生物炭对黑土区坡耕地水土保持及大豆增产效应研究

魏永霞，冯鼎锐, 刘志凯，孙继鹏，张雨凤

(1.东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨 150030；2.农业部农业水资源高效利用重点实验室，哈尔滨 150030)

寒地黑土是一种肥力高、性状好的土壤，属于世界顶级瑰宝[1]。我国黑土主要分布在黑龙江和吉林2省，其中黑龙江省占72%，拥有接近1 208 万hm2黑土农田，成为我国最大的产粮大省[2]。然而黑龙江省的耕地中有近60%为坡耕地，多年过度垦发和掠夺式经营导致黑龙江省黑土区坡耕地水土流失日益加剧。截止2012年，黑龙江省水土流失面积已达1 340 万hm2，水分已成为东北黑土区农业生产的主要限制因素，开展水土流失的治理已刻不容缓[2-5]。

自20世纪末提出“生物炭”概念以来，短短十几年时间，相关的研究受到了广泛关注和认可[6]。在全球提倡低碳、循环、可持续发展的基础上，生物炭作为一种固碳还田，减少温室气体排放的措施得到更多的发展研究[7,8]。其中生物炭对土壤的改良和作物的增产成为主要研究方向。研究发现，生物炭施入土壤后可有效降低土壤密度，增加孔隙率[9]，从而提高土壤持水能力，提高土壤含水量和雨水下渗量[10]，保证了供作物生长利用的有效水分[11]。经过多年的研究，生物炭对于大豆、水稻和玉米等主要经济作物的增产效果也得到广泛的认可。Lehmann[12]等将生物炭以68和135 t/hm2的标准加入土壤提升了水稻和豇豆的生物量。Uzoma[13]等则发现生物炭施用量为15 t/hm2时，玉米产量就提高了150%。刘世杰[14]等的研究则发现生物炭能够促进玉米苗期的生长。Iswaran[15]等添加生物炭的试验发现每盆大豆可以增产10.4 g。……