夜間增溫下施用生物炭和硅肥對(duì)稻田土壤養(yǎng)分含量的影響

陶思敏 婁運(yùn)生 邢鈺媛 王坤 劉健 蘇磊 湯麗玲

摘要：夜間增溫幅度大于白天是氣候變暖的顯著特征之一。為探明夜間增溫下施用生物炭和硅肥對(duì)稻田土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分狀況的影響，進(jìn)行田間模擬試驗(yàn)。田間模擬試驗(yàn)于2019年在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行。供試土壤為潴育型水稻土，供試水稻品種為南粳5055。田間試驗(yàn)采用3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，夜間增溫設(shè)3個(gè)水平（常溫對(duì)照、5 mm鋁箔膜覆蓋、11 mm鋁箔膜覆蓋），生物炭設(shè)3個(gè)水平（不施加、施7.5 t/hm2、施17.5 t/hm2），硅肥設(shè)3個(gè)水平（不施加、施200 kg/hm2鋼渣粉、施200 kg/hm2礦粉）。結(jié)果表明，夜間增溫會(huì)降低稻田土壤平均有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量及非根際土銨態(tài)氮含量，提高土壤有效磷含量;施生物炭和硅肥可整體上緩解夜間增溫對(duì)土壤養(yǎng)分含量的不利影響，有利于保持稻田土壤養(yǎng)分肥力和水稻可持續(xù)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：夜間增溫;生物炭;硅肥;土壤養(yǎng)分;稻田

中圖分類號(hào)： S511.06;S153.6? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）15-0198-09

收稿日期：2020-11-21

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（編號(hào)：DD20190305）;國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：41875177、41375159）。

作者簡(jiǎn)介：陶思敏（1995—），女，山東泰安人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究。E-mail：taosimin1212@163.com。

通信作者：婁運(yùn)生，博士，教授，主要從事生態(tài)環(huán)境氣象、全球變化生態(tài)學(xué)研究，E-mail：yunshlou@163.com;蘇 磊，碩士，工程師，主要從事地球化學(xué)研究，E-mail：sulei@mail.cgs.gov.cn。

氣候變暖是全球氣候變化的主要特征之一。過去130年，全球地表平均溫度已經(jīng)上升了 0.85 ℃[1]。氣候變暖存在顯著的晝夜不對(duì)稱性，即夜間增溫幅度大于白天[2]。增溫對(duì)植物地上部的影響，已有較多研究[3]。夜間增溫抑制水稻光合特性，降低蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，顯著降低葉片凈光合速率。夜間增溫導(dǎo)致低緯度地區(qū)水稻分蘗數(shù)減少，生育期縮短，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)減少，籽粒產(chǎn)量下降[4-8]。但是，有關(guān)增溫對(duì)土壤養(yǎng)分變化有何影響關(guān)注較少。

生物炭具有多孔性、強(qiáng)吸附性和高度難降解性。生物炭可增加稻田土壤的比表面積[9-10]，增強(qiáng)持水保肥性[11-12]，改善土壤酸堿性[13]，促進(jìn)養(yǎng)分吸收[14]，減少溫室氣體排放[15]，對(duì)水稻生長(zhǎng)指標(biāo)，如株高、有效分蘗數(shù)、葉面積指數(shù)、千粒質(zhì)量等均有促進(jìn)作用[16-19]。

硅是地殼中含量最豐富的元素之一，也是對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用的元素[20]。水稻是典型的喜硅作物，而土壤供給是水稻所需硅素的主要來源[21-23]。研究表明，硅可以提高水稻莖稈抗倒伏能力[24]，增強(qiáng)水稻抗旱性[25]，促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育[26]，增強(qiáng)水稻抗病蟲害能力[27]。施硅可以提高葉面積指數(shù)、穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量[28]。施用硅肥可以提高有效磷和有效硅含量，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成[29]。施硅是保持土壤養(yǎng)分均衡、實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的重要措施[30]。

目前有關(guān)增溫、生物炭或施硅單因素或雙因素對(duì)土壤養(yǎng)分的影響已有相關(guān)研究[31-33]，但3個(gè)因素對(duì)稻田土壤養(yǎng)分的耦合影響，尚缺少研究。因此，本研究通過田間試驗(yàn)，探討夜間增溫下施加生物炭和硅肥對(duì)稻田土壤養(yǎng)分的影響，以期為應(yīng)對(duì)氣候變化背景下水稻可持續(xù)生產(chǎn)及稻田土壤養(yǎng)分肥力變化，為深入開展氣候變化對(duì)農(nóng)田地上、地下生態(tài)系統(tǒng)的影響研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（32.0°N，118.8°E）進(jìn)行，時(shí)間為2019年5—10月。該站地處亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，雨熱同季，年均降水量>1 000 mm，年均氣溫為15.6 ℃。供試土壤為潴育型水稻土，灰馬肝土屬，土壤質(zhì)地為壤質(zhì)黏土，全碳、全氮、黏粒含量分別為19.40、1.45、26.10 g/kg，pH值為 6.2，土水比為1 g ∶1 mL。供試生物炭為稻殼生物炭（天津亞德爾生物質(zhì)科技股份有限公司），含碳量約為50%，pH值為 10.18，土水比為1 g ∶10 mL。供試硅肥為鋼渣粉、礦粉，鋼渣粉pH值為 8.09，礦粉pH 值為9.22，土水比為1 g ∶10 mL。供試水稻品種為南粳5055，育苗時(shí)間為2019年5月10日，移栽時(shí)間為2019年6月14日。

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3個(gè)因素為夜間增溫（W）、施生物炭（B）、施硅（Si）。夜間增溫設(shè)3水平，即W0（常溫對(duì)照）、W1（5 mm鋁箔膜覆蓋）、 W2（11 mm鋁箔膜覆蓋）。生物炭設(shè)3個(gè)水平，即B0（不添加）、B1（施入7.5 t/hm2）、B2（施入17.5 t/hm2）。移栽前稱取生物炭3、7 kg各3份，在翻耕農(nóng)田時(shí)使生物炭與土壤均勻混合。硅肥設(shè)3個(gè)水平，即 Si0（不施硅）、Si1（施鋼渣）和、Si2（施礦粉），鋼渣粉和礦粉施用量均為200 kg/hm2。移栽前稱取鋼渣硅肥634 g、礦粉硅肥278 g各3份，在翻耕農(nóng)田時(shí)播撒。每個(gè)小區(qū)施高濃度復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）315 g作為基肥。采用被動(dòng)增溫法模擬夜間增溫，在小區(qū)四周架設(shè)不銹鋼架，夜間（19：00至翌日06：00）將鋁箔反光膜置于鋼架上方，覆蓋水稻冠層，根據(jù)水稻生長(zhǎng)進(jìn)程調(diào)整鋁箔膜高度，使鋁箔膜與水稻冠層間距始終保持在0.3 m左右。為防止鋁箔膜覆蓋影響降水接納及增溫設(shè)施被大風(fēng)破壞，在雨雪天及風(fēng)速大于10 m/s時(shí)不覆蓋鋁箔膜。小區(qū)面積為2×2=4 m2，共9個(gè)小區(qū)。

采用根袋法區(qū)分水稻根際土和非根際土。在水稻移栽時(shí)每個(gè)小區(qū)選4株長(zhǎng)勢(shì)良好的水稻幼苗分別移入根袋植于田間，于水稻關(guān)鍵生育期（拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期）各采集1株根袋中的水稻，根袋內(nèi)土樣即為根際土，同時(shí)采集根袋外土樣即為非根際土。將采集的土樣裝入塑料自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，挑去植物根系殘?bào)w、枯枝落葉和石塊，之后將土樣自然風(fēng)干，磨碎過篩，置于塑料自封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測(cè)定分析方法

土壤銨態(tài)氮含量采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定;硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法測(cè)定;有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀含量采用醋酸銨提取-火焰光度法測(cè)定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定[34-36]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)匯總和極差分析使用Microsoft Excel 2019軟件，圖表繪制使用Origin 8.0軟件，單因素方差分析使用SPSS 26.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際土養(yǎng)分變化

2.1.1 銨態(tài)氮含量變化

由圖1可知，各處理根際土銨態(tài)氮含量全生育期變化趨勢(shì)大體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，其中，除W1B1Si2和W1B2Si0處理外，銨態(tài)氮含量均在灌漿期達(dá)最大值，各處理全生育期銨態(tài)氮含量平均值以W1B2Si0處理最低，W0B1Si1處理最高。

2.1.2 硝態(tài)氮含量變化

由圖1可知，各處理根際土硝態(tài)氮含量的變化大體表現(xiàn)為升—降—升趨勢(shì)，在開花期明顯下降，灌漿期有略微回升。各處理根際土硝態(tài)氮平均含量在孕穗期達(dá)到最大值，約為32.4 mg/kg;平均含量最小值出現(xiàn)在開花期，約為24.8 mg/kg。全生育期硝態(tài)氮含量平均值呈現(xiàn)W2B0Si2處理平均值最低，而W1B2Si0處理平均值最高。

2.1.3 有效磷含量變化

由圖1可知，各處理根際土有效磷含量全生育期變化趨勢(shì)較平緩，灌漿期有下降趨勢(shì)。W2B0Si2和W0B1Si1處理的根際土有效磷含量在拔節(jié)期達(dá)最大值，W0B0Si0、W1B2Si0和W2B1Si0處理在孕穗期達(dá)到最大值，其他處理在開花期達(dá)最大值;各處理的有效磷平均含量在灌漿期達(dá)最小值。全生育期有效磷含量平均值呈現(xiàn)W0B0Si0處理平均值最低，W2B0Si2處理平均值最高。

2.1.4 速效鉀含量變化

由圖1可知，各處理根際土速效鉀含量的變化表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì)，在開花期明顯上升，灌漿期下降。除W0B0Si0和W2B0Si2處理外，各處理速效鉀含量在開花期達(dá)最大值，全生育期W2B2Si1處理速效鉀含量平均值最低，W0B1Si1處理平均值最高。

2.1.5 有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖1可知，各處理根際土有機(jī)質(zhì)含量變化表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì)，在開花期明顯上升，灌漿期有下降趨勢(shì)。各處理有機(jī)質(zhì)含量均在開花期達(dá)最大值;除W0B2Si2和W1B2Si0處理外，各處理下有機(jī)質(zhì)含量最小值均出現(xiàn)在灌漿期。全生育期平均值呈現(xiàn)W0B0Si0處理平均值最低，W0B1Si1處理平均值最高。

2.2 非根際土養(yǎng)分變化

2.2.1 銨態(tài)氮含量變化

由圖2可知，各處理非根際土銨態(tài)氮含量全生育期變化趨勢(shì)表現(xiàn)為先降后升的趨勢(shì)。其中W0和W1處理在灌漿期達(dá)最大值，W2處理在開花期達(dá)最大值。各處理在全生育期銨態(tài)氮含量平均值以W0B0Si0處理最低，W0B2Si2處理最高。

2.2.2 硝態(tài)氮含量變化

由圖2可知，各處理非根際土硝態(tài)氮含量變化表現(xiàn)為升—降—升趨勢(shì)，在開花期明顯下降，灌漿期略微回升。除W0B2Si2處理外，各處理非根際土硝態(tài)氮含量均在孕穗期達(dá)到最大值。全生育期硝態(tài)氮含量平均值呈現(xiàn)W2B1Si0處理最低，而W1B1Si2處理最高。

2.2.3 有效磷含量變化

由圖2可知，各處理非根際土有效磷含量全生育期變化趨勢(shì)較平緩，開花期有輕微上升趨勢(shì)。除W0B0Si0和W2B2Si1處理外，各處理非根際土有效磷含量在開花期達(dá)最大值。全生育期有效磷含量平均值呈現(xiàn)W0B2Si2處理最低，W2B0Si2處理最高。

2.2.4 速效鉀含量變化

由圖2可知，各處理非根際土速效鉀含量變化大體表現(xiàn)為先升后降趨勢(shì)，在開花期明顯上升，灌漿期下降。各處理非根際土速效鉀含量均在發(fā)育后期（開花期和灌漿期）達(dá)最大值，最小值均出現(xiàn)在拔節(jié)期。全生育期平均值呈現(xiàn)W2B0Si2處理平均值最低，W0B1Si1處理平均值最高。

2.2.5 有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖2可知，各處理非根際土有機(jī)質(zhì)含量變化表現(xiàn)為先升后降趨勢(shì)，在灌漿期明顯下降。有機(jī)質(zhì)含量最小值出現(xiàn)在灌漿期。全生育期速效鉀含量平均值呈現(xiàn)W2B0Si2處理最低，W1B2Si0處理最高。

2.3 土壤養(yǎng)分含量極差和顯著性分析

2.3.1 銨態(tài)氮含量分析

由表1、圖3可知，3因素對(duì)銨態(tài)氮含量的影響程度不同。對(duì)于根際土，3因素影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>生物炭>硅肥。其中 5 mm 鋁箔膜覆蓋（W1）會(huì)降低根際土銨態(tài)氮含量;與W1處理相比，11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）會(huì)增加根際土銨態(tài)氮含量，但仍低于W0處理下銨態(tài)氮含量;施入 7.5 t/hm2 生物炭（B1）會(huì)提高銨態(tài)氮含量，而施用 17.5 t/hm2 生物炭（B2）則有抑制作用;隨施硅增加，根際土銨態(tài)氮含量升高，不同水平的硅肥對(duì)根際土銨態(tài)氮含量均有提升作用。根際土銨態(tài)氮含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W0B1Si2。由表1可知，夜間增溫對(duì)根際土銨態(tài)氮含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭和硅肥均無顯著影響（P>0.05）。對(duì)于非根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為生物炭>硅肥>夜間增溫。其中夜間增溫會(huì)降低非根際土銨態(tài)氮的含量，具有抑制作用;提高生物炭和硅肥施用量，均對(duì)非根際土的銨態(tài)氮含量起促進(jìn)作用。非根際土銨態(tài)氮含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W0B2Si2。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫、施生物炭和硅肥對(duì)非根際土銨態(tài)氮均無顯著影響（P>0.05）。

2.3.2 硝態(tài)氮含量分析

由表2、圖4可知，3因素對(duì)硝態(tài)氮含量的影響程度不同。對(duì)于根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>硅肥>生物炭。其中 5 mm 鋁箔膜覆蓋（W1）可以提升根際土硝態(tài)氮的含量，而11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）會(huì)降低根際土硝態(tài)氮含量;隨著生物炭施加量的增加，根際土硝態(tài)氮含量不斷升高，不同水平的生物炭對(duì)根際土硝態(tài)氮含量均有提升作用;對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）會(huì)降低硝態(tài)氮含量;與Si1處理相比，施入 200 kg/hm2 礦粉（Si2）則對(duì)根際土硝態(tài)氮含量有輕微提升作用，但仍低于Si0處理。根際土硝態(tài)氮含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W1B2Si1。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫和施硅肥對(duì)根際土硝態(tài)氮含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭則無顯著影響（P>0.05）。

對(duì)于非根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>硅肥>生物炭。其中5 mm鋁箔膜覆蓋（W1）可以提升非根際土硝態(tài)氮的含量，然而，11 mm? 鋁箔膜覆蓋（W2） 會(huì)降低非根際土硝態(tài)氮含量;隨著生物炭施加量的增加，非根際土硝態(tài)氮含量不斷升高，不同水平的生物炭對(duì)非根際土硝態(tài)氮含量均有提升作用;對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）會(huì)略微降低硝態(tài)氮含量，而施入200 kg/hm2礦粉（Si2）則會(huì)提升非根際土硝態(tài)氮含量。非根際土硝態(tài)氮含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W1B2Si2。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫對(duì)非根際土硝態(tài)氮含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭和硅肥均無顯著影響（P>0.05）。

2.3.3 有效磷含量分析

由表3、圖5可知，3因素對(duì)有效磷含量的影響程度不同。對(duì)于根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>生物炭>硅肥。其中 5 mm 鋁箔膜覆蓋（W1）可以提升根際土有效磷的含量，與W1相比，11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）會(huì)降低根際土有效磷含量，但相較于W0仍有很大提升;隨著生物炭施用量的增加，對(duì)根際土有效磷含量的抑制作用逐漸增強(qiáng);對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）對(duì)根際土有效磷含量有提升作用，施用 200 kg/hm2 礦粉（Si2）較Si1處理有進(jìn)一步的提升效果。根際土有效磷含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W1B0Si2。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫對(duì)根際土有效磷含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭和硅肥均無顯著影響（P>0.05）。

對(duì)于非根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>生物炭>硅肥。其中5 mm鋁箔膜覆蓋（W1）和11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）均可以提升非根際土有效磷的含量;隨著生物炭施加量的增加，非根際土有效磷含量不斷降低，不同水平的生物炭對(duì)非根際土有效磷含量均有抑制作用;對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）會(huì)降低有效磷含量，相比于Si1處理，施入200 kg/hm2礦粉（Si2）對(duì)有效磷含量起到輕微提升作用，但仍低于Si0處理。非根際土有效磷含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W2B0Si0。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫對(duì)非根際土有效磷含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭和硅肥均無顯著影響（P>0.05）。

2.3.4 速效鉀含量分析

由表4、圖6可知，3因素對(duì)速效鉀含量的影響程度不同。對(duì)于根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為生物炭>夜間增溫>硅肥。其中 5 mm 鋁箔膜覆蓋（W1）和11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）均可以抑制根際土速效鉀的含量;對(duì)于生物炭，施入7.5（B1）、17.5 t/hm2（B2）均會(huì)降低根際土速效鉀含量;施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）會(huì)提升速效鉀含量，與Si1處理相比，施入200 kg/hm2礦粉（Si2）則對(duì)根際土速效鉀含量有輕微抑制作用，仍然高于Si0處理。根際土速效鉀含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W0B0Si1。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫、施生物炭和硅肥均對(duì)根際土速效鉀含量無顯著影響（P>0.05）。

對(duì)于非根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為夜間增溫>硅肥>生物炭。其中夜間增溫會(huì)降低非根際土速效鉀的含量，具有抑制作用;隨著生物炭施加量的增加，非根際土速效鉀含量不斷升高，不同水平的生物炭對(duì)速效鉀含量均有提升作用;對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）會(huì)提升非根際土速效鉀含量，與Si1處理相比，施入200 kg/hm2礦粉（Si2）則對(duì)速效鉀含量有明顯抑制作用，但Si2處理仍略微高于Si0處理。非根際土速效鉀含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W0B2Si1。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫和施硅肥對(duì)非根際土速效鉀含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而施生物炭則無顯著影響（P>0.05）。

2.3.5 有機(jī)質(zhì)含量分析

由表5、圖7可知，3因素對(duì)有機(jī)質(zhì)含量的影響程度不同。對(duì)于根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為生物炭>硅肥>夜間增溫。其中 5 mm 鋁箔膜覆蓋（W1）和11 mm鋁箔膜覆蓋（W2）均可以抑制根際土有機(jī)質(zhì)的含量;對(duì)于生物炭，施入 7.5 t/hm2（B1）會(huì)提升有機(jī)質(zhì)含量，與B1處理相比，施入17.5 t/hm2（B2）對(duì)根際土有機(jī)質(zhì)含量有輕微抑制作用，但仍遠(yuǎn)高于B0處理;對(duì)于硅肥，施入200 kg/hm2鋼渣粉（Si1）和200 kg/hm2礦粉（Si2）均會(huì)提升根際土有機(jī)質(zhì)含量。根際土有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W0B1Si2。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫、施生物炭和硅肥對(duì)根際土有機(jī)質(zhì)含量的影響均達(dá)到顯著水平（P<0.05），其中施生物炭達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。

對(duì)于非根際土，3因素的影響程度表現(xiàn)為生物炭>夜間增溫>硅肥。其中5 mm鋁箔膜覆蓋（W1）可以提升非根際土有機(jī)質(zhì)的含量，然而，11 mm 鋁箔膜覆蓋（W2）會(huì)降低非根際土有機(jī)質(zhì)含量;對(duì)于生物炭，隨著施用量的增加，均對(duì)非根際土的有機(jī)質(zhì)含量起促進(jìn)作用;對(duì)于硅肥，與Si0處理相比， Si1處理會(huì)略微抑制非根際土有機(jī)質(zhì)含量， 而與Si1處理相比，Si2處理會(huì)對(duì)有機(jī)質(zhì)含量起提升作用，且Si2處理高于Si0處理。非根際土有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最高的最佳因素組合為W1B2Si2。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，夜間增溫和施硅肥對(duì)非根際土有機(jī)質(zhì)含量均無顯著影響（P>0.05），施生物炭對(duì)非根際土有機(jī)質(zhì)含量的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）。

3 討論與結(jié)論

土壤養(yǎng)分含量是表征土壤理化性質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)[37-38]。夜間增溫、施生物炭和施硅肥直接或間接影響土壤養(yǎng)分含量，進(jìn)而影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成。土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量是表征土壤養(yǎng)分的典型參數(shù)，可反映土壤養(yǎng)分含量狀況[39]。

土壤養(yǎng)分對(duì)溫度變化較為敏感。水稻表現(xiàn)為喜銨性，在5 mm鋁箔膜覆蓋增溫下，可以促進(jìn)植物對(duì)銨態(tài)氮的吸收，從而降低土壤銨態(tài)氮含量;而在11 mm鋁箔膜覆蓋情況下，水稻根系對(duì)根際土銨態(tài)氮的吸收可能受抑制，根際土銨態(tài)氮含量較高。5 mm 鋁箔膜覆蓋增溫可能有利于土壤氮轉(zhuǎn)化，促進(jìn)硝化作用，硝態(tài)氮含量增加;硝態(tài)氮不易被土壤膠體吸附，隨夜間增溫作用增強(qiáng)（11 mm鋁箔膜覆蓋），在土壤中的移動(dòng)性增強(qiáng)造成流失，高溫下發(fā)生一定程度的分解，因此，隨夜間增溫水平提高，硝態(tài)氮含量呈先升后降趨勢(shì)。對(duì)于有效磷，夜間增溫導(dǎo)致土壤磷的礦化速率升高，生成更多有效磷，然后磷的礦化速率趨于平穩(wěn)，有效磷的含量呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后基本穩(wěn)定的趨勢(shì)。夜間增溫可能增強(qiáng)土壤微生物活性，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，11 mm鋁箔膜覆蓋下有機(jī)質(zhì)含量明顯降低。

施用生物炭B1處理可不同程度地提高土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機(jī)質(zhì)含量。原因可能在于，生物炭對(duì)NH3和NH+4具有較強(qiáng)吸附作用，減少氨揮發(fā)等氮損失。生物炭可提高土壤原有機(jī)碳的穩(wěn)定性，減少土壤有機(jī)碳礦化量，使土壤有機(jī)碳含量增加。施用生物炭降低土壤有效磷含量，可能在于施加生物炭可調(diào)節(jié)土壤酸堿度，對(duì)土壤磷吸附性增強(qiáng)，使有效磷含量降低。生物炭孔隙結(jié)構(gòu)為土壤微生物提供了良好的棲息環(huán)境，增加了養(yǎng)分有效性，促進(jìn)水稻對(duì)磷的吸收，土壤有效磷含量呈下降或先下降后基本穩(wěn)定的趨勢(shì)。

施硅可使土壤中銨態(tài)氮含量和有機(jī)質(zhì)含量基本不變或逐步上升，原因可能是硅肥有效保留了土壤中的氮元素，可以緩解土壤氮流失現(xiàn)象;施硅會(huì)直接為土壤引入有機(jī)碳源，一定程度上直接增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量。施硅Si1處理會(huì)降低非根際土有效磷含量，原因可能在于，施硅促進(jìn)了植物對(duì)磷的吸收利用，提高了土壤磷有效性，土壤有效磷含量下降。隨硅肥的施用，土壤中速效鉀含量呈先升后降的趨勢(shì)，其中下降的原因可能是硅肥直接為土壤引入了活性有機(jī)物質(zhì)，可以作為土壤微生物的養(yǎng)分，增加土壤微生物數(shù)量，加速水稻對(duì)鉀的吸收進(jìn)程，導(dǎo)致土壤中速效鉀含量降低。

夜間增溫會(huì)降低水稻關(guān)鍵生育期土壤速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量及非根際土銨態(tài)氮的平均含量，提高非根際土有效磷含量，11 mm鋁箔膜覆蓋下硝態(tài)氮含量明顯降低。夜間增溫對(duì)銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量影響均達(dá)顯著水平。施生物炭和硅肥可改善土壤養(yǎng)分狀況，緩解夜間增溫對(duì)土壤養(yǎng)分含量的不利影響。未來可進(jìn)一步探討夜間增溫下施生物炭和硅肥對(duì)水稻土中各類酶活性、微生物多樣性的影響。

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