生物炭對連作黃瓜幼苗根系生化特性的影響

摘要 為明確生物炭對黃瓜幼苗根系生化特性的影響，試驗設(shè)5個生物炭（0、10、20、60和80 g/kg）栽培黃瓜處理，分別測定黃瓜幼苗根系可溶性糖、蔗糖、還原糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、脯氨酸和氨基酸含量等生化指標(biāo)。結(jié)果表明，基質(zhì)中添加生物炭，可使黃瓜幼苗根系的可溶性糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、蔗糖、還原糖、脯氨酸和氨基酸含量增加。其中，以生物炭用量為60 g/kg（B3）時，應(yīng)用效果最佳。在黃瓜出苗后25 d，B3黃瓜幼苗根系中的可溶性糖、蔗糖、還原糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、脯氨酸和氨基酸含量分別比CK增加了59.49%、62.50%、89.65%、95.95%、5.91%、86.21%和122.30%。

關(guān)鍵詞 黃瓜；生物炭；根系；生化特性

中圖分類號 S642 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2024）19-0027-04

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.006

Effects of biochar on the biochemical characteristics of continuous cropping cucumber seedling roots

MA Guanglian ZHANG Yating ZHANG Huanjin ZHANG Shihao LIU Qihang MA Guangshu LIAN Hua

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319， China）

Abstract To clarify the effects of biochar on the biochemical characteristics of the root system of cucumber seedlings， five biochar cultivation cucumber treatments （0， 10， 20， 60， and 80 g/kg） were set up in the experiment， biochemical indexes such as soluble sugar， sucrose， reducing sugar， soluble protein， nitrate nitrogen， proline content and amino acid content of cucumber seedlings were determined. The results showed that adding biochar to the substrate could increase the content of soluble sugars， sucrose， reducing sugar， soluble proteins， nitrate nitrogen， proline， and amino acid content of the roots of cucumber seedlings. Among them， the application effect is best when the dosage of biochar is 60 g/kg （B3）. At 25 days after cucumber emergence， soluble sugar content， soluble protein content， nitrate nitrogen， sucrose， reducing sugar， proline， and amino acid in the root system of cucumber seedlings increased by 59.49%， 62.50%， 89.65%， 95.95%， 5.91%， 86.21%， and 122.30%， respectively， compared with CK.

Keywords cucumber; biochar; root system; biochemical characteristics

黃瓜是葫蘆科黃瓜屬一年生蔓生或攀緣性草本植物[1]。隨著經(jīng)濟高速發(fā)展和市場需求變化，黃瓜種植面積逐年增加[2]?；莩烧碌萚3]對黃瓜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展展開研究，指出其栽培面積逐年增加，隨著黃瓜食用、營養(yǎng)和藥用價值的不斷開發(fā)，市場對其產(chǎn)品的消費需求不斷增加，給相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了機遇。

生物炭是利用農(nóng)業(yè)廢棄物，如秸稈、污泥和動物糞便等有機物料經(jīng)高溫碳化得到的一種產(chǎn)品，可為土壤微生物提供棲息場所[4]。馬光恕等[5]研究表明，適當(dāng)施用生物炭可促進黃瓜幼苗根系活力，有利于提高幼苗代謝能力；楊雪等[6]研究表明，施加生物炭處理明顯提高了黃瓜幼苗的株高、根系干重、總根長、根表面積和根體積；程效義等[7]研究表明，適當(dāng)施用生物炭有利于改良連作設(shè)施土壤，促進黃瓜根系發(fā)育。

為明確生物炭對黃瓜幼苗根系生化特性的影響，本試驗以黃瓜品種香農(nóng)4號為材料，設(shè)置5個生物炭處理，通過測定幼苗根系的可溶性糖、蔗糖、還原糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、脯氨酸和氨基酸含量等主要生化指標(biāo)，研究生物炭對黃瓜幼苗根系生化特性的作用效果。為黃瓜幼苗調(diào)控技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試黃瓜品種為香農(nóng)4號，購于哈爾濱香農(nóng)種業(yè)有限公司。供試生物炭以玉米秸稈為原料制備而成，由沈陽隆泰生物工程有限公司提供。

1.2 試驗地基本情況

試驗在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)園藝園林學(xué)院試驗基地的塑料大棚內(nèi)進行。大棚內(nèi)土壤類型為草甸黑鈣土，試驗地為黃瓜連作地塊，前3年均種植黃瓜。

1.3 試驗設(shè)計

試驗取大棚內(nèi)20 cm土壤風(fēng)干，將土壤和生物炭過2 mm篩，與化肥混勻后做育苗基質(zhì)備用。化肥施用0.075 g/kg磷酸二胺、0.225 g/kg硫酸鉀和0.125 g/kg尿素。

盆栽試驗，設(shè)5個處理，即生物炭含量分別占風(fēng)干土壤質(zhì)量0（CK）、10（B1）、20（B2）、60（B3）和80 g/kg（B4）。將土壤和一定比例的生物炭裝入塑料材質(zhì)的育苗盤（34.5 cm × 24.0 cm × 11.0 cm）中，每盤基質(zhì)重2.5 kg。

2023年4月17日，每盤播種催芽后的黃瓜種子80粒，出苗后根據(jù)長勢選留50株。隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理8盤，重復(fù)4次。在黃瓜出苗后10和25 d，每個處理選取40株（每個重復(fù)10株）黃瓜幼苗，用于測定根系生化指標(biāo)。

1.4 測定指標(biāo)與方法

可溶性糖含量和蔗糖含量采用蒽酮比色法[8]測定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法[9]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮蘭G-250染色法[10]測定；硝態(tài)氮含量采用水楊酸－硫酸法[11]測定；脯氨酸含量和氨基酸含量采用茚三酮顯色法[12]測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

利用DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系可溶性糖含量

由表1可知，在黃瓜出苗后10 d，B3、B2和B4的根系可溶性含量分別比CK高59.64%、35.43%和19.73%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。B1的根系可溶性糖含量與CK間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3的黃瓜幼苗根系可溶性糖含量最高，為4.96 mg/g；B3、B2、B4和B1的根系可溶性糖含量分別比CK高59.49%、57.24%、34.41%和15.43%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系可溶性糖含量。

2.2 根系蔗糖含量

由表2可知，在黃瓜出苗后10 d，B3、B2的根系蔗糖含量分別較CK高42.55%、36.17%，分別較B1高28.85%、23.08%，分別較B4高26.42%、20.75%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B3與B2間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3、B2的根系蔗糖含量分別較CK高62.50%、59.38%，分別較B1高48.57%、45.71%，分別較B4高23.81%、21.43%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2與B3間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系蔗糖含量。

2.3 根系還原糖含量

由表3可知，出在黃瓜出苗后10 d，B3的根系還原糖含量分別較CK、B1、B2和B4高29.77%、16.29%、9.81%和11.64%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3、B2的根系還原糖含量分別較CK高89.65%、80.53%，分別較B1高63.23%、55.38%，分別較B4高21.14%、15.31%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2與B3間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。B4分別較CK、B1高56.56%和34.74%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B1較CK高16.19%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系還原糖含量。

2.4 根系可溶性蛋白含量

由表4可知，在黃瓜出苗后10 d，B3、B2的根系可溶性蛋白含量分別較CK高195.10%、188.11%，分別較B1高138.42%、132.77%，分別較B4高58.65%、54.89%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B3與B2間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；B4分別較CK、B1高86.01%、50.28%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；在黃瓜出苗后25 d，B3、B2的根系可溶性蛋白含量分別較CK高95.95%、86.60%，分別較B1高70.92%、62.77%，分別較B4高41.03%、34.30%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系可溶性蛋白含量。

2.5 根系硝態(tài)氮含量

由表5可知，在黃瓜出苗后10 d，B3的根系硝態(tài)氮含量分別較CK、B1和B2高5.72%、4.93%和3.36%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B4分別比CK、B1高3.16%、2.40%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3的根系硝態(tài)氮含量分別較CK、B1和B2高5.91%、5.45%和2.07%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B4分別較CK、B1高4.58%、4.12%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B3與B4間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系硝態(tài)氮含量。

2.6 根系脯氨酸含量

由表6可知，在黃瓜出苗后10 d，B3、B2的根系脯氨酸含量分別較CK高91.61%、62.38%，分別較B1高54.14%、30.63%，分別較B4高38.04%、16.98%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3分別較CK、B1、B2和B4高86.21%、51.77%、28.73%和38.44%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2分別較CK、B1高44.66%、17.90%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2與B4間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系脯氨酸含量。

2.7 根系氨基酸含量

由表7可知，在黃瓜出苗后10 d，B3的根系氨基酸含量分別較CK、B1、B2和B4高79.28%、37.37%、9.53%和14.85%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2分別較CK、B1高63.68%、25.41%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），B2與B4間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。在黃瓜出苗后25 d，B3的根系氨基酸含量分別較CK、B1、B2和B4高122.30%、40.67%、11.18%和18.86%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B2分別較CK、B1高99.96%、26.53%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），B2與B4間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；B4分別較CK、B1高87.03%、18.35%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；B1較CK高58.03%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。表明基質(zhì)中施加生物炭可提高黃瓜幼苗根系氨基酸含量。

3 結(jié)論與討論

崔雨菲菲等[13]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)添加生物炭，可以明顯提高苦瓜幼苗的株高、莖粗、壯苗指數(shù)、葉綠素含量以及凈光合速率，促進苦瓜幼苗生長；文慧寶等[14]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可以提高白菜葉片可溶性糖、可溶性蛋白和葉綠素含量，降低纖維素含量，改善了白菜品質(zhì)。本試驗結(jié)果顯示，在黃瓜出苗后10和25 d，添加生物炭處理的黃瓜幼苗根系可溶性糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、蔗糖、還原糖、脯氨酸和氨基酸含量均有所增加。

綜上，生物炭添加量在0～60 g/kg時，可促進黃瓜幼苗根系的可溶性糖、蔗糖、還原糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、脯氨酸和氨基酸含量的提高。其中以生物炭添加量為60 g/kg（B3）時，促進作用最好。黃瓜出苗后25 d，B3的黃瓜幼苗根系可溶性糖、可溶性蛋白、硝態(tài)氮、蔗糖、還原糖、脯氨酸和氨基酸含量分別較CK增加了59.49%、62.50%、89.65%、95.95%、5.91%、86.21%和122.30%。

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（責(zé)任編輯：李 媛）