石灰配施生物炭对白浆土理化特性及玉米产量的影响

doi:10.13287/j.1001-9332.202512.013

应用生态学报 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (12): 3675-3681.doi: 10.13287/j.1001-9332.202512.013

• 三江平原白浆土障碍消减与产能关键技术专栏(专栏策划：韩晓增、王秋菊) • 上一篇下一篇

石灰配施生物炭对白浆土理化特性及玉米产量的影响

宋玉超¹, 肖富容¹, 王瑞琢², 宫平¹, 王玲莉¹, 魏占波¹, 田立彬³, 张丽莉^1*

¹中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016;
²沈阳农业大学, 沈阳 110866;
³北大荒集团八五二农场有限公司, 黑龙江双鸭山 110034

收稿日期:2025-04-01 修回日期:2025-10-20 出版日期:2025-12-18 发布日期:2026-07-18
通讯作者: ^*E-mail: llzhang@iae.ac.cn
作者简介:宋玉超, 男, 1986年生, 硕士。主要从事新型肥料与土壤改良剂的配方研制及应用研究。E-mail: songyuchao@iae.ac.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2022YFD1500800)

Effects of co-application of lime and biochar on physicochemical properties of albic soil and maize yield

SONG Yuchao¹, XIAO Furong¹, WANG Ruizhuo², GONG Ping¹, WANG Lingli¹, WEI Zhanbo¹, TIAN Libin³, ZHANG Lili^1*

¹Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
²Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China;
³Beidahuang Group Heilongjiang 852 Farm Co., Ltd., Shuangyashan 110034, Heilongjiang, China

Received:2025-04-01 Revised:2025-10-20 Online:2025-12-18 Published:2026-07-18

摘要/Abstract

摘要： 白浆土的白浆层存在硬化、酸化等障碍问题,是制约白浆土地区粮食作物产量的关键限制因素。本研究通过田间微区试验,设置石灰(900 kg·hm^-2,C)、石灰分别与4.5(B1)和9 t·hm^-2生物炭(B2)组合作为改良剂,以不加改良剂为对照(CK),探究不同改良剂对白浆土土壤理化性质和玉米生长特性及产量的影响。结果表明: 施用石灰可显著提高白浆层土壤pH值,3个处理较CK增加0.26～0.69个单位;C处理土壤容重较CK增加7.6%,添加生物炭能有效缓解石灰引发的土壤容重增高风险,B1和B2处理土壤容重较C处理分别降低4.6%和3.9%。与CK相比,施用石灰使白浆层土壤全钙含量提高4.7%～22.7%,但同时会降低白浆层土壤有机质含量,C处理有机质含量较CK降低17.6%,而施用生物炭能减轻有机质含量降低风险,较C处理提高15.0%～15.3%。各改良剂处理使玉米株高有增加趋势,但并未对叶片叶绿素含量产生显著影响。C处理玉米籽粒产量较CK提高9%,但差异不显著;而B1和B2处理玉米籽粒产量分别较CK显著提高19.3%和18.0%,B1与B2间差异不显著。Mantel检验分析表明,玉米籽粒产量主要受白浆层土壤pH值的调控。综上,将4.5和9 t·hm^-2生物炭与900 kg·hm^-2石灰配施可有效缓解白浆层酸化,显著提升玉米产量,其中,以4.5 t·hm^-2生物炭与900 kg·hm^-2石灰配施配方最具应用价值。

关键词: 土壤改良, 石灰, 生物炭, 玉米

Abstract: Obstacles in the albic layer of albic soil, such as hardening and acidification, are key factors restricting crop yield in albic soil areas. In this study, we conducted a field manipulative microplot experiment, included lime alone (900 kg·hm^-2, C), and combinations of lime with 4.5 t·hm^-2(B1) and 9 t·hm^-2 biochar (B2), control (no amendment, CK), to investigate effects of amendments on soil physical and chemical properties, maize growth characteristics, and yield. The results showed that lime application significantly increased soil pH value of the albic layer, with the three treatments increasing by 0.26-0.69 units compared to CK. Soil bulk density of treatment C increased by 7.6% compared to CK. The addition of biochar could effectively mitigate the risk of increased soil bulk density caused by lime addition, and soil bulk density of B1 and B2 decreased by 4.6% and 3.9% respectively compared to treatment C. Compared to CK, lime application increased soil total calcium content of the albic layer by 4.7%-22.7%, but it led to a decrease in soil organic matter content, which decreased by 17.6% in treatment C compared to CK. However, biochar application effectively reduced the risk of organic matter content decline and increase organic matter content of the albic soil layer by 15.0%-15.3% compared to treatment C. The application of all amendment formulations showed a tendency to increase maize plant height, but had no significant effect on leaf chlorophyll content. Compared to CK, grain yield of treatment C increased by 9%, but the difference was not significant, while that of B1 and B2 significantly increased by 19.3% and 18.0% respectively. There was no significant difference between B1 and B2. Mantel test analysis showed that grain yield was mainly regulated by soil pH of albic layer. In conclusion, the combined application of 4.5 t·hm^-2 and 9 t·hm^-2 biochar with 900 kg·hm^-2 lime could effectively alleviate the acidification of albic layer and significantly increase maize yield. Among them, the combined application of 4.5 t·hm^-2 biochar and 900 kg·hm^-2 lime demonstrates the highest application value.

Key words: soil improvement, lime, biochar, maize

宋玉超, 肖富容, 王瑞琢, 宫平, 王玲莉, 魏占波, 田立彬, 张丽莉. 石灰配施生物炭对白浆土理化特性及玉米产量的影响[J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3675-3681.

SONG Yuchao, XIAO Furong, WANG Ruizhuo, GONG Ping, WANG Lingli, WEI Zhanbo, TIAN Libin, ZHANG Lili. Effects of co-application of lime and biochar on physicochemical properties of albic soil and maize yield[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2025, 36(12): 3675-3681.

参考文献

[1] 富东英, 田秀平, 薛菁芳, 等. 长期施肥与耕作对白浆土有机态氮组分的影响. 农业环境科学学报, 2005, 24(6): 1127-1131
[2] 朱宝国, 张春峰, 贾会彬, 等. 深翻结合心土与不同改土物料混合改良白浆土的效果. 农业工程学报, 2018, 34(14): 107-114
[3] 刘峰, 张玉龙, 贾会彬, 等. 三段式心土混层犁及其改良白浆土效果的研究. 农业工程学报, 2001, 17(3): 57-61
[4] 赵德林, 刘丰, 洪福玉, 等. 白浆土土体构型改造的研究. 中国农业科学, 1989, 22(5): 47-55
[5] Qian SX, Zhou XR, Fu YK, et al. Biochar-compost as a new option for soil improvement: Application in various problem soils. Science of the Total Environment, 2023, 870: 18
[6] Omondi MO, Xia X, Nahayo A, et al. Quantification of biochar effects on soil hydrological properties using meta-analysis of literature data. Geoderma, 2016, 274: 28-34
[7] El-Naggar A, Lee SS, Awad YM, et al. Influence of soil properties and feedstocks on biochar potential for carbon mineralization and improvement of infertile soils. Geoderma, 2018, 332: 100-108
[8] Farhangi-Abriz S, Torabian S, Qin RJ, et al. Biochar effects on yield of cereal and legume crops using meta-analysis. Science of the Total Environment, 2021, 775: 9
[9] 冯浩原, 张春峰. 白浆土改良研究进展及展望. 黑龙江农业科学, 2022(11): 104-109
[10] 顾佳艺, 赵子奥, 毛慧, 等. 生物炭对白浆土磷形态及磷解吸特性的研究[EB/OL]. (2024-05-11)[2025-03-31]. 吉林农业大学学报. https://doi.org/10.13327/j.jjlau.2024.20528
[11] 李富, 王雪力, 张武, 等. 生物炭添加对三江平原白浆土玉米农田细菌群落的影响. 土壤通报, 2024, 55(3): 758-768
[12] 殷大伟, 王家博, 金梁, 等. 生物炭对白浆土水分渗透性能、养分含量及大豆产量的影响. 大豆科学, 2019, 38(1): 72-76
[13] 苏星源, 吴世杰, 高威, 等. 两种水分含量下生物质炭对黑土N₂O排放及硝化反硝化基因丰度的影响.土壤, 2022, 54(5): 928-935
[14] 蒋梦蝶, 何志龙, 孙赟, 等. 尿素和生物质炭对茶园土壤pH及CO₂和CH₄排放的影响. 农业环境科学学报, 2018, 37(1): 196-204
[15] 王宁, 李九玉, 徐仁扣. 土壤酸化及酸性土壤的改良和管理. 安徽农学通报, 2007, 13(23): 48-51
[16] 詹杉, 袁红, 杜田甜, 等. 不同降镉处理对水稻土酸碱缓冲能力和有效镉含量的影响. 热带作物学报, 2020, 41(2): 225-229
[17] 朱宝国, 张春峰, 贾会彬, 等. 深翻结合心土与不同改土物料混合改良白浆土的效果. 农业工程学报, 2018, 34(14): 107-114
[18] 朱宝国, 朱凤莉, 张春峰, 等. 不同土壤改良剂对白浆土养分变化及大豆产量的影响. 中国农学通报, 2014, 30(24): 251-254
[19] 张伟明, 管学超, 黄玉威, 等. 玉米芯生物炭对大豆的生物学效应. 农业环境科学学报, 2015, 34(2): 391-400
[20] 张延军, 刘美娜. 石灰改良白浆土对大豆的影响. 现代农业科学, 2009, 16(5): 114-115
[21] Xiao FR, Li DP, Zhang LL, et al. Effect of urease inhibitors and nitrification inhibitors combined with seaweed extracts on urea nitrogen regulation and application. Agronomy, 2022, 12: 2504
[22] 张大庚, 李天来, 依艳丽, 等. 沈阳市郊温室土壤钙素特征的初步研究. 水土保持学报, 2009, 23(4): 200-203, 212
[23] Ali MA, Nafees M, Alomrani SO, et al. Novel nanocomposite and biochar insights to boost rice growth and alleviation of Cd toxicity. Scientific Reports, 2024, 14: 18
[24] 张娜, 李佳, 刘学欢, 等. 生物炭对夏玉米生长和产量的影响. 农业环境科学学报, 2014, 33(8): 1569-1574
[25] 王帘里, 孙波, 隋跃宇, 等. 不同气候和土壤条件下玉米叶片叶绿素相对含量对土壤氮素供应和玉米产量的预测. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 327-335
[26] 赵占周. 施用石灰类物质改良酸性土壤的原理与方法. 西北园艺(果树), 2020, 18(8): 33-36
[27] 刘亚龙, 王萍, 汪景宽. 土壤团聚体的形成和稳定机制: 研究进展与展望. 土壤学报, 2023, 60(3): 627-643
[28] 孟赐福, 傅庆林, 水建国, 等. 浙江中部红壤施用石灰对土壤交换性钙、镁及土壤酸度的影响. 植物营养与肥料学报, 1999, 5(2): 34-41
[29] 赵天鑫, 俄胜哲, 袁金华, 等. 土壤中钙与有机碳之间相互作用的研究进展与展望. 中国农学通报, 2022, 38(14): 77-81
[30] 陆欣春, 范欣欣, 邹文秀, 等. 肥沃耕层构建对白浆土土壤肥力和玉米产量的影响. 应用生态学报, 2023, 34(4): 883-891
[31] 赵立宁, 杨卫君, 孟祥睿, 等. 施用生物炭并优化氮肥用量对农田肥料氮去向的影响. 农业资源与环境学报, 2025, 42(5): 1247-1255
[32] 陈斐杰, 夏会娟, 刘福德, 等. 生物质炭特性及其对土壤性质的影响与作用机制. 环境工程技术学报, 2022, 12(1): 161-172
[33] 史多鹏, 叶子壮, 李惠通, 等. 生物炭和氮肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系耕层土壤质量的影响. 应用生态学报, 2023, 34(2): 442-450
[34] 于滨杭, 姬建梅, 王丽学, 等. 中国主粮作物生物炭产量效应的meta分析. 环境科学, 2023, 44(1): 520-530
[35] 孟艳, 沈亚文, 孟维伟, 等. 生物炭施用对农田土壤团聚体及有机碳影响的整合分析. 环境科学, 2023, 44(12): 6847-6856

石灰配施生物炭对白浆土理化特性及玉米产量的影响

Effects of co-application of lime and biochar on physicochemical properties of albic soil and maize yield

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[1]	缪春语, 孙梦宇, 李长青, 史佳鑫, 熊恩江, 韩小雨, 孙志梅. 施磷对华北平原壤质潮土小麦/玉米产量、磷素利用及磷平衡的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2658-2668.
[2]	纪萌, 李长青, 史佳鑫, 熊恩江, 孙梦宇, 许华森, 孙志梅. 冀中地区高产玉米主要农艺性状特征 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2669-2676.
[3]	丁武汉, 邓婷, 曾科, 吴腾飞, 李苹, 吴永沛, 易琼, 张木. 有机肥替代化肥配施镁硼锌改良广东酸性稻田土壤 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2677-2684.
[4]	杨文方, 王敬霞, 聂浩亮, 杨军方, 杨云马, 刘克桐, 黄少辉, 贾良良. 基于整合分析的河北省夏玉米优化施肥效应及其影响因素 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2685-2693.
[5]	黎浩文, 梁永鑫, 黄英梅, 梁春梅, 张俊涛, 刘可星. 生物炭对红壤区林地土壤性质及细菌群落的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2771-2781.
[6]	鱼腾飞, 韩拓, 席海洋, 武龙庆, 程文举, 冯起. 黑河流域中游绿洲农田蒸散发和防护林蒸腾及其影响因素 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(9): 2815-2826.
[7]	王伏琴, 岳健敏, 赫文文, 李昱龙, 李阳, 马国军. 节水灌溉对次生盐渍化耕地玉米苗期生长、气孔特征及光合性能的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(4): 1013-1023.
[8]	刘若文, 翟俊杰, 王兴. 蚯蚓与土壤健康的研究进展 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(2): 637-646.
[9]	樊军, 刘岩. 黄土高原农牧交错区生态建设的关键问题思考 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3557-3562.
[10]	王玲莉, 石元亮, 石淏心, 张蕾, 武志杰, 宋玉超, 田立彬, 姜宇. 土壤改良剂对白浆土白浆层土壤物理结构及微生物群落的调控效应 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3659-3667.
[11]	薛明, 粟宝莹, 宋一欣, 卢奕丽, 王洪志, 王秋菊. 混层技术对白浆土水分分布和储量的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3668-3674.
[12]	匡恩俊, 王秋菊, 邹佳何, 李婧阳, 田立彬, 姜宇, 刘峰. 玉米秸秆还田对白浆土水溶性有机碳及荧光特性的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3689-3698.
[13]	杨通, 谢军红, 汤昕悦, 田野, 魏瑞芳, 张康康, 王婷婷, UMAR, Daraz. 有机肥替代化肥对旱作饲用玉米产量及农田CO₂排放的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(11): 3378-3386.
[14]	陈玉章, 莫畏, 刘鑫, 李瑞, 王力成, 龚利娟, 吴松果. 秸秆带状覆盖对西南旱地高粱根区土壤水温及产量的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(10): 2978-2988.
[15]	杨显华, 钟义军, 柳开楼, 李大明, 杨添雨, 刘炜, 黄羽翔, 金慧芳. 长期不同施肥模式下旱地红壤肥力变化及综合质量评价 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(10): 3007-3016.