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对生物质炭在旱地红壤改良方面的研究,主要为野外短期大田试验和室内模拟试验,生物质炭在施入土壤后较长时期内对旱地红壤理化性质和微生物性质的持续影响还需要更加深入的跟踪与观测。因此,本试验将生物质炭和氮肥以不同比例施用于江西典型旱地红壤(七个生物质炭水平分别为C0:0t/ha,C1:2.5 t/ha,C2:5 t/ha,C3:10t/ha,C4:20 t/ha,C5:30 t/ha,C6:40t/ha;氮肥施用的四个水平分别为 NO:0kg/ha,N1:60kg/ha,N2:90kg/ha,N3:120kg/ha),研究生物质炭施入土壤3-5后对土壤pH、容重、饱和导水率和团聚体等理化性质的影响,并且对土壤中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和有效磷含量的变化进行分析;重点研究不同用量的生物质炭在施用于土壤较长时间后对旱地红壤中微生物生物量碳、生物量氮和微生物生物量碳氮比以及土壤基础呼吸强度的影响;此外还通过室内模拟试验,研究生物质炭对土壤中硝态氮水平运移速率和运移浓度的影响。研究结果如下:(1)生物质炭在土壤中3-5年的时间范围内对土壤理化性质依然有改善作用,土壤pH值、总孔隙度及饱和导水率均随生物质炭施用量的提高而增加,土壤容重则随之下降。生物质炭对土壤pH的提升效果随着施用年限在逐渐减弱,且这种减弱的趋势在施氮肥最高(120kg/ha)的处理中最为明显。在第四季红薯收获期,C5N2和C6N2处理中土壤容重比C0N2处理有显著(p<0.05)下降。在第五季红薯收获期,饱和导水率在C5N2和C6N2两处理中有明显增加,而土壤孔隙度只在C6N2处理中有显著的提升。第四季红薯膨大期,施用生物质炭后0-15 cm和15-30 cm 土层中土壤较大粒径团聚体含量呈上升趋势,而粒径<0.25 mm的团聚体含量呈降低趋势。当生物质炭施用量超过5 t/ha时,0-15 cm 土层各处理土壤平均质量直径均有显著的提升,并且C3N2处理提升幅度最高为30.38%,团聚体分形维数在C4N2和C3N2处理中降低幅度最大。(2)在作物各生长季,C6N2处理中土壤有机碳含量与C0N2相比均显著增加,增幅分别高达38%～75%。生物质炭对土壤全氮、硝态氮、铵态氮和有效磷的提高效果在较长时间内都良好,但是提高效果随施用时间的延长逐渐降低。第五季红薯收获期与第四季红薯膨大期相比,C6N2和C5N2处理中,土壤全氮分别下降19.57%和20.65%。当生物质炭施用量达到40t/ha时,土壤中硝态氮和铵态氮的含量在第四季红薯膨大期和收获期都有显著的提升效应。在第四季红薯膨大期和第四季油菜苗期,土壤有效磷含量只在C6N2处理才有显著的提升,其它时期各处理间有效磷含量均无显著差异。(3)在第三季红薯收获期中,与CONO处理相比,施用生物质炭和氮肥对土壤微生物生物量碳(MBC)有18.22%～122.74%的提升幅度,对土壤微生物量氮(MBN)的提升高达20.86%～312.91%,对微生物生物量碳氮比有18.11%～51.56%的降低效果,其中以C4N1和C6N3处理中微生物生物量碳氮比最低。生物质炭对土壤中微生物性质的改善有良好的持续效果,在第四季红薯收获期时,C6N2处理与C0N2处理相比,碳氮比显著(p<0.05)降低了 7.97,MBC和MBN分别有43.3%和162.6%的显著提升。但是生物质炭对土壤基础呼吸强度的影响不显著。第四季红薯收获期微生物商随施用量的增加呈现先增后减的变化趋势,最大值在5t/ha的施用量下。而对微生物代谢熵无显著的影响。在较高生物质炭施用量下,土壤中脲酶的活性也有显著的提高。(4)研究结果表明,生物质炭含量不同的土壤中,硝态氮的水平运移速率和水平运移浓度不同。当生物质炭用量小于30 t/ha时,可以增加硝态氮的水平运移速率和运移浓度,当生物质炭的用量大于30 t/ha时,随着生物炭施用量的增加,硝态氮的水平运移速率和运移浓度呈降低的趋势。