生物炭對(duì)重構(gòu)土壤化學(xué)性質(zhì)及苜蓿抗旱性的影響

王玲玲,曹銀貴,2,王 凡,黃雨晗,尚 志,佘長(zhǎng)超,王黨朝,白中科

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100083; 2.自然資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100035;3.神華北電勝利能源有限公司,內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

中國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)及消費(fèi)國(guó)，2019年中國(guó)煤炭產(chǎn)量達(dá)到38.46億t，占全球總產(chǎn)量的47.3%[1]，其中對(duì)露天煤礦的開(kāi)采是中國(guó)主要的采煤方式[2-3]。露天煤礦的大規(guī)模開(kāi)采一方面滿足了中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，另一方面帶來(lái)了許多生態(tài)環(huán)境及社會(huì)問(wèn)題[4-6]。露天煤礦大多分布在草原地區(qū)，草原地區(qū)的水土流失和土地荒漠化問(wèn)題本就嚴(yán)重，因此對(duì)草原露天煤礦的開(kāi)采使原本脆弱的草原生態(tài)系統(tǒng)遭到了更嚴(yán)重的破壞[7]。土壤重構(gòu)是土地復(fù)墾的核心[8]，重構(gòu)土壤質(zhì)量直接決定土地復(fù)墾狀況。表土是土壤重構(gòu)過(guò)程中的首要選擇，但礦區(qū)土壤發(fā)育不良等自然因素及采礦活動(dòng)等人為因素導(dǎo)致許多礦區(qū)表土稀缺問(wèn)題嚴(yán)重[9-12]，在表土稀缺礦區(qū)，表土替代物的選擇是土壤重構(gòu)過(guò)程的關(guān)鍵。表土替代物有效地解決了土壤重構(gòu)過(guò)程中表土不足的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)固體廢棄物的資源化利用[2]。

生物炭可以改善礦區(qū)重構(gòu)土壤的化學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)礦區(qū)植物的生長(zhǎng)和礦區(qū)生態(tài)修復(fù)進(jìn)程[13]。Zheng等[14]發(fā)現(xiàn)添加煙草秸稈生物炭可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量、速效鉀含量等土壤化學(xué)性質(zhì)。嚴(yán)陶韜等[15]發(fā)現(xiàn)生物炭可以提高土壤氮磷含量。李明等[16]研究水稻和玉米秸稈生物炭添加對(duì)紅壤性水稻土pH值、有機(jī)碳和養(yǎng)分含量的影響，結(jié)果表明秸稈生物炭的添加提高了土壤pH值，土壤有機(jī)碳、速效磷和速效鉀含量相比對(duì)照有所提高，其中水稻秸稈炭對(duì)土壤速效鉀含量的提升作用較大，玉米秸稈炭則主要增加土壤速效磷含量。因此，在土壤中添加生物炭可以提高土壤養(yǎng)分狀況。生物炭可以顯著改善土壤中的水分關(guān)系，在提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對(duì)干旱條件的適應(yīng)能力方面發(fā)揮著重要的作用[17]。蔣太英等[18]發(fā)現(xiàn)生物炭表面的水溶活性分子可以提高水稻的耐旱性。趙君等[19]發(fā)現(xiàn)在土壤中施入一定量的玉米秸稈生物炭能緩解干旱脅迫對(duì)藍(lán)盆花(又名輪鋒菊，松蟲(chóng)草)生長(zhǎng)的影響。Artiola等[20]研究發(fā)現(xiàn)以松林廢棄物為原料的生物炭可以提高植物的抗旱性。目前生物炭對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)影響的研究比較豐富，但對(duì)于不同處理方式的生物炭而言，篩選最優(yōu)的生物炭處理方式的研究上還有所不足。

本文選取表土稀缺、氣候干旱的內(nèi)蒙古國(guó)家能源集團(tuán)北電勝利露天煤礦的表土(砂壤土)、煤矸石、巖土剝離物(母質(zhì)與生土混合物)、粉煤灰作為原材料構(gòu)建重構(gòu)土壤，以玉米秸稈生物炭為添加劑開(kāi)展室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，探索不同重構(gòu)土壤及不同處理方式的生物炭施用下，土壤化學(xué)性質(zhì)的差異性及苜蓿(Medicagosativa)的抗旱性，篩選最優(yōu)的生物炭處理方式。本研究旨在提高干旱脅迫下礦區(qū)植被的存活率，推進(jìn)草原露天礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)工程，為后期礦區(qū)土壤重構(gòu)問(wèn)題的解決提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

盆栽試驗(yàn)所需的重構(gòu)土壤材料有表土(砂壤土)、煤矸石、巖土剝離物(母質(zhì)與生土混合物)、粉煤灰，均來(lái)自于內(nèi)蒙古國(guó)家能源集團(tuán)北電勝利露天煤礦(115°30′—116°26′E，43°57′—44°14′N)，其背景值見(jiàn)表1。2018年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)校內(nèi)溫室大棚(116°21′09.0″E,39°59′34.4″N)進(jìn)行了第一期盆栽試驗(yàn)[21]，將以上材料按不同配比重構(gòu)土壤，方案設(shè)計(jì)及地上生物量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。依據(jù)第一批盆栽試驗(yàn)草木樨地上生物量數(shù)據(jù)，篩選出植被生長(zhǎng)狀況最佳、中等及最差方案構(gòu)成重構(gòu)組(最佳方案H11，中等方案H3，最差方案H10和H15)，同時(shí)設(shè)置純表土對(duì)照組D1，所選5種方案土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表3。

表1 重構(gòu)土壤材料背景值

表2 盆栽試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及草木樨生物量數(shù)據(jù)

表3 盆栽試驗(yàn)土壤理化性質(zhì)

盆栽試驗(yàn)所用的生物炭原料為廢棄的玉米秸稈，制備前先將玉米秸稈風(fēng)干，切成10 cm左右后放入炭化爐。生物炭制備的熱解溫度控制采用“程序升溫控制技術(shù)”，按此制炭技術(shù)將廢棄的玉米秸稈分別制成300℃，400℃和500℃的生物炭，高溫?zé)峤饨Y(jié)束后，冷卻至室溫，取出生物炭，待盆栽試驗(yàn)施用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)設(shè)置在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)校內(nèi)溫室大棚，花盆高11 cm，直徑10 cm，試驗(yàn)設(shè)定重構(gòu)土壤厚度為10 cm。依據(jù)現(xiàn)有的研究成果，盆栽試驗(yàn)花盆中生物炭施用量按梯度分別為0，6，12，24 g。將各方案的供試土壤和不同熱解溫度的生物炭分別置于已鋪設(shè)的帆布上，將其按比例充分混合后置于花盆中形成重構(gòu)土壤，新方案以“原方案—生物炭熱解溫度—生物炭含量”命名，共計(jì)50種處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。以表土對(duì)照組D1為例，當(dāng)生物炭熱解溫度為300℃時(shí)，施用生物炭含量分別為0，6，12，24 g時(shí)的方案命名分別為：D1，D1-300-6，D1-300-12，D1-300-24。

選取當(dāng)?shù)貜?fù)墾地先鋒植被黃花苜蓿作為本次盆栽試驗(yàn)的對(duì)象，每個(gè)花盆播種25粒種子。在溫室大棚內(nèi)模擬內(nèi)蒙古礦區(qū)氣候條件，本次試驗(yàn)周期為3—6月，前期進(jìn)行苜蓿生長(zhǎng)狀況試驗(yàn)，后期于5月5日開(kāi)始進(jìn)行為期20 d的抗旱試驗(yàn)，分別于5月5日、5月10日、5月15日、5月20日、5月23日、5月24日和5月25日記錄各盆中未萎蔫的株數(shù)。為了在同樣的干旱條件下，對(duì)比不同環(huán)境苜蓿的生長(zhǎng)狀況，各個(gè)方案于5月10日每盆分別澆水50 ml。

抗旱試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)。將重構(gòu)土壤進(jìn)行自然風(fēng)干，風(fēng)干樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)磨碎過(guò)篩，利用pH計(jì)測(cè)定重構(gòu)土壤pH值，利用重鉻酸鉀混合光度法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，利用酸水解-蒸餾法測(cè)定土壤有效氮，利用0.5 mol/L的NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷，利用乙酸銨提取法測(cè)定土壤速效鉀。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用存活植株數(shù)求取存活率，采用SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(p<0.05)，數(shù)據(jù)均用3次重復(fù)試驗(yàn)均值計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭施用對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1.1 對(duì)土壤pH值的影響 生物炭本身呈堿性，將其施入土壤中會(huì)對(duì)土壤pH值產(chǎn)生一定的影響(圖1)。在D1方案中，D1-500-6處理土壤pH值最高，與D1-300-12處理存在顯著性差異。在H3方案中，各處理之間均不存在顯著性差異。在H10方案中，H10-300-24處理土壤pH值最高，與表土對(duì)照組H10處理存在顯著性差異。在H11方案中，H11-500-24處理土壤pH值最高，與H11，H11-500-6處理存在顯著性差異。在H15中，H15-400-12處理土壤pH值最高，與H15-300-6/12/24，H15-400-24，H15-500-12/24處理均存在顯著性差異。

注：同一幅圖中直方柱上方英文小寫(xiě)字母不同表示存在差異顯著(p<0.05)，誤差線表示標(biāo)準(zhǔn)誤差，下同。

2.1.2 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 在重構(gòu)土壤中施入不同處理方式的生物炭對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響(圖2)。在D1方案中，各處理之間均不存在顯著性差異。在H3方案中，H3-500-6處理土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，與H3，H3-300-6，H3-300-12處理存在顯著性差異。在H10，H11和H15方案中，各方案組內(nèi)處理之間均不存在顯著性差異。

圖2 生物炭不同處理方式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.1.3 對(duì)土壤有效氮含量的影響 施用不同處理方式的生物炭對(duì)土壤有效氮含量的影響見(jiàn)圖3。在D1方案中，各處理之間均不存在顯著性差異。在H3方案中，H3-500-6處理土壤有效氮含量最高，與H3，H3-300-6/12處理存在顯著性差異。在H10，H11和H15方案中，各方案組內(nèi)處理之間均不存在顯著性差異。

圖3 生物炭不同處理方式對(duì)土壤有效氮含量的影響

2.1.4 對(duì)土壤速效磷含量的影響 施入不同處理方式的生物炭對(duì)土壤速效磷含量的影響見(jiàn)圖4。在D1方案中，各處理之間均不存在顯著性差異。在H3方案中，H3-500-6處理土壤速效磷含量最高，與H3，H3-300-6/12處理存在顯著性差異。在H10，H11和H15方案中，各方案組內(nèi)處理之間均不存在顯著性差異。

2.1.5 對(duì)土壤速效鉀含量的影響 施入不同處理方式的生物炭對(duì)土壤速效鉀含量的影響見(jiàn)圖5。在D1方案中，D1-400-24處理土壤速效鉀含量最高，與D1處理存在顯著性差異。在H3方案中，H3-400-24處理土壤速效鉀含量最高，與H3-500-6處理存在顯著性差異。在H10方案中，H10-400-24處理土壤速效鉀含量最高，與其余處理均存在顯著性差異。在H11方案中，H11-400-24處理土壤速效鉀含量最高，與H11-500-6處理存在顯著性差異。在H15方案中，各處理之間均不存在顯著性差異。

圖5 生物炭不同處理方式對(duì)土壤速效鉀含量的影響

2.2 生物炭施用對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)影響的綜合評(píng)價(jià)

由于盆栽土壤中pH值、有機(jī)質(zhì)、有效氮、速效磷和速效鉀的水平和排名不同，單一的化學(xué)指標(biāo)只能反映土壤質(zhì)量的某些方面，因此，采用主成分分析法對(duì)盆栽土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。利用SPSS 22.0對(duì)上述土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。通過(guò)變量的預(yù)選擇，本研究選取了兩個(gè)主成分變量，對(duì)方差的貢獻(xiàn)率分別為60.71%，28.70%。累積貢獻(xiàn)率為89.41%，表明每個(gè)測(cè)試樣本的信息量為89.41%，信息丟失率為10.59%。其中有機(jī)質(zhì)、速效磷和有效氮在第一個(gè)主成分上具有較高的負(fù)荷，表明該成分反映了有機(jī)質(zhì)、速效磷和有效氮的信息。相反，速效鉀和pH值在第2個(gè)主成分上負(fù)荷較高，表明該成分反映了速效鉀和pH值的信息。

利用下式計(jì)算各盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合得分：

(1)

F1=U11ZX1+U12ZX2+U13ZX3+U14ZX4+

U15ZX5

(2)

F2=U21ZX1+U22ZX2+U23ZX3+U24ZX4+

U25ZX5

(3)

(4)

式中:Uij為第i主成分j指標(biāo)的荷載值;Aij為第i主成分j指標(biāo)的初始因子荷載值;λi為i成分的特征值。ZX1,ZX2,ZX3,ZX4和ZX5為原始變量標(biāo)準(zhǔn)化的值,包括土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、有效氮、速效鉀和pH值；F為綜合得分；F1和F2分別為主成分1,2的得分；λ1和λ2為主成分1,2分別對(duì)應(yīng)的特征值。

根據(jù)以上計(jì)算公式，得出在表土對(duì)照組D1中，D1-500-12處理盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合最優(yōu)，其綜合得分為1.61；在重構(gòu)土壤組H3中，H3-500-6處理盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合最優(yōu)，其綜合得分為2.37；在重構(gòu)土壤組H10中，H10-300-24處理盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合最優(yōu)，其綜合得分為1.46；在重構(gòu)土壤組H11中，H15-400-6處理盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合最優(yōu)，其綜合得分為0.83；在重構(gòu)土壤組H15中，H15-400-6處理盆栽土壤化學(xué)性質(zhì)綜合最優(yōu)，其綜合得分為2.12。

2.3 生物炭施用對(duì)干旱脅迫下苜蓿存活率的影響

干旱脅迫下各方案中生物炭不同處理方式對(duì)苜蓿存活率的影響見(jiàn)圖6。在D1方案中，抗旱試驗(yàn)開(kāi)始5 d后，除D1-300-24處理外其余添加生物炭的處理苜蓿存活率均低于D1；抗旱試驗(yàn)開(kāi)始10 d后，添加生物炭的處理苜蓿存活率均低于D1。此后盡管添加生物炭后各盆中苜蓿存活率的下降速率不同，但在抗旱試驗(yàn)開(kāi)始20 d后均降為0%。

圖6 干旱脅迫下各方案中生物炭不同處理方式對(duì)苜蓿存活率的影響

在H3方案中，抗旱試驗(yàn)開(kāi)始5 d后，H3-400-24處理苜蓿存活率最高；抗旱試驗(yàn)開(kāi)始10 d后一直到第15 d，除H3-400-6，H3-500-12/24處理外，其余添加生物炭的處理苜蓿存活率均高于H3；抗旱試驗(yàn)開(kāi)始20 d后，只有H3-400-12處理苜蓿存活率低于H3。對(duì)于重構(gòu)土壤組H3，在抗旱試驗(yàn)開(kāi)始10 d后，添加生物炭的處理苜蓿存活率隨時(shí)間的增加下降速率較慢，且H3-400-24處理在整個(gè)抗旱試驗(yàn)中苜蓿存活率均能保持較高水平。

在H10方案中，一直到抗旱試驗(yàn)開(kāi)始10 d后，添加生物炭的處理苜蓿存活率均高于H10；抗旱試驗(yàn)開(kāi)始15 d后一直到第20 d，除H10-500-12處理外其余添加生物炭的處理苜蓿存活率均高于H10。對(duì)于重構(gòu)土壤組H10，苜蓿存活率隨時(shí)間的增加下降速率較慢。在整個(gè)抗旱試驗(yàn)過(guò)程中，H10-300-12/24，H10-400-24處理苜蓿存活率均能保持較高水平。

在H11方案中，抗旱試驗(yàn)開(kāi)始5 d后，除H11-500-6/12外其余添加生物炭的處理苜蓿存活率均高于H11；抗旱試驗(yàn)開(kāi)始10 d后一直到試驗(yàn)結(jié)束，H11-300-24處理苜蓿存活率一直保持較高水平。對(duì)于重構(gòu)土壤組H11，H11-300/400/500-24處理苜蓿存活率隨時(shí)間的增加下降速率較慢；在整個(gè)抗旱試驗(yàn)過(guò)程中，H11-300-24處理苜蓿存活率均能保持較高水平。

在H15方案中，從抗旱試驗(yàn)開(kāi)始一直到試驗(yàn)結(jié)束，H15處理苜蓿存活率均最高，其次為H15-500-24處理。對(duì)于重構(gòu)土壤組H15，在整個(gè)抗旱試驗(yàn)過(guò)程中，添加生物炭的處理對(duì)苜蓿存活率均存在抑制作用。

綜上所述，生物炭在一定條件下可以提高苜蓿的抗旱性。在重構(gòu)土壤組H3，H10和H11處理中，當(dāng)生物炭裂解溫度為300℃或400℃，且添加的生物炭含量為24 g時(shí)，干旱脅迫下苜蓿存活率均得到了有效的改善，整個(gè)盆栽試驗(yàn)中H3-400-24處理在干旱脅迫下苜蓿存活率最高。

干旱脅迫下不同方案中苜蓿在5月25日的存活率差異性見(jiàn)表4。表土對(duì)照組D1中，干旱脅迫下苜蓿在5月25日的存活率在不同處理方式的生物炭施用下均為0%，無(wú)顯著性差異。重構(gòu)土壤組H3中，H3-400-24處理苜蓿存活率最高，為86.67%，顯著高于其余處理。重構(gòu)土壤組H10中，H10-300-24處理苜蓿在5月25日的存活率最高，為84.13%；H10-400-24次之，苜蓿存活率為80.16%；其次為H10-300-12，苜蓿存活率為75.66%。干旱脅迫下以上3種處理方式的生物炭施用下苜蓿在5月25日的存活率均高于其余處理，且顯著高于H10和H10-500-12處理，其中H10和H10-500-12處理苜蓿在5月25日的存活率均為0%。重構(gòu)土壤組H11中，H11-300-24處理苜蓿在5月25日的存活率最高，為81.48%，顯著高于除H11-400/500-24外的其余處理，其中H11，H11-300/400/500-6，H11-400/500-12處理苜蓿在5月25日的存活率均為0%。重構(gòu)土壤組H15中，H15處理苜蓿存活率最高，為40.74%；顯著高于除H15-500-24外的其余處理。

表4 干旱脅迫下不同方案中苜蓿存活率差異性

綜上所述，在H10方案中，H10-300-24處理對(duì)土壤改良效果最優(yōu)，且在整個(gè)抗旱試驗(yàn)過(guò)程中H10-300-24處理苜蓿均能保持較高的存活率，抗旱試驗(yàn)最后一天(5月25日)H10-300-24處理的苜蓿存活率仍最高，為84.13%。因此結(jié)合不同處理方式的生物炭施用對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)和苜蓿抗旱性的綜合影響，最優(yōu)的生物炭處理方式為H10-300-24。

3 討 論

3.1 生物炭施用對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

生物炭由于具有比表面積大、含碳量高、含有大量離子和堿性物質(zhì)等特性，對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[22]。本研究中施用不同處理方式的生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的促進(jìn)作用大都較為明顯。這與Gonzaga[23]、高海英[24]等的研究結(jié)果一致。Gonzaga等發(fā)現(xiàn)生物炭可以提高土壤養(yǎng)分含量。高海英等發(fā)現(xiàn)施用生物炭基氮肥可提高土壤pH值、有機(jī)碳、速效磷、速效鉀和礦質(zhì)態(tài)氮含量。

生物炭的施用提高了土壤pH值[25]，這是因?yàn)樯锾吭谥苽溥^(guò)程中，隨著有機(jī)物的不斷熱解使生物炭最終呈堿性，且生物炭中含有大量的K+，Ca+等鹽基離子[26-27]，最終提高了土壤pH值。生物炭施用后未刺激碳的礦化，使其具有固碳效應(yīng)，且生物炭可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高土壤中碳的利用率[28-29]，因此生物炭施用可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。對(duì)于土壤有效氮含量，生物炭的施用降低了土壤中氮的礦化作用，增強(qiáng)了土壤對(duì)氮的吸附[30-32]，且生物炭含有較多的礦質(zhì)養(yǎng)分，可增加土壤中氮素含量[29]，生物炭的施用也可以減少土壤中氮的淋溶及消耗[33]，因此提高了土壤中的有效氮含量。高海英[24]、陳心想[34]等發(fā)現(xiàn)土壤速效磷和速效鉀含量隨生物炭用量的增加而顯著提高。對(duì)土壤養(yǎng)分含量的促進(jìn)作用而言，由于生物炭原料(秸稈)本身養(yǎng)分較高，因此施用生物炭明顯增加了土壤中的有機(jī)碳、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量[35]，且其具有巨大的比表面積可以吸附一定的營(yíng)養(yǎng)元素，提高土壤的保肥性能，因此生物炭的施用促進(jìn)了土壤中養(yǎng)分含量的提升[36-37]。

3.2 苜蓿抗旱性對(duì)生物炭施用的響應(yīng)

施用不同處理方式的生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響[38]，進(jìn)而對(duì)干旱脅迫下植物抗旱性產(chǎn)生影響。生物炭由于具有巨大的比表面積、良好的吸附能力，使其抗旱能力更強(qiáng)。Carvalho等[39]發(fā)現(xiàn)生物炭作為土壤改良劑可以提高土壤的保水能力，為土壤提供抵御干旱的屏障。在養(yǎng)分、水分缺乏的條件下，生物炭的施用可以降低水分的淋失，提高土壤含水量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[40-41]。蔣太英等[18]發(fā)現(xiàn)生物炭浸提液能有效緩解干旱脅迫對(duì)幼苗生長(zhǎng)造成的影響，提高干旱脅迫下水稻的抗氧化能力，最終提高水稻對(duì)干旱脅迫的耐受性。

在重構(gòu)土壤組H3，H10和H11處理中，當(dāng)生物炭裂解溫度為300℃或400℃，且添加的生物炭含量為24 g時(shí)，干旱脅迫下苜蓿存活率均得到了最有效的改善，其中在整個(gè)盆栽試驗(yàn)中H3-400-24處理在干旱脅迫下苜蓿存活率最高。這是因?yàn)樯锾繉?duì)干旱脅迫下植物存活率的影響與生物炭的熱解溫度及施用量有關(guān)[42]。研究表明，300～400℃制備的生物炭對(duì)養(yǎng)分的保留效果更明顯，對(duì)土壤團(tuán)聚體的改善效果更佳[43-44]，生物炭的施用同時(shí)提高了土壤孔隙度，進(jìn)而對(duì)土壤保水能力的提升效果更優(yōu)。

4 結(jié) 論

(1)施用不同處理方式的生物炭對(duì)表土對(duì)照組和重構(gòu)土壤組土壤化學(xué)性質(zhì)的改良效果不同。D1方案中，D1-500-12對(duì)土壤改良效果最優(yōu)；H3方案中，H3-500-6對(duì)土壤改良效果最優(yōu)；H10方案中，H10-300-24對(duì)土壤改良效果最優(yōu)；H11方案中，H11-500-24對(duì)土壤改良效果最優(yōu)；H15方案中，H15-400-6對(duì)土壤改良效果最優(yōu)。

(2)在重構(gòu)土壤組H3，H10和H11中，當(dāng)生物炭熱解溫度為300℃或400℃，且添加的生物炭含量為24 g時(shí)，干旱脅迫下苜蓿存活率均得到了有效的改善，在整個(gè)盆栽試驗(yàn)中，H3-400-24在干旱脅迫下苜蓿存活率最高。

(3)結(jié)合不同處理方式的生物炭施用對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)和苜蓿抗旱性的綜合影響，最優(yōu)的生物炭處理方式為H10-300-24。