煙稈炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響

胡坤 朱巧蓮 童晨曉 周碧青 郭力銘 邢世和 毛艷玲

摘要：【目的】探究煙稈炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響，為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、生物炭基肥推廣應(yīng)用及薏苡養(yǎng)分和品質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)?！痉椒ā恳云洲?號(hào)和煙稈生物炭基肥為供試材料，通過大田試驗(yàn)，設(shè)不施肥對(duì)照（CK）、常規(guī)施肥（F）、低量（800 kg/ha）炭基肥（LBF）和高量（1600 kg/ha）炭基肥（HBF）4種施肥處理，測(cè)定薏苡生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)，并分析不同施肥處理對(duì)薏苡肥料農(nóng)學(xué)利用率及經(jīng)濟(jì)效益的影響?！窘Y(jié)果】與CK相比，施用煙稈炭基肥可促進(jìn)薏苡植株生長(zhǎng)并提高薏苡產(chǎn)量，成熟期薏苡株高和莖粗分別增加7.8～15.4 cm和1.4～2.3 mm，薏苡平均增產(chǎn)44.98%;煙稈炭基肥可顯著提高薏仁中營(yíng)養(yǎng)性成分含量（P<0.05，下同），其中，可溶性糖含量平均增加44.25%，維生素C含量平均增加12.26%，而氨基酸和粗脂肪含量無顯著差異（P>0.05）;煙桿炭基肥能提高薏苡中黃酮和薏苡素功能性成分含量;此外，煙稈炭基肥促進(jìn)氮、磷、鉀養(yǎng)分積累，顯著提高肥料農(nóng)學(xué)利用率和經(jīng)濟(jì)效益，以HBF處理的經(jīng)濟(jì)效益最高，達(dá)68109.15元/ha，較CK提高77.29%?！窘Y(jié)論】綜合考慮作物產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益等因素，1600 kg/ha生物炭基肥處理提升效果較佳，在福建等南方地區(qū)的薏苡種植中具有良好的應(yīng)用潛力和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 煙稈炭基肥;薏苡;產(chǎn)量;品質(zhì);經(jīng)濟(jì)效益

Abstract：【Objective】To explore the effects of tobacco stalk biochar-based fertilizer on the yield，quality and economic benefits of adlay，with a view to provide scientific guidance for the resource utilization of agricultural wastes，the promotion and application of biochar-based fertilizers and the nutrient and quality control of adlay. 【Method】Puyi No.6 and tobacco stalk biochar-based fertilizer were used as the test materials. Through field experiments，no fertilizer（CK），conventional fertilization（F），low（800 kg/ha） biochar-based fertilizer（LBF） and high（1600 kg/ha） biochar-based fertili-zer（HBF） fertilization treatments were set up，to determine the growth，yield，quality and other indicators of adlay，and analyze the effects of different treatments on the fertilizer agronomic utilization rate and economic benefits of adlay. 【Result】Compared with CK，the application of tobacco stalk biochar-based fertilizer could promote the growth of adlay plant and increase the yield of adlay. In the mature period，the height and stem diameter of adlay were increased by 7.8-15.4 cm and 1.4-2.3 mm，respectively. and the average yield of adlay were increased by 44.98%;tobacco stalk biochar-based fertilizer could significantly increase the content of nutrient components（P<0.05， the same below），among them，average soluble sugar content increased by 44.25%，average vitamin C content increased by 12.26%，and there was no significant difference in amino acid and crude fat content（P>0.05）; tobacco stalk biochar-based fertilizer could increase the content of functional components such as flavonoids and coixin. In addition，tobacco stalk biochar-based fertilizer promoted the accumulation of nitrogen，phosphorus，and potassium nutrients，and significantly improved fertilizer agronomic utilization and economic benefits，among them，HBF treatment had the highest economic benefit，reached 68109.15 yuan/ha，which was 77.29% higher than CK. 【Conclusion】Taking into account factors such as crop yield， quality and economic benefits， the 1600 kg/ha biochar-based fertilizer has a better improvement effect， and it has good application potential and promotion value in the cultivation of adlay in southern regions such as Fujian.

Key words： tobacco stalk biochar-based fertilizer; adlay;? yield; quality; economic benefit

0 引言

【研究意義】薏苡（Coix lacryma-jobi L.）又名薏米，為禾本科薏苡屬植物，廣泛種植于我國(guó)云南、貴州、江西及福建等地（陳守良，1997）。薏苡可藥食兩用，其味甘淡、性微寒，具有利水消腫、健脾祛濕、清熱排膿等功效，藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，享有世界禾本科植物之王的美譽(yù)（談嫚嫚等，2017）。但近年來，由于長(zhǎng)期連作及化肥施用不合理，導(dǎo)致土壤性質(zhì)退化嚴(yán)重、養(yǎng)分供應(yīng)不平衡、土壤肥力和生產(chǎn)力下降，極大限制了薏苡產(chǎn)量和品質(zhì)的提升（徐明崗等，2016）。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭在農(nóng)業(yè)土壤改良和作物增產(chǎn)提質(zhì)方面效果良好（王成己等，2019;李傳哲等，2020）。生物炭是指在無氧或限氧條件下，將生物質(zhì)高溫裂解形成的穩(wěn)定且富含碳的有機(jī)物（Wu et al.，2019），因具有疏松多孔、高比表面積及有豐富化學(xué)官能團(tuán)的特點(diǎn)，可作為肥料載體與其他類型肥料混合，制備生物炭基肥，以達(dá)到改良土壤及提高肥料利用率的作用（張志浩等，2019）。福建省煙草種植量大，秸稈資源豐富，但煙稈在農(nóng)田不易腐爛且不能直接作為肥料使用，絕大部分被當(dāng)作廢棄物丟棄焚燒，造成了極大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)（Wang et al.，2020）。因此，探討煙稈生物炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響，對(duì)于提高薏苡產(chǎn)量和品質(zhì)及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用均具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】生物炭與肥料混合制備的生物炭基肥不僅可彌補(bǔ)生物炭養(yǎng)分含量有限、運(yùn)輸與施用不便的缺點(diǎn)，還具有肥料緩釋的功能，能源源不斷地為作物提供養(yǎng)分，有利于作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升（孔絲紡等，2015）。關(guān)于生物炭基肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響，劉雅文等（2017）研究表明，生物炭基肥可顯著提高水稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用率，維持土壤肥力，從而提高產(chǎn)量。劉宇娟等（2018）研究指出，連續(xù)施用生物炭基肥，小麥的穗數(shù)、千粒重和生物量顯著增加，籽粒產(chǎn)量也相應(yīng)增加。殷大偉等（2019）研究表明，生物炭基肥替代化肥施用增加了玉米莖重和地上干物質(zhì)重，最終提高玉米產(chǎn)量。關(guān)于生物炭基肥對(duì)作物品質(zhì)的影響，李大偉等（2016）以辣椒和番茄為研究對(duì)象，指出生物炭基肥能顯著降低果實(shí)中的硝酸鹽含量，提高番茄中可溶性糖含量和糖酸比，提升果實(shí)品質(zhì)。毛娟等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭基肥可提高烤煙中上部葉的總糖和還原糖量，降低總氮和煙堿含量，提高中性致香物質(zhì)含量，進(jìn)而改善煙葉品質(zhì)。關(guān)于生物炭基肥對(duì)作物種植經(jīng)濟(jì)效益的影響，張萌等（2019）研究指出，生物炭基肥可提高朝天椒產(chǎn)量，提升品質(zhì)，降低肥料成本，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。此外，生物炭的原材料和制備條件、生物炭基肥施用方式和施用量也會(huì)對(duì)施用效果產(chǎn)生不同影響（孫濤等，2017;宋婷婷等，2019;劉遵奇等，2020;秦亞旭等，2020）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，以烤煙秸稈為原料制備生物炭基肥的研究較少，且鮮見生物炭基肥在薏苡上的應(yīng)用研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以烤煙煙稈為原料制備煙稈炭基肥，通過大田試驗(yàn)研究煙稈炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響，綜合評(píng)價(jià)生物炭基肥的施用效果，以期為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、生物炭基肥推廣應(yīng)用及薏苡養(yǎng)分和品質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省南平市浦城縣萬安鄉(xiāng)（東經(jīng)118°32′58.41″，北緯27°48′33.76″）。當(dāng)?shù)睾０?49 m，年平均氣溫約17.4 ℃，降雨量約1700 mm，日照時(shí)數(shù)約1900 h，無霜期約254 d，屬典型中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期。土壤類型為黃紅壤，其基本化學(xué)性質(zhì)：pH 5.52，全碳9.90 g/kg，全氮0.82 g/kg，堿解氮73.54 mg/kg，有效磷25.41 mg/kg，速效鉀259.22 mg/kg。

1. 2 試驗(yàn)材料

供試薏苡品種為浦薏6號(hào)，由浦城縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育，其品性優(yōu)良，種性穩(wěn)定，純度較高。供試肥料為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）和氯化鉀（K2O 50%）。生物炭原料選用福建省洋中試驗(yàn)基地的烤煙煙稈，經(jīng)烘干、粉碎后，采用便攜式生物炭化機(jī)（淮安華電環(huán)保機(jī)械制造有限公司）在無氧環(huán)境下經(jīng)500 ℃高溫裂解2 h，將炭化產(chǎn)物研磨過篩（1 mm）制得;其基本性質(zhì)：pH 9.74，全碳645.20 g/kg，全氮22.13 g/kg，全磷2.53 g/kg、全鉀118.8 g/kg、堿解氮44.58 mg/kg，有效磷17.05 mg/kg，速效鉀53.22 mg/kg。生物炭基肥由生物炭、尿素、過磷酸鈣和氯化鉀按質(zhì)量比（20∶15∶39∶26）經(jīng)平磨式擠壓造粒機(jī)混合制成，養(yǎng)分比例為N∶P2O5∶K2O=4.6∶7.2∶5。

1. 3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)施肥處理。（1）對(duì)照（CK）：不施肥;（2）常規(guī)施肥（F）：尿素、過磷酸鈣、氯化鉀施用量分別為100、600和100 kg/ha;（3）低量炭基肥（LBF）：生物炭基肥施用量為800 kg/ha;（4）高量炭基肥（HBF）：生物炭基肥施用量為1600 kg/ha。每處理3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積12 m2（6 m×2 m）。待薏苡苗長(zhǎng)至3葉1心時(shí)，選取生長(zhǎng)良好、大小一致的幼苗進(jìn)行移栽，每穴栽苗2株，株行距為50 cm×40 cm，每小區(qū)種植40株薏苡?；试谄饓徘皸l施，翻耕均勻，其他水分及病蟲害田間管理措施按常規(guī)進(jìn)行。

1. 4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1. 4. 1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 在薏苡生長(zhǎng)的6個(gè)生育期（幼苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期和收獲期），每小區(qū)隨機(jī)選取10株薏苡植株，分別用卷尺和電子游標(biāo)卡尺測(cè)定植株的株高和莖粗。

1. 4. 2 產(chǎn)量指標(biāo)測(cè)定 薏苡收獲期，每小區(qū)隨機(jī)挖取5株薏苡植株，洗凈，稱量單株生物量，計(jì)量有效穗數(shù)，所有有效穗的總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和空粒數(shù)，計(jì)量過的有效穗繼續(xù)裝入自封袋中以便測(cè)量千粒重。折算公頃有效穗數(shù)、平均實(shí)粒數(shù)、單株結(jié)實(shí)數(shù)、出仁率和產(chǎn)量等指標(biāo)，并計(jì)算產(chǎn)值、經(jīng)濟(jì)效益及肥料養(yǎng)分農(nóng)學(xué)利用率。

1. 4. 3 理化指標(biāo)測(cè)定 理化指標(biāo)測(cè)定參照鮑士旦（2000）、張志良和瞿偉菁（2003）的方法。養(yǎng)分積累量：全氮含量采用碳氮元素分析儀（德國(guó)ELEMENTAR）測(cè)定，全磷含量采用釩鉬黃比色法測(cè)定，全鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。品質(zhì)指標(biāo)：可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，氨基酸含量采用茚三酮柱后衍生法測(cè)定，粗脂肪含量采用酸水解法測(cè)定，維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，黃酮含量采用分光光度法測(cè)定，薏苡素含量采用液相色譜法測(cè)定。

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及繪圖;利用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析，采用SNK法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 煙稈炭基肥對(duì)薏苡生長(zhǎng)的影響

由圖1可看出，薏苡植株株高在幼苗期、分蘗期和拔節(jié)期增長(zhǎng)較快，而孕穗期后植株由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)，株高增長(zhǎng)速度變緩。各生育期不同處理間植株株高變化趨勢(shì)相同，均表現(xiàn)為HBF>LBF>F>CK。至收獲期時(shí)，HBF處理的薏苡植株株高最高，達(dá)184.4 cm，顯著高于其他處理（P<0.05，下同）;LBF處理的株高也顯著高于CK和F處理;而F處理的株高與CK無顯著差異（P>0.05，下同）;HBF和LBF處理的株高分別較CK增加7.8和15.4 cm。由此可知，煙稈炭基肥對(duì)于薏苡株高增長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。

由圖2可看出，薏苡植株莖粗隨生育期遞增。在幼苗期、分蘗期和拔節(jié)期，薏苡植株莖粗呈較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中以分蘗期增長(zhǎng)最快，而在灌漿期至收獲期莖粗增長(zhǎng)較慢或基本不變。各生育期不同施肥處理薏苡植株的莖粗均表現(xiàn)為HBF>LBF>F>CK。至收獲期時(shí)， HBF、LBF和F處理植株的莖粗均較CK顯著增粗，增幅分別為21.50%、13.08%和8.41%，其中HBF和LBF處理的莖粗較CK增加1.4～2.3 mm。

2. 2 煙稈炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，煙稈炭基肥對(duì)薏苡的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響，可促進(jìn)薏苡增產(chǎn)，且薏苡產(chǎn)量隨炭基肥施用量的增加而增加，HBF處理的產(chǎn)量最高，LBF處理次之，二者分別較CK增產(chǎn)55.30%和34.65%，平均增產(chǎn)44.98%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，各指標(biāo)也均表現(xiàn)為HBF>LBF>F>CK，其中HBF處理的單株生物量、單株結(jié)實(shí)數(shù)、出仁率和千粒重分別為1.32 kg、830.36粒、64.23%和119.54 g，較CK顯著增加88.57%、11.32%、26.89%和26.69%。

2. 3 煙稈炭基肥對(duì)薏苡品質(zhì)的影響

由表2可知，各處理薏苡植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量的變化趨勢(shì)相同，均表現(xiàn)為HBF>LBF>F>CK。薏苡植株對(duì)氮素的積累量最多，達(dá)3.75～6.89 g/株，其中HBF和LBF處理薏苡植株的氮積累量顯著高于CK和F處理，分別是CK的1.84和1.73倍，是F處理的1.22和1.14倍。薏苡植株對(duì)磷元素的積累量最少，僅0.37～0.53 g/株，且各處理間均無顯著差異。薏苡植株對(duì)鉀素的積累量為3.39～4.14 g/株，其中HBF處理顯著高于CK，是CK的1.22倍，其他施肥處理與CK無顯著差異。表明煙稈炭基肥可促進(jìn)薏苡植株養(yǎng)分積累，尤其對(duì)氮素積累的促進(jìn)作用最明顯。

對(duì)不同施肥處理下薏苡仁的4種營(yíng)養(yǎng)性成分進(jìn)行分析，結(jié)果（表3）表明，不同施肥處理均可顯著提高薏苡仁的可溶性糖含量，以施用炭基肥的效果較佳，其中HBF和LBF處理的可溶性糖含量較F處理顯著提高18.69%和16.90%，較CK顯著提高45.34%和43.15%，但炭基肥施用量對(duì)可溶性糖含量無顯著影響。薏苡仁氨基酸和粗脂肪含量均以HBF處理最高，分別為19.19和65.84 g/kg，顯著高于其他處理，而CK、F和LBF處理間差異均不顯著。施用炭基肥對(duì)薏苡仁中的維生素C含量也有顯著提升效果，HBF和LBF處理的維生素C含量分別較CK顯著增加15.44%和9.01%，較F處理增加3.00%和9.12%，但F處理與CK差異不顯著。

由圖3和圖4可知，不同處理的薏苡仁黃酮含量為1.77～2.42 mg/kg，薏苡素含量為29.07～34.92 mg/kg。與CK相比，各施肥處理均可有效提高2個(gè)藥用品質(zhì)指標(biāo)的含量，且以HBF處理的效果最佳，分別較CK顯著提高36.47%和20.12%;LBF處理與F處理的黃酮和薏苡素含量無顯著差異，但二者均顯著高于CK。表明施用煙稈炭基肥對(duì)提高薏苡仁的黃酮和薏苡素含量有積極作用。

2. 4 煙稈炭基肥對(duì)薏苡產(chǎn)值、經(jīng)濟(jì)效益及肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響

由表4可知，不同施肥處理對(duì)薏苡產(chǎn)值、經(jīng)濟(jì)效益和肥料農(nóng)學(xué)利用率均有顯著影響。各處理的薏苡市場(chǎng)均價(jià)在17.60～19.00元/kg，以HBF處理最高，CK處理最低。隨著炭基肥施用量的增加，薏苡產(chǎn)值顯著增加，HBF處理的產(chǎn)值最高，達(dá)93744.35元/ha;雖然HBF處理的成本也最高，為23635.20元/ha，但扣除成本后，HBF處理的經(jīng)濟(jì)效益仍最高，達(dá)68109.15 元/ha，較CK提高77.29%，且與其他處理差異顯著。與常規(guī)施肥F處理相比，施用炭基肥處理的肥料農(nóng)學(xué)利用率顯著提高，但隨著炭基肥用量增加，肥料農(nóng)學(xué)利用率呈降低趨勢(shì)，氮、磷、鉀的肥料農(nóng)學(xué)利用率均以LBF處理最高，較F處理分別顯著提高25.39%、17.80%和25.43%。表明施用煙稈炭基肥的增產(chǎn)、增收效果和肥料農(nóng)學(xué)利用率優(yōu)于常規(guī)施肥。

3 討論

3. 1 煙稈炭基肥對(duì)薏苡生長(zhǎng)、產(chǎn)量和養(yǎng)分積累的影響

張愛平等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，生物炭與氮肥配施可增加水稻株高和穗粒數(shù)，顯著增加水稻籽粒產(chǎn)量，促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收。陳懿等（2019）研究認(rèn)為，生物炭基肥可促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，提高烤煙氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量和產(chǎn)量。與上述的研究結(jié)果相似，本研究發(fā)現(xiàn)，施用煙稈炭基肥后，薏苡的株高、莖粗在各生育期均高于F處理和CK，產(chǎn)量也較F處理增產(chǎn)5.50%～21.67%，薏仁中氮、鉀的養(yǎng)分積累量也顯著提高，表明煙稈炭基肥能有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量提升及養(yǎng)分積累。究其原因可能是生物炭具有多孔隙、高比表面積和強(qiáng)吸附能力等特點(diǎn)，保水持土特性良好，能改善土壤物理化學(xué)性質(zhì)，延緩氮肥、鉀肥釋放速率，減少養(yǎng)分流失，進(jìn)而增加薏苡養(yǎng)分積累，提高作物產(chǎn)量（廖上強(qiáng)等，2015）;生物炭中除含有氮、磷、鉀養(yǎng)分元素外，還含有鈣、鎂、鋅等中微量元素，有利于各種養(yǎng)分的平衡供給（戰(zhàn)秀梅等，2015）。

3. 2 煙稈炭基肥對(duì)薏苡品質(zhì)的影響

可溶性糖、氨基酸、粗脂肪和維生素C是薏苡主要的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，對(duì)薏苡自身生長(zhǎng)發(fā)育及最終價(jià)值至關(guān)重要（于淼等，2016）。黃酮和薏苡素是薏苡重要的藥用品質(zhì)指標(biāo)，能通過激活酶的活性或其他途徑調(diào)節(jié)人體機(jī)能（沈佳奇等，2020）。本研究發(fā)現(xiàn)，與F處理相比，施用煙稈炭基肥后薏苡可溶性糖含量顯著增加16.90%～18.69%，維生素C含量增加3.00%～9.12%，但施用低量煙稈炭基肥對(duì)薏苡粗脂肪和氨基酸含量影響不顯著;施用煙稈炭基肥后薏仁中黃酮和薏苡素含量也較CK顯著增加，且隨著炭基肥施用量增多，黃酮和薏苡素含量逐漸升高。該結(jié)論與前人關(guān)于生物炭基肥對(duì)朝天椒（張萌等，2019）、馬鈴薯（張偉明等，2020）和葉用桔梗（于錫宏等，2020）品質(zhì)指標(biāo)影響的結(jié)論相似。綜合分析煙稈炭基肥影響薏苡品質(zhì)的原因：一方面，在薏苡生長(zhǎng)前期，化肥養(yǎng)分釋放速率遠(yuǎn)高于生物炭，絕大部分釋放出來的養(yǎng)分被淋溶、損失，而生物炭釋放養(yǎng)分速率緩慢，能提供植物生長(zhǎng)后期所需養(yǎng)分，促進(jìn)果實(shí)養(yǎng)分積累，提升作物品質(zhì)（包立等，2018）;另一方面，生物炭能降低土壤容重，增大土壤通透性，提高土壤持水性能，改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)發(fā)育，提高土壤微生物活性與豐度等，生物炭持水保肥的特點(diǎn)和植物根系對(duì)土壤中有效養(yǎng)分的吸收共同促進(jìn)植物品質(zhì)的提升（Ibrahim et al.，2020）。

3. 3 煙稈炭基肥對(duì)薏苡肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響

肥料農(nóng)學(xué)利用率指當(dāng)季作物吸收利用肥料中某種養(yǎng)分的數(shù)量占所施肥料中該種養(yǎng)分含量的百分?jǐn)?shù)，一般用作評(píng)價(jià)作物產(chǎn)出與投入比的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（陳猛猛等，2019）。土壤的水分、pH、溫度及養(yǎng)分含量等與肥料農(nóng)學(xué)利用率密切相關(guān)（王慧等，2018）。本研究中，與F處理相比，施用炭基肥顯著提高了氮、磷、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率，對(duì)氮肥和鉀肥提高效果最顯著，分別提高25.39%和25.42%。提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率的原因可能是炭基肥中生物炭表面具有活躍且吸附性極強(qiáng)的羥基和羧基等官能團(tuán)，可吸附利用土壤中的可利用氮（NH4+和NO3-），減少其在土壤中的淋溶和固定損失，可利用氮再通過根系吸收被植物利用;此外，施用炭基肥改善了土壤理化性質(zhì)，提高了土壤中與氮素物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化有關(guān)的酶活性及微生物多樣性和豐度，促進(jìn)無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高植物氮肥農(nóng)學(xué)利用率（王洪媛等，2016）。提高鉀肥農(nóng)學(xué)利用率的原因可能是炭基肥中生物炭的鉀有效性較高，施入土壤中能提高土壤速效鉀和作物的吸鉀量;此外，生物炭增加了土壤離子交換量，有效減少土壤中鉀的淋溶及損失;生物炭施入土壤還能提高土壤溫度和pH，改善土壤水分狀況，影響硅酸鹽解鉀菌活性，提高土壤鉀素有效性，增強(qiáng)土壤對(duì)鉀離子的吸附能力，進(jìn)而提高植物鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（聶新星和陳防，2016）。

3. 4 煙稈炭基肥對(duì)薏苡經(jīng)濟(jì)效益的影響

經(jīng)濟(jì)效益是衡量農(nóng)民增產(chǎn)創(chuàng)收的重要指標(biāo)（周雯雯等，2020）。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管生物炭基肥處理的肥料價(jià)格、施肥、機(jī)械和人工采摘費(fèi)用增加了投入成本，但因緩釋肥改善了土壤環(huán)境、調(diào)控了土壤養(yǎng)分，薏苡最終產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。目前絕大部分對(duì)生物炭的研究集中在對(duì)土壤的環(huán)境效應(yīng)，而非經(jīng)濟(jì)效益，其原因在于生物炭制備、運(yùn)輸成本過高，導(dǎo)致前期投入過大，收益見效緩慢（徐敏等，2018）。但生物炭基肥的優(yōu)點(diǎn)在于能保證各種養(yǎng)分的平衡供應(yīng)，同時(shí)生物炭與其他肥料混合，既減少了肥料用量，又提升了作物產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)肥料與秸稈生物質(zhì)的綜合利用，具有明顯的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，未來研究方向應(yīng)主要集中于如何降低生物炭基肥生產(chǎn)成本，降低生物炭基肥價(jià)格，加強(qiáng)生物炭基肥推廣應(yīng)用，使農(nóng)作物種植經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4 結(jié)論

煙稈炭基肥可提高薏苡產(chǎn)量，促進(jìn)薏苡生長(zhǎng)和養(yǎng)分積累，并提高營(yíng)養(yǎng)和功能性成分含量，有利于薏苡的增產(chǎn)、提質(zhì)和增效。綜合考慮作物產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益等因素，1600 kg/ha煙稈生物炭基肥處理提升效果較佳，在福建等南方地區(qū)的薏苡種植中具有良好的應(yīng)用潛力和推廣價(jià)值。

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（責(zé)任編輯 王 暉）