钾肥强化生物炭与牛粪对玉米产量及土壤特性的协同效应研究

本研究探讨了牛粪(CM)与生物炭作为土壤改良剂，结合钾肥(K)对玉米生长、产量及土壤性质的协同增效作用。通过两年田间试验证实，CM与120 kg ha?1钾肥联用可实现最高玉米产量(3455 kg ha?1)，显著提升土壤钾含量(221 kg ha?1)、有机质及氮磷水平，同时降低钠吸附比(SAR)和容重，为干旱区土壤改良与作物增产提供优化方案。

　　

ABSTRACT

研究通过两年田间试验系统评估了生物炭与牛粪(CM)联合钾肥对玉米生长及土壤特性的影响。结果表明，有机改良剂与钾肥的协同作用显著优化了农艺参数与土壤质量，其中CM与120 kg ha^?1钾肥组合表现最优。

Introduction

玉米(Zea mays L.)作为全球重要粮食作物，其产量受土壤养分限制的显著影响。钾(K)作为参与光合作用、酶活调控的关键元素，其有效性受土壤固定作用制约。传统有机改良剂如CM与生物炭虽能改善土壤结构，但存在养分释放缓慢的缺陷。本研究创新性地将两者与钾肥联用，探究其对干旱区Typic Torrifluents土壤的协同改良机制。

Materials and methods

实验在巴基斯坦Dera Ismail Khan的粘壤土开展，采用裂区设计：主区为2 t ha^?1生物炭（Acacia nilotica原料制备）或4 t ha^?1 CM，副区为0-120 kg ha^?1钾肥梯度。测定指标包括玉米株高、穗粒数、百粒重及土壤电导率(ECe)、SAR、有机质等参数。

Results

• 生长指标：CM+120K处理使株高达235.33 cm，较对照提升83%；穗粒数465.73个，增产78.9%

• 土壤改良：CM+120K使土壤K含量提升至221 kg ha^?1，SAR从5.08降至1.12，有机质增加0.178%

• 生物炭对比：CM在提升总氮(0.049%)方面优于生物炭(0.031%)，但生物炭对磷的活化效果更显著(8.11 vs 7.95 mg kg^?1)

Discussion

1. 1.

   产量机制：CM富含的有机质通过促进微生物矿化作用持续释放K⁺，与钾肥形成"缓释-速效"协同体系。生物炭的多孔结构则通过表面官能团吸附K⁺减少淋失。

2. 2.

   土壤改良：有机质中的羧基与Ca²⁺/Mg²⁺络合降低SAR，而K⁺通过离子交换置换Na⁺进一步改善盐碱化。

3. 3.

   特殊现象：生物炭组ECe初始升高(660.69 μS cm^?1)源于其灰分溶解，随K肥添加形成KCl沉淀后回落。

Conclusion

CM与钾肥的整合应用在提升玉米产量和土壤质量方面均优于生物炭，其关键在于CM更高效的养分循环机制。建议干旱区农业采用4 t ha^?1 CM配施90-120 kg ha^?1钾肥的优化方案，该模式可实现作物增产与土壤健康的双重目标。