生物炭对土壤性质及黄瓜和生菜幼苗生长的影响

2018-01-22冯冰吴英李磊李玉奇

现代农业科技 2017年24期

冯冰++吴英++李磊++李玉奇

摘要 [目的]研究生物炭对土壤性质、黄瓜和生菜发芽率及幼苗生长的影响。[方法]通过盆栽试验，采用不同剂量生物炭和不同蔬菜类别双因素设计，在土壤中添加不同比例的竹制生物炭后，分析其对土壤有机质、持水量、pH值、EC值、硝态氮含量，测定黄瓜和生菜发芽及幼苗生长的影响。[结果]土壤有机质含量随着生物炭施用量的增加先升高后降低；土壤电导率值呈现上升趋势，土壤pH值无明显变化；生物炭显著提高了土壤中硝态氮的含量。与对照相比，生物炭显著提高了黄瓜与生菜的发芽率，对黄瓜株高没有明显影响。生菜株高、黄瓜干鲜重均随着生物炭添加量的增加呈线性增加，而生菜的干鲜重则随着生物炭添加量的增加呈现先增加后减少的趋势。[结论]黄瓜与生菜的发芽率及生长在2%～4%的生物炭添加量范围内表现最好。

关键词黄瓜；生菜；生物炭；土壤性质；幼苗生长；影响

中图分类号 S642.2；S636.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）24-0054-02

Effect of Biochar on Soil Properties and the Growth of Cucumber and Lettuce Seedlings

FENG Bing WU Ying LI Lei LI Yu-qi *

（School of Chemical Engineering and Food Science，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang Hubei 441053）

Abstract [Objective] The effects of biochar on soil properties，germination rate and seedling growth of cucumber and lettuce were studied in this paper.[Method] Pot experiment was used to study the effect of biochar on soil organic matter，water holding capacity，pH value，EC value，and nitrate nitrogen content，and to measure its effect on germination and growth of cucumber and lettuce seedlings.[Result] Soil organic matter content increased firstly and then decreased with the application rate of biochar.Soil conductivity valueincreased with increasing application rate of biochar，while soil pH value had no obvious change.Biochar significantly increased the content of nitrate nitrogen in soil.Compared with the control，biochar significantly increased the germination rate of cucumber and lettuce，while had no significant effect on the plant height of cucumber.The plant height，dry weight and fresh weight of lettuce increased linearly with the addition of biochar，while the dry weight and fresh weight of lettuce increased firstly and then decreased with increasing biochar application.[Conclusion] The germination rate and growth of cucumber and lettuce were the best under 2%～4% of biochar application.

Key words cucumber；lettuce；biochar；soil property；seeding growth；effect

生物炭是指含碳量丰富的生物质在无氧或限氧的条件下低温热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料。近年来，生物炭作为一种新型环境功能材料引起廣泛关注，其在土壤改良、温室气体减排以及污染环境修复等方面都展现出应用潜力，已成为当前的研究热点[1]。研究发现，生物炭可以降低土壤容重[2]，增加土壤比表面积[3-4]，提高土壤碳库储量及提高土壤的C/N比[5]，改善土壤阳离子交换量及增加土壤肥料吸附量[6-7]，增加土壤持水能力[8]。同时，生物炭能够改善作物的生长，提高作物的产量和品质[9-11]。

随着蔬菜生产对秧苗质量的要求越来越高，秧苗质量直接影响到蔬菜定植后的生长发育与产量形成[12]。在秦巴山区高山蔬菜种植区域，土坨育苗是蔬菜育苗的主要方式。改善秧苗的发芽率、发芽时间和质量对于提高高山蔬菜种植区域蔬菜的产量与品质、实现贫困区域农民脱贫、促进当地经济社会发展具有重要的意义。目前，关于用生物炭改良基质土，提高蔬菜秧苗质量方面的文献较少。本试验研究了育苗土中添加竹制生物炭对土壤性质、黄瓜与生菜发芽率及幼苗生长的影响，目的是为生物炭在蔬菜育苗方面的应用提供支撑。

1 材料与方法endprint

1.1 试验材料

本试验所用土壤采自湖北文理学院附近山区农田。供试植物黄瓜、生菜种子从市场上购置。生物炭购自浙江某农业公司，以竹子为原料，经过高温厌氧炭化而成，呈粉状。

1.2 试验方法

将土壤风干、过2 mm筛，分别按重量比1%、2%、4%、8%、10%添加生物炭，混匀，以不添加生物炭的土壤作为对照（CK）。然后分别装入1.7 L的塑料盆中，平衡3 d后，采集土壤样品待测，3次重复。2015年11月20日，将处理过的土壤装入36孔的穴盘，播种生菜种子，每个处理1盘，3次重复，播种后30 d采样待测。2016年8月3日，按生菜的试验方法，种植黄瓜，每个处理1盘，3次重复，播种后32 d采样待测。

1.3 指标测定及数据分析

土壤测定指标包括有机质、持水量、pH值、EC值及硝基氮。有机质测定采用重铬酸钾法[13]，pH值和EC值分别采用pH计和EC计测定（水、土比为5∶1）[14-15]，硝态氮与铵态氮采用紫外分光光度计法[16]。植株观测指标包括種子发芽率，幼苗移植前株高、鲜重及干重。用尺子测定从盆中的基质面至植株的最高点的高度作为株高；然后，将植株整株挖出、冲洗、晾干、测定鲜重；最后将测定过鲜重的样品放入烘箱，在60 ℃下烘至恒重，测定其干重。数据分析运用Excel软件进行数据处理和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 生物炭对土壤理化性质的影响

由表1可知，土壤中的有机质含量、持水量、EC值及硝态氮含量随着生物炭含量的增加呈上升趋势，而土壤pH值变化不明显。土壤有机质含量的多少，在一定程度上可以说明土壤的肥沃程度。在生物炭添加量达到8%时，土壤有机质较CK增加62%。生物炭添加量在0～8%之间时，土壤持水量随着生物炭添加量的增加而显著增加；生物炭添加量在8%～10%之间，随着生物炭添加量的增加，土壤持水量没有显著的变化。

电导率值能够反映土壤含盐量的高低。随着生物炭添加量的增加，土壤EC值呈上升趋势，说明土壤中的含盐量高，无机盐离子丰富，能为植株提供良好的营养条件。pH值所反映的是土壤的酸碱性，pH值稳定在一定范围内，都属于弱碱性土壤，说明生物炭对土壤pH值没有明显的影响。土壤硝态氮整体呈现上升趋势变化，表明生物炭的添加可增加土壤的氮含量，提高土壤的肥力。在本研究中未检测出铵态氮。

2.2 生物炭对生菜和黄瓜生长的影响

不同生物炭用量对生菜与黄瓜发芽率、株高、鲜重及干重具有不同影响。由表2可知，与CK相比，添加生物炭可以明显提高黄瓜的发芽率，但不同生物炭添加量对黄瓜的发芽率没有明显影响。随着生物炭添加量的增加，生菜发芽率先增加后降低。在2%的生物炭添加量下，生菜发芽率为100%，是CK的2.07倍。生物炭添加量为1%～4%时，与CK相比，黄瓜株高变化不明显，而生物炭添加量在8%～10%时黄瓜株高较CK高出12%。在本试验中，生菜的株高则随生物炭添加量呈线性增加（y=0.04x+4.84，R2=0.99）。

由表2可知，随着生物炭添加量的增加，黄瓜的鲜重（y=0.07x+2.02，R2=0.98）和干重（y=0.01x+0.16，R2=0.94）均呈显著增加趋势。然而，生菜的鲜重与干重随着生物炭添加量的增加，则表现为先增加后减少的趋势。总体上，与CK相比，生菜的发芽率、干鲜重在生物炭添加量2%～4%范围内表现最好。

3 结论与讨论

在蔬菜土坨育苗中，提高蔬菜种子的发芽率和改善秧苗的质量对于蔬菜产量及品质的提高具有重要的意义。目前，生物炭技术在农业领域的应用已成为研究的热点[17]。研究发现，生物炭作为土壤改良剂能够提高土壤肥力、促进植物生长，但是，使用效果与生物炭的特性和施用量、土壤性质、植物种类等因素有关，并且在提高土壤肥力及促进植物生长方面存在明显差异。曾爱等[18]研究表明，不同处理土壤含水量随生物炭施用量的提高呈先降低后升高的趋势，生物炭高施用量较低施用量有利于提高土壤含水量、土壤有机碳和速效钾含量，但在生物炭低施用量下土壤碱解氮和有效磷含量显著增高。而在本研究中，持水量随生物炭添加量的增加而升高，生物炭含量在4%～8%之间持水量最大。有机质的含量随生物炭的添加量也呈上升趋势，生物炭含量在8%～10%之间有机质含量最多，土壤铵态氮在本试验中未检测出，硝态氮的含量整体呈现上升趋势，这为植株生长提供有利条件。张文等[19]研究表明，生物炭随着用量的增加，土壤pH值提高了0.09～0.67个单位，而研究结果表明，生物炭的添加对土壤pH值的改善不是很明显，土壤呈弱碱性。而另一方面，对于土壤的EC值，较之不添加生物炭对照有显著性差异，EC值随生物炭的添加量增大而升高，为植株生长提供不可或缺的无机盐离子。房彬等[20]研究表明，生物炭处理较不添加生物炭对照组，植株茎叶重量提高8.6%～46.8%，玉米籽实提高了7.6%～20.3%，对植株的生长起到了正相关作用。在本研究中，添加生物炭可以明显提高黄瓜与生菜的发芽率，特别是在2%的生物炭添加量下，生菜发芽率为100%，是不添加生物炭对照的2.07倍。植株高度也均较不添加生物炭对照高，说明生物炭对植株生长起正相关作用。添加了生物炭的土壤长出的植株，相比于不添加生物炭对照，鲜重与干重都有显著的增加，说明生物炭对土壤有改良作用，可促进植物的生长。综合来看，在本研究中，2%的生物炭添加量对生菜生长最佳，而黄瓜幼苗的最佳添加量为8%。

4 参考文献

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