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生物质炭(biochar)是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类芳香化难溶性固态物质,具有极高的化学稳定性、热稳定性和微生物稳定性,施用于土壤具有固碳减排的功效。广西是中国最大的蔗糖生产基地,在蔗糖生产过程中产生大量有机废弃物一生物质炭。本研究在对广西糖厂蔗渣生物质炭数量和性质调查的基础上,采用实验室培养的方式,添加不同量的生物质炭(ck、0.1%、0.5%、1.0%和2.0%)于旱地和水田土壤研究其对土壤性质的影响,主要研究结果如下:
(1)广西糖厂的蔗渣生物质炭灰分元素含量较高,具有较高使用价值;不同糖厂的生物质炭性质差异较大;同一糖厂不同时间产生的生物质炭性质差异也大。
(2)在标准培养条件下,添加生物质炭各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系(P<0.01);土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响(P<0.01);与对照相比,添加低量(0.1%)的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭(0.1%和0.5%)对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭(1.0%和2.0%)则对水田SOC矿化的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。
(3)培养初期,旱地土壤中铵态氮的含量随生物质炭添加量的增加而减少;添加生物质炭后,水田土壤铵态氮含量虽然有所增加,但并不与生物质炭添加量呈一定的比例关系。整个培养期内,旱地土壤中各处理铵态氮显著低于对照(20-40 d除外),而水田则只有在5-20d时高于其他处理。生物质炭对土壤硝态氮的影响表现为生物质炭添加量高于0.1%时,土壤氮素的硝化速率显著高于对照(P<0.05)。生物质炭对土壤有机氮矿化速率的影响表现为当添加量大于0.1%时,旱地土壤有机氮矿化速率随生物质炭添加量的增大而减少;而水田在生物质炭添加量小于2.0%时各处理土壤有机氮矿化速率差异不显著。培养结束时,水田土壤中无机氮含量各处理无差异,旱地土壤中生物质炭添加量高于1.0%时无机氮含量显著降低(P<0.05)。
(4)添加生物质炭能增加土壤有效磷和交换性钾的含量;添加生物质炭能够活化旱地土壤原有磷元素,而水田土壤磷的活化则与生物质炭添加量相关,高量活化土壤原有磷元素,低量则无活化作用。