生物质炭对海南可变电荷土壤N转化影响研究

Application of N fertilizer is not only an important measure to increase or maintain the soil fertility in variable soils in Hainan,but also play an important role in increasing the yield and improving the quality for tropical crops. However, application of N fertilizer caused severely regional and global environmental problems. Biochar influence the soil N transformations directly or indirectly occuring to its structures and properties. Field experiments and indoor simulation tests will be carried out to study the effects of application of biochar on the soil N directions and the effects on the N mineralization, N nitrification, N denitrification, ammonia volatilization and N leaching, respectively.And the same time, analysis of N transformation enzymes, N transformation microbial activities and variable charge soil characteristic will be combined with the aboves to explore the mechanisms of biochar effects on N directions. This studies can provide the theoretical basis for the reduction of N application,but increasing or maintaining yields and reducing the negative effects of N environment.

氮肥施用是海南可变电荷土壤地力维持的重要措施，已为保证热带作物产量提高和品质改善发挥着极其重要的作用，但氮肥施用也引发了严重的区域和全球环境问题。生物质炭因结构和性质能直接或间接影响土壤N转化，从而影响N的环境效应。本项目通过田间试验研究海南可变电荷土壤施用生物质碳对N去向的影响，再利用室内模拟试验开展生物质碳与矿化、硝化、反硝化的关系及生物质炭与氨挥发、N淋失的关系，结合N转化相关酶、相关微生物、可变电荷土壤电荷性质和可变电荷土壤性质的分析，以探索生物质炭对N去向影响的相关机理，为海南可变电荷土壤实现减N保产或增产，减少N环境负面效应提供理论依据。

选取海南典型的10种生物质材料，分别在300℃、500℃和700℃条件进行厌氧裂解，获得30种供试生物质炭材料。然后利用室内培养和田间试验结合，研究生物质炭对土壤性质、硝化作用、N2O排放、土壤微生物及木瓜等典型热带作物生长的影响。研究结果如下：1、生物质炭的酸碱度及盐基离子含量因制备温度和制备原料的不同而有明显差异。同种制备原料下，热解温度越高，生物质炭的碱度越高。同一制备温度下，豆科作物制备的生物质炭的盐基离子含量较高，更适合用于补充海南盐基不饱和土壤的盐基含量。建议采用大豆于500℃下生成生物质炭来改良海南盐基不饱和的酸性土壤。.2、土壤添加大豆、花生和水稻等秸秆后并淹水能显著提高土壤pH、有机质和速效钾含量，且快速降低土壤Eh。大豆秸秆、花生秸秆、甘蔗渣等能显著降低土壤N2O排放，其中大豆秸秆的减排效果最佳，但大豆秸秆、花生秸秆、水稻秸秆能显著促进CH4排放，从而导致综合温室效应增加。相较四种材料，大豆秸秆的综合温室效应最低，且改良土壤效果佳，更适合作为强还原灭菌法的理想材料。.3、生物质炭显著增加土壤有机碳、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量，还能显著提高阳离子交换量、交换性盐基总量、盐基饱和度和土壤pH；生物质炭显著降低土壤交换性酸，尤其是交换性酸中交换性铝含量。生物质炭对旱地土壤酸度的改良优于水田土壤。.4、生物质炭促进硝化作用进行，生物质炭对硝态氮有保蓄能力，降低硝态氮的淋溶风险。不同温度制备的生物质炭对N2O排放的影响不同，300℃制备的生物质炭促进N2O排放，而500℃和700℃制备的生物质炭则显著抑制土壤N2O排放。所有材料中，甘蔗渣在500℃生成生物质炭更利于N2O减排。.5、生物炭增加了木瓜产量。20 t/hm2生物质炭和40 t/hm2生物质炭的处理，其木瓜产量分别比CK高21.10 %和21.25 %。.生物质炭对海南可变电荷土壤作用效果以及氮转化因生物质炭的制备原料、制备温度、土壤类型以及土壤水分状况等而异，生物质炭还能提高作物的产量。因此，生物质炭用之于海南可变电荷土壤时，要综合考虑上述因素.