生物炭對(duì)“宏碩899”玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

周 莫，劉 行，袁希元，聶 萍，紀(jì)金翎，梁 瀟*

（1.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東 118000；2.丹東市城市環(huán)境服務(wù)中心，遼寧丹東 118001）

近年來(lái)，將玉米秸稈在缺氧條件下高溫分解制成生物炭受到了廣泛關(guān)注。農(nóng)田土壤中添加生物炭可以增加土壤有機(jī)碳含量、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分利用率，從而提高作物產(chǎn)量［1-4］。生物炭含有的羥基、羧基、苯環(huán)等主要官能團(tuán)賦予了其特有的強(qiáng)大吸附能力和較大的離子交換量，這就為改良土壤、提高水肥利用效率提供了可能。劉國(guó)玲等［5］認(rèn)為，生物炭在土壤中的應(yīng)用可以促進(jìn)根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，增強(qiáng)莖的發(fā)育和運(yùn)輸能力，確?！傲鲃?dòng)”的順暢流動(dòng)，然后不斷將水分和養(yǎng)分輸送到葉子，并將光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)焦?，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增加干物質(zhì)，提高產(chǎn)量。

生物炭富含植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的鉀，植物的鉀含量不僅影響莖的形態(tài)特征和莖的品質(zhì)，還影響玉米的產(chǎn)量［6-9］。

研究表明，生物炭不僅可以提高玉米的產(chǎn)量，還可以改善玉米的莖稈性狀。生物炭中含鉀元素，可以促進(jìn)植物吸收、增強(qiáng)光合作用，提高莖的抗倒伏性［10］。在黑土中添加生物炭可以顯著提高玉米的株高和根重。根據(jù)張娜等［11］的研究結(jié)果，在生物炭使用量很高的情況下，早熟現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)在生長(zhǎng)發(fā)育的后期，對(duì)作物產(chǎn)量的積累造成嚴(yán)重的影響。為探究遼寧省丹東市土壤適宜玉米生長(zhǎng)的生物炭用量，以秸稈生物炭為試驗(yàn)材料進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)品種為宏碩899，通過(guò)不同生物炭用量篩選，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肥力和成本效益提供了一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地設(shè)于丹東地區(qū)遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院玉米育種實(shí)訓(xùn)基地，地勢(shì)平坦，肥力均勻一致，光照充足。供試玉米品種為宏碩899，每公頃播種量48 888 株。生物炭購(gòu)于遼寧金和福有限公司，玉米秸稈炭，基本理化性質(zhì)為有機(jī)碳467.05 g·kg-1，碳氮比為79.10 ∶1，灰份含量20.8%，pH 值9.40。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

施炭量設(shè)置4組（1 t·hm-2、4 t·hm-2、7 t·hm-2、10 t·hm-2），分別標(biāo)記為T(mén)1、T2、T3、T4。

在苗期、大喇叭口期、成熟期測(cè)定群體葉面積指數(shù)、葉綠素SPAD 值、葉面積指數(shù)（LAI 指標(biāo)），成熟期考種測(cè)產(chǎn)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3 組平行處理，共計(jì)15組區(qū)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 16.0 進(jìn)行重要的數(shù)據(jù)分析，顯著性檢驗(yàn)使用Student.Newman-Keuls 提供的q 檢驗(yàn)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施炭量對(duì)宏碩899 農(nóng)藝性狀的影響

由表1 農(nóng)藝性狀調(diào)查表可以看出，隨著生物炭梯度的增加，宏碩899 苗期株高呈先增后降趨勢(shì)，T3 炭處理株高、莖粗、出苗率均高于各處理，與對(duì)照差異顯著。說(shuō)明適宜的生物炭施用量可以提高玉米的出苗率，過(guò)高或過(guò)低的施炭量均會(huì)抑制玉米的出苗。大喇叭口期，高施炭處理T3、T4 的株高高于對(duì)照，但未達(dá)到差異顯著水平，各施炭處理莖粗均顯著高于對(duì)照，且差異水平顯著。

表1 農(nóng)藝性狀調(diào)查表

2.2 不同施炭量對(duì)宏碩899 葉面積指數(shù)的影響

由圖1 可以看出，各施炭處理苗期玉米葉面積指數(shù)均低于對(duì)照；在大喇叭口期，隨著施炭量的增加，玉米的葉面積指數(shù)也隨之增加，除T1 炭處理外均高于對(duì)照。生物炭T4 處理宏碩899 大喇叭口期葉面積指數(shù)最高，說(shuō)明高生物炭的施用有利于玉米生長(zhǎng)發(fā)育后期干物質(zhì)積累和光合作用。

圖1 不同炭處理對(duì)宏碩899 不同時(shí)期葉面積指數(shù)的影響

2.3 不同施炭量對(duì)宏碩899 葉綠素含量的影響

由圖2 分析可知，各施炭處理大喇叭口期玉米葉綠素的含量均顯著高于對(duì)照；在本試驗(yàn)選取的施加量范圍內(nèi)，施用量越高，宏碩899 葉片中的葉綠素含量越高。試驗(yàn)結(jié)果表明：生物炭可以有效促進(jìn)玉米光合作用，且一定范圍內(nèi)生物炭施用量越高，宏碩899 光合作用越好。

圖2 不同炭處理對(duì)玉米大喇叭口期葉綠素含量的影響

2.4 不同施炭量對(duì)宏碩899 產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表2 可以看出，生物炭施用量越大，宏碩899 的禿尖程度越小，但是禿尖程度均高于對(duì)照，說(shuō)明施用生物炭會(huì)增大玉米的禿尖程度；經(jīng)過(guò)生物炭處理的玉米，其在穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗、穗長(zhǎng)上明顯優(yōu)于對(duì)照組；并且在本試驗(yàn)施炭范圍內(nèi)，生物炭施用量越高，宏碩899的果穗性狀越好。綜合上述因素可以得出結(jié)論：施用生物炭可以改善宏碩899 的果穗性狀，且一定范圍內(nèi)施炭量越高，玉米果穗性狀越好。從圖3 可以看出，各生物炭處理的單位公頃產(chǎn)量顯著高于對(duì)照處理，各處理組單位產(chǎn)量順序?yàn)門(mén)4 ＞T1 ＞T2 ＞T3 ＞CK。

表2 不同施炭量對(duì)宏碩899 果穗性狀及產(chǎn)量的影響調(diào)查表

圖3 不同生物炭處理宏碩899 產(chǎn)量分析

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物炭可以促進(jìn)宏碩899 生長(zhǎng)發(fā)育，改善果穗性狀。施加生物炭對(duì)玉米的株高和莖粗有顯著的提高作用；一定范圍內(nèi)，生物炭施用量越高，玉米在株高和莖粗上的性狀越好，本試驗(yàn)最佳施炭量為T(mén)3；生物炭可以促進(jìn)植物光合作用，且一定范圍內(nèi)生物炭施用量越高，植物光合作用越好，本試驗(yàn)最佳促進(jìn)玉米光合作用的施炭量為T(mén)4。在玉米生長(zhǎng)的前期進(jìn)行生物炭的施用效果并不顯著，因?yàn)樯锾康氖┘硬焕谟衩椎厣喜糠指晌镔|(zhì)的累積；但在其生長(zhǎng)后期，生物炭的施用對(duì)干物質(zhì)的積累有顯著幫助作用；在一定范圍內(nèi)，隨生物炭施用量的升高，玉米中干物質(zhì)的積累越高，本試驗(yàn)最佳促進(jìn)玉米干物質(zhì)積累的生物炭施用量為T(mén)4。施用生物炭可以改善宏碩899 的果穗性狀，且一定范圍內(nèi)施炭量越高，玉米果穗性狀越好，本試驗(yàn)T4 施炭量為最佳施炭量。

綜合各項(xiàng)研究結(jié)果表明，生物炭有利于宏碩899 的生長(zhǎng)發(fā)育，生物炭施用量越高玉米生長(zhǎng)發(fā)育越好；施用生物炭對(duì)提升玉米產(chǎn)量具有輔助作用，生物炭的使用量與玉米的產(chǎn)量呈正比關(guān)系，同時(shí)，較低量的生物炭能夠改善宏碩899 的品質(zhì)。