BIOCHAR | 6年田间试验的启示：生物炭老化过程削弱其水稻增产作用

一次性高剂量生物炭还田模式（HS）显著提升水稻产量已是共识。然而，随着生物炭在田间历经老化进程，其长期增产作用能维持几年仍未可知。为了探究HS模式（22.5 t ha^-1）长期增产的时效性，本研究进行了为期6年的野外田间试验，通过比较等量秸秆生物炭化逐年还田模式（AL, 8 * 35% = 2.8 t ha^-1）和等量秸秆生物质逐年还田模式（RS, 8 t ha^-1）增产效果，揭示了HS模式通过影响土壤养分引起增产效应变化的内在机制。结果表明，实验第6年，AL增产10.9%，而HS增产4.2%，生物炭输入量低的AL模式水稻增产效果显著高于HS (p < 0.05)。实验第6年，AL仍可显著增加土壤总碳(TC)、pH值和有效态钙含量维持其增产效果。而HS则失去了上述作用，因此丧失了起对水稻的增产作用。更重要的是，在实验第6年，AL生物炭输入量仅有19.6 t ha^-1，而HS生物炭输入量为22.5 t ha^-1，但是HS土壤TC的含量和AL却无显著差别。这是由于HS生物炭稳定性碳降解，导致惰性碳库降低，并且可能向易降解有机碳组分转化，供土壤微生物利用损失掉。基于上述结果，本研究认为AL模式是提高水稻产量、富集土壤养分和实现稻田生态系统固碳的良好策略。

图1 HS逐渐丧失水稻增产作用机制

图2 不同土壤改良策略的水稻增产效果

图3 影响水稻产量的重要养分指标

图4 土壤有机碳组分变化

图5 HS生物炭碳降解途径

吴伟祥 教授（通讯作者）

浙江大学环境与资源学院

浙江大学环境污染防治研究所所长，研究方向“废物处理处置资源化”。先后承担国家863计划项目、水专项项目子课题、科技支撑课题任务、国家自然科学基金项目等。发表国际学术论文140余篇，H因子43。