground water stable changes between 1 to 2m due to the continous water supply from Yellow River. The evaporation is very large. The above good atural conditions induce in salt movement and accumalation in surface soil. Most of the cropland in this region often suffers from salinization.The improvement of the secondary saline soil in this region is quitely different form other normal saline soils. The measures for improving the Hetao irrigated cropland should be fouced on soil structure. Both Salts concentration and accumulation can be thus efectively inhibted and reduced. Biochar has special characters and high potential in improving saline soils of this region. Based on this assumption, we will firstly screen the natures of the biochar made from halophytes. We then investigate the interactions and mechanisms between biochar and soil through lab and field experiments. The integrate innovative techniues can be developed for improving soil structure based on the coupling of biochar with conventional measures.The influence of biochar on wanter-salt movement will be included in this research. It is expected to expore a new measure for salt quick washing and inhibitance of salt accumulation in surface soil. This research is of character in emphasizing the combination of theory and application. We initiate the research of biochar for improving saline soil.

河套黄灌区是我国三大灌区之一，由于黄河补给，地下潜水位维持在1-2m，地表蒸发量非常大，极有利于盐分在表层土壤积聚，大部分耕地反复多次发生不同程度的次生盐渍化。与其他地区盐渍化土壤改良培肥不同，本地区次生盐渍化土壤改良培肥的主要途径之一应是改良土壤结构，提高土壤通透性，加快脱盐进程，降低毛管作用，减轻盐分表积。生物质炭具有独特的"秉性"，并赋予其具有改良培肥次生盐渍化土壤巨大的潜力。本项目首先研究了解耐盐植物生物质炭特性，在此基础上，室内模拟与田间试验紧密结合，进一步研究了解生物质炭与土壤颗粒相互作用及其原理，并结合常规的土壤结构改良措施，研发生物质炭主导的次生盐渍化土壤结构综合改良培肥技术措施；研究生物质炭对水盐运动影响与原理，研发适合本地区次生盐渍化土壤快速脱盐与阻抑盐分积聚技术。本项目理论与实践紧密结合，具有鲜明的特色，也开创了生物质炭在盐渍化土壤改良培肥作用先河。

生物质炭的“秉性”赋予其具有改良河套黄灌区盐渍化土壤巨大的潜力。本项目首先比较研究本地区典型生物质慢速热裂解条件及其主要产物的特性，再通过室内模拟并结合田间试验，进一步研究了解不同生物质炭对盐渍化土壤肥力的影响过程与机理，获得如下主要研究结果：.1..慢速热裂解产物及其特性因原材料和热裂解条件而异，红柳、柳枝稷、芨芨草、猪毛菜、油葵秸秆、牛粪等生物气和生物油具有直接作为燃料的价值，生物质炭均具有良好的孔隙结构、表面带有大量的各种官能团，具有吸附离子和分子的能力，特别是耐盐植物生物质炭还含有大量的矿质营养元素，如K+。综合来看，500℃下反应2h制备的生物质炭适合用作土壤调理剂。.2..无论是向土层加入生物质炭，还是生物质炭沟/井，均能够大大加快盐渍化土壤盐分洗脱，其中，0～35 cm土层加入生物质炭淋出液出流时间最早, 盐分洗脱的效果最好；比起稻草和牛粪生物质炭，油葵秸秆的效果最好；随着生物质炭加入量越大，淋洗液出现的时间越早，但2%的生物质炭加入量就可以取得满意的结果；对盐分离子淋洗也产生不同的影响, 促进Na+、K+和Mg2+的洗脱, 但抑制Ca2+洗脱，在淋洗初期生物质炭促进Cl-和SO42-洗脱, 后期促进了HCO3-和CO32-的洗脱。显然，向盐渍化土壤加入生物质炭，不仅能够提高洗盐效率，减少灌溉水用量，而且可缩短盐分洗脱时间，提前播种，延长作物生长时间，为高产创新条件。.3..施用生物质炭，土壤容重降低了4-14%，碱化度降低了22-32%，大孔隙、大团聚体、总有机碳和全氮、碱解氮、有效磷和速效钾等指标，均随着生物质炭的用量增加而提高，但随施用时间延长而降低。微生物量碳周转期延长了120-150%，而微生物量氮磷周转期则分别缩短了10-32%和5-50%，还提高了nirK型反硝化细菌的群落多样性。玉米的地上部生物量及其氮磷钾吸收量也随生物质炭用量增加而提高。显然，施用生物质炭能够改善盐渍化土壤物理结构，提高土壤养分含量，从而促进作物生长，改善营养状况，提高作物产量。