生物碳和施氮量对棉花生长及产量的影响
茹思博，赵 靓，苏 倩，马 莉，闵 伟，段锦波，侯振安
【摘 要】摘 要:【目的】研究不同施氮量条件下，生物碳和棉花秸秆对棉花生长及产量的影响。【方法】棉花秸秆在450℃下厌氧热解制备成生物碳。设置等碳量(1.40、2.80 t/hm2)的两个生物碳施用量及与其对应的棉花秸秆用量，生物碳施用量为 2.25、4.50 t/hm2(1/2BC、BC)，棉花秸秆施用量为 2.25、4.50 t/hm2(1/2ST、ST)，同时以空白土壤为对照，并设三个氮肥用量(0、300、450 kg/hm2)。【结果】施用生物碳和棉花秸秆均能显著促进棉花生长、提高棉花产量。不施氮肥条件下，ST和1/2BC处理的棉花干物质重、籽棉产量显著高于BC及1/2ST处理;在施氮肥300 kg/hm2条件下，ST处理的棉花干重、产量最高，1/2BC处理显著高于1/2ST处理;但施氮肥450 kg/hm2条件下，1/2BC及BC处理的棉花干重、产量显著高于1/2ST及ST处理，且随生物碳和秸秆施用量的增加干物质重、籽棉产量均显著增加。【结论】生物碳与氮肥合理配施，有助于促进棉花生长、提高产量。 【期刊名称】新疆农业科学 【年(卷),期】2013(050)007 【总页数】7
【关键词】关键词:生物碳;棉花秸秆;施氮量;棉花;产量
0 引言
【研究意义】土壤有机碳作为土壤和陆地碳库的重要组分，不仅有助于农业的可持续发展，而且对土壤碳库的容量、释放及周转等都有影响。增加土壤有机碳含量，提高作物产量和水氮利用效率是干旱区农田优化管理的重要目标。生
物碳是一种含碳量高、稳定性强的有机碳，可以有效增加土壤碳储量，提高土壤肥力和生产力。【前人研究进展】在农业生态系统中，有机碳有三个来源，即原始植被残留物、农作物残体和人为施入的有机物料［1］。秸秆还田可有效增加土壤有机碳含量，从而改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长，增加作物产量［2～4］。但近年研究结果表明，秸秆还田也存在一定负面影响。如水稻、小麦具有自毒作用，其残体还田后对自身生长有抑制作用［5］;秸秆还田后，土壤温度、湿度增加，为病虫害的发生和流行创造了条件［6］;棉花秸秆的腐解产物不仅抑制棉花种子的萌发，延长种子出苗时间，还影响棉花植株生长［7］。生物碳是生物质(如作物秸秆、动物粪便、城市生活垃圾等)在限氧或厌氧条件下高温热解的产物［8］。施用生物碳可以增加土壤有机碳含量［9］，改善土壤理化性质及生物学特性［10～12］，Matovic等［13］的研究表明，生物碳的施用量为 13.5 t/hm2时，会形成持续近两个世纪的碳库，并保持千年以上的化学稳定性。生物碳具有比表面积巨大且其表面有大量负电荷，因此有很强的养分保留能力，能吸附土壤、沉积物或水中的无机离子和极性、非极性的有机化合物，促进作物对养分元素的吸收，提高肥料利用率［14～16］。另外，生物碳具有疏松多孔的结构，给微生物聚集提供了良好条件，因而可促进土壤中营养元素的循环［17］，间接地提高了土壤有效养分含量和生产力［18，19］。【本研究切入点】新疆作为我国特大型棉花生产基地，平均每年产生棉花秸秆约5.4×106t［20］。将棉花秸秆热解制备的生物碳还田，可以减少秸秆直接还田的不利影响，同时能有效改善土壤生产力。【拟解决的关键问题】通过田间小区试验，探讨施用生物碳和棉花秸秆对棉花生长和产量的影响，为棉花秸秆资源的高效利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
田间试验于2012年在新疆石河子大学农学院试验站进行。土壤类型为灌耕灰漠土，质地为重壤，有机质 9.42 g/kg，碱解氮 36.76 mg/kg，全氮 0.19 g/kg，速效磷 27.42 mg/kg，速效钾 284.82 mg/kg。
供试棉花秸秆采自石河子大学农学院试验站，生物碳以棉花秸秆为原料，在450℃厌氧热解6 h制备而成［9］。棉花秸秆有机碳含量234 g/kg，生物碳有机碳含量625 g/kg，棉花秸秆制备成生物碳的转化率是37.5%。供试作物是棉花品种为新陆早36号。 1.2 方 法
采用田间小区试验，设置土壤处理和施氮量两个因素，其中土壤处理设置五种，即施用等碳量(1.40、2.80 t/hm2)的生物碳和棉花秸秆各两个处理，相应的生物碳施用量为2.25、4.50 t/hm2(分别以1/2BC、BC表示)，棉花秸秆施用量为6.00、12.00 t/hm2(分别以1/2ST、ST表示);同时以空白土壤为对照(CK)。施氮(N)量设三个水平:0、300、450 kg/hm2(分别以 N0、N300、N450表示)。采用完全随机区组试验设计，15个处理，每个处理重复4次，共60个试验小区。
生物碳和棉花秸秆烘干、粉碎后，按设计用量在试验开展的前一年(2011年)秋季均匀撒施后，翻耕入土(翻耕深度20 cm)。试验中氮肥为尿素，其中20%作基肥，与生物碳及棉花秸秆在翻耕前一起施入;剩余氮肥追肥，在棉花生长期内分5次随水滴施，每次施肥量分别占总量的15%、15%、20%、20%和10%。磷(P2O5)、钾肥(K2O)用量分别为105和75 kg/hm2，均作为基肥，翻耕前
生物碳和施氮量对棉花生长及产量的影响
