施用生物炭对土壤养分有效性和离子交换性能影响的整合分析

作者：冉继伟; 齐昕; 武栋; 黄敏; 蔡泽江; 黄亚萍^*; 张文菊

来源：中国生态农业学报（中英文）, 2023, 31(09): 1449-1459.

• 生物炭
• 土壤养分有效性
• 交换性盐基离子
• Meta分析

为准确评估施用生物炭对土壤养分有效性及交换性盐基离子的影响,通过收集2000—2020年发表的文献,获得不施生物炭(空白无添加)和单施生物炭648组匹配数据、不施生物炭和生物炭配施化肥430组匹配数据。采用数据整合分析(Meta-analysis)方法,分析了不同方式施用生物炭对土壤氮磷含量(总氮、NH4+-N、NO3–-N、OlsenP)、交换性盐基离子(K+、Ca2+、Na+和Mg2+)及阳离子交换量(CEC)的影响。结果显示:施用生物炭(单施或与化肥配施)土壤氮磷含量增加14.0%～128.1%、盐基离子含量增加22.5%～270.2%。对不同方式施用生物炭的效果比较可知,生物炭与化肥配施对土壤养分的提升效果更加显著,单施生物炭对土壤盐基离子提升效果更高。进一步分析显示,当生物炭原料pH≥8时,单施生物炭显著增加土壤Olsen-P含量达10.3%～58.5%;制备温度>500℃时,单施生物炭对土壤盐基离子含量的增加幅度为33.9%～384.7%;生物炭施用量<10 t·hm-2时,生物炭与化肥配施对土壤Olsen-P含量增加幅度(374.1%)高于单施生物炭(2.1%);在pH<6.5土壤施用生物炭提高土壤氮磷及交换性钙含量,其中单施生物炭土壤Olsen-P含量和CEC的增幅分别达45.0%和17.9%。因此,施用生物炭能有效改善土壤养分有效性和离子交换性能,降低环境风险。实际应用中需要根据不同目的选择生物炭单施或配施化肥,同时综合生物炭特性、施用量和土壤属性条件,有效利用生物炭提升土壤肥力是未来农业高质量发展的重点方向。

• 单位
  武汉理工大学; 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所; 中国农业科学院衡阳红壤实验站; 中国农业大学