生物炭及其替代泥炭比例對(duì)櫻桃蘿下生長(zhǎng)的影響

中圖分類號(hào)：S631.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2025）06-158-09

Effects of biochar and substitution ratio of peat on the growth of cherry radish

LIANG Lili'2， ZHONG Luyao2， ZHANG Liao2，HOU Jun'，SHU Liangzuo2 （1.ColleeoebieoU ，Zhejiang，China）

Abstract：In this experiment， 60% peat， 25% perlite and 15% organic fertilizer were used ascontrol（CK），and two kinds ofrawmaterialbiochar（rice husk biocharR;corn straw biocharC）and three alternativepeatratios（1/6，1/3and1/2） wereused fora total of six treatments，whichwereR10（ 50% peat， 25% perlite， 15% organic fertilizer， 10% rice husk biochar），R2 40% peat， 25% perlite， 15% organic fertilizer， 20% ricehusk biochar），and R30 30% peat， 25% perlite， 15% organic fertilizer， 30% rice husk biochar）.C10（ 50% peat， 25% perlite， 15% organic fertilizer， 10% corn straw biochar）， C20 40% peat， 25% perlite， 15% organic fertilizer， 20% corn straw biochar）and C30（30% peat， 25% perlite， 15% organicfertilizer， 30% corn straw biochar）wereused to explore the effectsof diffrent biochar and itsalternative peat ratios on the growth of cherryradish.Theresults showed thatcompared with CK，thesubstrate aerationporosityof rice husk biochar and corn straw biochar treatment increased significantly by 85.32% 193.25% and 57.14%-93.65% ，respectively， pH increased by 12.44%-22.40% and 11.04% 1 16.02% ，respectively，conductivityincreased by 6.61% 1 20.66% and 1.65%-16.12% ，respectively， the available phosphorus content increased by 128.92%-226.51% and 137.35%-283.13% ， respectively， the available potassium content increased by 16.20%-42.88% and 50.25%-100.00% ，respectively. Compared with CK，the transpirationrate，solublesugarandvitaminCcontentofcherryradish treatedwithdiferentratiosof rice huskbiocharand 1/6 peat substituted bycorn straw biochar were significantly increased，theyieldof cherryradish treated withR10，R2OandR30wassignificantlyincreasedby 10.68%-25.54% ，theyieldofcherryradishtreatedwithC10was significantly increased by 29.96% . The results of PCA analysis showed that the pores， pH， conductivity， available potassiumandavailable phosphorus content were the main factors afecting the photosyntheticcharacteristicsand growthcharacteristics of cherry radish.Rice husk biocharandcorn straw biochar with different peatsubstitutionratios could promote the rootgrowthofcherryradish by changing the pore conditionand nutrient content of the substrate，then increase the yield ofcherry radish，among which rice husk charcoal instead of1/2 peat and corn straw charcoal instead of 1/6 peat had the best effect.

Key words： Cherry radish; Biochar; Peat; Matrix ratio; Growth indicator; Photosynthetic property

泥炭具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，是溫室栽培和苗圃行業(yè)最重要的基質(zhì)之一，但是泥炭作為不可再生能源，過度利用不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞[2]，還會(huì)增加基質(zhì)栽培的經(jīng)濟(jì)成本，因此，使用農(nóng)林廢棄物替代泥炭具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。生物炭是農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)在缺氧條件下高溫裂解碳化形成的穩(wěn)定的富碳固體物，孔隙結(jié)構(gòu)豐富，具有改良土壤，增加碳庫(kù)，降解有害物質(zhì)，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)和減少化肥使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土壤修復(fù)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域[4]。

研究表明，生物炭與珍珠巖、蛭石等無機(jī)材料復(fù)配的混合基質(zhì)，不僅能提供充足的養(yǎng)分，還可使復(fù)配基質(zhì)具有良好的透氣性和保水性，有效改善植物根系生長(zhǎng)環(huán)境[7-8]。Hossain等認(rèn)為，用不同種類生物炭替代泥炭可以調(diào)節(jié)基質(zhì)的pH和電導(dǎo)率，以滿足作物生長(zhǎng)的需求。Fascella等[研究表明，用25% 的木屑生物炭替代泥炭的基質(zhì)，玫瑰和薰衣草的生長(zhǎng)性能和觀賞質(zhì)量得到提高。Kim等施用稻殼生物炭替代 [1%～5%（w）]. 泥炭提高了基質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和持水率，從而增加了甘藍(lán)的生長(zhǎng)速度。由此可知，采用生物炭替代泥炭可通過改善復(fù)配基質(zhì)的理化環(huán)境促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

然而，生物炭也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生脅迫，這主要與生物炭的種類與施用量有關(guān)。 Bu 等[12]研究表明，在生物炭替代 40%（φ） 泥炭比例下，與對(duì)照（ 100% 泥炭）相比，施用稻殼生物炭的龍葵幼苗葉片數(shù)顯著增加，而施用木屑生物炭的龍葵幼苗葉片數(shù)顯著減少。Giulia等[3]研究表明，木屑生物炭替代

30%（φ） 泥炭的基質(zhì)天竺葵花簇?cái)?shù)量最多，花簇最大，而木屑生物炭替代 70%（φ） 泥炭的基質(zhì)抑制了天竺葵的生長(zhǎng)和開花。Alvarez等[4研究表明，生物炭替代 12%（φ） 泥炭時(shí)，矮牽牛花的大小和花朵數(shù)量相比對(duì)照（ 100% 泥炭）顯著減少，而天竺葵與對(duì)照（ 100% 泥炭）無顯著差異。上述研究結(jié)果表明不同植物對(duì)生物炭的種類和添加量的響應(yīng)不同。因此，選擇適宜的生物炭及其替代泥炭比例對(duì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。

櫻桃蘿卜具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其生長(zhǎng)周期短，品質(zhì)優(yōu)良，受到種植者及消費(fèi)者的廣泛歡迎[15]。因此，筆者以櫻桃蘿下為試驗(yàn)對(duì)象，通過盆栽基質(zhì)試驗(yàn)，從不同原料生物炭及其替代泥炭比例改善基質(zhì)的理化性質(zhì)入手，探討生物炭代替泥炭調(diào)控櫻桃蘿卜根系生長(zhǎng)和地上部生物量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的機(jī)制，為生物炭應(yīng)用于基質(zhì)栽培和農(nóng)業(yè)資源高效利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)所用櫻桃蘿卜為京研紅櫻桃2號(hào)，由北京農(nóng)林科學(xué)院京研種子公司提供。水稻稻殼生物炭和玉米秸稈生物炭均在 600^°C 高溫下厭氧裂解制得，由南京勤豐秸稈科技有限公司提供，其理化性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為兩因素試驗(yàn)，設(shè)置兩種生物炭：水稻稻殼生物炭（ricehuskbiochar，R）和玉米秸稈生物炭（cornstalksbiochar，C）；3種生物炭替代泥炭比例為 1/6.1/3 和 1/2 ，占整體基質(zhì)的比例為 10% 、20%.30% 。以 60% 泥炭 +25% 珍珠巖 +15% 有機(jī)肥為對(duì)照（CK），共計(jì)7個(gè)處理，各處理基質(zhì)體積配比見表2。每個(gè)處理8次重復(fù)，供試容器為底部無孔塑料盆，直徑為 15cm ，高 17.5cm ，裝栽培基質(zhì) 2kg ，共56盆，每盆播種后，保留3株長(zhǎng)勢(shì)均勻幼苗。試驗(yàn)于2023年8一9月在浙江省臺(tái)州學(xué)院椒江校區(qū)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，光照強(qiáng)度為 200μmol?m^-2?s^-1 ，光照時(shí)間設(shè)置為 12h ，溫度為 25±1 ） ^°C ，櫻桃蘿 h 生長(zhǎng)期間無需追肥，每2d澆1次水，培養(yǎng)期間定期更換盆的位置，在櫻桃蘿卜生長(zhǎng)期間集中采樣并測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1基質(zhì)理化性質(zhì)在櫻桃蘿卜收獲后，取每個(gè)處理盆中的基質(zhì)，采用電位法測(cè)定pH（液土質(zhì)量比為5：1），采用電導(dǎo)法測(cè)定可溶性鹽濃度（電導(dǎo)率），采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，采用鉬銻抗比色法測(cè)定速效磷含量，采用火焰光度法測(cè)定速效鉀含量[。參照郭世榮[的方法測(cè)定基質(zhì)的容重和孔隙度。

1.3.2光合特性指標(biāo)播種30d后，每個(gè)處理選取10株長(zhǎng)勢(shì)均勻的櫻桃蘿卜，每株選定2個(gè)葉片，采用便攜式光合儀（Li-6400XT）和葉綠素儀（SPAD-520）分別測(cè)定凈光合速率 （P_n） 、氣孔導(dǎo)度0 （G_s） 、蒸騰速率 （T_r） 、胞間 CO₂ 濃度 （C_i） 和SPAD值，測(cè)定時(shí)間為上午09：00—11：00。

1.3.3葉片生長(zhǎng)指標(biāo)和根系形態(tài)播種35d后，每個(gè)處理取樣10株，用直尺測(cè)量株高，分析天平稱量葉片鮮質(zhì)量。采用LI-3100C臺(tái)式葉面積儀（美國(guó)LI-COR公司）測(cè)定綠葉葉面積，葉片經(jīng)濃H₂SO₄-H₂O₂ 消煮后，采用凱氏定氮法測(cè)定氮含量，采用鉬銻抗比色法測(cè)定磷含量，采用火焰光度法測(cè)定鉀含量[。每個(gè)處理取樣5株，將根系完整取出，用流水緩慢沖洗干凈。用根系分析系統(tǒng)（WinRHIZO）分析總根長(zhǎng)、總根表面積、總根體積、根平均直徑和根尖數(shù)。

1.3.4品質(zhì)和產(chǎn)量播種40d后，用游標(biāo)卡尺測(cè)量櫻桃蘿卜肉質(zhì)根直徑。將已成熟的櫻桃蘿卜分成兩份，一份采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，另一份采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用IBMSPSSStatistics22.0軟件對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析（One-WayANOVA）和主成分（PCA）分析，采用Origin2021繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1生物炭替代泥炭對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

由表3可知，水稻稻殼生物炭處理基質(zhì)的通氣孔隙度和總孔隙度隨生物炭替代比例增大而升高，而容重和持水孔隙度隨生物炭替代比例增大而下降。與CK相比，R10、R20和R30處理的通氣孔隙度顯著升高了 85.32%～193.25% ，持水孔隙度下降了 0.88%～2.06% ，總孔隙度升高了 2.05%～4.57% ；而玉米秸稈生物炭處理的持水孔隙度、總孔隙度和通氣孔隙度隨生物炭替代比例增大呈先升高后下降趨勢(shì)。與CK相比，C10、C20和C30處理的通氣孔隙度顯著升高了 57.14%～93.65% 。

Note：Different lowercase letters in the same column indicate significantdifferencebetweentreatments （plt;0.05 .Thesamebelow.

隨著兩種生物炭替代泥炭比例的增加，基質(zhì)的pH、電導(dǎo)率、速效磷和速效鉀含量逐漸提高，堿解氮含量逐漸降低（表4）。與CK相比，R10、R20和R30處理的pH顯著增加了 12.44%～22.40% ；電導(dǎo)率顯著增加了 6.61%～20.66% ；速效磷含量顯著增加了 128.92%～226.51% ；速效鉀含量顯著增加了16.20%～42.88% ；堿解氮含量顯著減少了 47.88%～ 80.76% 。與CK相比，C10、C20和C30處理的pH顯著增加了 11.04%～16.02% C20 和C30處理的電導(dǎo)率顯著升高了 1.65%～16.12% ；速效磷含量顯著增加了 137.35%～283.13% ;速效鉀含量顯著增加了50.25%～100.00% ；堿解氮含量顯著減少了 44.39%～ 61.21% 。在相等生物炭替代比例下，稻殼生物炭比玉米秸稈生物炭基質(zhì)的 pH 和電導(dǎo)率分別顯著提高了 1.26%～5.50% 和 3.37%～4.88% 。

2.2生物炭替代泥炭對(duì)櫻桃蘿下根系性狀的影響

隨著稻殼生物炭替代泥炭比例的增加，櫻桃蘿卜的主根長(zhǎng)、總根表面積、總根體積和根尖數(shù)均逐漸增加（表5）。與CK相比，R10、R20和R30處理的主根長(zhǎng)顯著增加了 38.08%～61.17% ；總根表面積顯著增加了 27.74%～52.56% ；總根體積增加了 13.62%～ 33.19% 。隨著玉米秸稈生物炭替代泥炭比例的增加，櫻桃蘿卜的主根長(zhǎng)、總根表面積、總根體積和根尖數(shù)均隨替代泥炭比例的增加先增加后下降。與CK相比，C10和C20處理下的主根長(zhǎng)顯著增加了56.93%～64.35% 、總根表面積顯著增加了 30.88%～60.53% 、總根體積均顯著增加了 34.04% 。

2.3生物炭替代泥炭對(duì)櫻桃蘿卜光合特性的影響

不同處理對(duì)櫻桃蘿卜光合特性的影響如表6所示。與CK相比，R30和C10處理的凈光合速率分別顯著升高了 9.72% 和 13.74% ;R20、R30、C10和C20的氣孔導(dǎo)度分別顯著升高了 12.50%.28.13% 、9.38%.17.19% ；R10、R20、R30處理的胞間 CO₂ 濃度顯著增加了 14.87%～25.54%， C10和C20處理的胞間 CO₂ 濃度分別顯著升高了 11.14% 和 13.16% 。與CK相比，R10、R20、R30處理的蒸騰速率顯著升高了 11.17%～32.09% ；C10處理顯著升高了 34.40% 。隨著生物炭替代泥炭比例的增加，稻殼生物炭處理葉片的SPAD值呈上升趨勢(shì)，與CK相比，R20、R30處理的SPAD值顯著增加了 11.37%～18.07% ；玉米秸稈生物炭處理葉片的SPAD值呈下降趨勢(shì)，但均較CK顯著增加，C10、C20和C30處理顯著增加了 13.33%～26.25% 。

2.4生物炭替代泥炭對(duì)櫻桃蘿卜養(yǎng)分含量和產(chǎn)量的影響

生物炭替代泥炭比例的增加有利于提高櫻桃蘿卜葉片全鉀含量（表7）。與CK相比，R20、R30處理的葉片的全鉀含量分別顯著增加了 83.97% ！91.60% ，C20、C30處理的葉片的全鉀含量分別顯著增加了 71.37%.75.57% 。同等生物炭替代比例下，稻殼生物炭和玉米秸稈生物炭的櫻桃蘿卜葉片全氮、全磷、全鉀含量無顯著差異。隨著稻殼生物炭替代比例的增加，櫻桃蘿卜的可溶性糖和維生素C含量逐漸增加（表7）。與CK相比，R10、R20和R30處理的可溶性糖含量顯著增加了 14.97%～ 37.06% ；維生素C含量顯著增加了 18.86%～ 42.01% 。另外，與CK相比，C10、C20和C30處理的可溶性糖含量顯著增加了 37.31%～57.11% ；維生素C含量顯著增加了 17.73%～30.81% 。

隨著稻殼生物炭替代泥炭比例的增加，櫻桃蘿卜的產(chǎn)量、株高、葉片鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、蘿卜直徑均逐漸增加（表8）。與CK相比，R10、R20和R30處理的櫻桃蘿卜產(chǎn)量、株高、葉片鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量和蘿卜直徑分別顯著增加了 10.68%～25.54% 、8.64%～24.50% 、 13.39%～21.76% 、 16.00%～48.00% 、13.78%～22.76% 。隨著玉米秸稈生物炭替代泥炭比例增加，櫻桃蘿卜各生長(zhǎng)指標(biāo)先升高后下降。與CK相比，C10處理的櫻桃蘿卜產(chǎn)量、株高、葉片鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量和直徑分別顯著增加了 29.96% 、28.01%?39.85%?88.00%?29.11% ，且C10處理的蘿卜葉片鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量和蘿 h 直徑均顯著高于R30處理。

2.5櫻桃蘿卜各指標(biāo)與基質(zhì)理化性質(zhì)的主成分分析

為進(jìn)一步了解不同生物炭替代泥炭比例對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)的影響，將生物炭替代泥炭后的基質(zhì)理化性質(zhì)與櫻桃蘿卜生長(zhǎng)指標(biāo)和光合特性進(jìn)行主成分分析，分析結(jié)果如圖1所示。由圖1A可知，變量用兩條軸表示，在櫻桃蘿卜生長(zhǎng)指標(biāo)中，軸1和軸2的特征值分別為 43.5% 和 23.3% ，2個(gè)軸解釋了66.8% 的累計(jì)方差，櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)指標(biāo)受生物炭替代泥炭基質(zhì)中的 pH. 電導(dǎo)率、通氣孔隙度、持水孔隙度和總孔隙度的正調(diào)控，受容重和堿解氮含量的負(fù)調(diào)控?；|(zhì)理化性質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜生長(zhǎng)指標(biāo)的重要性由大到小為：通氣孔隙度 gt;pHgt; 速效鉀含量 gt; 速效磷含量 gt; 電導(dǎo)率 gt; 總孔隙度 gt; 持水孔隙度 gt; 容重gt;堿解氮含量。其中，通氣孔隙度、pH、速效鉀含量、速效磷含量和電導(dǎo)率對(duì)櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)指標(biāo)有顯著影響，是引起櫻桃蘿卜生長(zhǎng)變化的主要因素，解釋度分別為 31.81% 、 29.64% ！ 25.83% 、 22.10% 和22.04% 。

由圖1B可知，在櫻桃蘿卜光合特性中，軸1和軸2的特征值分別為 48.4% 和 21.2%2 個(gè)軸解釋了69.6% 的累計(jì)方差。櫻桃蘿卜的光合特性受生物炭替代泥炭基質(zhì)中的pH、電導(dǎo)率、通氣孔隙度、持水孔隙度和總孔隙度的正調(diào)控，受容重和堿解氮含量的負(fù)調(diào)控?；|(zhì)理化性質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜光合特性的重要性由大到小為：通氣孔隙 gt; 速效鉀含量 gt;pHgt; 電導(dǎo)率 gt; 速效磷含量 gt; 總孔隙度 gt; 持水孔隙度 gt; 容重 gt; 堿解氮含量。其中，通氣孔隙度、速效鉀含量、pH、電導(dǎo)率和速效磷含量對(duì)櫻桃蘿卜的光合特性有顯著影響，是引起櫻桃蘿卜光合特性變化的主要因素，解釋度分別為 37.57%.35.16%.34.76%.29.13% 和 24.12% 。

注：EC.電導(dǎo)率;BD.容重；AFP.通氣孔隙度；WHP.持水孔隙度;TP.總孔隙度；AN.堿解氮含量;AP.速效磷含量;AK.速效鉀含量;RF.根 鮮質(zhì)量;PH.株高;LF.葉片鮮質(zhì)量;RAF.櫻桃蘿卜鮮質(zhì)量;RAD.櫻桃蘿 h 直徑；TN.葉片全氮含量；TP.葉片全磷含量;TK.葉片全鉀含量；SC. 可溶性糖含量；VC.維生素C含量： P_n. 凈光合速率； G_s. 氣孔導(dǎo)度； C_i? 胞間 CO₂ 濃度； T_r? 蒸騰速率。

3 討論與結(jié)論

3.1生物炭替代泥炭對(duì)基質(zhì)理化性狀的影響

孔隙度是衡量基質(zhì)結(jié)構(gòu)特性的重要指標(biāo)，良好的孔隙結(jié)構(gòu)有利于植物根系的生長(zhǎng)和生物量的積累。本研究中，與CK相比，稻殼生物炭替代泥炭后，基質(zhì)的總孔隙度增加，但無顯著差異；玉米秸稈生物炭替代1/6、1/3泥炭后，基質(zhì)的總孔隙度升高，替代1/2泥炭后，基質(zhì)的總孔隙度降低，與范如芹等[19]、范龍等[2]的研究結(jié)果相似。這可能是由于生物炭疏松多孔的性質(zhì)和較低的自身容重，提高了基質(zhì)的透氣性[2]。同時(shí)其具有富碳和多微孔結(jié)構(gòu)特性，施入土壤后作為膠結(jié)劑將較小粒徑的團(tuán)聚體吸附團(tuán)聚成大團(tuán)聚體，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成22。此外，生物炭自身含有較多養(yǎng)分，替代泥炭施入基質(zhì)之后，可促進(jìn)養(yǎng)分的供應(yīng)，提高櫻桃蘿卜根系對(duì)基質(zhì)中養(yǎng)分的吸收能力。然而，隨著生物炭替代泥炭比例的增加，基質(zhì)的堿解氮含量降低，一方面，生物炭過高的C/N比使基質(zhì)中銨態(tài)氮或硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成微生物氮等形式，并以此形式固定下來，從而減少堿解氮的含量[23-24]；另一方面，Chen等[25]認(rèn)為，添加生物炭可能使反硝化細(xì)菌豐度增加，反硝化作用加強(qiáng)，使硝酸鹽完全被還原為氣態(tài)氮，生物炭有促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移到基質(zhì)反硝化微生物中的作用，可以促進(jìn)硝態(tài)氮還原為氣態(tài)氮。此外，生物炭通常呈堿性，施入后可以提高基質(zhì)的 pH，pH 升高可能會(huì)將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮，從而強(qiáng)化氨的揮發(fā)[26-27]，但是生物炭對(duì)基質(zhì)氮循環(huán)的作用機(jī)制及長(zhǎng)期效果需進(jìn)一步深入探究。

3.2生物炭替代泥炭對(duì)櫻桃蘿卜光合作用及根系生長(zhǎng)的影響

光合作用與植物生物量的積累和產(chǎn)量的形成有密切的關(guān)系[28]。凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等是衡量作物光合作用的重要指標(biāo)。本研究中，與CK相比，R30和C10處理顯著提高了櫻桃蘿下的凈光合速率和SPAD值，這主要與葉片中葉綠體有關(guān)[29]。生物炭替代泥炭混入基質(zhì)中，為櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)提供了穩(wěn)定的養(yǎng)分供應(yīng)，且生物炭中富含Mg^2+[30] Mg²⁺ 是葉綠體的重要組成成分[3]，，因此有效地促進(jìn)了光合速率和SPAD值升高。另外，本研究中，與CK相比，R10、R20、R30和C10處理均顯著提高了櫻桃蘿卜葉片的蒸騰速率，這是由于生物炭具有良好的保水性能[32]，在生物炭的制備過程中容易形成豐富的含氧官能團(tuán)（羧基、羥基、內(nèi)酯基等），它們的存在賦予了生物炭一定的極性，使其具有良好的親水性。此外， O₂- 和C-O-H的極性氫鍵促進(jìn)了 分子與生物炭表面的相互作用，從而提高了土壤的持水率[33]，減少了基質(zhì)的水分蒸發(fā)，為櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)提供充足的水分。玉米秸稈生物炭呈棒狀且纖維素含量較高，施入土壤后會(huì)使土壤容重增加[4，這與本研究結(jié)果一致，隨著玉米秸稈生物炭替代泥炭比例升高，基質(zhì)容重增加，總孔隙度先升高后下降，抑制了根系的呼吸，從而限制植物根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收。Sun等[3研究也表明，秸稈生物炭替代 5%（w） 泥炭對(duì)玉米幼苗側(cè)根的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，這與本文稻殼生物炭替代泥炭比例越高，櫻桃夢(mèng)卜根尖數(shù)越多相一致。

3.3生物炭替代泥炭對(duì)櫻桃蘿卜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

生物量和果實(shí)產(chǎn)量可以直觀地反映植株的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)吸收狀況3。本研究表明，R30和C10處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理。櫻桃蘿卜適宜在堿性條件下生長(zhǎng)，稻殼生物炭 pH 較高，施入基質(zhì)后能夠顯著提高基質(zhì)的 ΔpH ，因此R30處理的產(chǎn)量較高?；|(zhì)中磷和鉀元素含量隨著稻殼生物炭添加量的增加而提高，并在 30% 添加量時(shí)達(dá)最高值，養(yǎng)分吸收對(duì)作物的生長(zhǎng)起關(guān)鍵作用，因此櫻桃蘿下株高、葉片和根鮮質(zhì)量及產(chǎn)量等生長(zhǎng)指標(biāo)也在 30% 添加量時(shí)最高，這是因?yàn)樯锾刻砑雍蠡|(zhì)理化性狀改善，促進(jìn)作物養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而提高產(chǎn)量。但C30處理櫻桃蘿卜的產(chǎn)量顯著低于CK，這可能是C30處理基質(zhì)容重顯著增加，但持水孔隙度顯著下降，基質(zhì)變得緊實(shí)，孔隙減少，抑制了根系的呼吸，從而阻礙根系的伸展，導(dǎo)致櫻桃蘿卜根系鮮質(zhì)量減少、生物量顯著下降的主要原因。這與Sarauer等[38]在針葉樹幼苗中的研究結(jié)果相似，說明生物炭替代比例過高也會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)的孔隙度下降，限制植物根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

可溶性糖不僅可為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，也可作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與信號(hào)物質(zhì)，而維生素C是植物體內(nèi)的抗氧化劑之一，在清除自由基和活性氧方面起著重要作用。在本研究中，與CK相比，生物炭替代泥炭后，顯著提高了櫻桃蘿卜的可溶性糖和維生素C含量，這與張瑞花等[39在櫻桃番茄上的研究結(jié)果相似。維生素C含量隨著稻殼生物炭替代泥炭比例的增加逐漸升高，而玉米秸稈生物炭替代泥炭處理的含量則先上升后降低，其中，R30處理的維生素C含量顯著高于C30，這與生物炭的自身理化性質(zhì)密切相關(guān)。玉米秸稈生物炭中全氮含量高于稻殼生物炭，因此在同等替代比例下，玉米秸稈生物炭中全氮含量高于稻殼生物炭處理。研究表明，較高的施氮水平在維生素C合成途徑中出現(xiàn)負(fù)調(diào)控現(xiàn)象[4041]，導(dǎo)致維生素C合成受阻，因此含量降低。本研究中PCA分析也驗(yàn)證了櫻桃蘿卜生長(zhǎng)與基質(zhì)性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)指標(biāo)和光合特性均與基質(zhì)容重和堿解氮含量呈負(fù)相關(guān)，與其他基質(zhì)理化性質(zhì)呈正相關(guān)。通氣孔隙度、電導(dǎo)率、pH和速效磷含量、速效鉀含量是影響櫻桃蘿卜生長(zhǎng)和光合特性的主要因素，這與前人的研究一致[42-43]。說明櫻桃蘿下的生長(zhǎng)和光合特性很大程度上依賴基質(zhì)的孔隙狀況和養(yǎng)分含量。本研究中，不同稻殼生物炭替代泥炭比例和玉米秸稈生物炭替代1/6、1/3泥炭比例一方面改善了基質(zhì)的孔隙狀況，增強(qiáng)了基質(zhì)水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)能力及保水保肥能力4，促進(jìn)根系生長(zhǎng)；另一方面生物炭提高了基質(zhì)中的養(yǎng)分含量，從而促進(jìn)櫻桃蘿卜根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，最終改善了櫻桃蘿卜的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。其中稻殼炭替代1/2泥炭的效果最佳。

綜上所述，兩種生物炭不同替代泥炭比例處理均能顯著增加基質(zhì)的通氣孔隙度，提高基質(zhì)pH、速效磷和速效鉀含量。在櫻桃蘿卜生長(zhǎng)指標(biāo)方面，稻殼生物炭替代1/2泥炭和玉米秸稈生物炭替代1/6泥炭處理促進(jìn)根系發(fā)育和光合特性的效果較好；在產(chǎn)量方面，玉米秸稈生物炭替代1/6泥炭處理產(chǎn)量最高，稻殼生物炭替代1/2泥炭處理次之，且均顯著高于對(duì)照；在品質(zhì)方面，兩種生物炭替代泥炭處理均能提高櫻桃蘿卜的全鉀、全磷、可溶性糖和維生素C含量，稻殼生物炭替代1/2泥炭處理綜合效果更優(yōu)；主成分分析顯示，通氣孔隙度、pH、速效鉀含量、速效磷含量和電導(dǎo)率是影響櫻桃蘿下生長(zhǎng)和光合特性的主要因素，綜合分析得出，稻殼生物炭替代1/2泥炭和玉米秸稈生物炭替代1/6泥炭分別為兩類生物炭替代泥炭的最佳比例，可通過優(yōu)化基質(zhì)孔隙狀況和養(yǎng)分含量的供應(yīng)，促進(jìn)根系生長(zhǎng)及產(chǎn)量、品質(zhì)提升，為基質(zhì)栽培中生物炭替代泥炭提供了理論依據(jù)。

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