生物炭和氮添加对沙化高寒草地植物生长及土壤特性的影响

摘要

生物炭和氮能改善沙化高寒草地土壤并促进植物生长。在本研究中，以巴音布鲁克沙化高寒草地土壤和优势物种高羊茅（Festuca arundinacea Sehreb）为研究对象，设置盆栽试验，种植高羊茅。试验共设10处理，分别为1%生物炭配施8 kg/hm²氮肥、1%生物炭配施16 kg/hm²氮肥、1%生物炭配施32 kg/hm²氮肥、2%生物炭配施8 kg/hm²氮肥、2%生物炭配施16 kg/hm²氮肥、2%生物炭配施32 kg/hm²氮肥、4%生物炭配施8 kg/hm²氮肥、4%生物炭配施16 kg/hm²氮肥、4%生物炭配施32 kg/hm²氮肥和空白处理。研究发现，添加棉花秸秆炭和氮肥改善了土壤特性并促进了高羊茅的生长。在土壤物理特性方面，4%生物炭配施32 kg/hm²氮肥处理相比于空白处理，土壤孔隙度显著提高了27.80%（P<0.05）,饱和含水量提高了62.02%（P<0.05）,容重降低了23.38%（P<0.05）,表明生物炭施用形成了良好的土壤结构。此外，4%生物炭配施32 kg/hm²氮肥处理还极大提升了土壤有机质、速效磷、碱解氮和速效钾含量，较与空白处理提高了168.26%、166.50%和753.90%（P<0.05）。对于高羊茅生长，4%生物炭结合中高量氮肥处理显著促进了株高和地上、地下生物量的积累。生物炭和氮肥共同作用，还增强了植物对氮、磷、钾的吸收，4%生物炭配施32 kg/hm²氮肥处理与空白处理相比，植物氮、磷、钾含量分别提高了2.54%、25.00%和95.71%（P<0.05）。4%生物炭并配施32 kg/hm²氮肥处理也显著提高了高羊茅叶绿素的积累（P<0.05）。生物炭与氮肥配施能提升土壤肥力，并显著增加高羊茅的生长和土壤养分含量。施入4%生物炭配施氮肥32 kg/hm²是沙化高寒草地土壤短期恢复及高羊茅生长的最优方案。

关键词

沙化高寒草地 / 生物炭 / 氮肥 / 土壤理化 / 植物生长