不同原料生物炭對水稻幼苗發(fā)育的影響評估

王晉　莊舜堯　曹志洪　蔡憲杰　程森　張偉峰　孫平

摘要[目的]研究不同原料生物炭對水稻幼苗生長發(fā)育的影響，為生物炭田間施用提供理論支持。[方法]采用竹炭、稻稈炭和煙稈炭，通過不同添加量對水稻幼苗進(jìn)行培養(yǎng)并測定幼苗長度和干重，以探究不同生物炭對水稻發(fā)育的潛在影響。[結(jié)果]3種生物炭在添加量小于10%時(shí)為安全用量，竹炭和稻稈炭的最適添加量為5%左右，煙稈炭最適添加量在0.5%～1.0%；3種生物炭添加量超過50%時(shí)均會抑制水稻幼苗生長，其中煙稈炭抑制效果最強(qiáng)。[結(jié)論]適量添加生物炭有益于水稻幼苗生長，煙稈炭可能會對作物產(chǎn)生不良作用，應(yīng)嚴(yán)格控制施用量和施用方法。

關(guān)鍵詞生物炭；水稻；竹炭；稻稈炭；煙稈炭

中圖分類號S156文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07360-03

基金項(xiàng)目滬皖現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)高科技示范園科技項(xiàng)目專項(xiàng)（CF56.1ZJ1）。

作者簡介王晉（1985-），男，山西平定人，在讀博士，從事土壤環(huán)境化學(xué)研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事土壤環(huán)境化學(xué)研究。

收稿日期20140630生物炭作為一種常用的土壤改良劑，具有調(diào)節(jié)土壤pH、防止土壤養(yǎng)分流失、吸附重金屬等多種功能[1-3]，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能作為一種穩(wěn)定的碳庫來控制溫室氣體向大氣中釋放[4]。生物炭原料來源廣泛，易于獲得，林地凋落物、部分城市垃圾、工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物以及生長力強(qiáng)的植物等均可用于生物炭的制備[5-6]。

然而，不同原料制成的生物炭對土壤和作物的影響也存在差異。通常生物炭的添加能夠促進(jìn)植物生長和作物增產(chǎn)，改良土壤多種物理化學(xué)性質(zhì)，并且增強(qiáng)土壤微生物的活動。但生物炭本身可能也會含有對作物和土壤微生物產(chǎn)生危害的物質(zhì)，如重金屬、多環(huán)芳烴、酚類物質(zhì)等[7]。也有很多研究報(bào)道生物炭的使用會對作物產(chǎn)生不良效果[8]。因此，在施用生物炭之前需要對其潛在的不良效應(yīng)和最佳用量進(jìn)行評估[9-10]。當(dāng)前生物炭直接對作物造成負(fù)面作用的研究較少。植物幼苗發(fā)育階段對土壤環(huán)境較為敏感，因此，筆者用3種不同原料來源的生物炭對水稻幼苗進(jìn)行培養(yǎng)，探究不同生物炭對水稻發(fā)育的潛在影響，從而為田間水稻生產(chǎn)活動中適用生物炭種類和最佳用量的制定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料供試水稻品種為日本晴（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）。將竹材、稻草及煙稈在450 ℃高溫厭氧條件下制成竹炭、稻稈炭及煙稈炭。水稻土采自安徽省宣城市宣州區(qū)楊柳鎮(zhèn)新龍村，風(fēng)干過5 mm篩備用。

1.2方法

1.2.1 生物炭添加梯度。 3種原料的生物炭分別與水稻土按不同比例混合，生物炭含量占基質(zhì)重量分別為0.5%、1.0%、2.5%、5.0%、10.0%、50.0%、100.0%，分裝于50 ml管中，每管加水20 ml室溫放置24 h，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，空白為不添加任何生物炭的水稻土。

1.2.2 水稻浸種催芽。水稻種子洗凈消毒后，在恒溫培養(yǎng)箱中30 ℃浸種催芽48 h。待多數(shù)種子露白后選取大小均一的種子移栽至裝有添加不同生物炭土壤的50 ml管中，每管3粒種子。恒溫25 ℃培養(yǎng)14 d，培養(yǎng)期間每天補(bǔ)充水分保持管內(nèi)濕潤。

1.2.3 幼苗生長指標(biāo)的測定。處理期間每天記錄株高并照相。培養(yǎng)14 d后，將每管3株幼苗全部取出，洗凈根部土壤，每種處理選取長勢均一的7株測定芽長和根長；再將每管3株幼苗地上地下部分分開，105 ℃下殺青2 h，65 ℃下烘干至恒重，分別測定芽干重和根干重。

1.3數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用Excel和OriginPro 8.6作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同生物炭基本性質(zhì)從表1可以看出，煙稈炭pH最小為8.15，竹炭最大為10.05，3種炭均呈堿性。煙稈炭營養(yǎng)元素含量較高，全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷、有效磷、全鉀和有效鉀含量均顯著高于竹炭和稻稈炭（P<0.05）?；瘜W(xué)性質(zhì)方面竹炭和稻稈炭差異較小，可能是由于兩者均屬禾本科，在分類學(xué)上相近，而煙稈炭與它們成分差異較大。