武愛蓮 王勁松 董二偉 王立革 郭 珺 南江寬 韓 雄 Louis McDonald 焦曉燕?

（1 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，太原 030031）

（2 Division of Plant and Soil Sciences，West Virginia University，West Virginia 26506-6108，USA）

我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，2001—2010年平均糧食作物秸稈產(chǎn)量約為5.1×108t［1］，將其還田是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要舉措［2］，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。多數(shù)作物秸稈的碳氮比（C/N）較高，施入土壤可增加土壤微生物活性，促進(jìn)微生物固氮［3］，從而減少氮的淋失［4］，但同時(shí)也會增加土壤氧化亞氮（N2O）和二氧化碳（CO2）的排放［5］。將農(nóng)作物秸稈在低氧或缺氧條件下高溫裂解為生物炭后施入土壤被認(rèn)為是土壤固碳減排的有效途徑［6］，且施入土壤后可增強(qiáng)土壤對銨態(tài)氮（）和硝態(tài)氮（）的吸附和固持作用［7］、減少N2O的排放［8］，從而減少氮肥損失，提高氮肥利用率［9-12］。但目前的研究多集中在對秸稈或生物炭的單一報(bào)道，且對氮肥利用率的計(jì)算多采用傳統(tǒng)差減法的方式。

同一條件下秸稈直接還田和秸稈炭化為生物炭后施入土壤對氮肥利用率的影響尚不清楚，目前僅見劉嬌等［13］采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)研究了玉米秸稈及其黑炭對黃綿土氮素凈礦化及N2O排放的影響，結(jié)果表明秸稈可減少的淋失，但會造成N2O的大量排放，而生物炭會降低N2O的排放，但增加了的淋失；葛順峰等［14］采用15N示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)在棕壤上添加等量的秸稈和生物炭降低了蘋果園土壤容重，提高了陽離子交換量和氮肥利用率，添加生物炭的效果優(yōu)于秸稈。石灰性褐土呈堿性，氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化速率較快，易造成氮肥損失。因此，本研究以玉米秸稈和以玉米秸稈為原料制成的生物炭2種類型的碳源為材料，在田間條件下采用15N示蹤技術(shù)，研究石灰性褐土施用生物炭和秸稈對氮肥去向（作物吸收、土壤殘留以及氮肥損失）的影響，以期為合理利用秸稈資源、降低石灰性褐土氮肥損失提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽試驗(yàn)基地（37°33′21″N，112°40′2″E）進(jìn)行，該區(qū)域?qū)俦睖貛Т箨懶詺夂颍０?00 m，年均氣溫9.7℃，年均降水量440.7 mm，主要集中在7—8月。土壤類型為石灰性褐土（普通簡育干潤淋溶土），土壤質(zhì)地為壤質(zhì)砂土（各粒級體積百分比分別為：小于0.002 mm黏粒1.63%，0.02～0.002 mm粉粒11.29%，2～0.02 mm砂粒87.09%）。供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)：pH 8.47，電導(dǎo)率0.28 mS·cm-1，有機(jī)碳10.21 g·kg-1，全氮 0.84 g·kg-1，有效磷6.53 mg·kg-1，速效鉀 143.67 mg·kg-1。供試玉米秸稈的全碳 448.4 g·kg-1，全氮 9.41 g·kg-1，全磷0.71 g·kg-1，全鉀 13.57 g·kg-1；生物炭由山西省工霄商社公司生產(chǎn)，原料為玉米秸稈，化學(xué)性質(zhì)為全碳 569.9 g·kg-1，全氮 6.56 g·kg-1，有效磷 0.69 g·kg-1，速效鉀 29.33 g·kg-1，pH 10.22，電導(dǎo)率 10.97 mS·cm-1，陽離子交換量（CEC）59.2 cmol·kg-1。種植作物高粱，品種為晉雜34號。

1.2 研究方法

采用微區(qū)試驗(yàn)的方法，微區(qū)面積為1 m2，挖好土柱后將1.0 m（長）×1.0 m（寬）×1.2 m（高）的聚氯乙烯（Poly vinyl chloride, PVC）框埋進(jìn)土柱周圍，露出地表15 cm以免灌水將外部氮攜帶進(jìn)微區(qū)，保持微區(qū)框內(nèi)為原狀土。

試驗(yàn)處理：（1）施肥處理（NPK）；（2）施肥+生物炭（NPK+B）；（3）施肥+秸稈（NPK+S），基于課題組前期的研究結(jié)果［15-16］，生物炭施用量為耕層土壤質(zhì)量的0.5%（13.0 t·hm-2），秸稈以等碳量施入（16.5 t·hm-2）。每個處理3次重復(fù)，每個微區(qū)種植2行高粱，共18株。使用的15N標(biāo)記尿素（含氮量為46%）豐度為10.12%，施純氮為225 kg·hm-2，其中50% 氮肥基施（撒施），50%拔節(jié)期追施（條施）。同時(shí)施入P2O575 kg·hm-2（過磷酸鈣）和K2O 30 kg·hm-2（硫酸鉀），均作為底肥在播種前基施；生物炭和秸稈（粉碎約2～3 cm）于2015年4月25日撒施至各微區(qū)并與土壤充分混勻。試驗(yàn)于2015年5月3日施肥、播種，10月2日收獲。收獲時(shí)采集高粱植株和土壤樣品，高粱植株地上部分按器官分為莖、葉、穗梗和籽粒，65℃烘干后計(jì)量生物量并測定全氮和15N豐度；采集0～160 cm土層的土壤樣品風(fēng)干后分析其全氮和15N豐度，其中，0～20 cm土壤樣品測定土壤有機(jī)碳（SOC）和活性有機(jī)碳（LOC），取部分該層次土壤新鮮樣品放入液氮罐，帶回實(shí)驗(yàn)室置于-20℃冰箱，用于土壤微生物數(shù)量和代謝活性的分析。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

土壤p H（水土比2.5∶1）和E C（水土比5∶1）分別采用pH計(jì)（FE28，METTLER T O L E D O，上海）和電導(dǎo)率儀（F E 3 8，METTLER TOLEDO，上海）測定；植株和土壤樣品全氮采用濃H2SO4消煮，全自動凱氏定氮儀（Kjeltec 8400，F(xiàn)OSS，丹麥）測定。有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提、鉬銻抗試劑顯色，紫外可見分光光度計(jì)（TU-1950，普析，北京）測定；速效鉀采用1 mol·L-1NH4OAc浸提、火焰光度計(jì)（FP6400A，AOPU，上海）測定；土壤有機(jī)碳采用K2Cr2O7外加熱法測定?；钚杂袡C(jī)碳采用333 mmol·L-1KMnO4氧化法測定；15N豐度由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能利用研究所采用穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀（Isoprime 100，Isoprime，英國）測定。

土壤微生物數(shù)量采用平板稀釋涂布法計(jì)數(shù)。細(xì)菌、真菌和放線菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基和高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)。

土壤微生物代謝活性采用 BIOLOG ECO 微平板法測定［17］：稱取10.0 g新鮮土樣置于裝有90 mL已滅菌生理鹽水（0.85% NaCl）的三角瓶內(nèi)，在轉(zhuǎn)速200 r·min-1下振蕩30 min，靜置10 min后用生理鹽水稀釋至10-3，將稀釋好的土壤懸濁液150 μL接種至Biolog-Eco板（BIOLOG, Hayward, 美國）的每個微孔中，接種后的Eco板在25℃下培養(yǎng)。每隔24 h用Biolog Reader儀（BIOLOG, Hayward, 美國）測定波長590 nm下的吸光值。

微生物的代謝活性采用孔的平均顏色變化率（Average well color development, AWCD）表示。

AWCD = ∑(Ai-A0)/n

式中，Ai為各單孔實(shí)際吸光值，A0為對照孔的吸光值，Ai-A0為負(fù)值時(shí)則歸為0，n為碳源種類（Eco-MicroPlate為31），AWCD值為3次重復(fù)的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

Ndff（植物器官從肥料中吸收分配到的15N量對該器官全氮量的貢獻(xiàn)率，%）=（樣品中15N豐度-樣品15N自然豐度）/（肥料中15N豐度-15N自然豐度）×100

氮肥利用率（%）=Ndff×器官全氮量（kg）/施氮量（kg）

土壤質(zhì)量（kg）=土壤體積（m3）×土壤容重（t·m-3）×1 000

土壤全氮量（kg）=土壤質(zhì)量（kg）×全氮含量（g·kg-1）/1 000

土壤氮肥殘留率（%）=Ndff×土壤全氮量（kg）/施肥量（kg）

采用Microsoft Excel 2016及SPSS 24.0軟件進(jìn)行圖表制作及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗(yàn)法對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié) 果

2.1 不同處理對高粱干物質(zhì)產(chǎn)量和氮素吸收量的影響

NPK、NPK+B和NPK+S處理間高粱莖、葉、穗梗和籽粒的干物質(zhì)產(chǎn)量均無顯著差異（P＞0.05）（表1）。以莖、葉和穗梗之和表示的高粱地上部秸稈生物量在各處理間差異也不顯著（P＞0.05）。NPK+B處理的地上部秸稈的生物量和籽粒產(chǎn)量分別為12.59和9.82 t·hm-2，NPK+S處理分別為12.40和9.68 t·hm-2，NPK處理分別為12.06和9.55 t·hm-2，高粱地上部秸稈生物量高于籽粒的干物質(zhì)量。

NPK、NPK+B和NPK+S處理間高粱莖、葉、穗梗和籽粒的氮素吸收量均無顯著差異（P＞0.05）（表1）。以莖、葉和穗梗之和表示的高粱地上部秸稈的氮素吸收量在各處理間差異也不顯著（P＞0.05）。NPK+S處理的地上部秸稈和籽粒的氮素吸收量分別為154.1和133.1 kg·hm-2，NPK+B處理分別為149.5和131.9 kg·hm-2，NPK處理分別為144.3和129.1 kg·hm-2。高粱地上部秸稈的氮素吸收量高于籽粒，且地上部的氮素主要分配在高粱植株葉片中。

表1 不同處理下高粱干物質(zhì)產(chǎn)量和氮素吸收量Table 1 Dry matter yield and N uptake of sorghum relative to treatment

2.2 不同處理對高粱氮肥利用率的影響

施用秸稈顯著影響了高粱吸收的氮素來源于肥料的比例（P＜0.0 5）（表2）。高粱莖、葉、穗梗和籽粒中來源于肥料氮的比例均表現(xiàn)為NPK＞NPK+B＞NPK+S處理，與NPK處理相比，N P K+B處理的高粱莖、葉、穗梗和籽粒吸收的氮來自肥料的比例分別降低8.24%、13.60%、12.56%和12.33%，NPK+S處理分別顯著降低27.54%、33.55%、30.02%和28.42%。

施用秸稈顯著影響了高粱的氮肥利用率（P＜0.05）（表2）。不同處理高粱的氮肥利用率整體表現(xiàn)為NPK＞NPK+B＞NPK+S處理。與NPK處理相比，NPK+B處理高粱的氮肥利用率降低2.20個百分點(diǎn)，NPK+S處理的氮肥利用率顯著降低6.53個百分點(diǎn)。

表2 不同處理下高粱的氮肥利用率Table 2 Nitrogen utilization efficiency of sorghum relative to treatment

2.3 不同處理對土壤中肥料氮?dú)埩舻挠绊?/h3>

表3表明，肥料氮在土壤中的殘留量占施入量的22.67%～35.47%，且主要分布在0～40 cm的土層中，占總殘留的91.51%～95.00%，其中0～20 cm土層的殘留量占總殘留量的84.27%～91.59%。

施用生物炭和秸稈顯著影響了肥料氮在土壤中的殘留率（P＜0.0 5），整體表現(xiàn)為NPK+S＞NPK+B＞NPK處理。與NPK處理相比，NPK+B和NPK+S處理的肥料氮在土壤中的殘留率分別提高5.58個百分點(diǎn)（P＜0.05）和12.80個百分點(diǎn)（P＜0.05）；NPK+S較NPK+B處理肥料氮在土壤中的殘留率提高7.22個百分點(diǎn)（P＜0.05）。

表3 肥料氮在土壤中的殘留Table 3 15N residue in soil relative to treatment

2.4 不同處理對氮素去向的影響

施用秸稈顯著影響了肥料氮的去向（P＜0.05）（表4）。作物吸收的肥料氮各處理間表現(xiàn)為NPK＞NPK+B＞NPK+S，土壤殘留肥料氮各處理間表現(xiàn)為NPK+S＞NPK+B＞NPK，氮肥損失量各處理表現(xiàn)為NPK＞NPK+B＞NPK+S。與NPK處理相比，NPK+B和NPK+S作物吸收的肥料氮分別降低2.20個百分點(diǎn)和6.53個百分點(diǎn)，土壤殘留的肥料氮分別增加5.58個百分點(diǎn)和12.80個百分點(diǎn)，氮肥的損失率分別降低3.40個百分點(diǎn)和6.28個百分點(diǎn)。

NPK+B與NPK+S處理在作物吸收的肥料氮以及土壤殘留的肥料氮之間均存在顯著差異（P＜0.05）。NPK+B較NPK+S處理的作物吸收的肥料氮增加23.51%、土壤殘留的肥料氮降低20.34%，損失率增加2.88個百分點(diǎn)。

表4 不同處理下肥料氮的去向Table 4 Fate of fertilizer N relative to treatment

2.5 不同處理對土壤有機(jī)碳的影響

生物炭和秸稈具有較高的C/N，碳含量豐富。活性有機(jī)碳是土壤中有效性較高、易被土壤微生物分解礦化、對植物養(yǎng)分供應(yīng)具有直接作用的那部分有機(jī)碳［18］。圖1表明，施用生物炭顯著提高了土壤有機(jī)碳含量（P＜0.05），施用秸稈顯著提高了土壤活性有機(jī)碳含量（P＜0.05）。與NPK處理相比，NPK+B和NPK+S處理土壤有機(jī)碳含量分別提高了23.50%和4.30%，活性有機(jī)碳含量分別提高了2.78%和19.44%。

圖1 0～20 cm土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳含量Fig. 1 Content of soil organic carbon and labile organic carbon in the soil 0～20 cm in depth

2.6 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響

土壤細(xì)菌數(shù)量總體表現(xiàn)為NPK+B＞NPK+S＞NPK，NPK+B和NPK+S較NPK處理分別增加24.95%和13.34%，NPK+B較NPK+S處理增加10.25%，施用生物炭顯著增加了土壤細(xì)菌數(shù)量；土壤真菌數(shù)量總體表現(xiàn)為NPK+S＞NPK+B＞NPK，NPK+S和NPK+B較NPK處理分別增加29.26%和161.1%（P＜0.05），NPK+S較NPK+B處理增加102.0%（P＜0.05），施用生物炭和秸稈均顯著增加了土壤真菌的數(shù)量，但秸稈的貢獻(xiàn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生物炭；土壤放線菌數(shù)量總體表現(xiàn)為NPK+S＞NPK＞NPK+B，與NPK處理相比，NPK+S處理土壤放線菌數(shù)量增加2.39%，但NPK+B處理的土壤放線菌數(shù)量降低6.70%，NPK+S較NPK+B處理增加9.73%（P＜0.05）。

2.7 不同處理對土壤微生物活性的影響

圖2 土壤細(xì)菌、真菌以及放線菌數(shù)量Fig. 2 Population of soil bacteria, fungi and actinomycetes

圖3 土壤微生物利用不同種類碳源的平均顏色變化率(AWCD)Fig. 3 Average well color development(AWCD) of carbon source utilized by soil microbe relative to type of the carbon source

平均顏色變化率（AWCD）表示可培養(yǎng)微生物對不同底物（碳源）的利用能力，在一定程度上反映了土壤微生物的生理代謝活性。通過對31種碳源AWCD值的動態(tài)監(jiān)測（每隔24 h，圖3）可知：隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，各處理AWCD均呈增長趨勢。培養(yǎng)前24 h各處理AWCD均較低，24 h后迅速升高，說明碳源逐漸被利用，微生物代謝活性增強(qiáng)，NPK+S處理的AWCD顯著高于NPK+B和NPK處理，NPK+B和NPK處理間差異不顯著。從48 h至168 h，NPK+S處理的AWCD較NPK+B處理分別增加112.7%、94.82%、103.7%、91.93%、71.07%、61.79%（P＜0.05），較NPK處理分別增加228.2%、121.1%、72.81%、60.02%、43.23%、40.08%（P＜0.05），施用秸稈提高了微生物利用碳源的能力，增強(qiáng)了土壤微生物代謝活性。

3 討 論

農(nóng)田施用生物炭和秸稈是農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用的一項(xiàng)重要舉措，大量研究報(bào)道：施用生物炭和秸稈均可提高作物產(chǎn)量和吸氮量［19-22］。本研究也得到相同的結(jié)論，與單施化肥相比，施用生物炭和秸稈使高粱干物質(zhì)產(chǎn)量分別提高了3.7%、2.2%，吸氮量分別提高了2.9%和5.0%，但差異不顯著（表1），其原因可能與氮肥對生物炭和秸稈的“激發(fā)效應(yīng)”有關(guān)［23］，生物炭和秸稈自身含有一定的養(yǎng)分，并可顯著提高土壤有機(jī)碳或活性有機(jī)碳的含量（圖1），無機(jī)氮肥（225 kg·hm-2，以N計(jì)，下同）的施入為土壤微生物的生長提供了氮源，進(jìn)而對生物炭和秸稈腐解以及土壤氮的礦化產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)［24］，有利于生物炭和秸稈腐解過程中養(yǎng)分的釋放。李琦等［25］研究表明：生物炭施用量為1.0%且與氮肥（260 kg·hm-2）配施顯著提高了棉花干物質(zhì)量和氮素吸收量；李曉峰等［26］報(bào)道：秸稈施用量6 t·hm-2且與氮肥（300 kg·hm-2）配施顯著提高了水稻的產(chǎn)量和氮素累積量。但本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭和秸稈對高粱的干物質(zhì)產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收影響不顯著，這可能與生物炭、秸稈或氮肥的施用量、作物響應(yīng)、土壤條件等有關(guān)。

關(guān)于施用生物炭和秸稈對作物氮肥利用率的影響，Steiner等［10］認(rèn)為生物炭改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤pH和陽離子交換能力，增強(qiáng)土壤對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸附，從而提高了氮肥利用率；張剛等［27］研究認(rèn)為，秸稈還田配施氮肥通過對土壤氮素礦化的激發(fā)效應(yīng)提高水稻總吸氮量，以及減少氮素?fù)p失來提高氮肥利用率。與已報(bào)道的大部分研究結(jié)果不同，本研究結(jié)果表明，施用生物炭和秸稈處理的高粱當(dāng)季氮肥利用率較單施化肥分別降低了2.20個百分點(diǎn)和6.53個百分點(diǎn)（表2）。施用生物炭和秸稈雖提高了高粱地上部的氮素吸收量，但其來自肥料氮的比例較單施化肥分別降低了11.3%和29.7%，也就是說，施用生物炭和秸稈降低了肥料氮的有效性，這與土壤微生物對氮的固持作用［28］有關(guān)，本研究中施用生物炭和秸稈后土壤微生物數(shù)量（圖2）和活性（圖3）以及土壤中肥料氮?dú)埩袅康脑黾樱ū?）也進(jìn)一步印證了該問題。其次，研究方法的不同可能是導(dǎo)致本研究與以往研究結(jié)果不同的主要原因，本研究中對氮肥利用率的計(jì)算采用15N同位素示蹤方法，可明確高粱植株吸收的氮素來自肥料氮的部分，而以上文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果多采用傳統(tǒng)方法，計(jì)算的是氮肥的農(nóng)學(xué)利用效率或表觀利用效率，不能反映肥料養(yǎng)分的真實(shí)利用率［29］。

氮肥損失的途徑主要有氣態(tài)損失、淋溶損失和徑流損失等。本研究結(jié)果表明，施用生物炭和秸稈較單施化肥處理的肥料氮在土壤中的殘留率分別增加了5.58個百分點(diǎn)和12.80個百分點(diǎn)，氮肥損失率分別降低了3.40個百分點(diǎn)和6.28個百分點(diǎn)，秸稈的效果優(yōu)于生物炭。施用生物炭顯著提高了土壤有機(jī)碳含量（圖1）以及土壤細(xì)菌和真菌的數(shù)量（圖2），但其對土壤微生物代謝活性的影響較?。▓D3），這是因?yàn)樯锾渴且环N活性較低的碳，穩(wěn)定性高、芳香性強(qiáng)，具有化學(xué)和微生物學(xué)惰性［30］，與秸稈相比具有較低的土壤微生物生物量和微生物商［31］，其自身不易腐解也不會促進(jìn)土壤原有有機(jī)碳的礦化［32］，會長期存留在環(huán)境中；但生物炭的比表面積較大且?guī)в写罅康呢?fù)電荷，具有一定的吸附容量及離子交換能力［6］，可以吸附銨態(tài)氮［33］和硝態(tài)氮［34］，但其在旱地土壤上的施用量僅有達(dá)到2.0%以上才能表現(xiàn)出顯著的吸附效果［11］。因此，生物炭的微生物作用以及其對肥料氮的吸附作用極為有限。本研究結(jié)果表明：施用秸稈顯著提高了土壤活性有機(jī)碳（圖1）、土壤微生物數(shù)量（圖2）以及代謝活性（圖3），土壤活性有機(jī)碳是土壤中有效性較高、易被土壤微生物分解礦化、對植物養(yǎng)分供應(yīng)具有直接作用的那部分有機(jī)碳［18］，秸稈由易分解的成分如糖類等組成，且其自身含有較多的水溶性物質(zhì)，可為微生物提供易利用的營養(yǎng)物質(zhì)和能源物質(zhì)［35］，調(diào)節(jié)土壤溫度、提高根際土壤微生物數(shù)量及酶活性［36］。氮肥的轉(zhuǎn)化主要通過氨氧化微生物和亞硝酸鹽氧化微生物將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮后供作物吸收，本研究中生物炭和秸稈均具有較大的C/N，而秸稈較生物炭具有更高的活性有機(jī)碳，為微生物的生長和繁殖提供了大量的碳源，刺激了微生物的生長，因此，在氮肥的轉(zhuǎn)化過程中通過微生物作用固定了較多的肥料氮，進(jìn)而將銨態(tài)氮或硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為微生物量氮儲存起來［37］，形成微生物與作物對氮肥的競爭，降低了高粱對當(dāng)季氮肥的利用效率。

本研究中氮肥有效率（氮肥利用率+土壤殘留率）為48%～54%，損失率為46%～52%，這與巨曉棠［38］報(bào)道的我國現(xiàn)階段氮肥有效率在50%～60%，損失率在40%～50%之間相一致；本研究結(jié)果也表明，高粱吸收的氮主要來自土壤，占地上部總吸氮量的80%～85%，造成土壤氮素虧缺166 kg·hm-2。在不考慮干濕沉降對土壤氮素補(bǔ)充的情況下，施用生物炭土壤氮素虧缺約為81.37 kg·hm-2，施用等碳量的秸稈土壤氮素虧缺約為10.66 kg·hm-2，秸稈還田更有助于維持土壤氮素的平衡。本研究僅為一年的大田短期試驗(yàn)，未考慮肥料的殘效，也未考慮肥料氮和土壤氮對氮素?fù)p失的貢獻(xiàn)率，此外，土壤類型、氣候、作物種類以及生物炭和秸稈的用量均影響著氮肥的轉(zhuǎn)化。因此，今后仍需開展施用生物炭和秸稈比較的長期定位試驗(yàn)。

4 結(jié) 論

秸稈直接還田以及秸稈炭化為生物炭施入土壤是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中秸稈資源利用的主要方式。石灰性褐土施用生物炭和秸稈均降低了高粱當(dāng)季的氮肥利用率，提高了氮肥在土壤中的殘留率，從而降低了氮肥損失率，這與生物炭和秸稈提高了土壤有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量、土壤微生物數(shù)量以及代謝活性有關(guān)，氮肥在轉(zhuǎn)化過程中通過微生物作用固定了較多的肥料氮，減少了氮肥損失；施用秸稈的效果要優(yōu)于生物炭，且更有助于維持土壤氮素的平衡，是更有效的秸稈資源利用方式。