连年施加生物炭对黑土区土壤改良与玉米产量的影响

为研究连年施加生物炭对黑土区坡耕地的土壤结构、持水性能、玉米产量及可持续性的影响,从2015年开始,在黑土区3°坡耕地径流小区内,将玉米作为试验作物连续进行4年生物炭效应试验.共设置C0(0 t/hm2)、C25(25 t/hm2)、C50(50 t/hm2)、C75(75t/hm2)和C100(100 t/hm2)5种生物炭的施用量处理.结果 表明:4年中土壤容重随生物炭的增加有减小的倾向,孔隙度有逐渐增加的倾向;适量生物炭可有效降低土壤固相比例,提高气相和液相比例,除2015年外,连续3年广义土壤结构指数(GSSI)随施炭量的增加先增大后减小,土壤三相结构距离指数(STPSD)随施炭量的增加先减小后增大,均在第3年C50处理达到最优(99.96、0.63),同时土壤三相比偏离值R最小(1.03),三相比最接近理想状态;连续4年大于0.25 mm团聚体含量R0.25、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)随着生物炭的增加有先增加后减小的倾向;连续3年加入50t/hm2生物炭提高土壤稳定性的效果最好;连续4年饱和含水率与施炭量呈正相关;除2015年外,田间持水率随施炭量的增加先增加后减小,分别在C100、C50、C50和C25处达最优,在2018年C25处为峰值37.33％;土壤有效含水率与田间持水率的变化规律相同.玉米各生育期0～60 cm土层土壤储水量呈先升高后降低倾向;60～100 cm土层土壤储水量与施炭量呈负相关;玉米产量可持续性指数(SYI)在C50处达到最大(0.954),变异系数(CV)在C100处理处最低(0.022);逐年施加50 t/hm2生物炭对促进玉米产量稳定性与可持续性效果最明显.