摘要
内蒙古河套灌区地是国家和自治区重要的商品粮油生产基地，由于特殊的地理环境和自然气候条件，该地区的土壤盐渍化问题严重，导致农作物根系供水不足，土壤板结现象严重，土壤养分含量低等问题，严重影响作物产量、收益以及当地农业的可持续发展。因此，对盐碱化土壤进行合理改良已是该地区农业可持续发展的首要任务。 本文以河套灌区春玉米田为研究对象，于2021-2022年开展2年田间定位试验，设置5个处理：不施肥（CK）、单施氮肥（BC0）、氮肥配施7.5t·hm-2生物炭（BC7.5）、氮肥配施15t·hm-2生物炭（BC15）和氮肥配施22.5t·hm-2生物炭（BC22.5），主要研究生物炭添加量对土壤水盐运移、土壤温度、土壤碳氮、作物生长和温室气体排放的影响。在主成分分析法、TOPSIS法、模糊隶属法和灰色关联度法评价结果的基础上，借助模糊Borda组合评价模型，评价施炭量对农田土壤的作用效果，筛选出适用于河套灌区盐渍化土壤的推荐生物炭施用量。主要结论如下： （1）生物炭对土壤环境的影响主要取决于生物炭的施用量。与对照组相比，施加生物炭能够提高8.73%~16.06%的0-120cm土壤剖面含水率和8.84%~15.19%的储水量，但过量生物炭（22.5t·hm-2）反而会导致对土壤含水率和储水量的提升效果降低。施加生物炭能够增加的土壤盐分含量，与对照组相比，生物炭显著提高了5.52%~19.17%的0-120cm土壤剖面含盐量和8.94%~23.00%的储盐量，且随生物炭施用量的增加，土壤盐分的累积量越大。此外，施用生物炭能够提高0.71%~21.36%的0-10cm土壤温度，土壤温度的两年试验结果均表现为：BC22.5gt;BC15gt;BC7.5gt;BC0gt;CK。 （2）施用生物炭能够显著的增加土壤剖面硝态氮含量，但随着施炭量的增加，0-120cm土壤剖面硝态氮含量呈先增后降的变化趋势。施加生物炭能够提升0-40cm土层7.14%~27.22%的全氮含量并提高0-20cm土层的全氮含量占比，有效的减少氮素淋失。生物炭能够显著提高4.36%~22.88%的0-40cm土壤有机质含量并与施炭量呈正相关关系。 （3）施用生物炭能够显著提高春玉米株高、叶面积指数、干物质积累。生物炭能够增加春玉米的行粒数、百粒重，在提高0.57%~7.77%的产量和0.39%~12.14%的水分利用效率的同时减少玉米耗水量。施加生物炭能够提高玉米成熟期茎、叶和穗的氮素累积量、氮素吸收效率和氮肥利用效率（NUE），但会降低氮素利用效率（NPE）和氮素收获指数（HIN）。 （4）施用生物炭能够显著降低55.06%~62.78%的N2O排放峰值、N2O排放系数和累积排放总量，促进土壤吸收CH4。生物炭能够降低6.72%~21.41%土壤CO2累积排放量，但过量施加生物炭（22.5t·hm-2）则会提高CO2累积排放量。水分和温度是与温室气体排放呈正相关的环境因子，土壤电导率、硝态氮含量、全氮含量和有机质含量是与温室气体排放呈负相关的环境因子。单施氮肥能够显著提高全球增温潜势和温室气体排放强度，但氮肥配施生物炭能够显著降低全球增温潜势和温室气体排放强度。 （5）通过主成分分析法、TOPSIS法、模糊隶属法和灰色关联度法结合土壤温度、土壤含水率、土地电导率、土壤硝态氮储量、土壤有机碳、土壤全氮、CO2累积排放量、全球增温潜势、温室气体排放强度、产量、水分利用效率和氮素利用效率等指标对生物炭对农田土壤作用效果的进行综合评价，主成分分析法和模糊隶属法排序结果相同，但与其它两种评价方法排序不同。因此基于上述4种评价结果的基础建立模糊Borda组合评价模型，结果表明15t·hm-2的生物炭是河套灌区农田土壤的推荐施炭量。
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