





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (19): 4263-4276.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.19.006
段旭坤1(
), 魏禾雅1, 李建政2(
), 田峪萍1, 王立刚1(
)
收稿日期:2025-11-20
接受日期:2026-01-18
出版日期:2026-10-01
发布日期:2026-10-10
通信作者:
联系方式:
段旭坤,E-mail:2524822438@qq.com。
基金资助:
DUAN XuKun1(
), WEI HeYa1, LI JianZheng2(
), TIAN YuPing1, WANG LiGang1(
)
Received:2025-11-20
Accepted:2026-01-18
Published:2026-10-01
Online:2026-10-10
摘要:
【目的】瘠薄旱地农田中长期施用生物炭的效应尚不明确,本研究旨在通过长期定位试验定量分析氮肥减施条件下生物炭施用对黄淮海区域瘠薄农田固碳减排和作物生产的影响,为该区域同类型中低产田生物炭施用提供优化方案与科学依据。【方法】依托于农业农村部燕山生态环境重点野外科学观测试验站,在瘠薄农田开展了10年长期定位试验,设置农民常规施氮(N)、减施40%氮肥(RN)、减氮+每年施用低量生物炭(RNC1)及减氮+每5年施用高量生物炭(RNC5)4个处理,测定土壤有机碳含量及N2O排放通量,并结合土壤理化性状及作物产量等指标综合评价不同生物炭施用处理对瘠薄旱地固碳减排效应及作物生产的影响。【结果】与RN处理相比,RNC1处理显著提高土壤的速效养分水平,有效磷和速效钾分别提高28.5%和7.9%;而RNC5处理更侧重于土壤氮素固持,表层和深层土壤的全氮含量分别显著提高7.4%和13.5%,深层土壤的碱解氮含量显著提高10.3%。施用生物炭显著增加了土壤有机碳储量并改善了土壤碳组分,与N处理相比,RNC1与RNC5处理土壤有机碳储量分别提高了34.8%与38.6%,其中颗粒态有机碳含量分别提高了19.5%和20.5%,矿物结合态有机碳含量分别提高了78.3%和88.9%。减氮配施生物炭还减少了N2O排放,与RNC1处理相比,RNC5处理N2O累计排放量减少了13.0%,表明每隔数年施用一次生物炭能够有效发挥其土壤改良的特性并更有利于农业生态系统固碳减排。【结论】施用生物炭能够大幅提高土壤碳储量、减少温室气体排放、并改善土壤养分环境,其中每5年施用3.85 t生物炭还能够兼顾瘠薄农田固碳与作物产量的稳定性,可作为黄淮海区域瘠薄农田绿色低碳发展策略。
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表2
不同处理对土壤碳组分的影响"
| 处理 Treatment | 可溶性有机碳 Dissolved organic carbon (mg·kg-1) | 微生物量碳 Microbial biomass carbon (g·kg-1) | 颗粒有机碳 Particulate organic carbon (g·kg-1) | 矿物结合态有机碳 Mineral-associated organic carbon (g·kg-1) |
|---|---|---|---|---|
| N | 57.86±3.21b | 66.67±0.86b | 3.47±0.26b | 3.10±0.03c |
| RN | 46.56±0.76c | 78.18±2.81a | 2.65±0.26c | 4.10±0.12b |
| RNC1 | 62.77±2.02a | 65.25±4.24b | 4.15±0.16a | 5.52±0.46a |
| RNC5 | 56.78±2.62b | 63.73±4.00b | 4.19±0.47a | 5.85±0.66a |
图7
温室气体排放、作物产量、土壤有机碳、各理化性状间的相关关系 *:P<0.05;**:P<0.01;***:P<0.001. 下同 The same as below TN:全氮Total nitrogen; TP:全磷 Total phosphorus; TK:全钾 Total potassium; AN:碱解氮 Alkaline-hydrolyzed nitrogen; AP:有效磷 Available phosphorus; AK:速效钾 Available potassium; BD:容重 Bulk density; EC:电导率 Electrical conductivity; DOC:可溶性有机碳 Dissolved organic carbon; MBC:微生物量碳 Microbial biomass carbon; POC:颗粒态有机碳 Particulate organic carbon; MAOC:矿物结合态有机碳 Mineral-associated organic carbon; SOC:土壤有机碳 Soil organic carbon; N2O:氧化亚氮Nitrous oxide; CO2:二氧化碳Carbon dioxide; Yield:产量"
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