黑土区坡耕地连年施加生物炭的最佳模式研究

为探讨东北黑土区连续多年施加生物炭的应用效果及其综合影响,寻找最佳的施碳量以及施加年限,于2015年在位于黑龙江省北安市的红星农场开展了生物炭最佳施用模式的研究.按照生物炭的施加量设置Y0(0t/hm2)、Y25 (25 t/hm2)、Y50(50 t/hm2)、Y75(75 t/hm2)、Y100(100 t/hm2)5个处理,每个处理重复两次,连续施加4年(2015-2018年),对土壤理化性质、水土保持效应以及节水增产效应等指标进行观测,建立基于优化遗传算法的投影模型,对指标进行了综合评价.结果 表明:随着生物炭施加量、施加年限的增加,土壤容重呈现降低趋势,土壤pH值、土壤碳氮比则呈现上升趋势,且生物炭的累积施加量越大,这种趋势就越明显.Y25、Y50处理下的田间持水率随着施加年限的增加呈现逐年升高趋势,Y75处理则呈现出先升高、后降低的趋势,Y100处理则呈现逐年下降趋势,其中2018年Y25处理下的田间持水率为37.33％.径流系数与土壤侵蚀量均与施炭量呈现先降低、后升高的趋势,连续施加两年50 t/hm2生物炭的径流减少效果与抗侵蚀效果最优.连续施加4年25 t/hm2生物炭的玉米产量在所有处理中最高,为10 350 kg/hm2.水分利用效率(WUE)的最优处理为2015年的Y50,为32.85 kg/(mm· hm2).通过综合评价模型得出,连续3年施加32.63 t/hm2生物炭为东北黑土区最佳生物炭施用模式.该研究结果可为生物炭对黑土区土壤改良提供理论依据.