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近年来,我国农业生产面临两大主要问题:土壤肥力质量下降和秸秆资源产生量大且无法有效利用。将作物秸秆等生物质材料经中高温限氧热解制成生物质炭并还田(炭化还田)受到广泛关注。炭化还田不仅有效利用了秸秆资源,还能够增加土壤有机碳储量、减少温室气体排放、改良土壤、增加作物产量。因此,秸秆炭化还田已经成为一种新兴的农作物秸秆利用模式。尽管已有研究表明生物质炭化还田在土壤固碳、土壤改良和作物增产方面有广阔的应用前景,其经济可行性受到诸多质疑。基于此,本文首先以芦蒿和马铃薯为例,研究了生物质炭施用对土壤性质及作物产量的影响;进而将生物质炭与化学肥料相结合制成生物质炭基肥,并以水稻和玉米为例,研究生物质炭基肥施用对两种作物产量和经济效益的影响。主要研究结果如下:(1)施用生物质炭和有机肥对芦蒿的影响田间试验结果表明,单独施用生物质炭显著提高了土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,而对土壤pH和电导率没有显著影响。与施用常规化学肥料相比,生物质炭和有机肥匀未显著增加芦蒿产量。对马铃薯田间试验结果表明,生物质炭施用显著提高了土壤pH、有机质、速效磷和速效钾含量,并增加了土壤电导率和C/N;对照(CO)相比,生物质炭施用量为20t.hm-2(C20)和40t hm-2(C40)时土壤有机质分别增加了 68.1%和171.9%,速效钾含量增加了 309.5%和666.4%,C/N提高了 69.9%和142%。生物质炭施用量为20 t.hm 2时显著提高了马铃薯产量,C20处理下马铃薯总产量较CO分别增加41.1%。当生物质炭用量为40 t·hm-2时对马铃薯产量无显著影响。(2)进而将生物质炭制成生物质炭基肥,施入玉米和水稻试验田,与施用复合肥相比,施用炭基肥能显著提高土壤中速效磷和速效钾等等养分含量。炭基肥处理下,玉米株高、穗位高、有效穗长、百粒重、产量和生物量均达到显著差异,其中炭基肥处理下玉米株高、穗位高、有效穗长、百粒重、生物量和产量等指标较对照分别提高了 18.1%、26.1%、13.8%、7.3%、24.3%和12.15%。炭基肥处理下水稻空粒数、千粒重及产量较常规施肥有显著差异,其中空粒数减少46.8%、千粒重增加9.42%。与施用复合肥相比,玉米和水稻产量分别增加12.15%和8.14%。综上所述,生物质炭施用于农田土壤可不同程度的改善土壤肥力,但作物产量对生物质炭施用的响应受作物类型和生物质炭用量的影响;将生物质炭与化学肥料复合制成生物质炭基肥可显著提高玉米和水稻产量,与单纯施用生物质炭相比,施用生物质炭基肥可获得更好的经济收益。