黑土夏玉米施用生物質炭最佳施用時期和最佳用量

韓曉亮，王秀茹，侯 琨，賈芳芳，孫 妍，趙 森，王銘浩，閻世煜，馬景行

（北京林業大學 水土保持學院，北京100083）

水分和養分是影響作物生長發育各項生理指標的重要環境因子，合理的灌溉制度及肥料補給是作物高效生產的重要保障［1－2］。作物對于土壤養分的吸收主要是依賴于其根系活性，適宜的土壤環境能夠有效促進根系對于土壤氮、磷、鉀元素的吸收，從而保證作物果實的積累和有效物質的生成［3－5］。生物質炭作為一種新型的土壤改良劑，具有孔隙度高、表面積大，并且聚集大量負電荷的性能［6－7］。生物質炭的施入可以有效地改善農田土壤的顆粒結構組成，調節土壤的酸堿平衡［8］，提高土壤的保水效果［9］，吸附養分并提高其利用效率［10］，為作物生長提供良好的環境，提高水肥利用效率，確保糧食的穩定增產。學者們針對生物質炭的調節改良作用進行了大量研究，表明生物質炭有極強的吸附性及抗氧化性，對于土壤理化改良、土壤養分狀況改善具顯著的效果［11］。生物質炭提升了土壤的通透性［12］、持水性以及滲透性［13－14］，進而調節了土壤的水熱特征參數，有效地減小了土壤的地表徑流和土壤侵蝕過程，提升了水土保持效果。生物質炭具有較大的比表面積、較強的表面負電荷量以及較高的電子密度等特點［15］，這些性質增強了土壤的吸附和金屬固持能力。生物質炭能夠有效調節土壤的酸堿性，為作物生長提供良好的土壤環境［16］。同時，生物質炭與肥料施配能夠顯著提高肥料利用效率，進而改善玉米Zea mays產量構成因素，提升玉米產量［17－18］。大量研究大多側重于土壤的結構以及養分的調節效應，對于植株根系的養分吸收以及呼吸代謝效應研究較少。本研究立足于東北松嫩平原黑土耕作區，探究不同生物質炭施入方式對于夏玉米植株的根系生長狀況、氮素利用效率以及根系的呼吸作用的影響，旨在探索黑土區生物質炭對于植株生物性狀的改善以及氮素利用效率的提升，為提升黑土區生物質炭還田技術及水土資源的高效利用提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 研究區域概況

該試驗區位于哈爾濱市水利科學研究院萬家試驗站（45°53′～45.13′N， 123°45′～124°13′E）， 黑龍江省南部，地處松嫩平原腹地，平均海拔為134 m。該區域四季分明，冬季寒冷漫長，夏季高溫多雨。全年平均降水量為578.4 mm，受溫帶大陸性季風氣候的影響，降水主要集中在夏季的7－8月，約占全年降水量的60%，為夏季作物生長提供了充足的水分補給。該區域的主要土壤類型為黑色壤土，經取樣分析（表1）可知，土壤的平均干容重為1.28 g·cm-3，飽和含水率為46.92%，田間持水率為36.88%。另外，通過NKT 6100-C型激光粒度儀檢測土壤中的顆粒機械組成成分，其中黏粒（＜0.002 mm）占19.58%，粉粒（0.002～0.020 mm）占33.21%，砂粒（≥0.020 mm）占47.21%。土壤顆粒結構空隙相對較大，持水性較強。區域土壤養分較為豐富，經取樣分析可知，土壤有機質為3.44 g·kg-1，速效磷為25.90 mg·kg-1，速效鉀為 251.80 mg·kg-1， 堿解氮為 69.60 mg·kg-1。

表1 試驗區土壤物理參數Table 1 Soil physical parameters

1.2 試驗布置

該試驗于2017年4-11月之間進行，夏玉米的品種選用 ‘鄭單958’ ‘Zhengdan 958’。該品種適合于東北地區砂質壤土，具有明顯的高產抗旱優勢。試驗共設置30個試驗小區，各小區大小為6 m×8 m。結合區域的土壤結構狀況以及養分指標水平，試驗區的生物質炭施入量共設置3個水平：C5（5 t·hm-2），C10（10 t·hm-2）和 C15（15 t·hm-2）。 同時， 各水平生物質炭的施加時期為前 1 年秋季（F1）和春秋兩季各施一半（F2）和春季（F3）等3種方式。另外，設置1個對照處理（BL），重復3次·處理-1。供試土壤類型為黑色壤土，生物質炭的類型為玉米秸稈生物質炭，采購于遼寧金和福農業開發有限公司。制備方式為在無氧條件下450℃高溫裂解。經檢驗可知：生物質炭的總有機碳為702.10 g·kg-1，全氮為 12.76 g·kg-1， 全磷為 2.54 g·kg-1。在播種前期，統一施加肥料，肥料類型選用尿素，施肥方式采用開溝填埋，并且在玉米大喇叭口期進行相同劑量的追加施肥。在作物全生育過程中，土壤含水率保持在70%～100%田間持水率。夏玉米植株的行間距為30 cm（具體布置方式如圖1）。

圖1 土壤取樣方式Figure 1 Soil sampling method

1.3 指標測量

根系特征參數：在作物生長的不同時期內，按照土壤剖面法，以植株莖稈為中心，以30 cm為半徑，用根鉆在植株根系的下方位置分層取樣至50 cm處，將根系裝入尼龍網中，在水中浸泡30 min，用清水將其沖洗干凈。采用HP Scanjet 8200掃描儀對不同土層處植株根系進行圖片掃描，最后用軟件（Delta-T Area Meter Type AMB2,Delta-T Devices,Cambridge）分析植株根系的長度（cm）， 根表面積（cm2）和根體積（cm3），同時采用烘干法測定植株根質量（g）。

土壤硝態氮空間分布：以植株根系為中心，在根系分布區域內，設置3個分布均勻的取樣點，并且取樣的層面分別為10，20，30，40，50 cm。在各個取樣點分別稱取12 g的新鮮土壤樣品，采用流動分析儀器（BRAN＋LUEBBE）測定土壤硝態氮。

空間吻合度計算：根據根密度與土壤硝態氮質量分數的乘積來計算空間吻合度［19-20］。種植行根長密度與土壤硝態氮空間吻合度（RLD-N）=種植行根長密度×土壤硝態氮質量分數；種植行根干質量密度與土壤硝態氮空間吻合度（RWD-N）=種植行根干質量密度×土壤硝態氮質量分數。

根系呼吸：采用LICOR公司生產的LI-8100型土壤呼吸儀測定土壤呼吸效率，研究中利用根系排除法來計算根系的呼吸強度，即用根區土壤呼吸強度減去非根區土壤的呼吸強度［21-22］。

植株氮素積累：將不同生育時期獲取的植株樣品烘干、稱量、粉碎，采用硫酸-過氧化氫（H2SO4-H2O2）對樣品進行聯合消煮，進而采用Bran＋Luebbe AA3型號流動分析儀測定植株氮素，生育期氮素積累量某生育期各器官含氮量（mg·kg-1）×干物質積累量（g）/1 000。

植株產量測定：在成熟期各個試驗小區隨機取30個果穗，裝入尼龍網袋中，曬干后進行脫粒稱量，得到籽粒產量。

氮素利用效率（kg·kg-1）：作物經濟產量/植株氮素累積量。作物收獲指數：產量/生物量。

1.4 數據處理方法

在研究過程中，采用Excel 2013進行數據的統計整理，采用SPSS 19.0進行試驗數據統計分析，同時采用軟件Origin 8.0和SigmaPlot 12.5進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 生物質炭對植株根系特征的影響

不同生物質炭調控模式下夏玉米根系的特征參數如表2所示?？傮w分析可知：施炭量對玉米的各個拔節期、抽穗期和灌漿期各項生理指標的影響均達到了極顯著水平（P＜0.01），生物質炭施加時間在各個生育期對于拔節期植株的根長影響不顯著，而兩者的交叉作用對于抽穗期植株的根表面積和根質量影響不顯著。

表2 不同生物質炭調控模式下夏玉米根系特征Table 2 Characteristics of root systems of summer maize under different biological charcoal regulation modes

在拔節期內，C5F1處理下，植株根系的總長為5 476.22 cm，由于生物質炭施入量的差異，C10F1和C15F1處理下的總根長分別相對于C5F1處理增加了630.95和261.14 cm，表明在F1方案處理下（前1年秋季施加生物質炭），隨著生物質炭施入量的增加，生物質炭對于土壤的空隙結構及養分供應具有較好的調節作用，并且C10F1處理下根系的生長優勢顯著，能夠有效促進根系的生長。與此同時，對比F2時期下的3種生物質炭調控模式可知，C5F2，C10F2和C15F3調控模式下的玉米根系長度總體水平上相對于F1時期有所降低，同時，C10F2處理下總長分別相對于C5F2和C15F2條件增加了8.17%和2.14%。此外，C5F3，C10F3，C15F3處理下根系的總長分別相對于F1和F2時期施加生物質炭處理有所降低。由此可以發現：從生物質炭施加方案角度分析，F1方案要優于F2和F3，而從有機碳施入量的角度分析，隨著生物質炭施入量的增加，C10處理要優于C5和C15，表明在一定范圍內增加生物質炭的施入量可有效促進根系的生長，而過量的生物質炭對于玉米植株根系的發育影響不顯著。

抽穗期內，植株對于土壤養分的吸收能力不斷增強，根系總長度也在不斷的增加。具體分析可知：C5F1處理條件下植株根系總長達到6 832.23 cm，而C10F1和C15F1處理分別相對于C5F1處理增加了1 335.08和699.30 cm，隨著植株生育期的進行，根系總長的差異顯著。與拔節期變化趨勢相似，在F2方案模式下，其根系的整體長勢相對于F1方案有所減弱，但隨著施入量的增加，C10F2處理下植株根系長勢突出，根系長度從高到低依次為C10F2，C15F2，C5F2。而在F3時期施加生物質炭，植株根系的總長度整體水平弱于F1和F2水平，但是其根系生長水平均優于對照處理（BL）。

在灌漿期內，植株個體基本發育成熟，因此，植株根系之間的差異逐漸減弱。比較分析可知：C10（10 t·hm－2）施入水平條件下植株根系的長勢具有較強的優勢，并且在C10F1處理下最為明顯。由此可知，在F1，F2和F3這3種施肥方案下，F1方案能夠較好地滿足作物根系生長的需要，同時，適量的施加生物質炭可以有效促進根系的生長。

在此基礎之上，分析植株根系的表面積、根體積和根系質量可知，在各個生育期內生長趨勢與總根長相似?？芍涸?種不同時期施入生物質炭具有不同的調節效果，其中，前1年秋季施加生物質炭，土壤經歷了冬季的凍融循環作用，土壤的通透性、養分含量得到良好的休整，能夠為植株的生長提供適宜的水肥環境，有效提升了植株根系的生長優勢，而在秋季和春季各施加一半、春季施加2種方案的作用效果有所減弱。隨著生物質炭的施入量增加，適量的生物質炭補給能夠提高土壤的保水保肥效果，而過量的生物質炭補給對于植株分析的長勢效果差異影響減弱。

2.2 生物質炭對土壤硝態氮空間變異影響

在夏玉米生育過程中，按照上述圖1示例進行土壤取樣，圖1中北方向代表1號點位，東北方向代表2號點位，東方向代表3號點位，其他點位依次排列。研究中取各個點位土壤硝態氮平均值代表不同處理條件下土壤硝態氮的空間變異狀況。

由圖2可知：在拔節期，C5F1，C10F1，C15F1處理下的土壤硝態氮質量分數分別為22.34，25.61和223.56 mg·kg－1，分別相對于BL處理提升了5.52，8.70和6.65 mg·kg－1。由于生物質炭具有一定的吸附效果，減弱了土壤受雨水沖刷以及水土流失所導致的氮素消耗，固氮能力顯著增強，在F1方案條件下，C10F1調控模式效果最為明顯。同時，比較F2方案下土壤硝態氮的空間變異狀況可知，C5F2，C10F2和C15F2處理下土壤硝態氮分別相對于BL處理提升了4.20，6.39和5.78 mg·kg－1，其質量分數的提升水平相對于F1方案下的3種處理作用效果有所減弱。此外，在F3方案下，C5F3，C10F3和C15F3處理下土壤硝態氮分別相對于BL處理提升了8.92%，21.57%和14.13%，其質量分數整體相對F1和F2方案均呈現出不同程度的降低，同時，C10F3處理下的土壤固氮效果明顯。

圖2 不同生物質炭調控模式下夏玉米根區硝態氮分布狀況Figure 2 Nitrate-N distribution in the root region of summer maize under different biological charcoal regulation modes

隨著生育期的進行，由于在玉米大喇叭口期進行了追肥處理，因此，在抽穗期，土壤的硝態氮出現了大幅度的增加，而該時期氮素的有效供應直接影響植株的干物質積累及果實的形成。對比不同處理條件下土壤硝態氮的水平可知：C5F1處理下，土壤硝態氮的為34.69 mg·kg－1，在F1方案下，隨著生物質炭施入量的增加，C10F1和C15F1處理下的質量分數分別相對于C5F1增加了1.70和0.69 mg·kg－1，C10F1處理下土壤硝態氮的水平較高，為植株的生長提供充足的氮素補給。此外，在F2和F3方案下，其土壤硝態氮相對于F1有所降低，但其整體水平均優于BL，并且在C10F2和C10F3處理下表現出明顯的優勢。

在灌漿期內，作物生長基本趨于成熟，土壤硝態氮水平將影響第2年春季播種期土壤氮素的供應。比較分析可知：該時期土壤硝態氮水平與拔節期和抽穗期的變化趨勢相似，在秋季施加生物質炭，經過冬季凍融循環作用，生物質炭與土壤進行了較好地融合，并且營造了良好的土壤生態環境，對于土壤氮素的截留具有很好的作用，使得氮素能夠穩定地儲存在耕層土壤中。因此，F1方案要優于F2和F3方案，并且隨著生物質炭施入量的增加，在C10水平下達到最佳效果。

2.3 生物質炭對植株根系呼吸強度影響

整體分析植株根系呼吸強度的變化趨勢可知：不同處理條件下的根系呼吸速率均呈現單峰型變化。由于植株長勢以及養分供應的差異，在一定程度上影響著植株根系的呼吸代謝作用。由圖3A可知：研究期內 C5F1， C10F1和 C15F1處理下植株根系的平均呼吸速率分別為 257.45， 296.98， 266.54 mg·m－2·h－1，植株根系平均呼吸速率從大到小依次為C10F1，C15F1，C5F1，分別比BL增加了 33.42%，19.72%和15.66%，并且這種差異性在植株生長的抽穗期表現最為明顯。

圖3 不同生物質炭調控模式下植株根系呼吸強度Figure 3 Respiration intensity of plant root systems under different biological charcoal control modes

分析F2方案下3種調控模式狀況，其中，在C5F2處理下，拔節期根系的呼吸速率為186.35 mg·m－2·h－1。隨著生育期的進行，抽穗期根系的呼吸速率變為324.74 mg·m－2·h－1，灌漿期時，植株各項生理活動進一步減弱，其呼吸速率減小為231.37 mg·m－2·h－1，其呼吸速率經歷先增加后減小的變化趨勢。在C10F2和C15F2處理下，其植株根系的呼吸速率與C5F2的整體變化趨勢一致，但是C10F2處理下的植株根系呼吸效果明顯增強，而C15F2處理下植株的呼吸強度介于C5F2和C10F2之間。

在農田土壤生態體系中，土壤的呼吸作用主要由植株的根系呼吸和微生物的呼吸組成，因而，在上述分析植株根系呼吸強度的基礎上探索根系對于土壤呼吸的貢獻度。分析圖4A可知：在拔節期，植株根系呼吸作用所占比例為45%～65%，并且生物質炭調控處理下的植株根系呼吸比例均高于BL處理。其中，C5F1處理下，植株根系呼吸所占比例為62.35%，而隨著生物質炭施入量的增加，在C10F1和C15F1處理下，其呼吸比例依次增長為65.89%和63.77%，C10F1處理下根系呼吸的比例最大，表明其根系呼吸代謝能力顯著。同樣，在C5F2，C10F2和C15F2處理下，其根系呼吸強度比例相對于F1方案下的3種處理有所降低，但是變化趨勢上仍然表現為C10F2最強。

在作物抽穗期內，植株發育以及各項生理活動處于快速發展階段，因此，其植株根系的呼吸強度比例也有所增強，約占土壤呼吸的70%～90%。在C5F1處理下，植株根系呼吸所占比例為81.21%，而在C10F1和C15F1處理下，植株根系呼吸強度所占比例分別為89.34%和85.27%。由此可知：該時期內植株根系呼吸對于土壤呼吸貢獻最為顯著。而在F2和F3方案下，各處理條件下植株根系的呼吸作用所占比例相對于F1方案有所降低，但相對于BL處理提升幅度較大，其整體仍處于較高的水平，表明生物質炭有效促進了植株根系的呼吸代謝效果，而抑制了微生物生命活動，有利于作物的各項生命活動的運行。

圖4 不同生物質炭調控下根系呼吸比例變化Figure 4 Respiration intensities of plant root systems under different biological charcoal control modes

植株根系呼吸是土壤孔隙結構、氮素供應以及根系長勢等因素共同作用的結果，而生物質炭的調控作用改善了土壤的物理結構，加之充足的養分供給，極大程度促進了植株根系的呼吸代謝作用，也因此為植株地上部分的各項生命代謝活動提供了能量支持。綜合上述分析可知：在前1年秋季施加生物質炭（F1）對于植株根系呼吸作用的影響較為明顯，此外，過量施用生物質炭，土壤結構對于植株根系的呼吸影響效果減弱。

2.4 生物質炭對植株氮素利用效率影響

在植株生長過程中，其根系具有一定的向水性和向肥性，其生長分布對于土壤水分和肥力具有一定的適應性和趨向性。植株吸收養分的能力一方面取決于根系的長度及根表面積，另一方面取決于根系分布與土壤的養分空間分布的吻合程度。在研究中，計算植株根系的根長密度與硝態氮空間吻合度如圖5A所示。

拔節期，在C5F1處理條件下，植株根長密度與土壤硝態氮的吻合度為0.898，而在C10F1和C15F1處理下，二者的吻合度分別為1.091和0.961，分別比C5F1處理提升了21.46%和7.14%，C10F1處理下兩者的吻合度較高。同理，在F2和F3方案下，由于生物質炭的施加時期不同，對于土壤養分的空間分布調控能力有所差異，這2種條件下植株根系的根長密度與土壤硝態氮之間的吻合度有所減低。在抽穗期，上述提到在玉米大喇叭口期追施肥料，因此，該時期植株根系根長密度與土壤硝態氮的吻合度大幅度提升，但是它在整體變化趨勢上仍然呈現出隨著生物質炭的施用量增加，其吻合度呈現先增加后減小的趨勢。分析圖5B可知：針對于植株根干質量密度與土壤硝態氮的空間吻合度，其變化過程與根長密度在空間上的吻合度效果相似，而這種良好的吻合效果對于植株生長過程的養分吸收和運輸提供了堅實的保障，進而促進了作物果實的形成。

通過上述對于植株根系特征參數、根系呼吸代謝效果以及氮素空間分布特征的分析，適當施加生物質炭對玉米植株的生理過程具積極作用。在此基礎之上，進一步分析不同處理下植株氮素生產效率的差異。通過圖6A可知：C5F1處理條件下作物的產量為9 579.25 kg·hm－2，而在相同生物質炭施入水平下，C5F2和C5F3處理下作物產量分別相對于C5F1處理降低了6.51%和9.54%。另外，在C10生物質炭施入水平的條件下，C10F1處理下的產量更為顯著，并且C10F1，C10F2和C10F3條件下的作物產量分別相對于C5F1，C5F2和C5F3呈現不同水平的升高。當生物質炭的施用量增加為C15水平時，其作物產量則介于C5和C10之間，表明適量增加生物質炭的使用量可以有效提升作物的生產效果。同理，植株對于氮素的吸收效果與作物的產量變化趨勢相一致。

進一步探究不同處理條件下植株的氮素利用效率和收獲指數的變異規律可知（圖6B），在F1方案下，生物質炭的適用量與植株氮素利用效率之間呈現出顯著的二次函數關系，擬合拋物線的決定系數R2=0.887?；谶@種二次函數關系可以發現，隨著生物質炭施入量的增加，植株的氮素利用效率呈現出先增加后減小的趨勢，因此證明生物質炭施入量與植株氮素利用效率之間的數值關系存在一個峰值最優解，在適量的生物質炭施入水平時最大限度地提升植株氮素的利用效率。對比F1，F2和F3施加生物質炭的方案，其效果的優劣水平從高到低依次為F1，F2，F3。生物質炭的施入量與植株的收獲指數之間，同樣體現出顯著的二次相關關系。

圖5 植株根系與土壤硝態氮的空間吻合度Figure 5 Spatial consistency of plant roots and nitrate nitrogen in soil

3 討論

根系生長狀況是作物對水肥利用重要體現，受到土壤顆粒結構、孔隙度以及持水性的直接影響，隨著生物質炭的施入量以及施入時期的調整，其根系體現出一定的趨向性。F3方案下的植株根系生長效果相對于F1和F2顯著，凍結過程對于碳-土復合系統水養環境調節效果較好。正如王麗學等［23］研究提出的在前1年進行生物質炭翻耕覆蓋處理能夠有效調節土壤的水熱狀況和養分，進而提升土壤生產能力。另外，隨著生物質炭施入量增加，作物生長優勢體現出先增加后減小的過程，生物質炭的施入量也在很大程度上影響植株根系生長狀態。正如劉超等［24］發現的適量的生物質炭可以有效地促進玉米生長發育，也增加了玉米的日耗水量，而過量施入生物質炭反而會抑制其影響效果。

圖6 不同生物質炭調控下氮素利用效率Figure 6 Nitrogen use efficiency under the control of different biological charcoal

植株根系的呼吸強度在一定程度上體現了其養分吸收能力和代謝強度，而適宜的土壤空隙結構和水養環境能夠較大程度地促進植株的呼吸效果。在本研究中，隨著生物質炭施入量增加，C10處理植株呼吸強度效果要優于C15和C5處理。正如田冬等［25］總結得出的，生物質炭還田對土壤溫度具有“削高填低”效應，平緩了土壤水分和溫度的變化幅度，促進植株根系的呼吸效果。同時，F3處理方案下，碳-土復合體經歷凍融循環作用，生物質炭與土壤能夠進行較好融合，土壤空隙結構得到良好調節，進而也提升了植株的適應性和活動性。該發現也驗證了張晗芝等［26］提出的生物質炭與土壤充分的混合能夠有效提升土壤的理化性狀，極大程度促進植株根系的呼吸代謝和養分吸收。

充足的氮素補給對作物的產量具有顯著的影響，而生物質炭的調節作用影響土壤有機碳和氮素的組成與數量，進而改變土壤供氮能力。比較分析C5F1，C10F1和C15F1這3種生物質炭施入量水平條件下土壤硝態氮質量分數可知，分別相對于BL處理提升了5.52，8.70和6.65 mg·kg－1，這與宋大利等［27］研究結果相似，即生物質炭能夠較好地調節土壤硝態氮與銨態氮的比例平衡，并且適宜的生物質炭對于土壤氮素的調節的效果顯著，能夠有效促進植株的生長和糧食產量的提升。此外，植株氮素的利用效率與生產指數與土壤氮素質量分數具有顯著的正相關性。因此，生物質炭通過激發土壤微生物活性促進氮素循環以及良好的氮素固持效應，對作物產量起間接作用。

4 結論

作物生長發育過程中，生物質炭的大空隙性和養分吸附性影響著植株根系的長勢，而不同時期、不同用量施加生物質炭也會改善根系生長特征。隨著生物質炭施入量的增加，在C5F1，C10F1和C15F1處理下，植株根系的長度、根質量和體積分別表現為先增大后減小的趨勢，在一定范圍內適量增加生物質炭施入量可以顯著提升根系生長狀況。此外，F1方案處理效果較為明顯，冬季凍融循環能夠最大限度的改良土壤環境狀況。

植物的呼吸效果、氮素累計體現了植株的代謝能力，旺盛的呼吸能力以及充足的氮素積累為生物體的各項生理過程提供了物質基礎。生物質炭的施入改善了植株根系的呼吸強度及氮素的吸收效果，并且在C10水平下，植株根系的呼吸效果最強。另外，植株的吸氮量變異規律和根系呼吸強度能夠較好吻合，并且同樣在C10水平下達到最佳效果。

生物質炭的施加影響作物產量的積累，進而改善氮素的生產效率以及收獲指數。適宜時期生物質炭調節可以有效提升作物的產量，從施加時期角度分析，F1方案施加生物質炭的調控效果更為顯著。而從生物質炭的施入量角度分析，隨著生物質炭施入量的增加，在C10水平下達到最佳水平。氮素的利用效率以及收獲指數表現出相同的效果，并且與生物質炭施入量之間具有顯著的二次相關關系。