生物碳對(duì)糧油作物生長(zhǎng)影響的研究

李勝

近些年，用生物碳對(duì)土壤進(jìn)行改良已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)之一。國(guó)際生物碳聯(lián)盟將生物碳定義為在缺氧環(huán)境中的一種通過熱裂解得到的固體材料。生物碳有很多優(yōu)良特性，例如，含碳量高、比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)豐富、pH高、具有較強(qiáng)的氧離子交換能力及理化性質(zhì)穩(wěn)定等，目前已成為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境及能源領(lǐng)域關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。由生物體高溫碳化所得到的產(chǎn)物——生物碳，其在我們?nèi)粘Ｉ钪泻苋菀椎玫缴a(chǎn)原料，例如動(dòng)物糞便、木屑、農(nóng)作物秸稈及城市中的生活垃圾都可以作為生產(chǎn)生物碳的原料。生物碳可將農(nóng)業(yè)廢棄物碳化成生物碳，其不僅可以增加土壤中碳的產(chǎn)量，減少二氧化碳的釋放，而且在生物碳施入土壤后，對(duì)土壤的化學(xué)、生物、物理學(xué)性質(zhì)都有較大的改善，并且生物碳還可以提高土壤肥力，為土壤提供或保持養(yǎng)分。因此，生物碳可以作為一種肥料或者土壤改良劑促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

1 生物碳

生物碳屬于一種惰性機(jī)碳，其非常難以分解，并且穩(wěn)定性極強(qiáng)。生物碳是通過本身具有較大的比面積和陽離子交換量，進(jìn)而達(dá)到吸附保持土壤養(yǎng)分，維持土壤體系平衡，提高利用率，減少養(yǎng)分流式，提高作物總產(chǎn)量的效果。在土壤中使用生物碳可有效提高土壤離子交換量，增加全氮和可利用性磷的含量，生物碳還可以促進(jìn)植物對(duì)磷、鉀、鈣、鋅、銅等離子的吸收。

2 生物碳對(duì)糧油作物生長(zhǎng)的影響

2.1 生物碳對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響

石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)系馬莉等研究生物碳對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響分析如下。首先設(shè)置3種物料，450℃、600℃和750℃熱解制備的生物碳，每種有機(jī)物料設(shè)置3個(gè)施用量，分別為0.5%、1.0%和2.0%（占土壤的比例）;同時(shí)，以不添加物料土壤作為對(duì)照。結(jié)果顯示，這3種溫度熱解制備的生物碳可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高，同時(shí)還顯著提高了小麥地上部干物質(zhì)重及土壤中氮素殘留量、吸收量等，也減少了土壤小麥體系氮素表觀損失量。從上述實(shí)驗(yàn)得出，750℃制備的生物碳促進(jìn)小麥生長(zhǎng)的效果最好、氮素吸收量最高、土壤氮素殘留量最高、整體氮素?fù)p失最小。最后得出結(jié)論，對(duì)于生物碳處理而言，隨著熱解溫度的升高，小麥氮素吸收量增大、土壤氮素殘留量增大、整體氮素?fù)p失降低。因此生物碳還田是提高養(yǎng)分利用，減少氮素?fù)p失的有效途徑，從而提高資源合理利用。

2.2 生物碳對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉春來等為探究不同基質(zhì)材料的生物碳對(duì)土傳病害的抑制能力和對(duì)作物的促生作用，以玉米莖腐病為研究對(duì)象，通過向土壤中添加3%的生物碳處理，利用盆栽試驗(yàn)測(cè)定了4種生物碳（稻殼生物碳A、竹碳生物碳B、稻殼生物碳C、麥稈生物碳D）分別對(duì)玉米莖腐禾谷鐮孢菌的防控效果和玉米植株生長(zhǎng)的影響。結(jié)果顯示，添加4種生物碳后，玉米植株的株高、根長(zhǎng)（麥稈碳D處理稍低于對(duì)照外）、鮮重均高于接種病原菌處理的對(duì)照。稻殼碳A和竹制碳B處理顯著的降低了莖腐病病原菌的侵染危害，控制效果分別達(dá)到52%和53.48%;其他兩種生物碳控害效果不明顯。表明土壤中添加生物碳后，對(duì)玉米莖腐病起到了較好的抑制效果，且對(duì)植株生長(zhǎng)具有明顯的促生作用。

2.3 生物碳對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所王悅滿等通過添加不同生物碳，即小麥秸稈和木質(zhì)鋸末分別在500℃和700℃制備的4種生物碳，研究其在混合施加或表面施加這兩種施加方式下對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：（1）與對(duì)照相比，施加生物碳的處理對(duì)水稻株高和反映葉綠素含量的SPAD值有積極影響，株高在抽穗期、灌漿期、成熟期表施處理大于混施處理。表施處理SPAD值和歸一化植被指數(shù)NDVI略小于混施處理。（2）施加生物碳可顯著提高水稻的結(jié)實(shí)率，增幅可達(dá)到4.88%～8.59%，表施處理的結(jié)實(shí)率均高于對(duì)應(yīng)的混施處理的，但表施和混施處理對(duì)有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重影響差異不顯著。（3）生物碳促進(jìn)了水稻增產(chǎn)，而生物碳表施處理較混施對(duì)水稻增產(chǎn)的效應(yīng)更為明顯。（4）生物碳增加了水稻的收獲指數(shù)，增幅2.58%～10.56%，表施和混施處理對(duì)收獲指數(shù)影響無顯著差異。（5）施加生物碳普遍提高了氮磷鉀偏生產(chǎn)力，較對(duì)照提高了9.81%～36.25%。