生物炭肥料对黑龙江省酸性土壤养分含量和玉米产量的影响

摘要：化肥投入不合理、化肥利用率低严重制约了黑龙江省玉米的发展。本文研究了生物炭基肥对黑龙江省酸性土壤养分含量和玉米产量的影响。采用随机区组设计，设置7个处理，4个重复。结果表明，生物炭基肥料提高了玉米成熟期土壤有机质含量。S1（酸性土壤中的生物炭生物基肥料处理1）、S2（酸性土壤中的生物炭生物基肥料处理2）和S3（酸性土壤中的生物炭生物基肥料处理3）处理有机质含量分别增加15.96%、11.06 % 和 10.03% 分别比 SCK（酸性土壤控制检查）。总氮、总磷、S1处理玉米植株总钾、总钙比SCK分别增加16.81%、15.34%、31.20%和22.96%。S1处理提高了玉米的产量，比SCK高1.94%。S2、S3与SCK处理的产量差异不显着，达到了减施的效果。

关键词

生物炭,酸性 土壤,养分,玉米,产量

一、简介

黑龙江省是我国重要的商品粮基地。目前，化肥投入不合理、化肥利用率低是制约黑龙江省玉米发展的重要因素。因此，迫切需要用新的肥料更新原有的施肥方式。生物炭基肥作为一种新型肥料，可以减少化肥的使用，改善土壤理化性质，促进作物品质生长和增产，降低农业生产成本，有效提高土壤肥力[ 1 ][ 2 ]。

生物炭和生物炭基肥在我国的研发已经有近十年的历史。生物炭被国际学术界誉为“黑金”[ 3 ]。中国每年产生约14亿吨农林废弃物。将生物质炭化技术应用于农田技术，可实现秸秆的有效利用、固碳减排和农业可持续发展[ 1 ][ 2 ][ 3 ]。生物炭具有较大的孔隙率、比表面积、抗氧化性和抗生物分解性，可有效改善理化性质和生物学性质，具有改良酸性土壤的理论基础[ 4] [ 5 ] [ 6 ]。结果表明，生物炭可以促进作物生长，提高作物产量[ 7 ][ 8 ][ 9 ]。在促进作物生长和产量方面，生物炭底肥比单独施用生物炭和常规肥料更稳定、更有效。当生物炭与矿物肥料混合时，它对作物生长具有显着的协同作用[ 10 ]。刘晓虎的研究表明，生物炭基缓释花生专用肥的产量显着高于其他施肥处理[ 11] . 生物炭产业的发展，可以有效地将农业废弃物碳化，进而养活农业，是利国利民生态的朝阳产业[ 12 ]。我国生物炭肥的应用目前处于初步研究和推广阶段，对低产土壤改良、减重减药、有机绿色作物生产等方面发挥着重要作用。

黑龙江省面临化肥投入量大、系列化肥利用率低的问题。本文主要研究了替代生物质炭基肥对黑龙江省酸性土壤养分含量、玉米植株养分含量、玉米干重和产量的影响，明确了替代生物质炭基肥效果。旨在实现肥料零投入，促进土壤改良酸化，为黑龙江省提供参考依据。

2。材料和方法

2.1。测试材料

试验场位于黑龙江省农垦总局牡丹江管理局854农场科技园，2017年（46˚03'22.11''N，132˚56'33.62''E）。土壤类型为东北草甸白土。试验区土壤基本养分背景值为有机质含量30.55 g/kg、pH 5.96、碱解氮含量164.10 mg/kg、速效磷含量32.07 mg/kg、速效钾含量140.00 mg/kg . 玉米生物炭基缓释肥由辽宁省法库县隆泰生物炭工程有限公司生产（总养分含量≥45%，即N+P 2 O 5 + K 2O≥45%），本研究的玉米品种为38P05（吉林省2004年批准的玉米通用品种）。

2.2. 测试设计

采用现场随机区组设计。试验设7个处理，4个重复。7个处理分别为：SKB（酸性土空白处理），即不施肥。SCK（酸性土壤常规施肥控制），即46%尿素225.00 kg/hm 2、64%磷酸二铵225.00 kg/hm 2、60%氯化钾150.00 kg/hm 2。S1（酸性土壤生物质炭基肥处理1），生物质炭施用量和SCK等质量，即生物质炭基肥施用量为600.00 kg/hm 2。S2（酸性土壤生物炭基肥处理2），即生物炭基肥用量减少5%，生物炭基肥用量为570.00 kg/hm 2. S3（酸性土壤生物炭基肥处理3），即生物炭基肥减量10%，施用量为540.00 kg/hm 2。S4（酸性土壤生物炭基肥处理4），即生物炭基肥用量减少15%，施用量为510.00 kg/hm 2。S5（酸性土壤生物炭基肥处理5），即生物炭基肥减量20%，施用量为480.00 kg/hm 2。处理后的肥料一次性作为基肥使用，后期无需追肥。其他肥料按常规生产管理措施于5月3日播种，10月7日收获。

2.3. 测定内容和方法

2.3.1。土壤养分含量测定

“S”（土壤取样法）取样在玉米的关键生长阶段，即拔节期、灌浆期和成熟期进行。土壤充分混合并干燥。土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法，土壤全氮含量采用凯氏定氮法，土壤全磷含量采用氢氧化钠熔融-钼锑比色法测定。用原子吸收分光光度法测定土壤总钾含量、速效钾含量、钙钠含量。采用扩散法测定土壤碱解氮含量。土壤有效P含量采用碳酸氢钠浸出-钼锑比色法。用pH计测定土壤pH值[ 13 ]。

2.3.2. 玉米植株养分含量的测定

在玉米成熟期采集植物样品，即每个小区连续取30株玉米。将植物样品干燥、压碎并过筛。测定植物养分含量。植物总氮含量采用凯氏定氮法测定，植物总磷含量采用氢氧化钠熔体-钼锑反比色法测定。采用原子吸收分光光度法测定植物中总钾含量、钙含量和钠含量。

2.3.3。玉米植株干质、SPAD（土壤和作物分析仪器开发）价值和产量的测定

在玉米的关键生长期，即伸长期、灌浆期和成熟期三个阶段，测定了玉米干品质的变化规律。即测定玉米茎、鞘和叶的干质量、穗干质量和地上总干质量。采用干燥法，即植物各部分在 105℃下干燥 30 min，在 80℃下干燥至质量不变[ 7 ]。在玉米成熟期测定玉米功能叶即倒三叶的SPDA值，采用日本美能达公司生产的spad-502叶绿素仪进行测定。在玉米成熟期，降低玉米安全含水量，测定各处理区的产量。

2.4. 数据分析

采用SPSS（统计产品和服务解决方案）20.0统计软件进行方差分析，绘制Microsoft Excel（微软高级电子表格）2010图表。

3. 结果与分析

3.1。生物炭基肥对玉米SPAD值的影响

SPAD值可用于衡量作物中叶绿素的相对含量。如表1所示，S1处理提高了玉米成熟期SPAD值为62.68，与SCK的58.32相比提高了7.47%。S2、S4、S5降低玉米SPAD值，分别为52.67、54.88和

治疗

SPAD 值

SKB

39.78天

SCK

58.32ab

S1

62.68a

S2

52.67c

S3

58.52ab

S4

公元前 54.88 年

S5

公元前56.43

表 1。生物炭基肥对成熟玉米SPAD值的影响

注：同列不同字母表示差异显着（p≤0.05），同表5-7。

分别为 56.43。S2和SCK之间的显着差异为p≤0.05（概率≤0.05具有统计学意义）。这表明生物炭（S1）的优质应用可以促进玉米叶片叶绿素含量的提高。

3.2. 生物炭对土壤养分含量的影响

增加酸性土壤的养分量是促进酸性土壤改良的关键因素。如表2所示，生物质炭肥处理S1-S5可以提高玉米营养生长期土壤有机质和碱解氮的含量，并在S1达到最大值。与SCK相比，S1中有机质和碱解氮含量分别增加15.56%和5.75%，达到显着水平（p≤0.05）。S1处理提高了酸性土壤的钙含量，S1的钙含量较SCK提高了9.38%，达到了显着性差异（p≤0.05）。

如表 3所示，为灌浆时土壤养分含量。生物质炭肥增加了玉米灌浆期土壤的pH值和有机质含量，其中S1-S4和SCK达到显着差异水平（p≤0.05），S1-S4有机质含量增加18.55%，与 SCK 相比，分别为 14.42%、10.98% 和 7.57%。生物炭肥料

治疗

SKB

SCK

S1

S2

S3

S4

S5

PH值

5.12c

公元前5.33

6.00a

5.94a

5.81a

5.76a

5.68ab

有机质含量/(g/kg)

25.24天

26.41cd

30.52a

29.17ab

28.84ab

公元前27.82

26.93cd

有效氮含量/(mg/kg)

150.36天

155.22cd

164.15a

163.48ab

160.77abc

公元前 158.11 年

156.32c

有效磷含量/(mg/kg)

28.33a

29.45a

32.08a

31.84a

31.22a

30.68a

29.89a

有效钾含量/(mg/kg)

132.17d

134.20cd

140.33a

138.59ab

137.11abc

公元前 136.52 年

135.43bcd

总氮含量/(g/kg)

1.01d

1.26ab

1.09cd

1.17bc

1.30a

1.11c

1.22ab

总磷含量/(g/kg)

1.16cd

1.26a

1.22ab

1.12天

1.18bc

1.17bcd

1.14cd

总钾含量/(g/kg)

18.49b

19.88a

20.36a

19.72a

19.81a

20.47a

18.05b

钙含量/(mg/kg)

21.23f

31.24b

34.17a

29.14c

27.39天

26.41e

27.43天

钠含量/(mg/kg)

0.33b

0.38a

0.41a

0.33b

0.29c

0.24天

0.23天

表 2。生物炭基肥对玉米拔节期土壤养分含量的影响[J].

注：同一行不同字母表示差异显着（p≤0.05），同表3、表4。

治疗

SKB

SCK

S1

S2

S3

S4

S5

PH值

5.26c

5.30c

6.02a

5.96a

5.80ab

5.71ab

公元前5.57

有机质含量/(g/kg)

25.03e

26.15de

31.00a

29.92ab

公元前29.02

公元前28.13

27.11cd

有效氮含量/(mg/kg)

150.19c

公元前 154.87 年

164.12a

163.77a

160.51ab

158.22b

156.14b

有效磷含量/(mg/kg)

28.05a

29.11a

31.95a

31.80a

31.08a

30.37a

29.66a

有效钾含量/(mg/kg)

132.02c

公元前 133.94 年

138.00a

138.17a

137.09ab

136.48ab

135.35abc

总氮含量/(g/kg)

1.03天

1.27a

1.02天

1.15bc

1.28a

1.07cd

1.20ab

总磷含量/(g/kg)

1.11b

1.25a

1.20a

1.09b

1.14b

1.11b

1.03c

总钾含量/(g/kg)

18.44b

19.84a

20.31a

19.68a

19.75a

20.38a

17.96b

钙含量/(mg/kg)

24.51f

32.24c

35.62a

33.77b

28.48天

27.49e

28.15de

钠含量/(mg/kg)

0.32c

0.36b

0.42a

0.32c

0.27天

0.26天

0.27天

表 3。生物质炭基肥对玉米灌浆期土壤养分含量的影响[J].

土壤碱解氮含量增加，S1-S3与SCK差异显着（p≤0.05）。与SCK相比，S1-S3碱解氮含量分别增加了5.97%、5.75%和3.64%。生物炭基肥提高了土壤速效钾含量，其中S1-S2和SCK达到显着差异（p≤0.05），S1-S2的速效钾含量较SCK分别提高3.03%和3.16%。与SCK相比，S1处理使土壤钙、钠含量分别增加10.48%和16.67%，差异显着（p≤0.05）。

如表4所示, 是成熟期土壤养分的含量。生物炭肥增加土壤pH值，S1-S4较SCK分别增加12.62%、11.11%、9.04%和8.29%，并达到显着水平差异（p≤0.05）。生物炭基肥增加土壤有机质含量，S1-S3较SCK分别增加15.96%、11.06%和10.03%，达到显着水平（p≤0.05）。生物炭基肥增加了土壤碱解氮含量，S1-S2较SCK分别增加5.83%和5.42%，达到显着水平（p≤0.05）。生物炭基肥增加土壤速效钾含量，S1-S2较SCK分别增加3.88%和3.54%，达到差异显着水平（p≤0.05）。

治疗

SKB

SCK

S1

S2

S3

S4

S5

PH值

5.27b

5.31b

5.98a

5.90a

5.79a

5.75a

5.60ab

有机质含量/(g/kg)

25.18天

26.31cd

30.51a

29.22ab

28.95ab

公元前28.06

27.08c

有效氮含量/(mg/kg)

150.25天

155.11cd

164.15a

163.52ab

160.58abc

公元前 158.17 年

156.26c

有效磷含量/(mg/kg)

28.22a

29.34a

31.98a

31.76a

31.18a

30.61a

29.82a

有效钾含量/(mg/kg)

132.00c

公元前 133.81 年

139.00a

138.55a

137.12ab

136.51ab

135.29abc

总氮含量/(g/kg)

1.00e

1.22ab

1.06de

1.13bcd

1.29a

1.09cde

1.18bc

总磷含量/(g/kg)

1.14c

1.21a

1.19abc

1.20ab

1.15bc

1.16abc

1.08天

总钾含量/(g/kg)

18.40b

19.81a

20.33a

19.70a

19.78a

20.44a

18.11b

钙含量/(mg/kg)

24.62e

33.21b

35.71a

33.78b

28.41c

27.51天

27.15天

钠含量/(mg/kg)

0.33b

0.35b

0.43a

0.33b

0.27c

0.27c

0.27c

表 4。生物炭基肥对玉米成熟期土壤养分含量的影响[J].

分别与SCK相比，均达到显着水平（p≤0.05）。从玉米三个关键生长期来看，施用生物炭基肥等品质处理S1可显着提高酸性土壤有机质含量，对促进酸性土壤改良、提高土壤质量具有重要意义。酸性土壤的土壤肥力。

3.3. 生物炭基肥对玉米植株干燥品质的影响

玉米干质与产量关系密切。如表 5所示，为玉米拔节期干质量。可以看出，生物炭基肥S1-S2增加玉米鞘干重，鞘干重S1-S2较SCK分别增加9.30%和4.14%，达到显着水平（p≤ 0.05)。生物炭基肥S1-S3增加了玉米田上部的总干质量，与SCK相比，S1-S3地上部分的总干质量分别增加了6.31%、4.88%和2.67% ，并达到显着差异水平（p≤0.05）。说明生物质炭基肥S1-S3对拔节期玉米干质有积极促进作用。

如表 6所示，为灌浆过程中玉米的干质量。可以看出，生物质炭基肥处理S1提高了玉米叶茎的品质，S1较SCK提高了13.25%，达到了显着性差异

治疗

叶干重

/（克/株）

茎干重

/（克/株）

鞘干重/(g/株)

地上部分总干重/（克/株）

SKB

23.01c

42.15天

40.75e

105.90f

SCK

43.82a

公元前65.36

52.69c

161.87c

S1

44.85a

69.64a

57.59a

172.09a

S2

46.66a

68.25ab

54.87b

169.78a

S3

45.17a

67.24ab

公元前 53.76 年

166.17b

S4

37.06b

公元前65.90

48.13天

151.09 天

S5

36.23b

62.60c

38.70f

137.53e

表 5。生物质炭基肥对玉米拔节期干质的影响[J].

治疗

叶干重

/（克/株）

茎干重

/（克/株）

穗干重/(g/株)

鞘干重/(g/株)

地上部分总干重

/（克/株）

SKB

23.98克

47.93f

159.15e

9.93克

240.99f

SCK

37.77b

49.68e

201.75bcd

12.61f

301.81d

S1

42.78a

64.27a

227.45a

18.54a

353.04a

S2

30.88e

62.09b

208.62b

16.12b

317.71b

S3

36.63c

55.43c

公元前 203.56 年

14.56c

310.18c

S4

33.17天

52.93天

200.91cd

13.50天

300.50天

S5

29.65f

55.33c

194.87d

12.84e

292.69e

表 6。生物质炭基肥对灌浆期玉米干品质的影响[J].

水平（p≤0.05）。与SCK相比，S1-S5分别提高了玉米茎秆品质29.37%、24.99%、11.57%、6.53%和11.37%，差异有显着性（p≤0.05）。生物炭基肥S1提高了玉米穗干品质，与SCK相比提高了12.74%，达到显着差异水平（p≤0.05）。与SCK相比，S1-S5使玉米鞘干重分别增加了47.04%、27.81%、15.46%、7.06%和1.86%，差异显着（p≤0.05）。生物质炭基肥处理S1-S3增加了玉米田上部的总干质量，S1-S3地上部分的总干质量分别增加了16.97%、5.27%和2.77%。 SCK，并达到显着差异（p≤0.05）。

如表 7所示，为成熟期玉米的干质量。S1增加玉米叶片干重，较SCK增加16.13%，达到显着差异水平（p≤0.05）。S1-S3的茎质量较SCK分别增加30.03%、23.68%和11.52%，且

治疗

叶干重/(g/株)

茎干重/(g/株)

穗干重/(g/株)

鞘干重/(g/株)

地上部分总干重/（克/株）

SKB

23.79f

47.21e

159.21d

9.35克

239.56e

SCK

36.89b

49.53de

207.71b

12.37f

306.50bcd

S1

42.84a

64.41a

222.98a

18.12a

348.35a

S2

31.53天

61.76b

210.08b

16.04b

319.41b

S3

36.46b

55.23c

公元前205.12

14.45c

公元前 311.27 年

S4

33.32c

52.12cd

公元前202.20

13.45天

301.10cd

S5

30.04e

55.22c

197.79c

12.75e

295.79天

表 7。生物质炭基肥对成熟期玉米干品质的影响[J].

达到显着差异（p≤0.05）。S1提高穗干质量，S1较SCK提高7.35%，达到显着差异水平（p≤0.05）。与SCK相比，S1-S5增加了玉米鞘干重，S1-S5分别增加了46.48%、29.67%、1.79%、8.71%和3.08%，差异有显着性（p≤0.05）。生物炭基肥处理S1增加了上皮干质量，与SCK相比，S1使上皮干质量增加了13.66%，达到了显着性差异（p≤0.05）。整体而言，生物炭基肥（S1）的优质施用促进了玉米三个生育期的总干质量。并且生物炭在处理 S2 和 S3 的基础上可以增加玉米植株总干重的拔节期和挤奶期，

3.4. 生物炭基肥对玉米植株养分含量的影响

如图1所示，S1-S2提高玉米叶片总氮含量，S1-S2较SCK分别提高19.71%和10.07%，达到显着差异水平（p≤0.05）。S1使玉米鞘总氮含量较SCK提高7.13%，达到显着差异（p≤0.05）。与SCK相比，S1使玉米秸秆中总氮含量增加11.48%，达到显着差异（p≤0.05）。但S2-S5降低了玉米叶片、鞘和茎的总氮含量并达到显着差异（p≤0.05）。这表明施用生物炭肥料（S1）可以有效提高玉米植株叶片、鞘和茎中的总氮含量。

如图2所示，生物质炭肥降低玉米叶片总磷含量，S-S5总磷含量分别降低6.97%、24.38%、43.78%、58.21%和65.17% SCK的那个。S2-S5 与 SCK 的差异显着（p ≤

图 1。生物炭基肥料对玉米植株全氮含量的影响。注：处理不同字母表示差异显着（p≤0.05），同图2-8。

图 2。生物炭基肥料对玉米植株总磷含量的影响。

0.05)。生物炭肥降低了鞘的总磷含量，S1、S3-S5和SCK之间差异显着（p≤0.05）。与SCK相比，S1-S5总磷含量分别下降3.66%、5.86%、6.96%、8.06%和5.86%，但差异不显着。生物质炭肥对玉米全磷含量无显着影响。

如图3所示，S1-S2生物炭处理后玉米叶片总钾含量增加，S1-S2较SCK分别增加27.79%和14.22%，差异有显着性（p≤0.05）。处理 S1、S3 - S5 将玉米鞘的总钾含量降低到显着水平（p ≤ 0.05）。S1使玉米秸秆总钾含量较SCK提高6.13%，达到显着性差异（p≤0.05）。S5处理降低了玉米籽粒总钾含量，比SCK降低13.37%，达到显着差异水平（p≤0.05）。

图 3。生物炭基肥料对玉米植株总钾含量的影响。

如图4所示，S2-S5处理与SCK相比，玉米叶片钙含量分别降低了6.45%、9.68%、9.68%和12.90%，达到显着差异水平（p≤0.05）。生物炭基肥对玉米鞘钙含量无明显影响。S2-S5处理使玉米秸秆钙含量较SCK分别降低7.32%、9.76%、9.76%和12.20%，达到显着水平（p≤0.05）。生物炭基肥对玉米钙含量无明显影响。

如图5所示，S3-S5处理降低玉米叶片钠含量，S3-S5钠含量较SCK分别降低9.68%、9.68%和12.90%，达到显着水平（p≤0.05） ）。处理 S1 - S5 降低了玉米鞘的钠含量，但没有达到显着水平（p ≤ 0.05）。与SCK相比，S3-S5降低玉米茎秆钠含量23.27%、23.27%和36.36%，差异有显着性意义（p≤0.05）。生物炭基肥处理对玉米种子钠含量无显着影响。

如图6和图7所示, S1处理增加了玉米植株的总氮含量，与SCK相比增加了16.81%，达到了显着差异水平（p≤0.05）。S1处理提高了玉米植株总磷含量，比SCK高15.34%，达到显着差异（p≤0.05）。S1-S2处理提高玉米植株总钾含量，较SCK分别提高31.20%和10.92%，达到显着水平（p≤0.05）。S1处理使玉米植株总钙含量较SCK提高22.96%，达到显着差异（p≤0.05）。S1 处理使玉米植株的总钠含量增加到与 SCK 显着不同的水平（p ≤ 0.05）。

图 4。生物炭基肥料对玉米植株钙含量的影响。

图 5。生物炭基肥料对玉米植株钠含量的影响。

图 6。生物炭基肥对玉米植株全氮、全磷、全钾含量的影响[J].

图 7。生物炭基肥料对玉米植株总钙和总钠含量的影响。

3.5. 生物炭对玉米产量的影响

图 8显示了测量的玉米产量。生物炭基肥S1提高玉米产量9491.00 kg/hm 2，比SCK（9310.5 kg/hm 2）提高1.94%，但差异不显着（p≤0.05）。S2-S5处理生物质炭降低玉米产量，S2-S5产量分别为9 210.00 kg/hm 2、9 168.00 kg/hm 2、8 882.50 kg/hm 2和8 484.00 kg/hm 2，分别比SCK低1.08%、1.53%、4.60%和8.88%，其中S4-S5与SCK相比有显着差异（p≤0.05）。生物炭基肥减量5%（S2）和10%（S3）对玉米产量没有显着影响，说明减肥效果已经达到，但需要进一步的年际验证。

四、讨论与结论

4.1。生物炭对土壤养分含量和植物养分吸收的影响

研究表明，生物炭能提高土壤中铵态氮和硝态氮的含量，比普通氮磷钾肥更能提高土壤速效养分含量[ 14 ]。施用生物炭基肥在提高土壤有机质、全钾和速效钾含量方面优于其他处理[ 15] . 本研究结果表明，与SCK相比，玉米成熟期施生物质炭肥处理的土壤S1的总磷含量、钙含量和钠含量分别提高了2.62%、7.53%和22.86%。S1中总氮、磷、钾、钙含量较SCK分别增加16.81%、15.34%、31.20%和22.96%。施用生物质炭肥可以提高玉米不同生育阶段的有机质含量。这与以往的研究结果基本一致[ 14 ][ 15 ]。这是因为生物炭本身含有丰富的营养成分，丰富的多孔性

图 8。生物炭基肥料对玉米产量的影响。

结构和较强的吸附能力，因此对土壤中的养分离子具有很强的吸附能力[ 16 ][ 17 ]。作为微生物生长繁殖的“栖息地”，生物炭可以促进土壤微生物活性，从而促进土壤阳离子交换，提高和维持土壤肥力[ 18 ][ 19 ]] . 施用生物质炭基层等可提高玉米酸性土壤不同发育阶段的有机质含量，这是因为生物质炭基层生物质炭的载体是一种化学和生物“惰性”，不易矿化，生物炭可以通过表面吸附抑制其不稳定的土壤有机碳矿化，促进有机质的吸附，其作用是有机分子聚合度[ 2 ][ 6 ]。

4.2. 生物炭肥对玉米产量的影响

研究表明，生物炭可以促进玉米植株干物质积累和产量[ 20 ]。生物质炭与有机肥混施比单施生物质炭更有利于作物生长[ 21 ]] . 本研究结果表明，在成熟期，上述S1-S3经生物炭处理的干重较SCK分别增加13.66%、4.21%和1.56%，且经生物炭处理的S1产量增加。与 SCK 相比提高了 1.94%，与以往研究结果基本一致。这表明生物炭基肥在提高玉米产量方面比常规施肥具有明显优势。这是因为生物质炭可以起到缓释养分的作用，同时可以将养分溶解在土壤溶液中。生物炭具有一定的吸附性，生物炭本身具有丰富的孔隙结构，可有效改善土壤物理结构。生物炭可以促进微生物的繁殖和土壤养分的活化。

4.3. 黑龙江省酸性土壤改良及生物炭肥应用前景

土壤酸化是黑龙江省的一个严重问题，主要是由于农作物连年种植，农作物分泌​​的大量有机酸促进土壤酸化。同时大量生理酸性肥料的过度投资也是造成土壤酸化的重要原因。生物炭基层由生物炭与常规肥料经过特殊工艺处理制成，包括碱性生物炭载体，孔隙率大，比表面积大，养分充足，可有效提高酸性土壤的pH值，改善酸性土壤的结构养分含量，物理和生物特性，促进酸性土壤肥力的恢复。笔者自2010年在黑龙江省牡丹江市农垦管理局工作，三江行政大楼和抚远市生物炭对酸性土壤改良具有良好的调节作用。目前该技术仍需进一步推广应用，将进一步提升黑龙江省粮食生产潜力[22 ] 。

黑龙江省耕地面积2.39亿亩，秸秆年产量约1.3亿吨。沉阳农业大学生物炭教授陈文富率先在单碳技术的基础上投入推进，建议将生物炭肥料和土壤改良剂作为主要发展方向。一吨秸秆可以制造约0.30吨生物炭，仅此一项就可以降低60%以上的运输成本。同时，分散的产碳点规模较小，其周围5公里范围内的秸秆收集可以满足生物炭加工的需要[ 2] . 因此，在黑龙江省垦区一定范围内布置秸秆炭化设备，实现制备生物炭、还田，进而实现绿色农业发展，保障国家粮食安全，具有重要意义。秸秆处理和提高农田肥力的双重作用。同时，如何研制适合黑龙江垦区推广的高效产炭设备，降低生物质炭和生物质炭基肥的成本，是当前亟待解决的问题。生物炭是当代取得丰硕成果的战略性新兴举措，将对黑龙江省农业屏障土壤改良、减毒、

致谢

国家“十三五”重点研发计划“生物炭基肥替代技术集成与模式构建”（2017YFD0200803）；国家“十三五”重点研发计划“东北地区粳稻产量增效水平差异形成机制及增产增效途径”（2016YFD0300104）；国家科技支撑计划（2015BAD23b05-04）；黑龙江省自然科学基金（QC2017023）；黑龙江省自然科学基金重点项目（ZD2017008）；黑龙江省博士后资助项目（LBH-Z17186）；国家大学生创新创业项目（201810223019）；黑龙江八一农业大学科研团队平台支撑计划（TDJH201802）；黑龙江省农垦局项目（HNK135-02-02）；黑龙江省农垦局科技计划（HNK135-02-03）。

利益冲突

作者声明与本文的发表没有利益冲突。

参考

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