【摘 要】
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青藏高原气候冷凉,秸秆直接还田腐解困难,将其制成生物炭还田,有利于改善土壤结构,减少养分淋失,提高农业资源利用率。本试验将吸附试验、土柱试验和盆栽试验相结合,探讨了不同生物炭种类和用量对于氮磷养分吸附、水分入渗和蒸发、养分淋溶和利用的影响。吸附试验研究了马铃薯秆、枸杞枝、油菜秆在热解温度为300、400、500、600、700℃下制成的生物炭对NH4+-N、PO43--P和NO3--N的吸附性能及
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青藏高原气候冷凉,秸秆直接还田腐解困难,将其制成生物炭还田,有利于改善土壤结构,减少养分淋失,提高农业资源利用率。本试验将吸附试验、土柱试验和盆栽试验相结合,探讨了不同生物炭种类和用量对于氮磷养分吸附、水分入渗和蒸发、养分淋溶和利用的影响。吸附试验研究了马铃薯秆、枸杞枝、油菜秆在热解温度为300、400、500、600、700℃下制成的生物炭对NH4+-N、PO43--P和NO3--N的吸附性能及机理。确定最优制炭温度后,采用土柱模拟研究3种类型生物炭在不同用量下的水分入渗和养分淋溶情况。进一步通过盆栽试验探究不同生物炭用量（1%、3%、5%）对土壤肥力、小白菜生长和养分吸收的影响。本研究阐明了不同生物炭种类和用量的保水保肥能力,土壤改良效果及作物生长效应,为青藏高原东部农业区秸秆炭化还田的进一步推广应用提供理论依据和技术支撑。所得主要结果如下:（1）不同热解温度和不同材料生物炭对NH4+-N、PO43--P和NO3--N的吸附性能有较大差异,其中生物炭对NH4+-N和PO43--P的吸附效果较好,但对NO3--N吸附较差。在400℃下制得的马铃薯秆炭对NH4+-N和PO43--P吸附量最大,分别为3.92和3.96 mg·g-1。不同秸秆种类生物炭的养分吸附效果表现为:马铃薯秆炭＞油菜秆炭＞枸杞枝炭。Langmuir模型和准二级动力学方程能较好的拟合马铃薯秆炭对NH4+-N和PO43--P的吸附过程,生物炭对养分的吸附是一个物理-化学复合过程,主要以单分子层的化学吸附为主。热解温度为400℃下制得的马铃薯秆炭具有最佳的养分吸附性能。（2）随生物炭用量增加,水分入渗耗时增加,土壤平均入渗速率降低。生物炭添加5%时,马铃薯秆炭、枸杞枝炭和油菜秆炭的土壤平均入渗速率分别比CK降低了23.48%、15.65%和41.74%。除5%马铃薯秆炭外,其他生物炭处理均降低了水分累积入渗量。添加生物炭抑制了土壤前期蒸发,至蒸发结束,马铃薯秆炭、枸杞枝炭和油菜秆炭的累积蒸发量分别比CK降低8.50%～15.10%、8.86%～15.63%和8.27%～12.96%。Horton模型可较好的模拟各处理土壤水分入渗过程,R~2在0.996-1之间。各生物炭处理均降低了土壤水分淋失量,养分淋失以NO3-为主,添加5%马铃薯秆炭的NH4+、NO3-、PO43-的淋溶量最少,分别比CK降低了11.08%、15.12%、10.32%。从增加水分入渗,减少水分蒸发和降低养分淋溶效果来看,添加5%马铃薯秆炭的保水保肥效果最好。（3）随生物炭用量增加,小白菜干物质量和产量增加,当添加量为5%时,小白菜产量达到最大,较CK提高了64.60%。当生物炭添加3%时。根系生长状况最好,小白菜总根长、总根表面积和总根体积分别比CK提高了40.12%、70.03%、19.96%。生物炭用量为5%时显著提高了小白菜的氮、磷、钾素吸收量,较CK提高了46.81%、41.38%和85.42%。生物炭添加5%时,土壤全氮、全磷、速效磷、速效钾及有机质较CK分别提高23.16%、12.19%、19.08%、96.18%和111.65%,对速效钾和有机质的提升效果最好。添加生物炭显著提高了土壤肥力综合指数。生物炭添加量为5%时,对植株生长,养分吸收和土壤肥力均有较好的促进作用。
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