课题名称：生物质炭对潮土区玉米产量和氮肥利用率的影响
- 研究目的及意义
我们要通过研究知道生物质炭和潮土区玉米产量的关系以及和氮肥利用率的关系,最主要目的是提高农业玉米生产的产量，从而保证人口对玉米的需求，以及减少氮肥不必要的损失和影响，从而增加从事农业生产人们的收入。
本课题拟以河南省封丘县冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象，建立生物质炭不同用量田间试验，研究生物质炭施用对玉米产量及氮肥利用率的影响，以期为潮土区农田秸秆废弃物生物质炭资源化利用提供参考。研究不同耕作管理措施对潮土团聚体形成和有机碳累积的长期效应，以及评价和选择合适的耕作管理措施具有重要意义。
有机碳在土壤中的固定很大程度上取决于团聚体的物理保护作用。
传统翻耕模式下，频繁的翻耕加剧了水力和风力对土壤的侵蚀，土壤结构遭到破坏，土壤质量急剧下降[1]。土壤结中供植物生长的养分随着河流流失，导致植物缺少养分无法生长。保护性耕作技术的引入，免耕和秸秆还田措施显著提高了土壤水稳性团聚体的比例和稳定性[2]。同时，还有利于 0—20 cm 土层有机碳在土壤中的固持[3]。土壤中最重要的是主要养分的不流失，这样才能长期的供植物生长。潮土是河南省面积最大的耕作土壤，达 387 万公顷，占全省总耕地面积的43.2%，具有砂粒含量高、黏粒含量低、有机质含量低、结构差等特点[4]。因此，研究不同耕作管理措施对潮土团聚体形成和有机碳累积的长期效应，以及评价和选择合适的耕作管理措施具有重要意义。这是研究玉米产量和氮肥利用率的前提以及根本。
生物质炭是生物质在无氧或缺氧环境条件下缓慢高温分解得到的富含碳的有机物质，且因碳组分的高度芳香化而具有生物化学和热稳定性。农田施用生物质炭具有改善土壤性质、提高作物产量及减排温室气体的作用，研究生物质炭农田施用的持续效应对农业可持续发展具有重要意义。生物质炭施入农田一方面影响了土壤质量包括土壤有机碳、全氮、pH、CEC、土壤容重等，另一方面通过改善土壤物理、化学和生物学性质，影响作物的生长和发育，进而影响作物产量，是一种很好的有机吸附材料，作为吸附剂可以增强土壤对氮养分的的吸持和减轻农田养分流失。在提高土壤质量，保持土壤肥力等诸多方面发挥积极作用[5]。
研究表明生物炭对土壤氮素矿化作用有较大的影响。生物炭促进氮矿化、硝化以及铵态氮、硝态氮的固定，与添加生物炭后土壤的有机碳增,pH提高促进了土壤微生物活性有关[6]。也有研究发现， 生物炭可以影响土壤铵态氮和硝态氮的含量，这可能是生物炭对氨根离子和硝酸根离子的吸附作用或促进了微生物的吸收转化所致[7]。生物炭也会影响土壤中微生物对氮素的固定、有机氮的矿化以及硝化与反硝化作用。因此在生产实践中，生物炭的添加对于土壤的肥力保持有着关键性的作用。采用生物炭部分替代化肥的施肥方式经济成本有所增加，但是削减了氮磷污染物的输出，具有较高的生态效益。
氮素是作物生长所必需的大量营养元素之一，也是旱地土壤最为缺乏的营养元素，农业生产中使用氮肥，可以提高土壤中全氮及有效氮含量。这是因为施氮肥可增加根茬、系和根分泌物的含量，即增加了归还土壤的有机氮量[8]氮含量的少于多直接与植物生长前期有着重要的关系，如果了解农作物生长的各个阶段所需的含量可控制植物的生长，也可避免植物生长过程中遇到问题。植物生长期最需要的便是氮元素。生物炭也会影响土壤中微生物对氮素的固定、有机氮的矿化以及硝化与反硝化作用。因此在生产实践中，生物炭的添加对于氮含量有着直接的关系。
除了植物吸收外，农业土壤的养分损失主要有三种途径，分别是土壤养分淋失、土壤养分流失和气态挥发损失。而人为的不合理的田间管理方式也会造成耕地大量的养分流失，如过量施肥、肥料地表撒施、雨前施肥等。通过改善田间管理方式不仅能显著提高肥料的利用率，而且有效降低流失量[9]。
