生物炭对中国水稻产量与氮肥利用效率的影响

摘要

[目的]探明生物炭在我国水稻生产上的应用效果、主要因子及调控途径。[方法]检索、查阅相关研究文献，综合分析、评估生物炭对我国水稻产量和氮肥利用效率的影响，定量分析土壤性质、生物炭特性及农艺措施等主要因子对生物炭效应的影响及贡献。[结果]生物炭还田可以使我国水稻产量平均提高9.70%，氮肥利用效率平均提高12.00%。生物炭的材质、C/N、p H值和制备温度是影响其作用效果的关键因素，其中秸秆和壳类生物炭的作用效应最为显著。对于不同水稻土壤，生物炭在碱性（p H>7.5）、酸性（p H<6.5）和细质、中等质地土壤中的作用效果最显著。而在生物炭还田后，剂量和时间效应明显，施用量与作用效果呈正相关(在施炭量>10 t·hm^-2，增产效应显著)，但随还田时间延长而效应减弱。同时，农艺措施也会影响生物炭的还田效果，在干湿交替和高氮肥(>250 kg·hm^-2)栽培条件下，生物炭的作用最显著。对于不同稻作区而言，生物炭在南方稻作区的作用显著。进一步的机器学习分析表明，影响生物炭还田效应的主要因素依次为：土壤性质>生物炭特性>农艺措施。[结论]在我国水稻生产中应用生物炭可有效提高水稻产量和氮肥利用效率，通过科学统筹生物炭材质、剂量、农艺措施及应用土壤的性质，可实现水稻增产提（氮）效，为促进我国水稻低碳、绿色、可持续发展提供理论与技术支撑。

关键词

生物炭 / 水稻 / 产量 / 氮肥利用效率

基金资助

黑土地保护与利用科技创新工程专项项目（XDA28090300）; 国家重点研发计划项目（2023YFD1501202;2016YFD0300904-4）; 院士专项基金项目（2009）