水稻生物炭不同添加量對天竺桂苗期生長狀況的影響

摘要：? 以1年生天竺桂實生苗為試驗材料，在栽培土壤中添加不同比例的水稻生物炭，研究水稻生物炭對天竺桂幼苗生長的影響。結(jié)果表明：與對照相比，添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗的地徑、苗高和單株生物量顯著提高，3.0%水稻生物炭添加比例的增幅最大，分別為13.25%、20.78和35.76%;與對照相比，添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗根系的總根長、根總表面積、根總體積、根尖數(shù)和一級側(cè)根數(shù)顯著提高，水稻生物炭添加比例為3.0%時的增幅也最大，分別為44.24%、139.24%、141.77%、30.42%和38.72%;水稻生物炭添加比例為3.0%時，天竺桂幼苗的質(zhì)量指數(shù)最高，達到0.257。綜上所述，在土壤中添加3.0%的水稻生物炭，最有利于天竺桂幼苗的生長。

關(guān)鍵詞：? 天竺桂;? 水稻生物炭;? 苗期;? 生長狀況

中圖分類號：? ?S 792. 99? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2022）01 - 0014 - 03

天竺桂（Cinnamomum japonicum）屬樟科樟屬亞熱帶常綠喬木，幼年期耐蔭蔽環(huán)境，適宜生長在微酸性至中性土壤中，具有長勢強、適應(yīng)性強、主根發(fā)達及抗性強等特性，具有較高的觀賞性，常作為園林綠化樹種，同時，也可作工業(yè)生產(chǎn)的原料、防護林和造林樹種等，因此具有較高的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值，自然分布在福建、浙江、江西及臺灣等省份[ 1 - 3 ]。水稻生物炭是一種富含碳素且穩(wěn)定的固體物質(zhì)，較高的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)是其固有的特點，在許多地區(qū)，將水稻生物炭應(yīng)用于農(nóng)田以改善土壤肥力的生產(chǎn)方式得到了廣泛認可[ 4 - 5 ]。目前，水稻生物炭在天竺桂栽培中的應(yīng)用研究鮮有報道，水稻生物炭添加對天竺桂苗期生長狀況的影響研究缺乏。因此，為了提高天竺桂在苗期的生長效率和優(yōu)化植株形態(tài)，以1年生天竺桂實生苗為試驗材料，通過對天竺桂幼苗栽培土壤進行水稻生物炭不同添加量處理，探究天竺桂苗期生長變化狀況和規(guī)律，分析適宜的水稻生物炭添加比例，以期為進一步培育抗性強、長勢好的優(yōu)良天竺桂苗木提供重要途徑和理論依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地設(shè)在原福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)楊廷苗圃，地理坐標(biāo)為119°35′E、25°15′N，海拔約26 m，屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降水量達1 342 mm，無霜期312天;年均氣溫20.1 ℃，最高氣溫42 ℃，最低氣溫約-2 ℃;試驗地土壤為略含砂礫的Ⅱ～Ⅲ類的黃紅重壤土。

2 材料與方法

2. 1 試驗材料

試驗苗木為長勢基本一致且健康的1年生天竺桂裸根實生苗，平均苗高（28.43±0.26）cm，平均地徑為（0.42±0.03）cm，盆栽基質(zhì)為直接采集于試驗地苗圃的略含砂礫的Ⅱ～Ⅲ類的黃紅重壤土，在花盆中栽植苗木時添加比例0.2%的氮磷鉀復(fù)合肥（N∶P∶K=5∶3∶3），確保苗木生長過程中養(yǎng)分的供給充足，栽植所用塑料花盆的規(guī)格為口徑27.5 cm×底徑22 cm×高度31 cm，每個花盆底部配有直徑26 cm的塑料托盤。

2. 2 試驗設(shè)計

2020年3月選擇長勢基本一致且健康的1年生天竺桂裸根實生苗80株，采用完全隨機試驗設(shè)計，將天竺桂幼苗均分為4組，分別在各組栽培基質(zhì)中添加不同比例的水稻生物炭，各處理分別為：不添加水稻生物炭（CK）;水稻生物炭添加量0.5%;水稻生物炭添加量1.0%;水稻生物炭添加量3.0%。每處理4個重復(fù)，每個重復(fù)5株，每盆栽植1株，栽植完成后有序擺放在原福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)楊廷苗圃，各處理及各苗木間無相互遮光。試驗時間為2020年3月至2021年4月，試驗期間對各處理進行統(tǒng)一的光照、溫度、除草、水肥等管理。注：水稻生物炭添加比例均為水稻生物炭重量在栽培基質(zhì)總重中的占比（%）。

2. 3 苗木生長指標(biāo)測定

2. 3. 1 苗高與地徑測定

2021年4月測量所有天竺桂苗木的苗高和地徑，用鋼卷尺測量苗高，精度為0.1 cm;用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量地徑，并計算高徑比。

2. 3. 2 根系生長指標(biāo)測定

測量完苗高和地徑后，每個處理隨機抽取10株天竺桂苗木，并從盆中取出，避免損傷根系，確保其完整性和形態(tài)，用剪刀將地上部分和地下部分分開，獲得整株根系，用自來水洗去根系殘余泥土，稍作晾干后，迅速將根系放入根系掃描儀獲得掃描圖，并利用WinRHIZO專業(yè)根系分析系統(tǒng)，分析根系總根長、根表面積、根體積、平均值等生長指標(biāo)。

2. 3. 3 生長指標(biāo)及生物量測定

選取的苗木完成根系掃描后，將地上部分和地下部分置于105 ℃烘箱殺青30 min，再調(diào)至70 ℃烘干至恒重，并記錄各株苗木地上部分和地下部分干重，計算單株生物量（干重），高徑比=苗高（cm）/地徑（cm），冠根比=[葉干質(zhì)量（g）+莖干質(zhì)量（g）]/根干質(zhì)量（g），苗木質(zhì)量指數(shù)=單株生物量/（高徑比+冠根比）[ 6 - 7 ]。

2. 4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)初步處理和圖表繪制，利用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析進行顯著性檢驗（P<0.05），同時采用LSD最小顯著差法進行多重比較，所有測定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差顯示。

3 結(jié)果與分析

3. 1 不同添加量對天竺桂幼苗生長指標(biāo)的影響

由表1可知，除1.0%水稻生物炭添加量處理的地徑與對照組無顯著差異外，其他處理均與對照組存在顯著差異。在3.0%水稻生物炭添加量處理下，地徑達到最大（0.94 cm），比對照增加了13.25%。在天竺桂苗高生長上，三種水稻生物炭添加量處理均顯著高于對照，其中3.0%水稻生物炭添加量處理的苗高最大，為69.35 cm，比對照提高了20.78%。三種水稻生物炭添加量處理的天竺桂幼苗高徑比顯著高于對照，以0.5%水稻生物炭添加量處理的高徑比最大，為74.77。

3. 2 不同添加量對天竺桂幼苗生物量的影響

從表2可以看出，不同處理間地上部分干重、地下部分干重、單株生物量、冠根比和質(zhì)量指數(shù)均高于對照組。各處理的地上部分干重較CK提高了30.75%、20.89%和37.09%，3個水稻生物炭添加量處理均顯著高于對照，3.0%水稻生物炭添加量處理的地上部分干重最高，可達11.68 g。添加水稻生物炭處理后的地下部分干重較CK提高了12.71%、7.92%和25.97%，3個水稻生物炭添加量處理均顯著高于對照，3.0%水稻生物炭添加量處理的地上部分干重最高（6.84 g），且顯著高于0.5%、1.0%添加量處理。處理后的單株生物量較CK提高了23.73%、15.84%和32.76%，3個水稻生物炭添加量處理均顯著高于對照，3.0%水稻生物炭添加量處理的單株生物量最高，達到18.52 g。添加水稻生物炭處理后的冠根比均顯著高于對照，隨著水稻生物炭添加比例的增大，冠根比逐漸減小。苗木質(zhì)量指數(shù)分布在0.205（CK）～0.257（3.0%），3個水稻生物炭添加量處理均顯著高于對照，3.0%水稻生物炭添加量處理的質(zhì)量指數(shù)最高。以上結(jié)果表明3.0%水稻生物炭添加量處理對天竺桂幼苗的促進作用更顯著。

3. 3 不同添加量對天竺桂幼苗根系形態(tài)及結(jié)構(gòu)的影響

由表3可知，對照組天竺桂幼苗根系的總根長、根總表面積、根總體積、根尖數(shù)和一級側(cè)根數(shù)均顯著低于各水稻生物炭添加量處理。3.0%水稻生物炭添加量處理的總根長、根尖數(shù)顯著高于0.5%、1.0%處理，后兩者間差異不顯著，這表明水稻生物炭添加比例的增大，對于幼苗根系的生長促進效果越顯著。天竺桂幼苗的根總表面積、一級側(cè)根數(shù)最高的均為3.0%水稻生物炭添加量處理，分別為96.32 cm2、8.67個，顯著高于0.5%添加量處理，與1.0%添加量處理無顯著差異。3個水稻生物炭添加量處理間的根總體積無顯著性差異，但均表現(xiàn)為3.0%>1.0%>0.5%。3.0%水稻生物炭添加量處理的根平均直徑顯著高于1.0%添加量處理，與0.5%添加量處理差異不顯著。

4 結(jié)論與討論

4. 1 在栽培基質(zhì)中添加不同比例的水稻生物炭后，天竺桂幼苗的苗高、地徑與對照相比均出現(xiàn)顯著性的增加，說明添加水稻生物炭可以促進幼苗生長，這與呂偉靜等[ 8 ]對平邑甜茶幼苗添加水稻生物炭及改性水稻生物炭的研究結(jié)果一致。高徑比反映了苗木高度和粗度的平衡關(guān)系，是衡量苗木抗性及造林成活率的較好指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，三種水稻生物炭添加量處理的苗木高徑比大小排序為：0.5%>3.0%>1.0%，苗高、地徑大小排序為：3.0%>0.5%>

1.0%，說明水稻生物炭添加比例為3.0%時，對天竺桂幼苗的生長促進效果最佳，苗木抗性強。在本研究中，三種水稻生物炭添加比例處理間的地上部分干重、地下部分干重、單株生物量、冠根比和質(zhì)量指數(shù)均高于對照組，其中水稻生物炭添加比例為3.0%時，對天竺桂幼苗生物量的積累影響最顯著。呂偉靜等[ 8 ]研究發(fā)現(xiàn)，將水稻生物炭添加入連作土壤中，可以顯著降低根皮苷、根皮素、阿魏酸、肉桂酸和對羥基苯甲酸五種酚酸的含量，進而使得植株生物量增加。趙倩雯等[ 9 ]研究結(jié)果表明，在常規(guī)育苗基質(zhì)中添加等體積比的花生殼水稻生物炭后，大白菜幼苗的生物量指標(biāo)及壯苗指數(shù)最大。冠根比能夠反映出幼苗地上與地下兩部分的營養(yǎng)收支平衡狀況。本研究結(jié)果表明，隨著水稻生物炭添加比例的增大，冠根比逐漸減小，這與朱海云等[ 10 ]研究的水稻生物炭處理對小麥冠根比的影響結(jié)果相反，可能是因為在本試驗的水稻生物炭添加比例下，水稻生物炭濃度總體較低有關(guān)。李陽等[ 11 ]研究發(fā)現(xiàn)，水稻生物炭對小麥幼苗的生長表現(xiàn)出低劑量促進，高劑量抑制的現(xiàn)象，說明合理配置水稻生物炭添加量可以讓苗木達到更好的生長效果，而低濃度水稻生物炭處理可以促進植株根和芽生長。

4. 2 栽培土壤的理化性質(zhì)及養(yǎng)分特征與幼苗生長密切相關(guān)，在栽培土壤中適量添加水稻生物炭，有助于提升土壤通透性，提高土壤養(yǎng)分含量[ 12 ]。在本試驗中，與對照相比，添加水稻生物炭后的天竺桂幼苗根系各形態(tài)指標(biāo)增加效果顯著，尤以3.0%水稻生物炭添加比例的根系生長狀況最好，這可能是因為水稻生物炭具有較大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以降低土壤緊實度，改善了水稻根系的微生態(tài)環(huán)境，使得水稻根系總根長、總根表面積、平均直徑、總根體積等根系形態(tài)指標(biāo)顯著增加[ 13 ]。

參考文獻

[1] 施欽，? 王紫陽，? 宣磊，? 等.? 基于天竺桂轉(zhuǎn)錄組測序的SSR序列分析及EST-SSR標(biāo)記開發(fā)[J].? 分子植物育種， 2020， 18（21）：7 095 - 7 103.

[2] 運劍葦，? 劉淑婧，? 張衛(wèi)華，? 等.? 三峽庫區(qū)天竺桂不同郁閉度下的截留效應(yīng)[J].? 西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2021， 43（03）： 45 - 52.

[3] 何杰明.? 修剪對天竺桂和樟樹移植大苗生長特性的影響[J].林業(yè)科技， 2021， 46（04）： 28 - 30.

[4] 陳溫福，? 張偉明，? 孟軍.? 農(nóng)用水稻生物炭研究進展與前景[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 46（16）： 3 324 - 3 333.

[5] 張美芝，? 耿煜函，? 張薇，? 等.? 秸稈水稻生物炭在農(nóng)田中的應(yīng)用研究綜述[J].? 中國農(nóng)學(xué)通報， 2021， 37（21）： 59 - 65.

[6] 陳乾，? 黃霞，? 江登輝，? 等.? 遮蔭對福建柏苗期生長及生物量的影響[J].? 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2020， 49（06）：

796 - 802.

[7] 陳乾，? 劉曉穎，? 鄧智文，? 等.? 福建柏優(yōu)樹子代容器苗生長特性及光合能力[J].? 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報， 2020， 40（09）： 70 - 78.

[8] 呂偉靜，? 陳冉，? 馬志婷，? 等.? 水稻生物炭及改性水稻生物炭對平邑甜茶幼苗生長及土壤的影響[J].? 植物生理學(xué)報， 2021， 57（03）： 597 - 604.

[9] 趙倩雯，? 孟軍，? 陳溫福.? 水稻生物炭對大白菜幼苗生長的影響[J].? 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2015， 34（12）： 2 394 - 2 401.

[10] 朱海云，? 張保華.? 無花果葉水稻生物炭對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響[J].? 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2021， 49（03）： 57 - 63.

[11] 李陽，? 黃梅，? 沈飛，? 等.? 水稻生物炭對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的植物毒理效應(yīng)[J].? 生態(tài)毒理學(xué)報， 2017， 12（01）： 234 - 242.

[12] 孔絲紡，? 姚興成，? 張江勇.? 生物質(zhì)炭的特性及其應(yīng)用的研究進展[J].? 生態(tài)環(huán)境學(xué)報， 2015， 24（4）： 716 - 723.

[13] 尹小紅，? 陳佳娜，? 雷濤，? 等.? 水稻生物炭對土壤化學(xué)性質(zhì)及水稻苗期生長的影響[J].? 中國稻米， 2021（05）： 2 - 4.

第1作者簡介：? 何杰明（1966-），? 男，? 林業(yè)工程師，? 主要從事林木種苗科技推廣工作。

收稿日期： 2021 - 09 -? 20

（責(zé)任編輯：? ?張亞楠）