不同配比生物炭基肥對苦苣生長及品質(zhì)的影響

周子渝，田 福，顧璦璐，王愛媛，鄭志穎，楊婷婷，黃 怡，王智慧

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省秸稈炭化資源化工程技術(shù)研究中心，黑龍江大慶 163319）

隨著人們生活水平的提高，對飲食品質(zhì)的要求也逐漸提高，綠色有機(jī)蔬菜正走入人們的視野。但設(shè)施有機(jī)蔬菜的種植卻由于需求量大、長期不合理施肥、連作障礙、土壤酸化板結(jié)、養(yǎng)分失衡等問題嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)，制約著蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。苦苣為菊科植物苦苣菜（Sonchus oleraceus L.）的全草，具有好選種、易栽培、耐熱、耐寒等優(yōu)點(diǎn)。苦苣是一種富含豐富營養(yǎng)物質(zhì)的保健型蔬菜，還具有清熱解毒、降壓降脂、軟化血管等功效，這也使得其深受大眾的青睞。為滿足市場對苦苣的需求，調(diào)控和改良設(shè)施棚室土壤狀況，研究適合葉菜類蔬菜苦苣施用的新型肥料提高產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要的理論和實(shí)踐意義。

生物炭（Biochar）是作物秸稈、畜禽糞便、木料等生物質(zhì)在限氧或缺氧條件下通過高溫裂解而形成的一種物質(zhì)[2]。生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，且富含多種養(yǎng)分。近年來，生物炭被較多地運(yùn)用于障礙土壤改良上，其與土壤混合可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度，調(diào)節(jié)土壤pH 值，為土壤微生物生存繁殖提供良好的居所，促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化[3]。生物炭基復(fù)合肥作為一種新型的肥料在蔬菜栽培領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可，其在減少肥料用量的同時調(diào)節(jié)了土壤環(huán)境，增加了土壤養(yǎng)分，提高了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。有研究表明，生物炭肥可調(diào)控土壤中氮素形態(tài)，緩慢供應(yīng)以滿足植物對氮素的需求，對蔬菜體內(nèi)的硝酸鹽富集有一定的緩解作用。同時生物炭肥可提高植株維生素C 含量和可溶性糖含量[5]。

因此，利用盆栽試驗(yàn)，探討不同配比的生物炭基肥對苦苣生長及品質(zhì)的影響，以期尋求更適合苦苣種植施用的生物炭基肥料，為生物炭肥在蔬菜種植和生產(chǎn)過程中改善設(shè)施土壤結(jié)構(gòu)、提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試苦苣種子為吉林省科豐種業(yè)有限公司生產(chǎn)。生物炭為玉米秸稈炭，基本性質(zhì)為有機(jī)碳440.62g/kg，全氮15.34g/kg，全磷7.81g/kg，pH 值7.94。供試化肥為復(fù)合肥（N︰P︰K=15︰15︰15）。供試土壤取自黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)基地溫室大棚。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)7 個處理，具體見表1。種植前將生物炭、化肥、土壤均勻混合拌勻裝入塑料花盆，花盆規(guī)格為口徑150mm、底徑110mm、高度130mm，每盆裝土壤280g。每個處理重復(fù)4 次。播種后，每盆中留取長勢一致的苦苣苗。定期為其澆水、除草，所有盆栽的栽培管理?xiàng)l件相同。

表1 試驗(yàn)設(shè)計

1.3 樣品采集與檢測

測定苦苣地上植株生物量。用葉綠素儀測定葉片SPAD 值。植株硝酸鹽含量采用水楊酸比色法[6]?？扇苄蕴呛康臏y定方法采用蒽酮比色法[7]。維生素C 含量的測定方法采用二甲苯-二氯靛酚滴定法[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及圖表制作，SPSS 21 統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配比生物炭基肥對苦苣地上生物量的影響

由圖1 可知，施肥F 處理、施炭B 處理及4 個不同配比炭肥處理的苦苣植株生物量均顯著高于CK 處理。比較不同施肥處理發(fā)現(xiàn)，4 個炭肥混施處理的植株生物量均顯著高于僅施肥的F 處理，但不同配比的炭肥處理間無顯著性差異。其中40%F+60%B 和60%F+40%B 處理的生物量最高，且顯著高于F 和B 處理。

圖1 不同配比生物炭基肥對苦苣地上生物量的影響

2.2 不同配比生物炭基肥對苦苣品質(zhì)的影響

由圖2 可知，所有處理植株的硝酸鹽含量均低于國家安全標(biāo)準(zhǔn)（≤3000mg/kg），未產(chǎn)生硝酸鹽含量超標(biāo)的風(fēng)險。施生物炭B 處理和4 個不同配比的炭肥處理均可降低植株硝酸鹽含量，且均顯著低于CK 處理。其中B、20%F+80%B、40%F+60%B、60%F+40%B 處理硝酸鹽含量分別較CK 降低了6.31%、5.88%、5.18%、3.64%。比較施肥各處理發(fā)現(xiàn)，除80%F+20%B 處理外，其他處理植株硝酸鹽含量也均顯著低于F 處理。

由圖3 可知，施生物炭B 處理和4 個不同配比炭肥處理間植株的維生素C 含量無顯著性差異，但均顯著高于CK 處理。比較不同配比炭肥處理和僅施肥F處理發(fā)現(xiàn)，僅20%F+80%B 處理植株維生素C 含量較F 處理有顯著性差異，其他處理有增加趨勢但不顯著。

圖2 不同配比的生物炭基肥對苦苣硝酸鹽含量的影響

圖3 不同配比的生物炭基肥對苦苣維生素C 含量的影響

由圖4 可知，各處理中僅施生物炭B 處理的SPAD 含量顯著高于CK 處理，其他炭肥處理較CK 無顯著差異。施炭B 處理和4 個炭肥處理的SPAD 值較施肥F 處理略有增加趨勢，但均無顯著性差異。

圖4 不同配比的生物炭基肥對苦苣SPAD 的影響

圖5 不同配比的生物炭基肥對苦苣可溶性糖含量的影響

由圖5 可知，20%F+80%B、40%F+60%B、60%F+40%B、80%F+20%B 處理的可溶性糖含量均顯著高于CK 處理。其中40%F+60%B 處理可溶性糖含量最高，還顯著高于F 處理、B 處理。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同配比生物炭基肥對苦苣生物量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，在苦苣種植中單施復(fù)合肥和單施生物炭都可以提高苦苣的生物量，但復(fù)合肥與生物炭配合混施對苦苣生長更有利，尤其是40%復(fù)合肥+60%生物炭和60%復(fù)合肥+40%生物炭配比施用對提高苦苣產(chǎn)量最有效。這可能是由于生物炭與復(fù)合肥配合施用改善了土壤微環(huán)境，調(diào)節(jié)了土壤理化性狀，提高了土壤肥力，促進(jìn)了植株根系生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收，進(jìn)而促進(jìn)植株地上部生長，增加產(chǎn)量。近年來，有學(xué)者將生物炭或者生物炭肥應(yīng)用于棚室蔬菜上，其研究結(jié)果與本研究類似。郭茜等[9]研究表明生物炭對棚室輪作種植空菜心-小青菜的產(chǎn)量有顯著提高。劉馨等[10]針對設(shè)施土壤連作障礙問題，研究了生物炭肥等有機(jī)營養(yǎng)肥料對番茄的影響，發(fā)現(xiàn)生物炭肥有利于改善土壤質(zhì)量，提高番茄產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)。還有研究表明施用生物炭對油菜產(chǎn)量有促進(jìn)作用，且隨著生物炭施用量增加產(chǎn)量增大[11]。

3.2 不同配比生物炭基肥對苦苣品質(zhì)的影響

對于蔬菜來說，硝酸鹽含量一直是令人擔(dān)憂的問題，因?yàn)槿梭w食用后可轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)并可引發(fā)高鐵血紅蛋白癥，因此硝酸鹽含量是衡量蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。本研究發(fā)現(xiàn)，單施生物炭或生物炭肥均可降低植株硝酸鹽含量，其中20%復(fù)合肥+80%生物炭、40%復(fù)合肥+60%生物炭、60%復(fù)合肥+40%生物炭配比降低較顯著。這可能是由于生物炭本身含有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以固持土壤中氮素，使其緩慢釋放，對土壤硝態(tài)氮起到吸附和調(diào)控作用，從而減少植株體內(nèi)硝酸鹽含量的過多積累，達(dá)到降低苦苣硝酸鹽含量的效果。戚琳等[12]研究生物炭對菠菜的影響發(fā)現(xiàn)，生物炭降低了菠菜硝酸鹽含量，提高了產(chǎn)量的同時改善了品質(zhì)。還有一些研究也表明生物炭或生物炭基肥對芹菜[13]、辣椒[14]、小白菜[15]等蔬菜的硝酸鹽含量有降低效果。

衡量蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)還包括植株維生素C 含量、SPAD 值、可溶性糖含量。本研究發(fā)現(xiàn)生物炭與復(fù)合肥配施對苦苣營養(yǎng)品質(zhì)各指標(biāo)均有提升，其中20%復(fù)合肥+80%生物炭、40%復(fù)合肥+60%生物炭處理的苦苣品質(zhì)更優(yōu)。這可能是由于生物炭富含許多植物需要的營養(yǎng)元素，尤其是有機(jī)碳，其施入土壤提高了土壤養(yǎng)分，增加了土壤陽離子交換量，改善了土壤保肥能力；生物炭的施入也很好地調(diào)節(jié)了設(shè)施棚室土壤的pH 值，降低土壤酸化，有利于植物對養(yǎng)分吸收利用[16]；同時生物炭改良了土壤結(jié)構(gòu)，為土壤微生物活動提供了良好的場所和充足養(yǎng)分，使土壤酶代謝更活躍，土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化更高效，進(jìn)而促進(jìn)了植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累，從而改善了植物品質(zhì)[17]。