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目前,生物质炭对土壤改良效果及作物增产效应的研究以短期、室内培养实验居多,生物质炭施入农田土壤后较长时期内改良效果的研究亟待开展,较长时期内生物质炭对土壤和作物的综合效应有待于进一步评估。因此,本研究以江西典型旱地红壤为研究对象,设置生物质炭和氮肥两个因素(生物质炭七个水平分别为C0:0t/hm2,C1:2.5t/hm2,C2:5 t/hm2,C3:10t/hm2,C4:20t/hm2,C5:30t/hm2,C6:40t/hm2;氮肥施用的四个水平分别为 N0:0kg/hm2,N1:60kg/hm2,N2:90kg/hm2,N3:120 kg/hm2),研究生物质炭施入大田后三年内各处理对土壤基本理化性质、土壤团聚体组成、稳定性及团聚体中有机碳及氮素分配状况、土壤微生物生物量碳和氮及作物产量的影响。研究结果如下:(1)生物质炭显著改善了旱地红壤的理化性质,且在试验开始后的连续三年内具有持续性,而施用氮肥对土壤理化指标无显著影响。生物质炭施入土壤后连续三年,土壤pH、土壤有机碳含量、阳离子交换量和土壤总孔隙度及饱和导水率均随生物质炭施用量的增加而增加,土壤容重则随之下降。施用生物质炭后第一季油菜收获期,生物质炭施用量≥10t/hnm2的各处理土壤pH均有显著增加,其中C6N2处理土壤pH较C0N2处理提升了 0.60个单位,提升幅度达12.68%。随种植年限的延长,施用生物质炭各处理的土壤pH呈现下降的趋势,至第三季红薯收获期C6N2处理的土壤pH仅较对照增加了 0.35个单位,增幅为7.25%。施用生物质炭后连续六季作物收获期,生物质炭施用量≥20 t/hm2的各处理土壤有机碳含量及阳离子交换量均显著高于对应年份的C0N2处理,其中土壤有机碳增加幅度连年保持在35%以上,阳离子交换量增幅则维持在30%以上。施用生物质炭后土壤容重和土壤总孔隙度的变化幅度较饱和导水率小。至第三季红薯收获期,C6N2处理的土壤总孔隙度、饱和导水率分别较对照显著增加了 11.71%和126.57%,土壤容重则较对照降低了 0.17g/cm3,降低幅度为13.59%。(2)生物质炭对旱地红壤团聚体组成及稳定性均有显著影响。施用生物质炭后第二季油菜收获期,0-15 cm 土层中>2 mm干筛团聚体含量、15-30 cm 土层中>1 mm干筛团聚体含量及0-15 cm及15-30 cm 土层中>0.5 mm粒级的水稳性团聚体含量均随生物质炭施用量增加而增加,<0.25 mm的水稳性团聚体含量则随之降低。随生物质炭施用量的增加,团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加,团聚体破坏率(PADo.25)和土壤分形維数(D)显著降低。施用生物质炭各处理0-15 cm及15-30 cm 土层干筛团聚体D值降幅分别是水稳性团聚体D值降幅的2.26～9.18倍和1.68～3.86倍,表明生物质炭虽然能够提高旱地红壤的团聚体稳定性,但对于其抗水蚀能力的提升远小于对土壤抗机械力的提升。生物质炭对0-15 cm 土层土壤有机碳和氮素在各粒级干筛团聚体中的分配产生了显著影响,而对15-30cm 土层影响较小。生物质炭与氮肥配施三年后,0-15cm 土层各粒级干筛团聚体中有机碳、全氮含量均随生物质炭的施用量的增加而增加,且随团聚体粒径增大而减小。土壤有机碳和全氮均以C6N2处理<0.25 mm干筛团聚体中的含量为最高,分别较C0N2处理增加了 3.77g/kg和0.18g/kg,增幅分别为39.61%和14.69%;生物质炭对各粒级干筛团聚体中铵态氮分布的影响较硝态氮小。C4N2和C6N2处理各粒级团聚体内硝态氮含量均显著提高,而铵态氮含量仅C6N2处理>0.5 mm粒级显著高于对照。(3)在第三季红薯薯块膨大期和收获期,生物质炭显著增加了旱地红壤的土壤微生物生物量碳和氮(MBC和MBN),但生物质炭施用量较低的5t/hm2,生物质炭单施或与氮肥配施对MBC和MBN均无显著影响,而生物质炭施用量增加至20t/hm2时,MBC和MBN均随生物质炭或氮肥施用量的增加而增加。在薯块膨大期,MBC和MBN均以C4N3处理为最高;在红薯收获期MBC以C4N3处理为最高;MBN则以C6N3处理为最高。(4)生物质炭与氮肥配施后作物产量随生物质炭或氮肥施用量的增加而增加,且在第二季及第三季油菜和红薯产量整体下降的情况下仍保持较高的增产幅度。三季油菜产量分别以C6N2、C5N3和C6N2处理为最高,分别较相应年份的C0N2处理增加了 35.71%,50.88%和69.16%;三季红薯产量均以C6N3处理为最高,分别较相应年份的C0N2处理增加了 66.17%,101.82%和103.42%。红薯对生物质炭施用引起的土壤改良及增产效应均比油菜敏感。红薯产量与各项土壤理化指标的相关系数均大于油菜产量。在生物质炭施用量为10t/hm2时红薯即有显著增产,且生物质炭施用后连续三季的增产幅度均远高于油菜。