生物炭改良土壤机理及其对水热条件的响应

开发利用生物能源不仅能缓解能源危机，遏制温室效应的进一步加剧，其副产品- - 生物炭还在改良土壤、抑制植物病虫害、改善作物品质等方面具有积极的作用。但生物炭在土壤中的稳定性受生产材料及条件制约，其改良土壤的作用也因土壤环境条件的不同而发生显著变化。本课题拟以辽宁耕作棕壤为供试土壤，通过盆栽试验分析不同类型生物炭对土壤pH、CEC、微生物量、土壤有机碳、腐殖质等理化性质及作物产量与品质的影响，获得适宜的生物炭类型；通过室内模拟培养试验，在不同温度、水分条件及冻融作用影响下进行长期好气培养，连续监测土壤有效养分、有机碳、腐殖质等其他土壤理化性质的动态变化情况，研究生物炭改良土壤作用的过程及其与影响因素间的关系，从而探讨施用生物炭的适宜土壤环境条件及其在北方地区的作用特点。该项目对于丰富土壤学理论、指导生物炭应用具有十分重要的意义，对利用土壤固碳、实现温室气体减排也具有重要参考作用。

开发利用生物能源不仅能缓解能源危机，遏制温室效应的进一步加剧，其副产品——生物炭还在改良土壤、抑制植物病虫害、改善作物品质等方面具有积极的作用。但生物炭在土壤中的稳定性受生产材料及条件制约，其改良土壤的作用也因土壤环境条件的不同而发生显著变化。本课题以辽宁地区的主要耕作土壤为供试土壤，通过室内模拟培养试验、温室盆栽试验和化验分析相结合的方法，研究了不同类型生物炭对土壤pH、阳离子交换量、速效氮磷钾、有机碳、腐殖质等理化性质及小麦产量与品质的影响。结果表明，（1）施用生物炭可降低小麦的无效小穗数，增加有效小穗数和籽粒数，明显改善植株氮、钾素营养状况；且作物秸秆炭在促进小麦生长、提高产量、改善品质方面的作用效果明显优于木炭，但在碱性土壤上施炭时应注意控制施用剂量。（2）施用生物炭可有效降低碱性土壤的pH，增加土壤有效磷、有效钾的含量，促进缓效磷、钾的活化，提高土壤供磷、释钾能力，增强土壤交换性能；秸秆炭的效果也同样好于木炭。（3）提高土壤温度可促进磷、钾养分的溶出，增加土壤淋失风险，但添加秸秆炭可有效降低土壤氮素的淋失；添加秸秆炭还可增加土壤有机质、腐殖质、胡敏酸和胡敏素的含量，且该作用受温度影响较小，主要与秸秆炭用量有关。（4）添加生物炭的土壤，其pH值、阳离子交换量均随土壤水分、培养温度及冻融交替次数的变化而变化。土壤pH及CEC对土壤水分条件及冻融交替变化的响应更为敏感，而培养温度则是次要的影响因子，应开展更为长期的动态监测试验探讨冻融交替对土壤-生物炭体系理化特性的影响。上述研究对于丰富土壤学理论、指导生物炭应用具有十分重要的意义，对利用土壤固碳、实现温室气体减排也具有重要参考作用。. 在研究过程中，课题组有11人次参加国内举行的6次国际或全国学术会议，做学术报告2次；指导7名研究生参与试验研究；已发表相关学术论文3篇，其中SCI收录1篇，EI收录2篇，目前正在撰写中的论文尚有3篇。