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黑土是我国东北地区主要耕作土壤，有机质含量丰富，肥力高，但近年来由于水土流失严重、不合理的耕作、掠夺式的开发以及气候等因素使黑土严重退化，导致黑土有机质的含量急剧降低，黑土层变薄，理化性质恶化，作物产量严重下降。因此为保证我国粮食安全，如何恢复退化黑土的肥力是我们亟待解决的问题。本试验通过添加两种有机物料:有机肥和生物炭，研究其对退化黑土基础理化性质、土壤呼吸、土壤酶活性、有机碳及其组分和大豆幼苗生长的影响，为恢复退化黑土的肥力提供理论依据。
本试验通过土壤培养试验和大豆盆栽试验，分别探讨添加与生物炭有机肥对退化黑土基础理化性质、土壤呼吸、土壤酶活性、有机碳及其组分，以及添加生物炭与有机肥对大豆幼苗生长的影响。其中土壤培养试验、盆栽试验的试验设计均为2因素3水平完全随机试验设计，分别为9个处理，其中有机肥3个水平(M0:0 g·kg-1; M1:13.64 g·kg-1; M2:27.27 g·kg-1)，生物炭3个水平(C0:0g·kg-1;C1:1.36g·kg-1; C2:2.73 g·kg-1)，每个处理4个重复，编号为M0C0、M1C0、M2C0、M0C1、M1C1、M2C1、M0C2、M1C2、M2C2。研究结果如下:1.在120天培养结束后有机肥与生物炭及二者交互作用均对土壤最大持水量、pH值有极显著的影响，对失水率影响不显著，有机肥与生物炭对土壤有机质有极显著的影响，二者交互作用对其影响不显著，与对照相比，M2C2处理的黑土最大持水量和有机质含量最高，最大持水量比M0C0处理高出10.41％，有机质比M0C0处理高出196.04％，M1C1处理的失水率最慢，M2C0、M0C1、M0C2处理的土壤pH值最接近于7。
2.有机肥或生物炭及二者交互作用均对CO2速率、CO2积累量有极显著的影响。添加有机肥与生物炭后在培养第15天时CO2速率达到高峰后迅速下降至120天时各处理土壤呼吸速率均接近于对照处理，在培养第15天时，M1C2处理的呼吸速率最高为359.41 mg·kg-1，比M0C0处理显著高于10.90倍。随着培养时间的增长，CO2呼吸积累量在逐渐升高但增长速率在逐渐减小最后趋于稳定。在培养第120天的时候，各处理之间CO2呼吸积累量为M1C2处理的呼吸积累量最高为5106.22 mg·kg-1，显著高于M0C0处理234.85％。
有机肥与生物炭及二者的交互作用均对蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性达到显著或极显著的影响，随着培养时间的增加，蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶的活性逐渐升高，且均在培养第80天时酶活性达到最高，其中培养第80天时M2C1处理的蔗糖酶活性最高为0.3039 mg·g-1，显著高于M0C0处理8.07％。M0C2处理的过氧化氢酶活性最高为0.4322umol·g-1，高于M0C0处理10.14％。M1C0处理的多酚氧化酶活性最高为2.9548 mmol·g-1，高于M0C0处理9.74％。
3.在培养120天的时间里有机肥、生物炭及其二者的交互作用均对土壤有机碳、活性有机碳、微生物量碳、腐殖酸、游离腐殖酸、水溶性有机碳、还原糖、酚类化合物的含量有显著或极显著影响。随着培养时间的增加，土壤有机碳、腐殖酸、水溶性有机碳、还原糖含量培养至第60天时达到峰值，其中M2C0处理的土壤有机碳含量最高为29.76 g·kg-1，显著高于M0C0处理86.35％。M2C1处理腐殖酸含量最高为3.7093 mg·g-1，显著高于M0C0处理125.59％。M1C1处理水溶性有机碳最高为2.0499 mg·g-1，比M0C0处理高18.82％。M2C2处理还原糖含量最高为170.8826 ug·g-1，比M0C0处理高92.03％。土壤活性有机碳含量培养至第30天达到峰值，其中M2C0处理的土壤活性有机碳含量最高为1.9833 mg·g-1，显著高于M0C0处理116.94％。土壤微生物量碳、酚类化合物含量在培养至第80天时达到峰值，其中M2C1处理的土壤微生物量碳含量最高为90.5273 mg·kg-1，显著高于M0C0处理17.84％，M2C2处理的酚类化合物含量最高为21.1123 ug·g-1，比M0C0处理高37.81％。土壤游离腐殖酸在培养第10天时M2C2处理最高为2.6425 mg·g-1，比M0C0处理高109.53％。
4.有机肥或生物炭及二者交互作用均对植株干重、氮磷钾积累量、根干重、根长、根尖数、根表面积、根平均直径、根体积都达到显著或极显著的影响，其中有机肥与生物炭及二者交互作用对SPAD影响不显著，二者交互作用对根平均直径影响不显著。M2C1处理的植株干重、氮磷钾积累量、SPAD、根干重、根长、根尖数、根表面积、根体积最高，分别高于M0C0处理33.95％、63.21％、48.14％、50.66％、11.80％、106.51％、35.54％、49.05％、19.87％、61.34％。M1C2处理的根的平均直径最高，高于M0C0处理3.97％。
综上所述，对所有测定项目及其变化的主成分分析结果得知M2C1处理综合效果最好，为最优处理。因此，施用有机肥配合生物炭可以改善退化黑土的土壤理化性质，促进土壤呼吸，提高土壤酶活性，增加土壤有机碳、活性有机碳、微生物量碳、腐殖酸、水溶性有机碳等的含量，能够促进大豆幼苗生长。
本试验通过土壤培养试验和大豆盆栽试验，分别探讨添加与生物炭有机肥对退化黑土基础理化性质、土壤呼吸、土壤酶活性、有机碳及其组分，以及添加生物炭与有机肥对大豆幼苗生长的影响。其中土壤培养试验、盆栽试验的试验设计均为2因素3水平完全随机试验设计，分别为9个处理，其中有机肥3个水平(M0:0 g·kg-1; M1:13.64 g·kg-1; M2:27.27 g·kg-1)，生物炭3个水平(C0:0g·kg-1;C1:1.36g·kg-1; C2:2.73 g·kg-1)，每个处理4个重复，编号为M0C0、M1C0、M2C0、M0C1、M1C1、M2C1、M0C2、M1C2、M2C2。研究结果如下:1.在120天培养结束后有机肥与生物炭及二者交互作用均对土壤最大持水量、pH值有极显著的影响，对失水率影响不显著，有机肥与生物炭对土壤有机质有极显著的影响，二者交互作用对其影响不显著，与对照相比，M2C2处理的黑土最大持水量和有机质含量最高，最大持水量比M0C0处理高出10.41％，有机质比M0C0处理高出196.04％，M1C1处理的失水率最慢，M2C0、M0C1、M0C2处理的土壤pH值最接近于7。
2.有机肥或生物炭及二者交互作用均对CO2速率、CO2积累量有极显著的影响。添加有机肥与生物炭后在培养第15天时CO2速率达到高峰后迅速下降至120天时各处理土壤呼吸速率均接近于对照处理，在培养第15天时，M1C2处理的呼吸速率最高为359.41 mg·kg-1，比M0C0处理显著高于10.90倍。随着培养时间的增长，CO2呼吸积累量在逐渐升高但增长速率在逐渐减小最后趋于稳定。在培养第120天的时候，各处理之间CO2呼吸积累量为M1C2处理的呼吸积累量最高为5106.22 mg·kg-1，显著高于M0C0处理234.85％。
有机肥与生物炭及二者的交互作用均对蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性达到显著或极显著的影响，随着培养时间的增加，蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶的活性逐渐升高，且均在培养第80天时酶活性达到最高，其中培养第80天时M2C1处理的蔗糖酶活性最高为0.3039 mg·g-1，显著高于M0C0处理8.07％。M0C2处理的过氧化氢酶活性最高为0.4322umol·g-1，高于M0C0处理10.14％。M1C0处理的多酚氧化酶活性最高为2.9548 mmol·g-1，高于M0C0处理9.74％。
3.在培养120天的时间里有机肥、生物炭及其二者的交互作用均对土壤有机碳、活性有机碳、微生物量碳、腐殖酸、游离腐殖酸、水溶性有机碳、还原糖、酚类化合物的含量有显著或极显著影响。随着培养时间的增加，土壤有机碳、腐殖酸、水溶性有机碳、还原糖含量培养至第60天时达到峰值，其中M2C0处理的土壤有机碳含量最高为29.76 g·kg-1，显著高于M0C0处理86.35％。M2C1处理腐殖酸含量最高为3.7093 mg·g-1，显著高于M0C0处理125.59％。M1C1处理水溶性有机碳最高为2.0499 mg·g-1，比M0C0处理高18.82％。M2C2处理还原糖含量最高为170.8826 ug·g-1，比M0C0处理高92.03％。土壤活性有机碳含量培养至第30天达到峰值，其中M2C0处理的土壤活性有机碳含量最高为1.9833 mg·g-1，显著高于M0C0处理116.94％。土壤微生物量碳、酚类化合物含量在培养至第80天时达到峰值，其中M2C1处理的土壤微生物量碳含量最高为90.5273 mg·kg-1，显著高于M0C0处理17.84％，M2C2处理的酚类化合物含量最高为21.1123 ug·g-1，比M0C0处理高37.81％。土壤游离腐殖酸在培养第10天时M2C2处理最高为2.6425 mg·g-1，比M0C0处理高109.53％。
4.有机肥或生物炭及二者交互作用均对植株干重、氮磷钾积累量、根干重、根长、根尖数、根表面积、根平均直径、根体积都达到显著或极显著的影响，其中有机肥与生物炭及二者交互作用对SPAD影响不显著，二者交互作用对根平均直径影响不显著。M2C1处理的植株干重、氮磷钾积累量、SPAD、根干重、根长、根尖数、根表面积、根体积最高，分别高于M0C0处理33.95％、63.21％、48.14％、50.66％、11.80％、106.51％、35.54％、49.05％、19.87％、61.34％。M1C2处理的根的平均直径最高，高于M0C0处理3.97％。
综上所述，对所有测定项目及其变化的主成分分析结果得知M2C1处理综合效果最好，为最优处理。因此，施用有机肥配合生物炭可以改善退化黑土的土壤理化性质，促进土壤呼吸，提高土壤酶活性，增加土壤有机碳、活性有机碳、微生物量碳、腐殖酸、水溶性有机碳等的含量，能够促进大豆幼苗生长。