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土壤磷有效性差、磷肥利用率低是农业发展的主要限制因素之一。生物炭作为新型土壤改良剂,其独特的理化性质会影响磷素形态及有效性。本研究通过分析连续施用不同用量生物炭对棕壤理化性质、磷吸持能力、不同形态磷素含量及玉米生长变化规律,探讨生物炭对棕壤肥力、磷素吸附能力、玉米肥效及各形态磷对棕壤磷素有效性的贡献,以期明确生物炭对棕壤磷素有效性的作用,为其合理农用提供理论依据。本试验研究对象为连续5年增施生物炭的玉米连作棕壤,试验共设8个施肥处理,包括CK(不施肥对照)、C1(1.5 t/hm2生物炭)、NK(氮钾)、NPK(氮磷钾)、C1NK(1.5 t/hm2生物炭+氮钾)、C1NPK(1.5 t/hm2生物炭+氮磷钾)、C2NPK(3 t/hm2生物炭+氮磷钾)、C3NPK(6 t/hm2生物炭+氮磷钾)。采用蒋柏藩、顾益初土壤无机磷分级、Bowman-Cole土壤有机磷分级方法测定不同形态磷含量、土壤磷等温吸附实验测定总磷吸持参数、研究不同用量生物炭配施化肥对棕壤磷素形态、磷吸持能力及磷肥利用率的影响。结果显示,连续五年施用生物炭显著降低了棕壤容重、提高棕壤孔隙度、田间持水量、有机质、全磷、Olsen-P含量、缓解棕壤酸化,效果随生物炭同量的增加更为明显,但对棕壤全氮影响不显著。施用生物炭显著降低了棕壤最大吸附量Qm值,C1NPK、C2NPK、C3NPK较NPK处理最大吸附量分别提高了37.09、65.04、115.97 mg/kg;施炭处理吸附常数k值、磷吸持指数PSI值显著低于NPK处理;磷吸持饱和度显著高于NPK处理。连续5年施用生物炭显著提高棕壤全磷、有效磷含量及磷活化系数;显著提高棕壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、LOP、MLOP含量、降低了MROP含量;在磷组分中,MLOP、O-P分别占棕壤有机磷、无机磷比例最大,为64.32%、28.43%。施用生物炭显著提高了Ca2-P、Ca8-P占无机磷比例;Al-P与有效磷含量相关系数最大为0.945,LOP、Al-P、MROP对有效磷的直接通径系数较大,分别为0.318、0.285、-0.261;Al-P、HROP对有效磷的决策系数分别为0.295和-0.130,是棕壤有效磷的主要决策因子和主要限制因子。施用生物炭显著提高了棕壤玉米茎粗、叶绿素含量、生育前期株高、玉米吸磷量;对玉米产量、磷肥利用率、磷肥偏生产力、磷肥农学效率无显著影响;但显著提高了磷肥的真实利用率,C1NPK、C2NPK、C3NPK较NPK处理磷肥真实利用率分别提高了3.08%、11.08%、14.51%。结论如下:(1)连续施用生物炭可以促进棕壤全磷、全钾及有机质的积累并限制棕壤酸化速率,同时具有降低棕壤容重、提高棕壤持水能力的作用,随炭用量的增加此类效果更加明显。(2)连续施用生物炭能降低棕壤对磷素的吸附作用、并促进棕壤磷素的释放,从而提高棕壤磷素有效性,提高生物炭添加量能进一步促进棕壤磷素活化。(3)施用生物炭使棕壤磷素积累并提高了其活性,施用生物炭提高了棕壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、LOP、MLOP含量,降低了MROP含量,生物炭用量的增加使这一效果更为显著。施炭条件下,LOP、Al-P含量是棕壤磷素有效性的主要影响因子。影响棕壤磷素有效性的主要决策因子为Al-P含量、主要限制因子为HROP含量,即提高Al-P含量、限制HROP含量是生物炭提高棕壤有效磷含量的主要途径。(4)连续施用生物炭可以提高棕壤玉米的生长、发育磷素吸收能力,并提高了棕壤磷素的综合利用能力,但生物炭的增产效果并不明显。