農(nóng)藝學(xué)

張偉明，孟軍，王嘉宇，等

生物炭對水稻根系形態(tài)與生理特性及產(chǎn)量的影響

張偉明，孟軍，王嘉宇，等

目的：生物炭作為研究熱點(diǎn)之一，其作物學(xué)效應(yīng)在國內(nèi)外已有一些研究報(bào)道，然而有關(guān)生物炭對作物根系的系統(tǒng)研究很少。本文采用大宗農(nóng)業(yè)廢棄物（玉米秸稈）為原材料制備生物炭，應(yīng)用于我國北方典型粳稻生產(chǎn)，明確生物炭對水稻根系與產(chǎn)量的效應(yīng)，探索生物炭在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用潛力與價(jià)值。方法：利用新型炭化工藝（450℃）制備生物炭，采用盆栽試驗(yàn)方法，以北方超級粳稻品種（沈農(nóng)265）為試材，土壤為連續(xù)多年耕作的水稻土壤，設(shè)置4個(gè)不同炭用量水平（0、10、20、40 g/kg），對照為不施炭，進(jìn)行了2年試驗(yàn)（2009—2010年）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計(jì)，各處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)10盆。試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel和SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan差異顯著分析方法多重比較各處理。主要研究生物炭對我國北方超級粳稻不同生育期根系生長發(fā)育、形態(tài)特征、生理特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果：施用生物炭對水稻根系生長、形態(tài)建成、生理活性、產(chǎn)量等具有一定程度的促進(jìn)效應(yīng)。1）增加水稻生育前期（分蘗期、拔節(jié)期）根系的主根長、根體積和根鮮重。在分蘗期，生物炭處理的水稻主根長、根體積、根鮮重分別比對照平均提高了14.94%、54.12%、46.50%，增促作用明顯。而在水稻生育后期（灌漿期），仍維持了較高的根體積和根鮮重，在一定程度上延緩了根系衰老。2）水稻根冠比發(fā)生明顯變化，在分蘗期，生物炭處理比對照平均提高25.05%，且在其后的生育期保持了適宜根冠比，利于促進(jìn)地上部植株生長。3）根系總吸收面積、活躍吸收面積在水稻全生育期表現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，其中較高施炭量處理（20、40 g/kg）的增幅較大，根系生理吸收功能明顯增強(qiáng)。4）根系傷流速率、氧化力明顯提高，尤其在水稻生長前期作用明顯，且表現(xiàn)一定可持續(xù)性，生理活性增強(qiáng)。水稻根系形態(tài)特征優(yōu)化與生理活性提高協(xié)同，利于促進(jìn)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)與分配。5）生物炭處理的水稻產(chǎn)量明顯增加，表現(xiàn)為每穴穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率提高，平均比對照提高25.28%。其中，生物炭處理C2（20 g/kg）的產(chǎn)量最高，比對照提高了33.21%。結(jié)論：施用生物炭對北方超級粳稻根系的形態(tài)建成、生理特性及產(chǎn)量具有良好的正向效應(yīng)。生物炭施入土壤后，水稻根系體積、鮮重、總吸收面積、活躍吸收面積明顯提高，在一定程度上延緩了生長后期根系衰老，根系形態(tài)特征優(yōu)化；生物炭提高了根系傷流速度與氧化力，同時(shí)維持了較為適宜的根冠比，根系生理功能增強(qiáng)；適宜的生物炭用量（10 g·kg-1、20 g·kg-1），有利于促進(jìn)根系生長發(fā)育與生理功能的協(xié)同發(fā)展，增產(chǎn)效果良好；玉米秸稈生物炭對北方水稻根系生長及產(chǎn)量提高具有良好的增促作用，可應(yīng)用于水稻生產(chǎn)，可能為解決秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物同時(shí)促進(jìn)水稻生產(chǎn)“低碳、綠色”可持續(xù)發(fā)展，提供重要可行性新途徑。

來源出版物：作物學(xué)報(bào), 2013, 39(8): 1445-1451

入選年份：2015