灌水量和生物炭施用量對(duì)溫室番茄株高莖粗的影響

張文哲，陳可欣，歐琦駿，李林艷，蘇意翔

（河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100）

0 引言

生物炭是將大量的農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢棄物在缺氧和相對(duì)“較低”的溫度（＜700℃）條件下裂解形成的固態(tài)物質(zhì)[1]。生物炭自身富含有機(jī)炭和一定量的礦物質(zhì)養(yǎng)分，具有微孔結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)以及較大的比表面積和孔隙度，不僅可以吸持土壤中有機(jī)質(zhì)能夠吸持的養(yǎng)分，還可以吸持土壤中有機(jī)質(zhì)不能吸持的養(yǎng)分[2]，增強(qiáng)土壤水分滲透性[3]，減少土壤養(yǎng)分淋溶，提高養(yǎng)分利用率等。研究發(fā)現(xiàn)，在水稻育苗基質(zhì)中添加生物炭可以改善基質(zhì)水分存留時(shí)間和養(yǎng)分淋失速率，促進(jìn)水稻根系代謝速率，使秧苗更健壯[4]。將枳砧幼苗移植到添加生物炭的基質(zhì)中，對(duì)枳砧株高的增加有一定的促進(jìn)作用，能有效提高基質(zhì)的持水量、pH值、礦物質(zhì)元素含量，降低基質(zhì)的容重，增加非毛管孔隙度[5]。與不施生物炭相比，施用生物炭可明顯提高烤煙的株高、有效葉數(shù)、最大葉面積及干物質(zhì)量，改善煙葉品質(zhì)[6]。

生物炭近年來因在減少溫室氣體排放、修復(fù)受污染土壤、提高作物產(chǎn)量等方面具有顯著作用而備受關(guān)注[7-9]，其對(duì)鹽漬土改良及植物生長狀況的影響，也逐漸成為新的研究方向。雖然目前生物炭在鹽漬化土壤修復(fù)及調(diào)節(jié)植物生長狀況方面的應(yīng)用研究并不充分，但土壤中添加生物炭具有很高的應(yīng)用價(jià)值和環(huán)境效益，可以改善土壤水分特性，改變植物生長狀況，增加作物產(chǎn)量[8-10]，而生物炭對(duì)土壤持水性的改善被認(rèn)為是作物生長更優(yōu)及增產(chǎn)的主要原因[8]。因此，開展生物炭對(duì)次生鹽漬化土壤持水性及植物生長狀況和產(chǎn)量的影響研究，對(duì)促進(jìn)設(shè)施園藝可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。適量的生物炭不但可以作為土壤改良劑施用，也可以提高作物產(chǎn)量，保水節(jié)肥[11]。但用量不適宜反而會(huì)抑制植株的生長[12-13]。目前大部分研究只單方面地針對(duì)生物炭調(diào)節(jié)土壤的機(jī)理等，而本研究致力于生物炭施用量和灌水量對(duì)土壤持水性及番茄生長情況的綜合影響的研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1）試驗(yàn)田：本試驗(yàn)在河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園區(qū)大棚內(nèi)進(jìn)行，南北走向，盆栽器皿為圓柱形塑料桶，試驗(yàn)土質(zhì)為黏性土。

2）試驗(yàn)作物：供試作物為番茄。

3）施用肥料：移栽前施復(fù)合肥料作為底肥。

1.2 試驗(yàn)方法

1）采用大棚盆栽對(duì)比試驗(yàn)研究方法，每個(gè)盆栽種植1株，盆栽株距50 cm（加寬株距，方便管理）。采用地表定量澆灌方式。

2）番茄生育期分為：苗期、開花期、坐果期、快速成長期、成熟期。依據(jù)大棚番茄栽培手冊(cè)及田間管理方式，進(jìn)行除草、落蔓、施肥、防止病蟲害等田間工作。

3）環(huán)境因子：記錄大棚內(nèi)溫度、濕度、葉片溫度、土壤溫度（測(cè)含水量時(shí)可測(cè)得）。

4）蒸發(fā)蒸騰量：采用稱重法實(shí)測(cè)大棚番茄日蒸發(fā)蒸騰量，用1臺(tái)稱重電子天平對(duì)桶栽番茄日蒸發(fā)蒸騰量進(jìn)行觀測(cè)，計(jì)算需水量（記錄灌溉定額與灌水定額）。

設(shè)計(jì)方案如表1所示。

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)表

1.3 項(xiàng)目測(cè)定及方法

1）株高的測(cè)定方法：采用卷尺（cm）測(cè)量，時(shí)間間隔為7天1次。

2）莖粗的測(cè)定方法：采用游標(biāo)卡尺（mm）測(cè)量，時(shí)間間隔為7天1次。

綜上所述，使用完整結(jié)腸系膜切除術(shù)可顯著降低患者術(shù)中出血量和顯著增加患者淋巴清掃數(shù)量，減小了患者手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及并發(fā)癥的發(fā)生率，在很大程度上可以改善患者臨床癥狀，提升患者治療效果。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用軟件Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水量和生物炭施用量對(duì)溫室番茄株高的影響

番茄植株的一系列性狀可以反映出番茄植株的生長狀況，株高為其中一個(gè)性狀。本實(shí)驗(yàn)中株高是指植株最高平面處到土壤表面的垂直高度。表2中株高為整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)的株高增幅（即最后1次實(shí)驗(yàn)測(cè)得株高與第1次實(shí)驗(yàn)測(cè)得株高的差值）。表3中前期株高為第1次實(shí)驗(yàn)到第3次實(shí)驗(yàn)之間時(shí)間段的株高增幅；中期株高為第3次實(shí)驗(yàn)到第6次實(shí)驗(yàn)之間時(shí)間段的株高增幅；后期株高為第6次實(shí)驗(yàn)到第7次實(shí)驗(yàn)之間時(shí)間段的株高增幅。

表3 灌水量、生物炭施用量與前中后期株高莖粗

由表2和圖1可知，從灌水量方面分析，灌水量為0.8ET時(shí)，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢(shì)，且增長較均勻，這4組相差不大，且都低于1.0ET和1.2ET的相同生物炭施用量組別的株高；灌水量為1.0ET時(shí)，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢(shì)，增長較均勻，增速大于0.8ET組，小于1.2ET組；當(dāng)灌水量為1.2ET時(shí)，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢(shì)，T9株高超出其他3組較多。該灌水量組株高均大于其他灌水量組中生物炭施用量相同的株高。

圖1 不同灌水量與生物炭施用量下株高隨生物炭施用量變化對(duì)比

由表2和圖1可知，從生物炭施用量方面分析，在各相同生物炭施用量組內(nèi)，隨著灌水量的增加，番茄植株的株高均大致呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中，未施用生物炭組增速最慢，生物炭施用量為5%的實(shí)驗(yàn)組增速最快，該增速隨生物炭施用量的增加而加快。

表2 灌水量、生物炭施用量與株高莖粗

2.2 灌水量和生物炭施用量對(duì)溫室番茄莖粗的影響

不同的灌水量和生物炭施用量對(duì)溫室番茄莖粗也具有較大的影響。表2是不同灌水量和不同生物炭施用量對(duì)番茄株高及莖粗的影響。表2中番茄莖粗的大小以增幅計(jì)算，即莖粗的最后1次（第7次）測(cè)得數(shù)值與第1次測(cè)得數(shù)值之差。

從表2和圖2得知，從灌水量方面看，在0.8ET、1.0ET、1.2ET即在虧欠灌溉、正常灌溉和淹沒灌溉的條件下，番茄的莖粗都隨生物炭施用量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。在0.8ET灌水量下，T1、T4、T7的莖粗均低于CK，差異較顯著；T1、T4、T7三組番茄的株高隨生物炭施用量的增加逐漸增大，差異不明顯。在1.0ET灌水量下，T2、T5、T8的莖粗均低于CK，差異較顯著；T5莖粗相對(duì)T2、T8較小。在1.2ET灌水量下，T3、T6莖粗均小于CK，但無顯著差異；生物炭含量為5%的番茄莖粗最大，與1%和3%的差異較為顯著。

圖2 不同灌水量與生物炭施用量下莖粗隨灌水量增速對(duì)比

由表2和圖2可知，從生物炭施用量方面來看，在不施加生物炭的情況下，隨著灌水量的增加番茄莖粗呈現(xiàn)略微減小的趨勢(shì)，從0.8ET到1.2ET灌水量條件下莖粗無顯著差異。在生物炭施用量為1%的處理下，番茄莖粗隨灌水量的增加逐漸增大。在生物炭施用量為3%的處理下，番茄莖粗隨著灌水量的增加先減小后增大。在生物炭施用量為5%的處理下，番茄莖粗隨著灌水量的增加逐漸增大，T9與前兩組差異較大。

番茄莖粗的變化規(guī)律與株高的變化規(guī)律不完全一致，在0.8ET灌水量下5%生物炭施用量的番茄株高長勢(shì)最好，無生物炭施用量處理的番茄莖粗增幅最大；1.0ET灌水量下無生物炭施用量處理的番茄莖粗增幅最大；1.2ET灌水量下5%生物炭施用量處理的番茄莖粗長勢(shì)最好，增幅最大。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

株高和莖粗都是衡量番茄作物生長狀況的重要指標(biāo)，植株的高度和粗壯程度反映出植株利用營養(yǎng)的情況。

從株高方面來看，在不同灌水量下，生物炭的施用不同程度地促進(jìn)著植株株高的生長。灌水量為1.2ET時(shí)，生物炭對(duì)植株株高的促進(jìn)效果優(yōu)于灌水量為0.8ET和1.0ET時(shí)的促進(jìn)效果。在生物炭施用量相同的情況下，總體上可以體現(xiàn)出：隨灌水量增加，株高呈上升趨勢(shì)，但一些組別例如CK-W0.8和CKW1.0兩組的結(jié)果中，CK-W0.8組株高略高于CKW1.0組株高。原因如下：參照表3可知，前期CKW1.0株高明顯高于CK-W0.8組株高，可看出灌水量對(duì)株高的促進(jìn)作用，而實(shí)驗(yàn)中后期由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境較炎熱，番茄植株耗水速度較快，為保證番茄植株正常生長，CK-W0.8組的灌水時(shí)間間隔小于其他組，導(dǎo)致該組中后期生長狀況較好，超過CK-W1.0組。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中其他與得出規(guī)律不相符的組別也均可用灌溉方案差異來解釋。

從莖粗方面來看，在0.8ET灌水條件下，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組得出的規(guī)律為生物炭施用量的增加促進(jìn)植株莖粗的生長，而對(duì)照組莖粗遠(yuǎn)大于3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，是由于生物炭具有調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)的作用，導(dǎo)致前期對(duì)照組耗水速度較快，為保證對(duì)照組植株正常生長，對(duì)照組的灌水頻率大于實(shí)驗(yàn)組，故結(jié)合表2可看出對(duì)照組前期由于灌水充足莖粗迅速膨脹，遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)組。本實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組莖粗普遍較大均為該原因所致。在1.0ET和1.2ET灌水量條件下，均體現(xiàn)出莖粗隨生物炭施用量先減小后增大的規(guī)律，與其他學(xué)者提出的生物炭會(huì)促進(jìn)莖粗生長的規(guī)律有一定差異。原因在于實(shí)驗(yàn)環(huán)境隨時(shí)間推移的變化及類似上述灌水方案的設(shè)計(jì)影響規(guī)律的反映。本實(shí)驗(yàn)中，不同的生物炭施用組中莖粗隨灌水量變化的規(guī)律不盡相同。原因在于：結(jié)合表3可知，由于灌溉量和生物炭含量差異，植物的生長和衰老時(shí)間有一定差異，出現(xiàn)了不同階段規(guī)律不盡相同的現(xiàn)象。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，各組株高差異普遍較小，該情況與植株品種和灌溉方案有一定關(guān)系。

3.2 結(jié)論

本研究通過對(duì)比不同灌水量和不同生物炭施用量對(duì)溫室番茄株高莖粗的影響，得到以下結(jié)論：

1）在不同灌水量的條件下，不同生物炭施用量對(duì)番茄株高的影響大致相同。灌水量分別為0.8ET、1.0ET、1.2ET時(shí)，番茄的株高長勢(shì)隨著生物炭施用量的增加而增加。不同生物炭施用量對(duì)株高的增長具有一定的促進(jìn)作用。在一定范圍內(nèi)，生物炭施用量越多，番茄株高長勢(shì)越好。

2）不同灌水量下，不同生物炭施用量對(duì)番茄莖粗的影響不同。因?qū)φ战M灌水最多，前期需水旺盛期灌水充足導(dǎo)致莖粗快速膨脹。0.8ET、1.0ET、1.2ET灌水量下5%的生物炭施加量對(duì)番茄莖粗的增幅促進(jìn)作用最大。0.8ET灌水量下1%的生物炭施加量對(duì)番茄莖粗的增幅促進(jìn)作用最小，1.0ET和1.2ET灌水量下3%的生物炭施加量對(duì)番茄莖粗的增幅促進(jìn)作用最小。

研究結(jié)果表明，生物炭作為添加劑可以改善溫室番茄株高莖粗的生理特性，提高番茄植株質(zhì)量，具有在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的潛力。