添加生物炭對(duì)樟子松幼苗根系生長(zhǎng)的影響

●高永亮 （克什克騰旗林業(yè)和草原局 內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

樟子松（Pinus sylvestrisL.var. mongholicaLitv.）是松科松屬常綠喬木。樟子松木材心材淡紅褐色，邊材淡黃褐色，材質(zhì)較細(xì)，紋理直，可用于家具、建筑等原材料。樟子松具有很強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性，在京津風(fēng)沙源治理工程中發(fā)揮了重要的生態(tài)效益和社會(huì)效益[1]。當(dāng)前樟子松的引種和造林的范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)樟子松幼苗的需求量也不斷增加，而育苗的苗木質(zhì)量不高，導(dǎo)致適應(yīng)性變差、病蟲(chóng)害加重，因此，需要技術(shù)創(chuàng)新以提高苗木質(zhì)量[2]。生物炭是指由物質(zhì)在低氧或缺氧條件下高溫裂解得到一類物質(zhì)，生物炭具有發(fā)達(dá)的孔隙，是較好的土壤改良劑，研究表明，土壤添加生物炭能夠改良土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)主側(cè)根系的萌發(fā)和延伸舒展，從而促進(jìn)苗木生長(zhǎng)和物質(zhì)積累，進(jìn)而提高苗木的質(zhì)量[3]，目前有關(guān)生物炭在樟子松幼苗上的應(yīng)用較少，因此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同生物炭用量，研究樟子松幼苗根系的變化特征，以期為樟子松高效育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021年在克什克騰旗進(jìn)行，屬干旱和半干旱地區(qū)中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫2～4℃，無(wú)霜期60～150 d，年降雨量250～500 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽試驗(yàn)，每盆裝風(fēng)干土壤12 kg，盆高30 cm，上直徑36·5 cm，下直徑32·4 cm，試驗(yàn)以不添加生物炭為對(duì)照，設(shè)置4個(gè)生物炭添加比例，分別為土壤重量的3%（C1）、5%（C2）、7%（C3）、9%（C4），將準(zhǔn)備好的生物炭和土壤混拌均勻，裝入盆中，然后澆透水，放置2 d，在2021年5月16日，將樟子松幼苗進(jìn)行移栽，每個(gè)處理進(jìn)行編號(hào)，放置在試驗(yàn)場(chǎng)中，根據(jù)土壤情況補(bǔ)充水分，在9月25日進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 根系生物量的測(cè)定 將植株連根取出，用清水沖洗干凈根系表面的泥土，將根系放入烘箱中，在105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重。

1.3.2 根系活力的測(cè)定 取根系的根尖部分，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測(cè)定根系活力。

1.3.3 根系形態(tài)的測(cè)定 試驗(yàn)結(jié)束后，將植株連根取出，用清水沖洗干凈根系表面的泥土，使用根系掃描儀進(jìn)行形態(tài)掃描，然后用WinRHIZO根系圖像分析軟件測(cè)定根系總長(zhǎng)、平均直徑、表面積和體積。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理和作圖，使用SPSS 24·0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加生物炭對(duì)樟子松幼苗根系生物量的影響

各處理樟子松幼苗根系生物量，見(jiàn)圖1。

圖1 不同處理樟子松幼苗根系生物量

由圖1可知，生物炭對(duì)樟子松幼苗根系生物量有顯著的影響，隨著生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在C3處理時(shí)達(dá)到最大值，C4處理和CK無(wú)顯著差異，其他各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3處理分別比CK高8·24%，21·13%，25·37%。

2.2 添加生物炭對(duì)樟子松幼苗根系活力的影響

各處理樟子松幼苗根系活力，見(jiàn)圖2。

圖2 不同處理樟子松幼苗根系活力

由圖2可知，添加生物炭能夠顯著提高樟子松幼苗的根活力，隨著生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在C3處理時(shí)達(dá)到最大值，各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高13·33%，61·33%，78·67%，49·33%。

2.3 添加生物炭對(duì)樟子松幼苗根系形態(tài)的影響

各處理樟子松幼苗根系形態(tài)，見(jiàn)表1。

表1 不同處理樟子松幼苗根系形態(tài)

由表1可知，添加生物炭對(duì)樟子松幼苗根系形態(tài)有顯著影響。總根長(zhǎng)隨著生物炭添加量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，在C3處理時(shí)達(dá)到最大值，表現(xiàn)為C3＞C2＞C1＞C4＞CK，各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高0·40%，0·89%，1·25%，0·25%。根系表面積變化趨勢(shì)和總根長(zhǎng)相似，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高2·29%，4·52%，5·07%，1·86%。根體積C1處理和CK無(wú)顯著差異，其他處理均顯著高于CK，C2、C3、C4處理分別比CK高2·70%，9·46%，13·51%。根平均直徑各處理間無(wú)顯著差異。

3 討論

土壤中添加生物炭可以改善土壤理化性質(zhì)，有利于土壤的改良與修復(fù)[4]。由于生物炭富含微孔，不但可以補(bǔ)充土壤的有機(jī)物含量，還可以有效截留住水分和養(yǎng)分，提高土壤肥力[5]。根系是植物吸收水分、養(yǎng)分及支持地上部的重要營(yíng)養(yǎng)器官，對(duì)周圍環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。根系既是水分和養(yǎng)分吸收的主要器官，又是多種激素、有機(jī)酸和氨基酸合成的重要場(chǎng)所，其形態(tài)和生理特性與地上部生長(zhǎng)發(fā)育有密切關(guān)系，苗木根系是衡量苗木是否健壯的重要指標(biāo)之一。本研究結(jié)果表明，添加生物炭顯著增加了樟子松幼苗根系的生物量和活力。一方面，生物炭添加后可增加土壤有機(jī)碳含量，增強(qiáng)土壤水分調(diào)節(jié)能力，增加土壤疏松度和透氣性，從而有利于根系活力的提升和物質(zhì)的積累[6]；另一方面，生物炭可提高土壤酶活力和土壤微生物的種群數(shù)量，從而增加根系活力。

根系在土壤中交錯(cuò)分布，構(gòu)成密集而復(fù)雜的根系系統(tǒng)。本研究結(jié)果表明，生物炭處理后的樟子松幼苗根系總根長(zhǎng)、表面積和體積顯著增加，主要是由于生物炭具有多孔性、堿性，且吸附能力強(qiáng)，生物炭本身還含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，能改善土壤肥力，增加物質(zhì)積累量，從而有利于根系的伸展和生長(zhǎng)[7]。本研究中，隨著生物炭用量的增加，根系的形態(tài)指標(biāo)以及生物量和根活力呈先升高后降低的趨勢(shì)，可能是由于生物炭添加量過(guò)多，導(dǎo)致土壤毛管孔隙受到破壞，影響土壤水分的保持和運(yùn)動(dòng)，使得根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收利用不充分，進(jìn)而影響根系的生長(zhǎng)和分布。

4 結(jié)論

添加生物炭可顯著提高樟子松幼苗根系生物量、根活力以及根系總長(zhǎng)、體積和表面積，隨著生物炭添加量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，在添加量為7%時(shí)根系生長(zhǎng)狀況最好，在樟子松育苗過(guò)程中可應(yīng)用。