生物炭對土壤性質(zhì)及黃瓜和生菜幼苗生長的影響

馮冰++吳英++李磊++李玉奇

摘要 [目的]研究生物炭對土壤性質(zhì)、黃瓜和生菜發(fā)芽率及幼苗生長的影響。[方法]通過盆栽試驗，采用不同劑量生物炭和不同蔬菜類別雙因素設(shè)計，在土壤中添加不同比例的竹制生物炭后，分析其對土壤有機質(zhì)、持水量、pH值、EC值、硝態(tài)氮含量，測定黃瓜和生菜發(fā)芽及幼苗生長的影響。[結(jié)果]土壤有機質(zhì)含量隨著生物炭施用量的增加先升高后降低；土壤電導率值呈現(xiàn)上升趨勢，土壤pH值無明顯變化；生物炭顯著提高了土壤中硝態(tài)氮的含量。與對照相比，生物炭顯著提高了黃瓜與生菜的發(fā)芽率，對黃瓜株高沒有明顯影響。生菜株高、黃瓜干鮮重均隨著生物炭添加量的增加呈線性增加，而生菜的干鮮重則隨著生物炭添加量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。[結(jié)論]黃瓜與生菜的發(fā)芽率及生長在2%～4%的生物炭添加量范圍內(nèi)表現(xiàn)最好。

關(guān)鍵詞 黃瓜；生菜；生物炭；土壤性質(zhì)；幼苗生長；影響

中圖分類號 S642.2；S636.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）24-0054-02

Effect of Biochar on Soil Properties and the Growth of Cucumber and Lettuce Seedlings

FENG Bing WU Ying LI Lei LI Yu-qi *

（School of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang Hubei 441053）

Abstract [Objective] The effects of biochar on soil properties，germination rate and seedling growth of cucumber and lettuce were studied in this paper.[Method] Pot experiment was used to study the effect of biochar on soil organic matter，water holding capacity，pH value，EC value，and nitrate nitrogen content，and to measure its effect on germination and growth of cucumber and lettuce seedlings.[Result] Soil organic matter content increased firstly and then decreased with the application rate of biochar.Soil conductivity valueincreased with increasing application rate of biochar，while soil pH value had no obvious change.Biochar significantly increased the content of nitrate nitrogen in soil.Compared with the control，biochar significantly increased the germination rate of cucumber and lettuce，while had no significant effect on the plant height of cucumber.The plant height，dry weight and fresh weight of lettuce increased linearly with the addition of biochar，while the dry weight and fresh weight of lettuce increased firstly and then decreased with increasing biochar application.[Conclusion] The germination rate and growth of cucumber and lettuce were the best under 2%～4% of biochar application.

Key words cucumber；lettuce；biochar；soil property；seeding growth；effect

生物炭是指含碳量豐富的生物質(zhì)在無氧或限氧的條件下低溫熱解而得到的一種細粒度、多孔性的碳質(zhì)材料。近年來，生物炭作為一種新型環(huán)境功能材料引起廣泛關(guān)注，其在土壤改良、溫室氣體減排以及污染環(huán)境修復等方面都展現(xiàn)出應(yīng)用潛力，已成為當前的研究熱點[1]。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭可以降低土壤容重[2]，增加土壤比表面積[3-4]，提高土壤碳庫儲量及提高土壤的C/N比[5]，改善土壤陽離子交換量及增加土壤肥料吸附量[6-7]，增加土壤持水能力[8]。同時，生物炭能夠改善作物的生長，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[9-11]。

隨著蔬菜生產(chǎn)對秧苗質(zhì)量的要求越來越高，秧苗質(zhì)量直接影響到蔬菜定植后的生長發(fā)育與產(chǎn)量形成[12]。在秦巴山區(qū)高山蔬菜種植區(qū)域，土坨育苗是蔬菜育苗的主要方式。改善秧苗的發(fā)芽率、發(fā)芽時間和質(zhì)量對于提高高山蔬菜種植區(qū)域蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)、實現(xiàn)貧困區(qū)域農(nóng)民脫貧、促進當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展具有重要的意義。目前，關(guān)于用生物炭改良基質(zhì)土，提高蔬菜秧苗質(zhì)量方面的文獻較少。本試驗研究了育苗土中添加竹制生物炭對土壤性質(zhì)、黃瓜與生菜發(fā)芽率及幼苗生長的影響，目的是為生物炭在蔬菜育苗方面的應(yīng)用提供支撐。

1 材料與方法endprint

1.1 試驗材料

本試驗所用土壤采自湖北文理學院附近山區(qū)農(nóng)田。供試植物黃瓜、生菜種子從市場上購置。生物炭購自浙江某農(nóng)業(yè)公司，以竹子為原料，經(jīng)過高溫厭氧炭化而成，呈粉狀。

1.2 試驗方法

將土壤風干、過2 mm篩，分別按重量比1%、2%、4%、8%、10%添加生物炭，混勻，以不添加生物炭的土壤作為對照（CK）。然后分別裝入1.7 L的塑料盆中，平衡3 d后，采集土壤樣品待測，3次重復。2015年11月20日，將處理過的土壤裝入36孔的穴盤，播種生菜種子，每個處理1盤，3次重復，播種后30 d采樣待測。2016年8月3日，按生菜的試驗方法，種植黃瓜，每個處理1盤，3次重復，播種后32 d采樣待測。

1.3 指標測定及數(shù)據(jù)分析

土壤測定指標包括有機質(zhì)、持水量、pH值、EC值及硝基氮。有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀法[13]，pH值和EC值分別采用pH計和EC計測定（水、土比為5∶1）[14-15]，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮采用紫外分光光度計法[16]。植株觀測指標包括種子發(fā)芽率，幼苗移植前株高、鮮重及干重。用尺子測定從盆中的基質(zhì)面至植株的最高點的高度作為株高；然后，將植株整株挖出、沖洗、晾干、測定鮮重；最后將測定過鮮重的樣品放入烘箱，在60 ℃下烘至恒重，測定其干重。數(shù)據(jù)分析運用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭對土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，土壤中的有機質(zhì)含量、持水量、EC值及硝態(tài)氮含量隨著生物炭含量的增加呈上升趨勢，而土壤pH值變化不明顯。土壤有機質(zhì)含量的多少，在一定程度上可以說明土壤的肥沃程度。在生物炭添加量達到8%時，土壤有機質(zhì)較CK增加62%。生物炭添加量在0～8%之間時，土壤持水量隨著生物炭添加量的增加而顯著增加；生物炭添加量在8%～10%之間，隨著生物炭添加量的增加，土壤持水量沒有顯著的變化。

電導率值能夠反映土壤含鹽量的高低。隨著生物炭添加量的增加，土壤EC值呈上升趨勢，說明土壤中的含鹽量高，無機鹽離子豐富，能為植株提供良好的營養(yǎng)條件。pH值所反映的是土壤的酸堿性，pH值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，都屬于弱堿性土壤，說明生物炭對土壤pH值沒有明顯的影響。土壤硝態(tài)氮整體呈現(xiàn)上升趨勢變化，表明生物炭的添加可增加土壤的氮含量，提高土壤的肥力。在本研究中未檢測出銨態(tài)氮。

2.2 生物炭對生菜和黃瓜生長的影響

不同生物炭用量對生菜與黃瓜發(fā)芽率、株高、鮮重及干重具有不同影響。由表2可知，與CK相比，添加生物炭可以明顯提高黃瓜的發(fā)芽率，但不同生物炭添加量對黃瓜的發(fā)芽率沒有明顯影響。隨著生物炭添加量的增加，生菜發(fā)芽率先增加后降低。在2%的生物炭添加量下，生菜發(fā)芽率為100%，是CK的2.07倍。生物炭添加量為1%～4%時，與CK相比，黃瓜株高變化不明顯，而生物炭添加量在8%～10%時黃瓜株高較CK高出12%。在本試驗中，生菜的株高則隨生物炭添加量呈線性增加（y=0.04x+4.84，R2=0.99）。

由表2可知，隨著生物炭添加量的增加，黃瓜的鮮重（y=0.07x+2.02，R2=0.98）和干重（y=0.01x+0.16，R2=0.94）均呈顯著增加趨勢。然而，生菜的鮮重與干重隨著生物炭添加量的增加，則表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢。總體上，與CK相比，生菜的發(fā)芽率、干鮮重在生物炭添加量2%～4%范圍內(nèi)表現(xiàn)最好。

3 結(jié)論與討論

在蔬菜土坨育苗中，提高蔬菜種子的發(fā)芽率和改善秧苗的質(zhì)量對于蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)的提高具有重要的意義。目前，生物炭技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已成為研究的熱點[17]。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭作為土壤改良劑能夠提高土壤肥力、促進植物生長，但是，使用效果與生物炭的特性和施用量、土壤性質(zhì)、植物種類等因素有關(guān)，并且在提高土壤肥力及促進植物生長方面存在明顯差異。曾 愛等[18]研究表明，不同處理土壤含水量隨生物炭施用量的提高呈先降低后升高的趨勢，生物炭高施用量較低施用量有利于提高土壤含水量、土壤有機碳和速效鉀含量，但在生物炭低施用量下土壤堿解氮和有效磷含量顯著增高。而在本研究中，持水量隨生物炭添加量的增加而升高，生物炭含量在4%～8%之間持水量最大。有機質(zhì)的含量隨生物炭的添加量也呈上升趨勢，生物炭含量在8%～10%之間有機質(zhì)含量最多，土壤銨態(tài)氮在本試驗中未檢測出，硝態(tài)氮的含量整體呈現(xiàn)上升趨勢，這為植株生長提供有利條件。張 文等[19]研究表明，生物炭隨著用量的增加，土壤pH值提高了0.09～0.67個單位，而研究結(jié)果表明，生物炭的添加對土壤pH值的改善不是很明顯，土壤呈弱堿性。而另一方面，對于土壤的EC值，較之不添加生物炭對照有顯著性差異，EC值隨生物炭的添加量增大而升高，為植株生長提供不可或缺的無機鹽離子。房 彬等[20]研究表明，生物炭處理較不添加生物炭對照組，植株莖葉重量提高8.6%～46.8%，玉米籽實提高了7.6%～20.3%，對植株的生長起到了正相關(guān)作用。在本研究中，添加生物炭可以明顯提高黃瓜與生菜的發(fā)芽率，特別是在2%的生物炭添加量下，生菜發(fā)芽率為100%，是不添加生物炭對照的2.07倍。植株高度也均較不添加生物炭對照高，說明生物炭對植株生長起正相關(guān)作用。添加了生物炭的土壤長出的植株，相比于不添加生物炭對照，鮮重與干重都有顯著的增加，說明生物炭對土壤有改良作用，可促進植物的生長。綜合來看，在本研究中，2%的生物炭添加量對生菜生長最佳，而黃瓜幼苗的最佳添加量為8%。

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