秦蓓，王雅琴，唐光木，劉會芳，徐萬里

(1.新疆農業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，烏魯木齊 830052；2.新疆建設兵團第八師炮臺土壤改良試驗站，新疆石河子 832066；3.新疆農業(yè)科學院土壤肥料與農業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

施用棉稈炭對新疆鹽漬化土壤理化性質及作物產量的影響

秦蓓1，王雅琴2，唐光木3，劉會芳3，徐萬里3

(1.新疆農業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，烏魯木齊 830052；2.新疆建設兵團第八師炮臺土壤改良試驗站，新疆石河子 832066；3.新疆農業(yè)科學院土壤肥料與農業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】施用棉稈研制的生物炭，研究其對新疆鹽漬化理化性狀及作物產量的影響?！痉椒ā坎捎酶叩蛢蓚€水平一次性施入生物質炭，連續(xù)監(jiān)測3年，分別測定2013年播種前、收獲后與2014年收獲后、2015年收獲后的0～20 cm、20～40 cm土層的土壤田間持水量、容重與總鹽，養(yǎng)分含量及作物產量。【結果】在三年四茬連作體系上施用生物炭提高土壤的田間持水量(平均每年提高2.63%～7.57%)，降低土壤容重(平均每年降低1.66%～2.18%)與土壤總鹽含量(平均每年降低24.32%～28.06%)；提高土壤中原有養(yǎng)分含量促進作物生長，提高作物產量(平均每茬可提高25.52%～27.47%)。【結論】施用棉稈可有效改良新疆鹽漬化土壤的理化性質，改善土壤特性，并在提高土壤質量的同時提高作物產量。

棉稈炭；土壤理化性質；土壤養(yǎng)分含量；作物產量

0 前 言

【研究意義】新疆屬旱性荒漠氣候：年降雨量0～300 mm左右，蒸發(fā)量大；鹽漬土面積大，占全國的三分之一[1]。新疆土壤貧瘠，鹽漬化嚴重，影響作物的健康生長。研究欲通過大田試驗尋找出更有利于改善新疆鹽漬化土壤的材料，為提高土壤理化性質和作物產量提供理論依據(jù)。【前人研究進展】近些年隨著新疆水資源日益緊張和不適當?shù)墓喔却胧┘又赝寥赖拇紊}漬化，影響農田生態(tài)和作物生長[2，3]。李謙[3]、阿吉艾克拜爾[4]、郭德發(fā)等[5]均通過水利灌溉措施、農業(yè)輪作、拉沙改土等傳統(tǒng)方式對鹽漬化土壤進行改良，取得了大量成果[3，4]，但也存在局限性。同時棉花的生產收獲后殘留下來的大量棉花秸稈處理利用不當則會造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。近幾年來作物秸稈缺氧熱裂解為生物炭[6]在農業(yè)和環(huán)境領域的應用得到了廣泛的關注。生物炭(Biochar)是將農林廢棄物等物質在缺氧條件下高溫裂解成穩(wěn)定含碳的物質[7]。生物炭自20世紀90年代末Lehmannt[8]提出至今，國外[9-12]與國內[13-15]大量的學者對生物炭的性質、作用及應用有了很廣泛的研究，并取得了很多有價值的成果。我國陳溫福[13]、謝祖斌[14]、王榮梅等[15]對生物炭的研究為解決因大量秸稈造成的環(huán)境污染和資源浪費問題提供了新的途徑?，F(xiàn)該課題組也已研發(fā)出棉稈炭在棉花等作物生產上的炭基肥[16]?！颈狙芯壳腥朦c】生物質炭孔隙度高，性質穩(wěn)定[17]，作為一種可再生資源，其本身與生產過程中產生的副產品利用范圍廣泛[18]，可應用于農業(yè)生產方面，作為土壤改良劑，改善土壤性質[19]與環(huán)境的作用[13,20]，并增加土壤中的微生物多樣性[21]。現(xiàn)采用大田試驗，一次性施入棉花秸稈炭，研究三年四茬作物體系，從而達到使用棉花秸稈炭改善土壤理化性質與提高作物產量的目的?！緮M解決的關鍵問題】實驗將生物炭應用于新疆中度鹽漬化土壤中，設置高量與低量對比試驗，測定土壤的理化性質與作物的產量，研究生物質炭對新疆鹽漬化土壤的改良效果，提高農林廢棄物的利用率，改善農作物生長的土壤環(huán)境，提高土壤利用率。

1 材料與方法

1.1 材 料

新疆生產建設兵團第八師炮臺土壤改良試驗站1號地,位于新疆準格爾盆地南緣，N44°48′53″，E85°34′50″，典型的溫帶大陸性氣候，冬季長而嚴寒，夏季短而炎熱，年平均氣溫7.5～8.2℃，日照2 318～2 732 h，無霜期147～191 d，年降雨量180～270 mm，年蒸發(fā)量1 000～1 500 mm，供試土壤為中度鹽漬化土壤，質地為沙壤，播種前土壤總鹽含量為6.23 g/kg，有機碳含量為83.00 g/kg，堿解氮含量為0.58 g/kg，速效磷含量為0.18 g/kg，速效鉀含量為20.8 g/kg，田間持水量為18.62%，容重為1.73 g/kg，前茬作物為棉花。

生物質炭在新疆建設兵團第八師炮臺土壤改良試驗站，將采收后棉花秸稈晾干后自行燒制而成。列出棉花秸稈與棉花秸稈炭的化學性質及養(yǎng)分含量。表2

表1 棉花與棉花秸稈炭的化學性質及養(yǎng)分含量

Table 1 Chemistry properties and nutrient content of cotton stalk and cotton stalk-biochar

pH有機碳含量OrganicCcontent(g/kg)氮含量TotalNcontent(g/kg)磷含量TotalPcontent(g/kg)鉀含量TotalKcontent(g/kg)鈣含量Cacontent(g/kg)鎂含量Mgcontent(g/kg)棉花秸稈Cottonstalk6.51430.2123.347.5017.187.382.43棉花秸稈炭Cottonstalk-biochar9.16327.1723.744.189.1410.093.61

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗2013～2015年。2013與2014年種植棉花，2014年棉花收獲后種植冬小麥，2015年小麥收獲后種植苜蓿。棉花種植采用新疆建設兵團機采棉種植模式66 cm+10 cm+66 cm+10 cm，小麥與苜蓿采用人工撒播模式種植，且均為干播濕出。試驗共設三個處理，分別為 T1：對照；T2：低棉稈炭量1.5 t/667 m2；T3：高棉稈炭量3.0 t/667 m2，每個處理三個重復，共9個小區(qū)，每個小區(qū)寬4.6 m，長29 m，且棉稈炭用量一次性施入，后續(xù)不再施入。

試驗期間滴灌次數(shù)與滴灌水量、滴灌時間同其他大田管理一致。

1.2.2 樣品采集

1.2.2.1 土壤樣品采集[21，22]

按照隨機多點混合原則，按S型路線取樣，于2013年播種前，2013、2014年棉花收獲后，2015年苜蓿收獲后挖掘滴灌帶下和膜邊底土0～20 cm與20～40 cm土層10個點的土壤剖面，自下而上使用環(huán)刀取其容重樣與田間持水量樣后取土壤混合土樣，風干后過1與0.25 mm篩進行養(yǎng)分含量與總鹽含量測定。

1.2.2.2 產量樣品采集

每個處理隨機選擇三個長勢均勻的樣區(qū)。棉花：每個樣區(qū)長×寬為1.62 m(3行棉花的距離)×1.00 m，獲取樣區(qū)內的籽棉進行稱樣；小麥和苜蓿：每個樣區(qū)長×寬為1 m×1.00 m，直接割取樣區(qū)內整個植株進行稱樣。取樣時間與土樣采集時間相一致。

1.2.3 測定指標

1.2.3.1 土壤理化性質

土壤容重使用環(huán)刀烘干法測定；田間持水量采用室內環(huán)刀浸水烘干法測定[23]；土壤總鹽使用水土比為5∶1的水浸提電導法測定；土壤有機質含量使用K2Cr2O7容量法—外加熱法測定；堿解氮含量使用堿解擴散法；速效磷含量使用NaHCO3浸提比色法測定；速效鉀含量使用NH4OAc浸提火焰光度計法測定[20]。

1.2.3.2 產量

棉花產量使用籽棉鮮重表示；小麥產量使用籽粒重量表示；苜蓿產量使用植株鮮重表示。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

測定數(shù)據(jù)采用Excel和Spss14.0統(tǒng)計軟件進行分析，并采用新復極差比較。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質變化

2.1.1 土壤田間持水量變化

水是在作物生長必不可少的因素之一，一般田間持水量被看做是土壤中有效水的上限，田間持水量的多少反映了土壤中可被作物吸收的水含量，所以田間持水量嚴重影響作物生長，且對田間持水量影響較明顯的因素有土壤性質、土壤初始含水量等。向土壤中施入棉稈炭后，0～20 cm與20～40 cm土層土壤的田間持水量在2013年、2014年棉花、2015年苜蓿收獲后均高于對照，且均在2013年、2014年收獲后呈上升趨勢，在2015年收獲后呈下降趨勢，說明向新疆鹽漬化土壤中施入棉稈炭對土壤田間持水量的提高具有顯著地促進作用。此外，施入高棉稈炭量的田間持水量從2013年播種前到2015年收獲后也均高于施入低棉稈炭量。0～20 cm土層土壤(圖1，左)從2013年播種前到2015年收獲后對照的田間持水量無明顯變化，施入低棉稈炭量的土壤田間持水量上升17.22%，施入高棉稈炭量的土壤田間持水量上升量可達20.57%(Aa)；從2013年播種前到2015收獲后，施入低棉稈炭量，田間持水量上升最高出現(xiàn)在2013年收獲后，上升了26.67%，施入高棉稈炭的田間持水量上升最高出現(xiàn)在2014年收獲后，上升了38.29%。20～40 cm土層土壤(圖1，右)的田間持水量在施入低棉稈炭量與高棉稈炭條件下均表現(xiàn)為2014年收獲后呈上升趨勢，2015年收獲后呈現(xiàn)下降趨勢，但施入低棉稈炭量下降到2013年播種前量以下，說明向土壤中施入高棉稈炭量對土壤田間持水量的提高作用強于低棉稈炭量，且施入棉稈炭對土壤田間持水量提高主要作用于0～20 cm土層。圖1

圖1 不同處理土壤0～20 cm(左)、20～40 cm(右)田間持水量

Fig.1 The field capacity in different layers 0-20 cm(left)、20-40 cm(right) of different treatments

2.1.2 土壤容重變化

土壤容重是指單位體積土壤在田間自然壘結狀態(tài)下的質量，它包含了單位體積內土壤中所有的空隙與土壤顆粒。通過烘干單位體積土壤質量比單位體積求得，因此土壤容重在一定程度上可以反映土壤熟化程度的高低。研究表明，2013年播種前向土壤中施入棉稈炭到2015年收獲后對土壤的容重的影響表現(xiàn)為0～20 cm土層的土壤容重有所降低，低棉稈炭量與高棉稈炭量分別降低了1.61與1.60 g/kg，與此同時對照的土壤容重也降低到1.60 g/kg；同時，施用低棉稈炭量的土壤容重在2013年收獲后下降明顯，施用高棉稈炭量的土壤容重下降到2014年收獲后才會有所上升，但上升量小于低棉稈炭量，說明棉稈炭對土壤容重的影響受時間的制約比較明顯，且棉稈炭含量越高土壤容重下降時間也越長。20～40 cm土層的土壤容重也表現(xiàn)為先下降后上升，降到最低值時間均出現(xiàn)在2014年收獲后，到2015年的時候出現(xiàn)上升趨勢，但均未高于對照。總的看來施用棉稈炭對該實驗土壤的容重影響較不明顯。圖2

圖2 不同處理土壤0～20 cm(左)、20～40 cm(右)的容重

Fig.2 The bulk density of soil 0-20 cm(left)、20-40 cm(right) under different disposes

2.1.3 土壤總鹽變化

土壤中的總鹽含量在一定程度上反映了土壤鹽化程度，當土壤中含鹽量達到12.0 g/kg時，土壤已表現(xiàn)為重鹽化。鹽分通過破壞植物細胞內的膜、降低植物光合作用、破壞植物體內離子平衡、影響植物吸收土壤中的有效水含量等途徑危害植物的生長[24]。

中度鹽漬化土壤中施入棉稈炭后土壤中的鹽分含量表明，從2013年播種前到2015年收獲后， 0～20 cm土層與20～40 cm土層的土壤中總鹽含量均呈下降趨勢，并以施入高棉稈炭量的下降量少于施入低棉稈炭量：0～20 cm土層土壤總鹽含量從2013年播種前開始到2015年收獲后分別下降了76.65%和86.84%；20～40 cm土層土壤總鹽含量分別下降了69.28%和81.48%，但無論施入的棉稈炭為高量還是低量，均使土壤總鹽含量下降到2.5 g/kg以下，使土壤表現(xiàn)為非鹽漬化。但無論是0～20 cm土層還是20～40 cm土層，向土壤中施入高量棉稈炭在起初表現(xiàn)為總鹽含量先上升后下降的趨勢，說明要降低土壤鹽分應當適量施入棉稈炭，當含量過多時棉稈炭會先將土壤中的鹽分吸附在其表面，增加了土壤總鹽含量，在多次灌溉洗滌后才能將土壤鹽分洗掉。圖3

2.1.4 土壤中有機質和速效養(yǎng)分含量的變化

鹽漬化沙壤中施入棉稈炭從2013年播種前到2015年收獲后，有機質含量降低，可降低50%左右；從2013年播種前到2014年收獲后，施入低棉稈炭量的土壤有機質降低27.85%，施入高棉稈炭量的土壤有機質減低僅為5.11%，可見棉稈炭含量對土壤有機質的影響表現(xiàn)為低含量時每年降低量幾乎均等，高含量時降低量在第一年施用時可補充土壤有機質后再被吸收。堿解氮含量從2013年播種前到2014年收獲后種植棉花期間含量降低后在2015年種植小麥和苜蓿后有所上升：低棉稈炭含量地塊降低51.67%后僅上升了20.69%，土壤中堿解氮含量在種植苜蓿后未超過2013年播種前；高生物碳含量地塊堿解氮含量下降46,03%后上升167.65%，及土壤中堿解氮含量在種植苜蓿后遠超過2013年播種前。土壤中速效磷含量在施入生物炭后均表現(xiàn)為下降趨勢，速效磷下降量可達84.21%～89.28%。速效鉀含量變化規(guī)律與堿解氮相似，表現(xiàn)為在2013年播種前到2014年收獲后有所上升，到2015年收獲后有所下降。在低棉稈炭量條件下，總量未降低到2013年播種前；在高棉稈炭量條件下，2014年收獲后僅上升1.25%后，到2015年收獲后卻下降了26.45%。圖3，表2

圖3 不同處理土壤0～20 cm(左)、20～40 cm(右)的總鹽

Fig.3 The total salt of soil 0-20 cm(left)、20-40 cm(right) under different disposes

表2 不同處理下的土壤養(yǎng)分含量變化

Table 2 The change of nutrient content of soil under different disposes

注：大寫字母表示不同處理相同指標間差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示不同出爐相同指標間差異顯著(P<0.05)Note: the capital letters mean extremely significant difference between different disposes and same target (P<0.01); the small letters mean significant difference between different disposes and same target(P<0.05)

2.2 生物炭的使用對作物產量的影響

鹽漬化土壤中添加棉稈炭后對作物產量的影響表現(xiàn)：施用低棉稈炭量的棉花在2013年到2014年均出現(xiàn)增產現(xiàn)象，最高可增產58.36%，出現(xiàn)在施入棉稈炭后的第一年最低在2014年增產了22.26%，在2015年，即施入棉稈炭后第三年冬小麥增產了27.85%，苜蓿僅增產了5.42%；施入高棉稈炭量棉花在2013年僅增產了3.05%，2014年增產了18.05%，2015年冬小麥增產了50.51%，苜蓿增產了19.37%。以此可以分析出在連作體系中，低棉稈炭量的增產作用主要表現(xiàn)在使用的前兩年，高棉稈炭量對作物的增產作用主要表現(xiàn)在施入生物炭后的兩年后。圖4

圖4 不同處理條件下作物產量比較

Fig.4 The compare of crop output under different disposes

3 討 論

3.1 施用生物質炭對鹽漬化土壤物理化性質的影響

張偉明[19]、武玉[25]、房彬[26]有試驗證明向土壤中施入生物炭可提高土壤持水性能，降低土壤容重，是因為生物炭本身密度較小，具有大量孔隙，施入土壤后可增加土壤的孔隙度[18,26]，同時提高土壤中的毛管孔隙數(shù)量，而且生物炭表面粗糙，可增加生物炭與土壤顆粒之間的摩擦作用，提高整體土壤孔隙度的同時，促進土壤團聚體的形成，并保持一定的穩(wěn)定性能，從而提高土壤的田間持水量，降低土壤容重。試驗也表明，鹽漬化土壤中施入不同量的棉稈質炭也均可降提高土壤田間持水量和降低土壤容重：施入低棉稈炭量與高棉稈炭量連作3a 4茬后分別可使土壤0～40 cm土層的田間持水量平均上升7.29%和22.67%，容重下降4.97%和6.55%。由于試驗區(qū)土壤為沙壤，沙壤本身屬于新成土，顆粒較粗，故施入棉稈炭后對土壤容重的影響沒有對田間持水量的影響顯著，同時沙質土壤本身孔隙度比較大，所以生物炭對沙土田間持水量的正面影響主要是通過提高沙土的有效孔隙即毛管孔隙實現(xiàn)的。但在2015年收獲苜蓿后，土壤的田間持水量相比較2013、2014年有所下降，容重也出現(xiàn)上升趨勢，是由于2015年為冬小麥和苜蓿連作，且在新疆苜蓿作為牲畜的飼料，一年收割3～4次，整個2015年的生長生育期較長，使得原本施入棉稈炭后對土壤的改良效果出現(xiàn)負面影響，也說明在土壤使用方面，應考慮土壤本身性能，在不破壞土壤自身理化性質的基礎上，以促進土壤熟化為前提，合理耕作，這樣才能保證土壤耕作性能向更好的方向發(fā)展。

向新疆鹽漬化土壤中施入棉稈炭后，總體而言可降低土壤中的總鹽含量。試驗中的土壤測定下來表現(xiàn)為中度化鹽漬，施用棉稈炭后無論是低棉稈炭量還是高棉稈炭量在3年連作后均表現(xiàn)為無鹽漬化現(xiàn)象，且在試驗過程中也發(fā)現(xiàn)施用棉稈炭后大田中的鹽斑面積有逐漸減小的趨勢，可見棉稈炭可用在新疆鹽堿化土壤中作為一種新的壓鹽排鹽改良措施。

3.2 施用生物質炭對土壤養(yǎng)分的影響

向新疆灰漠土中施入生物炭可以提高土壤中的有機質、全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分含量[27,28]，是因為生物炭具有強烈的吸附性能，可將養(yǎng)分吸附在其表面，不易流失。同時生物炭可增加耕層土壤的持水性能，使易揮發(fā)的養(yǎng)分溶于水中，同時使溶于水分的養(yǎng)分不易下滲流失而儲存在土壤中。沙土的理化性質差，水肥流失現(xiàn)象嚴重。陳心想[29]在生物炭對不同土壤化學性質的研究中表明生物炭具有改善沙土漏水漏肥的不足，提高土壤中的速效養(yǎng)分含量。試驗中施入棉稈炭可使土壤原有有機質和速效養(yǎng)分含量上升。在生產過程中，隨著作物的生長期增加，養(yǎng)分含量和有機質含量也會下降，但下降量少于未使用土壤下降量。2014年棉花收獲后到2015年苜蓿收獲后土壤養(yǎng)分含量迅速下降，是因為小麥苜蓿連作，期間未歇地，作物從土壤中大量吸收養(yǎng)分，生物炭可促進作物的生長，使作物吸收的養(yǎng)分也大于未施用生物炭土壤上生長的作物，尤其是2015年冬小麥和苜蓿的產量無論是低棉稈炭量還是高棉稈炭量均大于對照，從而使土壤中的養(yǎng)分含量急劇下降，且出現(xiàn)有機質含量與速效鉀含量低于對照地塊。

3.3 施用生物質炭對棉花產量的影響

現(xiàn)我國有關生物炭對作物產量的研究中，大量實驗表明生物炭對作物產量，無論是玉米、小麥、水稻還是棉花均表現(xiàn)為正面顯著影響[18,26-29]。研究表明，施用棉稈炭后可提高棉花、小麥和苜蓿的產量，且在施入棉稈炭后的2013和2014年中對棉花的產量施入低棉稈炭量的地塊棉花產量高于施入高棉稈炭量的地塊，2015年小麥和苜蓿的產量高棉稈炭量的地塊產量比低棉稈炭產量的高，可見生產過程中對施入生物炭量的選擇除了要考慮到土壤本身的性能以外還應考慮到作物品種，這也為以后有關生物炭在農業(yè)方面的應用的研究中提出更為精細的要求。

4 結 論

4.1 鹽漬化土壤中施入棉稈炭可以提高土壤的田間持水量，在三年四茬連作體系中從2013年播種前19.98%上升到2015年收獲后的20.45%，平均每年可提高平均每年提高2.63%～7.57%，且施用高棉稈炭量比低棉稈炭量作用明顯，主要作用于土壤的0～20 cm土層。關于向新疆鹽漬化土壤中施入棉稈炭后，土壤容重僅由1.62下降至1.61 g/kg，平均每年降低可1.66%～2.18%，但對此試驗中的沙土影響仍表現(xiàn)的不明顯。土壤總鹽含量由0.620 5%下降到0.122%，平均每年可降低24.32%～28.06%，而使土壤表現(xiàn)為無鹽堿化，且效果顯著。

4.2 施入棉稈炭可提高鹽漬化土壤中原有養(yǎng)分含量促進作物生長，在提高作物產量方面平均每茬可提高25.52%～27.47%，且表現(xiàn)為低棉稈炭量對棉花產量的提高顯著大于高棉稈炭量處理，對于小麥和苜蓿則表現(xiàn)為高棉稈炭量大于低棉稈炭量。

向新疆鹽漬化土壤中施入生物炭可改善土壤的田間持水量，降低土壤容重和總鹽含量，提高土壤養(yǎng)分含量與作物產量。同時生物碳是農業(yè)廢棄物再利用，保護農業(yè)環(huán)境的一種有效手段，符合環(huán)保農業(yè)的要求。但實際生產過程中生物炭的使用和開發(fā)利用還存在一定的局限性[6]，要真正做好生物炭資源合理改良利用，還應將其與多種農副產品、有機無機肥料相結合，綜合開發(fā)利用，從而提高養(yǎng)分利用率，降低生產成本，提高作物質量，減少生產環(huán)境污染。

References)

[1] 張浩，李志華，何蛟濤,等．干旱區(qū)鹽漬土形成和水鹽運移機理[J]．生物學通報， 2011，46(4)：10-12.

ZHANG Hao，LI Zhi-Hua，HE Jiao-tao，et al．(2011)． Saline soil water Formation and salt migration mechanism in arid areas [J]．BulletinofBiology，46(4)：10-12.(in Chinese)

[2]張江輝，邱勝彬，朱躍亮．新疆鹽堿地改良與生態(tài)農業(yè)[J]．新疆水利，2000，(2)：4-8.

ZHANG Jiang-hui，QIU Sheng-bing，ZHU Yue-liang．(2000)．Alkali-saline land and ecological agriculture in Xinjing [J].XinjiangWaterResources，(2)：4-8.(in Chinese)

[3]李謙．淺談灌區(qū)鹽堿地治理[J]．中國科技信息，2007，(18)：26-29.

LI Qin．(2007)．Introduction to saline-alkali land management in the irrigation area [J]．ChinaScienceandTechnologyInformation，(18)：26-29.(in Chinese)

[4]阿吉艾克拜爾，邵孝侯，常婷婷,等．我國鹽堿地改良技術和方法綜述[J]．安徽農業(yè)科學， 2013，41(16)：7 269-7 271.

Ajiaikebaier, SHAO Xiao-hou，CHANG Ting-ting， et al．(2013)．A Review on Improvement Technology and Methods of Saline-Alkali Soil in China [J]．JournalofAnhuiAgriculturalSciences，41(16)：7,269-7,271.(in Chinese)

[5]郭德發(fā)，王慶．新疆灌區(qū)防治土壤次生鹽漬化的主要措施[J]．西北水資源與水工程，1996，3(7)：58-63.

GOU De-fa，WANG Qing．(1996)．The main measures of preventing soil secondary salinization in the irrigation area in Xinjiang [J].．WaterResources&WaterEngineering，3(7)：58-63.(in Chinese)

[6]倉龍，朱向東，汪玉，等．生物質炭中的污染物含量及其田間施用的環(huán)境風險預測[J]．農業(yè)工程學報，2012，28(15):163-167.

CANG Long，ZHU Xiang-dong，WANG Yu, et al．(2012)．Pollutant contents in biochar and their potential environmental risks for field application [J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，28(15)：163-167.(in Chinese)

[7] Tilly, C. (2003). The art, science, and technology of charcoal production.Industrial&EngineeringChemistryResearch, 42(8):1,619-1,640.

[8] Lehmann, J. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological anthrosol and a ferralsol of the central amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments.Plant&Soil, 249(2):343-357.

[9] Shrestha, G., Traina, S. J., & Swanston, C. W. (2010). Black carbon's properties and role in the environment: a comprehensive review.Sustainability, 2(1):294-320.

[10] Makoto, O., & Yasuyuki, O. (2010). Pioneering works in biochar research, japan.AustralianJournalofSoilResearch, 48(7):489-500.

[11] Hayes, M. H. (2006). Biochar and biofuels for a brighter future.Nature,443(7,108):144.

[12] Glaser, B. (2007). Prehistorically modified soils of central amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century.PhilosophicalTransactionsoftheRoyalSocietyBBiologicalSciences, 362(1,478):187-196.

[13]陳溫福，張偉明，孟 軍．農用生物炭研究進展與前景[J]．中國農業(yè)科學， 2013，46(16)：3 324-3 333.

CHEN Wen-fu，ZHANG Wei-ming，MENG Jun．(2013)．Progress and prospect of agricultural biological carbon [J].ScientiaAgriculturaSinica，46(16)：3,324-3,333.(in Chinese)

[14]謝祖彬，劉琦，許燕萍,等．生物炭研究進展及其研究方向[J]．土壤， 2011，43(6)：875-861.

XIE Zu-bin, LIU Qi, XU Yan-ping, et al．(2011).Advances and perspectives of biochar research. [J]．Soils，43(6)：875-861.(in Chinese)

[15]王榮梅，楊放，許亮,等．生物碳在新疆棉田的應用研究[J]．地球與環(huán)境，2014，42(6)：757-763.

WANG Rong-mei,，YANG Fang， XU Liang， et al．(2014)．The effects of biochar application in the cotton fields of Kashgar Oasis, Xinjiang Uygur Autonomous Region，China [J]．EarthandEnvironment，42(66)：757-763.(in Chinese)

[16] 孫寧川, 唐光木, 徐萬里，等. 棉稈炭和炭基專用肥對棉花生長及產量的影響[J]．新疆農業(yè)科學，2016,53(1)：163-169.

Sun Ning-chuan, Tang Guang-mu, Xu Wan-li, et al. (2016). The impact of cotton stalk carbon and carbon-based specialty fertilizer on the cotton growth and yield[J]．Xinjiangagriculturalsciences, 53(1):163-169.(in Chinese)

[17] Lehmann, J. (2007). Bio‐energy in the black.FrontiersinEcology&theEnvironment, 5(7):381-387.

[18]袁艷文，田宜水，趙立欣,等.生物炭應用進展研究.可再生資源[J].Renewable Energy Resources，2012,30(9)：45-49.

YUAN Yan-wen，TIAN Yi-shui，ZHAO Li-xin，et al．(2012)．The research process of the biochar application[J].RenewableEnergyResources，30(9)：45-49.(in Chinese)

[19]張偉明．生物炭的理化性質及其在作物生產上的應用[D]．長春：沈陽農業(yè)大學博士學位論文，2012.

ZHANG Wei-ming．(2012)．Physicalandchemicalpropertiesofbiocharanditsapplicationincropproduction[D]．PhD Dissertation. Shenyang Agricultural University, Changchun.(in Chinese)

[20] Lehmann, J. (2007). A handful of carbon.Nature, 447(7,141):143-144.

[21]顧美英，徐萬里，唐光木，等. 生物炭對新疆灰漠土和風沙土土壤微生物多樣性及與氮素相關微生物功能的影響[J].新疆農業(yè)科學，2014,51(5)：926-934.

Gu Mei-ying, Xu Wan-li, Tang Guang-mu, et al. (2014). Effects of biochar on soil microbial diversity and function related with N transformation in Gray Desert soil and Aeolian sandy soil in Xinjiang[J].Xinjiangagriculturalsciences, 51(5):926-934.

[22]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 第三版.北京：中國農業(yè)出版社，2000.

BAO Shi-dan．(2000)．Soilagriculturalchemistryanalysis[M]．Beijing：China Agriculture Press.(in Chinese)

[23]黃昌勇．土壤學實驗實習指導[M]．北京：中國農業(yè)出版社，1992.

HUANG Chang-yong．(1992)．Soilscienceexperimentandpracticeguidance[M]．Beijing：China Agriculture Press.(in Chinese)

[24]張新春，莊炳昌，李自超.植物耐鹽性研究進展[J]．玉米科學，2002,10(1)：50-56.

ZHANG Xin-chun，ZHUANG Bing-chang，LI Zi-chao．(2002)． Advances in study of salt-stress tolerance in plants [J]．JournalofMaizeSciences，10(1)：50-56.(in Chinese)

[25]武玉，徐剛，呂迎春，等．生物碳對土壤理化性質影響的進展研究[J]．地球科學進展，2014，29(1)：68-79.

WU Yu，XU Gang，Lü Ying-chun，et al．(2014)． Effects of biochar amendment on soil physical and chemical properties：current status and knowledge gaps [J]．AdvancesinEarthScience，29(1)：68-79.(in Chinese)

[26]房彬，李心清，趙斌,等．生物炭對旱作農田土壤理化性質及作物產量的影響[J]．生態(tài)環(huán)境學報，2014，(8):1 292-1 297.

FANG Bin，LI Xin-qing，ZHAO Bin，et al．(2014)．Influence of biochar on soil physical and chemical properties and crop yields in rainfed field [J]．EcologyandEnvironmentalSciences，(8)：1,292-1,297.(in Chinese)

[27]顧美英，劉洪亮，李志強，等．新疆連作棉田施用生物炭對土壤養(yǎng)分及微生物群落多樣性的影響[J]．中國農業(yè)科學，2014，47(20)：4 128-4 138.

GU Mei-ying，LIU Hong-liang，LI Zhi-qiang，et al．(2014)．Impact of biochar application on soil nutrients and microbial diversities in continuous cultivated cotton fields in Xinjiang [J]．ScientiaAgriculturaSinica，47(20)：4,128-4,138.(in Chinese)

[28]唐光木，葛春暉，徐萬里,等．施用生物黑炭對新疆灰漠土肥力及玉米生長的影響[J]．農業(yè)環(huán)境科學學報，2011，30(9)：1 797-1 802.

TANG Guang-mu，GE Chun-hui，XU Wan-li，et al．(2011)．Effect of applying biochar on the quality of gray desert soil and maize cropping in Xinjiang [J]．Journalofagro-environmentscience，30(9)：1797-1,802.(in Chinese)

[29]陳心想，何緒生，耿增超,等．生物炭對不同土壤化學性質、小麥和糜子產量的影響[J]．生態(tài)學報，2013，33(20)：6 534-6 542.

CHEN Xin-xiang，HE Xu-sheng，GENG Zeng-chao，et al．(2013)．Effects of biochar on selected soil chemical properties and on wheat and millet yield [J]．ActaEcologicaSinica，33(20)：6,534-6,542.(in Chinese)

Fund project:Research and demonstration on Key Technologies of low yield soil improvement in Oasis salinization(2012BAD05B03)；Research and demonstration on carbonization and returning technology of agricultural and forestry waste in Xinjiang(201431108)；Development and demonstration of Xinjiang agriculture and forestry waste biomass carbon based fertilizer(ky2012059)

Effects of Applying Cotton Stalk Biochar to Xinjiang Saline Soil on the Physical and Chemical Properties and Crop Yield

QIN Bei1, WANG Ya-qin2, TANG Guang-mu3, LIU Hui-fang3, XU Wan-li3

(1.CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.PaotaiExperimentalStationofthe8thAgriculturalProductionDivision,ShiheziXinjiang832066,China; 3.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 This project aims to provide fundamental basis for improving the soil through applying biochar into Xinjiang's moderate salinization sand soil and research the influence on soil properties.【Method】Using high and low levels and fertilizing disposable biochar for three years on end, and then, determining the soil field water holding capacity, soil bulk density and soil total salt of 0-20 cm, 20-40 cm layer and soil nutrient content, crop yield before sowing and after harvesting in 2013 and after harvesting in 2014 and 2015.【Result】The use of biochar could improve distinctly the soil field capacity (average annual increase of 2.63%-7.57%), reduce soil bulk density (average annual decrease of 1.66%-2.18%) and soil total salt (average annual decrease of 24.32%-28.06%), and enhance soil nutrient content, crop yield after 3-year-4-time continuous cropping, and performance results varied each year (average cropping can improve 25.52%-27.47%).【Conclusion】The application of biochar can effectively improve the Xinjiang's saline soil, ameliorate the soil characteristics and enhance the quality of soil, thus increasing the crop yield.

cotton stalk-biochar; soil properties; soil nutrient content; crop yield

2016-06-26

國家科技支撐計劃項目“綠洲鹽漬化中低產土壤改良關鍵技術研究與示范”(2012BAD05B03)；自治區(qū)科技支撐計劃項目“新疆農林廢棄物炭化還田技術研究與示范”(201431108)；自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項“新疆農林廢棄生物質炭基肥料研發(fā)與示范”(ky2012059)

秦蓓(1991-)，女，陜西人，碩士，研究方向為土壤與植物營養(yǎng)， (E-mail)568916732@qq.com

徐萬里(1971-)，男，陜西人，研究員，研究方向為土壤與植物營養(yǎng)，(E-mail)wlxu2005@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.017

S153

：A

：1001-4330(2016)12-2290-09