生物炭对宁夏干旱地区土壤养分、酶活性及滴灌玉米产量的影响

摘要

【目的】探究生物炭对宁夏干旱地区土壤养分、酶活性及玉米产量的影响，旨在筛选出适宜的生物炭施用量，为改善研究区土壤状况、提高玉米产量提供理论依据。【方法】2020年4月至10月，在宁夏干旱地区，以先玉335为供试材料，将其以膜下滴灌的方式种植，采用单因素随机区组设计，设置5个生物炭施用量处理：CK（0 t/hm²）、T1（7.5 t/hm²）、T2（15.0 t/hm²）、T3（22.5 t/hm²）、T4（30.0 t/hm²）,分别在玉米拔节期（7月8日）、大喇叭口期（7月23日）、开花期（8月27日）、灌浆期（9月8日）和成熟期（10月4日）采集耕层（0～20 cm）的土样，研究生物炭对耕层土壤养分含量、酶活性和玉米产量及其构成因素的影响，对土壤养分含量、酶活性以及玉米产量的相关性进行分析，并采用主成分分析方法对不同施用量生物炭处理的综合表现进行评价。【结果】在玉米各生育期，与CK相比，T1～T4处理总体提高了土壤全氮、有机碳、速效钾和速效磷含量以及脲酶、蔗糖转化酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。在同一生育期，随着生物炭施用量的增加，土壤全氮、速效磷含量以及脲酶、碱性磷酸酶活性总体呈先增加后下降趋势，这4种指标总体均以T3处理最高；土壤有机碳、速效钾含量以及蔗糖转化酶、过氧化氢酶活性总体呈增加趋势，这4种指标总体均以T4处理最高。与CK相比，T1～T4处理玉米穗行数、百粒质量均无显著变化，玉米行粒数明显增加。随着生物炭施用量的增加，玉米产量呈先升高后降低的趋势，其中以T3处理最大。相关性分析结果显示，土壤全氮与过氧化氢酶及蔗糖转化酶呈显著正相关，有机碳与速效钾、过氧化氢酶和蔗糖转化酶呈显著正相关，土壤速效钾与脲酶、过氧化氢酶和蔗糖转化酶呈显著或极显著正相关；玉米产量与行粒数和土壤全氮、速效钾、脲酶、蔗糖转化酶呈显著正相关。主成分分析结果显示，CK、T1、T2、T3、T4处理的综合得分分别为-3.27,-1.70,-0.08,2.46,2.43,可知T3处理表现最优。【结论】在宁夏干旱地区，生物炭对土壤养分、土壤酶活性及玉米产量有明显影响，该地区生物炭的最佳施用量为22.5 t/hm²。

关键词

生物炭 / 土壤养分 / 土壤酶活性 / 滴灌玉米产量 / 宁夏干旱地区

基金资助

国家重点研发计划项目(2021YFD1900603); 宁夏重点研发计划项目(2019BFG02015)