[发明专利]黑土区土壤-作物系统中生物炭适宜用量的推导方法

说明书

本发明公开了一种黑土区土壤‑作物系统中生物炭适宜用量的推导方法，该方法将土壤‑微生物‑肥料吸收利用率‑作物体系联系在一起，确定土壤微生物在施入生物炭后有利于提高养料吸收，提高作物生长，改善土壤条件的活性敏感范围(该活性敏感范围指的是“土壤微生物的群落变化趋势”)，为生物炭的定量施用方面做出了有价值的参考，即在黑土区进行了推荐施用生物炭，在玉米秸秆无法大量还田的农业背景下，为该农业废弃物以生物质炭形式，合理施用量进行土壤培肥和固碳减排，从而为大面积推广生物炭还田培肥提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及一种推导方法，具体涉及一种黑土区土壤-作物系统中生物炭适宜用量的推导方法。

背景技术

生物炭是指：在缺氧的条件下，把生物质进行高温处理，使生物质中的油和气燃烧掉，燃烧后所剩下的有机物料。

生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤，有助于减缓全球变暖。

目前，全世界范围内引发了对生物炭的广泛兴趣。有不少科学家认为，用生物炭捕捉碳元素相当稳定，不仅能将碳元素“锁”在地下数百年，让土壤变得更肥沃，而且还可以减少二氧化氮和甲烷等温室气体的排放。

现有的一些相关文献(刘祥宏.生物炭在黄土高原典型土壤中的改良作用[D].中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)，2013；卜晓莉、薛建辉.生物炭对土壤生境及植物生长影响的研究进展[J].生态环境学报，2014，03:535-540.)表明：少量(<4t ha^-1)和过量(>45t ha^-1)的生物炭对土壤-作物系统均无显著影响，甚至对土壤-作物系统有负效应。但涉及到推荐用量时，这些相关文献均是定性讨论，并未给出具体建议。

此外，大多数文献均是在有机物料投入土壤-作物系统后，作物生长期结束时，针对作物农学指标(主要是作物产量)和有机物料的投入量作相关性分析，然后粗略计算有机物料(生物炭)的用量。

然而，真正干扰作物产量的因子是土壤中氮元素的吸收和运转。土壤微生物(细菌、硝化细菌)在氮素循环中起着关键作用，目前的文献针对土壤微生物与土壤-作物系统常用指标(例如有机物料的投入量、化肥与有机物料配施量)的分析却较少。

发明内容

本发明的目的在于，从施入生物炭后土壤微生物的变化趋势和微生物对氮素代谢影响的角度出发，提供一种黑土区土壤-作物系统中生物炭适宜用量的推导方法，通过该方法我们可以定量给出生物炭的适宜用量，从而为解决生产实践问题提供更深入、更准确的理论依据。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种黑土区土壤-作物系统中生物炭适宜用量的推导方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：在土壤-作物系统中的敏感区域施入不同量的生物炭，然后运用高通量测序技术对土壤微生物的16s rRNA进行测序；

Step2：对高通量测序数据进行处理和分析，筛选出和生物炭施入量联系最为紧密的土壤微生物，即敏感微生物；

Step3：运用荧光定量PCR技术，检测不同时间、空间下敏感微生物的量；

Step4：根据荧光定量PCR测定结果，确定敏感微生物在不同生物炭施入量下的准确的变化规律；

Step5：根据敏感微生物的变化规律建立土壤硝化细菌量与生物炭施用量的关系模型、土壤结构稳定性指标MWD与生物炭施用量的关系模型；

Step6：对上述两个模型求解，从而确定生物炭的适宜用量。

前述的方法，其特征在于，在Step1中，在土壤-作物系统中的敏感区域施入不同量的生物炭的具体方法为：