魏永霞 张翼鹏 张雨凤 王睿垠 马瑛瑛 张 奕

(1.东北农业大学水利与土木工程学院， 哈尔滨 150030； 2.农业部农业水资源高效利用重点实验室， 哈尔滨 150030)

0 引言

东北黑土区为全球宝贵的三大黑土区之一，作为我国主要粮食生产基地，为保障国家粮食安全做出了巨大贡献。该区土壤以黑土、黑钙土及草甸黑土为主[1]。“典型黑土”是一种结构好、肥力高、性状佳的高产土壤，特别适宜玉米、大豆等粮食作物生长。由于当地耕地地形多为丘陵漫岗，历时短、强度高且集中的降雨特点，不科学的耕作方式，导致黑土区坡耕地水土流失严重，黑土层厚度逐渐变薄[2]，土地生产力下降。该地区每年产生大量的秸秆资源。预计到2020年，黑龙江省主要秸秆理论资源量将达到6 500万t。然而，目前秸秆资源利用率较低，每年约有21%的秸秆资源被焚烧或废弃[3]，对大气环境构成威胁。因此，实行科学有效的坡耕地水土资源保护，低碳环保的同时提高作物水分利用效率，达到增产保收，对促进黑土区农业可持续发展具有重要意义。

生物炭是以作物秸秆、动物粪便为原材料的生物残质，在缺氧或完全断氧的情况下，经过高温(小于700℃)热解制成的一类稳定难溶、高度芳香化结构的碳质材料[4-5]。作为一种新型环保的土壤改良剂，生物炭孔隙度高、比表面积大、表面具有大量负电荷[6-7]，施入土壤中可明显改善土壤结构，提高土壤pH值[4,8-10]，强化土壤的持水性能，促进雨水下渗[11-13]，吸附土壤养分并提高养分的有效性[14-18]，可为作物提供良好的生长环境，提高水肥利用效率，进而提高产量[19-20]。……