炭基肥與沼液配施對棉花葉綠素影響

蘇之航 王德勝 董科陽

摘要：通過設(shè)計炭基肥和沼液配施的8種處理，測定分析棉花花期的葉片葉面積和葉綠素含量。結(jié)果表明：所有時期不同處理的葉片長寬葉面積基本無顯著性差異；單施炭基肥處理中16 g炭基肥＋常規(guī)氮磷減量30%處理的葉綠素含量在每個時期均很高，葉綠素a/b含量最低；炭基肥配施沼液處理中施用32 g炭基肥＋常規(guī)氮磷減量30%+267 kg/ hm2沼液處理的葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a+b含量在每個時期均最大，葉綠素a/b含量最低。

關(guān)鍵詞：炭基肥；沼液；棉花；葉綠素

中圖分類號：S562；S141? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）01-0012-05

新疆是我國棉花產(chǎn)量最多的地區(qū)，其棉花生產(chǎn)量可以占到全國棉花生產(chǎn)總量的85%，同時新疆地區(qū)的棉花也是世界上品質(zhì)最好的棉花之一。在新疆三大棉區(qū)中，南疆棉區(qū)是新疆主產(chǎn)區(qū)，也是我國最適宜植棉的地區(qū)，是長絨棉的生產(chǎn)基地，其棉花產(chǎn)量約占新疆棉區(qū)產(chǎn)量的80%[1]。近年來，為解決生物炭運輸和施用不便問題，將生物炭作為載體，與肥料混合制成炭基肥，符合當(dāng)前國家提出的化肥“零增加”發(fā)展方向，并越來越受研究者的關(guān)注[2-4]。碳基肥料是以生物炭為基質(zhì)，根據(jù)施肥地區(qū)土地特點、當(dāng)?shù)刈魑锷L特點，按照科學(xué)施肥原則，添加有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)配制而成的生態(tài)環(huán)保型肥料。研究炭基肥在棉花上的應(yīng)用效果符合國家倡導(dǎo)的減施化肥的發(fā)展目標(biāo)[5]。目前，有關(guān)炭基肥配施沼液組合處理對棉花葉片葉綠素影響的研究報道較少，通過測定不同處理下的棉花花期葉片葉綠素含量，研究3種化學(xué)調(diào)控濃度下不同比例炭基肥配施沼液對棉花葉片形態(tài)及葉綠素形成的影響，以確定合適的炭基肥濃度和沼液配比，為南疆棉花生產(chǎn)高產(chǎn)高效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2022年4—9月在新疆第一師阿拉爾市塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院水利與灌溉基地實驗田（N40 °32′E81 °18′）進(jìn)行。棉花品種為新陸中82號，所用炭基肥為高鹽排水耦合制成吸收氮磷的改性生物炭，沼液為豬糞沼液。4月29日播種，盆栽種植，常規(guī)栽培方式管理。供試氮肥為尿素（含氮＞46%），磷肥為過磷酸鈣肥料（P2O5含量＞12%），鉀肥為氯化鉀肥料（K2O含量＞60%）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)計為8種處理，分別為不施沼液處理C1（只施常規(guī)氮磷鉀肥料），C2（施8 g炭基肥＋常規(guī)施肥氮磷減量30%），C3（施16 g炭基肥＋常規(guī)施肥氮磷減量30%），C4（施32 g炭基肥＋氮磷減量30%）和施沼液處理C5（常規(guī)施氮磷鉀肥料配施267 kg/ hm2沼液），C6（施8 g炭基肥＋常規(guī)施肥氮磷減量30%配施267 kg/ hm2沼液），C7（施16 g炭基肥＋常規(guī)施肥氮磷減量30%配施267 kg/ hm2沼液），C8（施32 g炭基肥＋常規(guī)施肥氮磷減量30%配施267 kg/ hm2沼液）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每個處理種植4盆棉花。

1.3 植株樣采集

在棉花花期每個處理選取4片葉子，做好標(biāo)記，測定葉面積數(shù)值；棉花開花后每隔15 d測定棉花葉綠素含量，分別在7月24日、8月8日、8月23日取3次葉片，從每株第4片開始取，所取葉片均為棉花正常全展開功能葉片，取完后測定其葉綠素含量。

1.4 測定方法

棉花葉面積采用量測法測定，棉花葉綠素采用丙酮提取法測定。用剪刀將采集的新鮮棉花葉片剪碎，分為3份，每份稱取質(zhì)量為0.33 g（使用千分之一稱稱?。?。將稱得的葉片放入試管中，并往試管中滴加10 mL葉綠素浸提液。浸提液是將丙酮、乙醇和水按照4.5∶4.5∶1.0配制，加入浸提液后把試管套上黑色塑料袋并放入避光處提取，提取時間在24 h以上，提取期間應(yīng)搖動數(shù)次試管，直到葉片完全被提取成為白色為止，可得葉綠素提取液。把提取出來的上清液放入分光光度計中比色，測出每個樣品在663 nm，645 nm波長下的吸光度。每個樣品重復(fù)3次，記下每次測得的吸光度，并計算出葉片的葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a＋b，葉綠素a/b含量。

葉綠素含量計算：

Ca=12.7×OD663-2.69×OD645，Cb=22.9×OD645-4.68×OD663，葉綠素含量/（mg/g）=（葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)）/樣重

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010整理數(shù)據(jù)，用DPSv9.01分析軟件進(jìn)行方差分析，用Origin2022作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對棉花葉面積的影響

葉片是植物進(jìn)行光合作用的最重要器官，葉面積大小與植物光合速率有關(guān)，可能影響作物產(chǎn)量。不同處理對棉花葉片長寬及葉面積的影響見表1和表2。

由表1可知，不施沼液4種處理（C1—C4）的棉花葉片長寬和葉面積均沒有顯著性差異。

由表2可知，在施沼液的4種處理（C5—C8）中，以7月24日C5，C7，C8處理的棉花葉片長度顯著高于C6處理，其余各日期的所有指標(biāo)均沒有顯著性差異。

2.2 不同處理對葉綠素a含量的影響

葉綠素a含量是葉片光合作用的重要組分，用來反映葉片對長波光的吸收程度。不同處理對葉綠素a含量的影響見圖1和圖2。

由圖1可知，不施沼液處理中C3處理對棉花葉片葉綠素a含量影響最顯著，C3處理和C4處理葉綠素a含量在7月24日顯著高于C1處理，在8月23日高于C1處理，差異不顯著。各時期C2與C1處理的葉綠素a含量差異均不顯著，7月24日和8月23日葉綠素a含量低于C1處理，可見，單施炭基肥處理中C3對棉花葉綠素a含量影響最好。

由圖2可知，施沼液處理中C8處理對棉花葉片葉綠素a含量影響最顯著。C8處理8月23日棉花葉片葉綠素a含量顯著高于其他3種處理，C6處理在這3個時間與C1處理均無顯著性差異。

2.3 不同處理對葉綠素b含量的影響

葉綠素b有利于吸收短波光，可以參與傳遞光能，是作物補(bǔ)光色素蛋白體的重要組成部分[6]。如果作物含有較高的葉綠素b，表明該作物具有良好的吸收和傳輸陽光的能力，這也是獲得高產(chǎn)的先決條件。不同處理對葉綠素b含量的影響見圖3和圖4。

由圖3可知，單施炭基肥處理中C3對棉花葉片葉綠素b含量影響最顯著，C3處理濃度在所有時間的4個處理中葉綠素b含量均為最大。C3處理在7月24日和8月23日葉綠素b含量顯著高于C2處理，C3和C4處理在7月24日顯著高于C1和C2處理，可見，單施炭基肥處理中C3對棉花葉綠素b含量影響最好。

由圖4可知，炭基肥配施沼液處理中C8處理對葉綠素b含量影響最顯著，C8處理在8月23日葉綠素b含量顯著高于其他3種處理；8月8日C5，C6，C8處理均顯著高于C7處理，7月24日4種處理無顯著性差異。

2.4 不同處理對葉綠素a+b含量的影響

葉綠素總量在一定程度上可以代表作物光合作用的強(qiáng)度[7]，在一定范圍內(nèi)，較高的總?cè)~綠素含量也反映作物吸收光能和積累干物質(zhì)產(chǎn)量的能力較高。光合強(qiáng)度隨作物葉綠素a+b的含量增加而加強(qiáng)，因此，葉綠素a+b含量也用來反映作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要指標(biāo)。不同處理對葉綠素a+b含量的影響見圖5和圖6。

由圖5可知，單施炭基肥處理中C3處理對葉綠素a+b含量影響最為顯著，7月24日C3和C4處理顯著高于C1和C2處理，8月8日4種處理無顯著性差異，8月23日C3和C4處理顯著高于C2處理，但與C1差異不顯著。

由圖6可知，炭基肥配施沼液處理中C8處理對葉綠素a+b含量影響最顯著，4種處理在7月24日無顯著性差異，8月8日C5，C6，C8處理顯著高于C7處理，C8處理在8月23日顯著高于其余3種處理。

2.5 不同處理對葉綠素a/b含量的影響

大量研究表明，葉綠素 a /b 與作物抗旱性呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，葉綠素a /b 比值可以反映作物對不飽和散射弱光的吸收情況，在一定范圍內(nèi)比值越低則吸收率越高[8-9]。在一定程度上，較低的葉綠素a /b值利于植物充分利用不飽和散射弱光來進(jìn)行光合作用，葉綠素a/b值低的情況下作物抗旱性能較好。不同處理對葉綠素a/b含量的影響見圖7和圖8。

由圖7可知，C3處理在這3個時間的葉綠素a/b含量最低。7月24日C3，C4處理的葉綠素a/b含量顯著低于C1，C2處理，8月8日和8月23日各處理的葉綠素a/b含量均無顯著差異。

由圖8可知，C8處理在這3個時間的葉綠素a/b含量最低。7月24日C8處理的葉綠素a/b含量顯著低于C7處理，8月8日C5，C6，C8處理的葉綠素a/b含量顯著低于C7處理，但C5，C6，C8處理無顯著差異。8月23日C8處理的葉綠素a/b含量顯著低于其他處理，其他各處理的葉綠素a/b含量均無顯著差異。

3 結(jié)論與討論

通過對8個處理的葉面積，葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a+b，葉綠素a/b含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：所有處理的棉花葉片葉面積基本無顯著性差異。單施炭基肥處理中C3處理的葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a+b含量在每個時期均為最高，葉綠素a/b含量最低；炭基肥配施沼液處理中C8處理的葉綠素a，葉綠素b，葉綠素a+b含量均為最高，葉綠素a/b含量最低?？梢?，在單施炭基肥處理中，施16 g炭基肥＋常規(guī)氮磷減量30%處理為最佳選擇；在炭基肥配施沼液處理中，施32 g炭基肥＋常規(guī)氮磷減量30%＋267 kg/ hm2沼液處理為最佳選擇，這一結(jié)果可為施炭基肥提高棉花產(chǎn)量提供了理論依據(jù)。

葉片光合作用是作物高產(chǎn)的重要指標(biāo)，貢獻(xiàn)了作物干物質(zhì)中90%以上的物質(zhì)，因此，研究棉花的光合作用特性對提高棉花產(chǎn)量影響很大。葉綠素參與光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換等過程，與植物的抗旱性密切相關(guān)[10]。葉綠體色素在光合作用過程中不僅擔(dān)負(fù)著光能吸收與轉(zhuǎn)化的重要作用，而且在環(huán)境變化過程中通過動態(tài)調(diào)節(jié)葉綠體色素之間的比例關(guān)系，恰當(dāng)?shù)胤峙浜秃纳⒐饽埽M(jìn)而保證光合系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)[11]。葉片葉面積的大小不僅與植物光合作用息息相關(guān)，而且在一定程度上影響棉花產(chǎn)量。在棉花花期3個時間測定不同處理下葉綠素的動態(tài)變化，對測定的不同處理葉綠素含量進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn)，施加炭基肥可在一定程度上提高葉綠素含量。謝婷婷等[12]研究表明施用炭基肥能顯著提高作物的光合作用和葉綠素含量，可通過不同施肥處理的葉綠素含量及比值表現(xiàn)找到最適宜的炭基肥處理方式。

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Effects of Combined Application of Carbon-based Fertilizer and Biogas Slurry on Chlorophyll of Cotton

SU Zhihang1，WANG Desheng1*，DONG Keyang2

（1.College of agriculture，Tarim University，Alar Xinjiang? 843300 ，China；2.College of horticulture and forestry，Tarim University，Alar? Xinjiang? 843300，China）

Abstract： The leaf area and chlorophyll content of cotton at flowering stage were determined and analyzed by designing eight treatments of carbon-based fertilizer and biogas slurry.The results showed that there was no significant difference in leaf length and leaf area between different treatments at all periods.In the treatment of single carbon-based fertilizer， the chlorophyll content in the treatment of 16 g carbon-based fertilizer plus 30% reduction of conventional nitrogen and phosphorus was high at each time， and the chlorophyll a/b content was the lowest.In the treatment of carbon-based fertilizer combined with biogas slurry， the content of chlorophyll a， chlorophyll b and chlorophyll a+b reached the maximum and the content of chlorophyll a/b reached the lowest at each time when applying 32 g carbon-based fertilizer plus 30% reduction of conventional nitrogen and phosphorus +4tons per acre biogas slurry.

Key words： carbon based fertilizer；biogas slurry；cotton；chlorophyll