一种基于蚯蚓和生物质炭提高黑土区农田土壤有机碳含量的方法，它涉及提高农田土壤有机碳含量的方法，它是要解决现有的单纯向农田土壤中添加有机碳生物质炭对土壤有机碳含量提高幅度小的技术问题。本方法：春季将生物质炭与表层土壤混合后，投加蚯蚓，再种植作物，在作物生长期不施加任何农药和除草剂，人工除草，秋季收割；以后每年种植作物，在每年播种前对蚯蚓的存活率进行调查，以补充并维持每平方米土壤内的蚯蚓数量。本方法使土壤有机碳的疏水性提高5.0％，使有机碳的含量提高了8.6％。可用于土壤有机固碳领域。可用于土壤有机固碳领域。可用于土壤有机固碳领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于蚯蚓和生物质炭提高黑土区农田土壤有机碳含量的方法
[0001]本专利技术涉及提高农田土壤有机碳含量的方法，属于土壤生态学领域。
技术介绍
[0002]在农业生态系统中，生物质炭还田有利于提高土壤有机碳储量、促进土壤结构形成、改善农田土壤质量，是实现土壤动物和微生物生态服务功能的前提保证。但是单纯向农田土壤中添加有机碳生物质炭，对土壤有机碳含量的提高有限。
技术实现思路
[0003]本专利技术是要解决现有的单纯向农田土壤中添加有机碳生物质炭对土壤有机碳含量提高幅度小的技术问题，而提供一种基于蚯蚓和生物质炭提高农田土壤有机碳含量的方法。
[0004]本专利技术的基于蚯蚓和生物质炭提高黑土区农田土壤有机碳含量的方法，按照以下步骤进行：
[0005]一、生物质炭的制备：将玉米秸秆放在高温炉中，在无氧条件下升温至480～520℃煅烧4～5h，得到生物质炭；
[0006]二、春季，按每公顷施加3400～3500kg生物质炭的比例，将生物质炭均匀撒在土壤表面，通过翻耕生物质炭与0～20cm的土壤进行混合；
[0007]三、将蚯蚓投放至翻耕后的土壤中，每平方米土壤内接种量为250～280只蚯蚓；
[0008]四、种植作物，作物播种时一次性施入磷酸二铵和硫酸钾作为底肥；
[0009]五、在作物生长期，无添加任何农药和除草剂，每2周进行人工除草，秋季收割；
[0010]六、以后每年4月末进行作物种植，在每年播种前对蚯蚓的存活率进行调查，以补充并维持每平方米土壤内的蚯蚓数量为250～280只。
[0011]更进一步地，步骤三中所述的蚯蚓为诺登爱胜蚓(Eisenia nordenskioldi)。
[0012]更进一步地，步骤四中所述的作物为大豆，大豆种植按行距为30～40cm、株距10～12cm。
[0013]更进一步地，步骤四中磷酸二铵的施用量为140～160kg ha
‑1、硫酸钾的施用量为50～65kg ha
‑1。
[0014]本专利技术利用了土壤动物对农田土壤有机碳影响，蚯蚓作为陆地生态系统中最重要的大型土壤动物，在土壤有机碳分解与转化过程中发挥重要作用。通过生物质炭及其对土壤微生物活性与群落结构的调控，促进了蚯蚓的生长及代谢。蚯蚓通过吞食、过腹、排泄等活动提高了土壤中有机质的疏水性质，进而提高了土壤中有机质含量，即提高了土壤固碳能力。生物质炭通过调控土壤微生物活性与群落结构，也对土壤有机碳的矿化造成激发效应，进而提高生物质炭的固碳潜力。本专利技术的方法使土壤有机碳的疏水性提高5.0％，使有机碳的含量提高了8.6％。本专利技术的方法可用于土壤有机固碳领域。
附图说明
[0015]图1为实施例1中的试验装置示意图；图中1为PVC框，2为蚯蚓，3为大豆苗；
[0016]图2为实施例1中第三年的土壤有机碳分子疏水性图；
[0017]图3为实施例1中第三年的土壤有机碳含量图。
具体实施方式
[0018]用下面的实施例验证本专利技术的有益效果。
[0019]在中国科学院东北地理与农业生态研究所试验站进行下面的试验，该试验站在吉林省长春市，为黑土区。
[0020]实施例1：本实施例1的基于蚯蚓和生物质炭提高黑土区农田土壤有机碳含量的方法，按照以下步骤进行：
[0021]一、生物质炭的制备：将玉米秸秆放在高温炉中，在无氧条件下升温至500℃煅烧4h，得到生物质炭；
[0022]二、先制备PVC框，PVC框的四壁用PVC板制成，PVC框的底部为纱网，土框无上盖，PVC框的长为1.0m、宽为1.0m、深为1m；
[0023]在2019年的秋季收获后且土壤未冻结之时，挖出长为1.0m、宽为1.0m、深为0.8m的土坑，挖土时土壤分层挖取，每层20cm厚，共4层，去除土壤动物、石砾、植物残体杂质，装入不同颜色的袋子中以示区别；
[0024]将PVC框放入土坑中，PVC框高出地面20cm；PVC框底部的纱网封闭，可防止蚯蚓逃逸、隔离土壤动物、保持水分流通；将原位土按原来的层次依次填入PVC框内；前一年进行原位土壤回填，可以保证土壤恢复正常的结构，均匀度和紧密程度；
[0025]在2020年的春季，按每公顷施加3400kg生物质炭的比例，将生物质炭均匀撒在PVC框内的土壤表面，通过翻耕生物质炭与0～20cm的土壤进行混合；
[0026]三、将蚯蚓投放至翻耕后的土壤中，在PVC框内，每平方米土壤内接种量为280只蚯蚓；该蚯蚓为当地优势品种诺登爱胜蚓(Eisenia nordenskioldi)，蚯蚓是在原位土区域附近杂草地获得，蚯蚓的大小一致、活力相当；同时在另一PVC框内，不填加蚯蚓作为对比；
[0027]四、按株距10～12cm在PVC框内种植三行大豆“吉农46”，大豆密度约21株m
‑2，大豆播种时一次性施入磷酸二铵和硫酸钾作为底肥，施用量为磷酸二铵150kg ha
‑1、硫酸钾60kg ha
‑1；
[0028]五、在大豆生长期，无添加任何农药和除草剂，每2周进行人工除草，秋季进行大豆的收割；
[0029]六、在2021、2022年4月末进行大豆的种植，在每年播种前对蚯蚓的存活率进行调查，以补充并维持每平方米土壤内的蚯蚓数量为250～280只。
[0030]本实施例的试验装置如图1所示。图中1为PVC框，2为蚯蚓，3为大豆苗。
[0031]在2022年秋季大豆收割之前采集PVC框内的蚯蚓，随机选取30条蚯蚓，分别对每条蚯蚓的重量进行测定，发现蚯蚓的平均体量比PVC框外附近杂草地获得的蚯蚓的平均体重提高8.1％。这是由于生物质炭会富集K，Na等微量元素，其是蚯蚓生长发育的重要养分，有助于提高蚯蚓重量。
[0032]在2022年秋季大豆收割之前采集PVC框内的土壤样品进行试验检测。
[0033]使用Bruker AVANCEⅢWB型核磁共振仪，采用固态
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C交叉极化磨角自旋(CPMAS)技术对土壤样品进行分子结构表征，用MestReNova软件(v12.0)对不同化学位移区进行积分，得到土壤有机碳中不同有机官能团的相对比例(烷基碳，Alkyl C、烷氧碳，O
‑
alkyl C、芳香碳，Aromatic C和羧基碳区，Carboxyl C)。再计算土壤有机碳疏水性(Hydrophobicity)＝(Alkyl C+Aromatic C)/(O
‑
alkyl C+Carbonyl C)。通过计算可知2021年大豆收割之前本实施例1的土壤有机碳的疏水性达到2.11，而无蚯蚓的对比例中有机碳的疏水性仅为2.01，对比图如图2所示，相比之下，本实施例1的提高了5.0％。
[0034]土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化外加热法测定。称取0.5g土壤样品置于150mL三角瓶中，加入0.8mol L
‑1重铬酸钾5mL和浓硫酸5mL。在180℃电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于蚯蚓和生物质炭提高黑土区农田土壤有机碳含量的方法，其特征在于该方法按照以下步骤进行：一、生物质炭的制备：将玉米秸秆放在高温炉中，在无氧条件下升温至480～520℃煅烧4～5h，得到生物质炭；二、春季，按每公顷施加3400～3500kg生物质炭的比例，将生物质炭均匀撒在土壤表面，通过翻耕生物质炭与0～20cm的土壤进行混合；三、将蚯蚓投放至翻耕后的土壤中，每平方米土壤内接种量为250～280只蚯蚓；四、种植作物，作物播种时一次性施入磷酸二铵和硫酸钾作为底肥；五、在作物生长期，无添加任何农药和除草剂，每2周进行人工除草，秋季收割；六、以后每年4月末进行作物种植，在每年播种前对蚯蚓的存活...
【专利技术属性】
技术研发人员：王维，吴东辉，李蕴慧，常亮，王光华，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：
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