農(nóng)作物秸稈生物炭對(duì)土壤改良的作用

柴文武

生物炭是有機(jī)物原料在完全或部分缺氧環(huán)境下，產(chǎn)生的一種有機(jī)物質(zhì)，其特性含碳量豐富、性質(zhì)穩(wěn)定。在自然條件下，生物炭呈堿性，可用來(lái)改善酸性土壤;生物炭的體重小，表面積大，吸附能力強(qiáng)，可用來(lái)提高土壤通氣性，改善土壤持水能力，使農(nóng)作物更好生長(zhǎng)。

研究表明，秸稈生物炭對(duì)土壤修復(fù)有改良效果，使用5%秸稈生物炭修復(fù)土壤中的鉛、鎘、鋅的含量，并連續(xù)培養(yǎng)42天，可提高土壤pH值0.42，TCLP-P提高107.56%。5%秸稈生物炭處理的TCLP提取態(tài)鉛、鎘、鋅分別降低了10.44%、19.79%、5.02%，有效降低了土壤重金屬遷移性。無(wú)論土壤是否受到鉛鋅尾礦污染，3%生物炭能夠抑制鉛鋅尾礦污染導(dǎo)致的土壤pH值降低;添加3%生物炭均能顯著提高土壤pH。農(nóng)作物桔桿生物炭對(duì)尾礦污染土壤和未污染土壤中重金屬有效態(tài)的影響不同，與未污染土壤進(jìn)行比較，3%生物炭的鈍化作用并不能消除鉛鋅尾礦污染導(dǎo)致的重金屬有效態(tài)含量的增多。秸稈和生物炭還田均顯著提高0～20厘米和20～40厘米深度土壤的TOC（TOC是指總有機(jī)碳，反映的是水體受到有機(jī)物污染的程度）和土壤大團(tuán)聚體數(shù)量R（0.25）（其值越大表示土壤的團(tuán)聚度越高，團(tuán)聚體穩(wěn)定性便越強(qiáng)，土壤抗侵蝕能力越強(qiáng)），秸稈生物炭還田對(duì)0～20厘米深度土壤平均重量直徑的提升更為顯著。

生物炭還改變了細(xì)菌的群落構(gòu)成和化學(xué)性質(zhì)，土壤全氮、碳和氮比例、pH、有效磷和陽(yáng)離子交換能力對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化貢獻(xiàn)較大，其中提高土壤細(xì)菌群落多樣性和豐富度的主控環(huán)境因子是全氮和pH。在適宜的的條件下才能保證土壤微生物的活力，提高土壤的肥力水平。生物炭施加到土壤后，在對(duì)玉米非根際土壤微生物群落的相對(duì)豐度及多樣性產(chǎn)生了較大的影響，非根際土壤微生物群落的相對(duì)豐度和多樣性明顯提升，而根際土壤微生物群落的相對(duì)豐度及多樣性變化較小。空白對(duì)照組和施炭實(shí)驗(yàn)組玉米根際土壤微生物群落多樣性及相對(duì)豐度均隨著時(shí)間推移而增加。

農(nóng)作物秸稈生物炭與其他的營(yíng)養(yǎng)肥料按一定的比例相結(jié)合，例如，用生物炭和雞糞進(jìn)行鎘污染土壤修復(fù)，過(guò)程中降低玉米根、莖、葉中鎘的含量，也顯著減小土壤中的有效態(tài)鎘含量以及玉米重金屬鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)。用生物炭和雞糞進(jìn)行鎘污染土壤修復(fù)可通過(guò)增強(qiáng)玉米的抗氧化性能，從而促進(jìn)鎘脅迫下玉米生長(zhǎng);且二者聯(lián)合應(yīng)用更有利于降低土壤鎘的生物有效性，減少玉米對(duì)鎘吸收和疊加。

實(shí)驗(yàn)表明，施用秸稈生物炭能使葡萄園土壤容重降低9.40%，土壤中的含水量增加30%以上;葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量隨秸稈生物炭施用年份延長(zhǎng)而逐年增加;在施用生物炭的第2年和第3年，葡萄產(chǎn)量分別增加了11.74%和20.07%;葡萄的總酸含量降低了6.30%和10.34%;總糖含量和糖酸比分別提高了6.29%和10.34%、13.51%和25.04%，葡萄施用秸稈生物炭的產(chǎn)量更高、品質(zhì)更佳。