竹炭基质对小青菜生长的影响

王虹，王颖，阎君，朱为民

(上海市农业科学院园艺研究所 上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403)

生物炭是植物或动物来源的生物质材料在低氧或者无氧环境下的热解产物[1]，可以作为高度稳定的碳源在土壤中存留数千年[2]。大多数生物炭具有较好的理化性质，如较大的比表面积，较高的pH值，合理的孔隙度及持水性能等，此外，生物炭还可提高土壤肥力，吸附土壤中残留的除草剂、杀虫剂及吸收有机物质腐熟过程中释放的有毒物质等，因此生物炭可以作为理想的土壤改良剂[3-5]。竹炭是竹材经过热解后得到的多孔性物质[6]，是生物炭的一种，因此具有生物炭的一些特性，如较高的比表面积，较强的吸附能力，较好的保水透气性能等[7]。竹子在我国种植面积较广，因此，可作为良好的生物炭原料[8]。但是，我们也要注意到，不同来源的生物炭对植物生长的促进或抑制的作用是不同的，如夏亚真等[9]的研究表明，在育苗基质中加入20%的以小麦秸秆和花生壳为原料的生物炭可以更好地促进番茄幼苗的生长；但Deenik等[10]的研究则表明，以澳洲坚果壳(MNS)为碳源的生物炭抑制了生菜及玉米的生长。因此，不同生物炭在施用前应做好效果评估工作。

绿叶蔬菜含矿物质和维生素较为丰富，是长三角地区栽培的重要蔬菜品种。胡玥[11]的研究表明，与土壤栽培相比，基质栽培可显著提高绿叶菜的产量。现阶段，绿叶菜基质生产中主要的栽培基质为草炭，但由于其不可再生性及价格逐年上涨，已经限制其在基质栽培中的应用。因此，本研究以竹炭生物炭为原料，研究不同比例竹炭对小青菜生长的影响，以期为竹炭等生物炭在小青菜基质栽培中的合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的小青菜品种为华王，由上海科园种子有限公司提供。竹炭基质购于杭州市姚氏炭业有限公司。草炭和蛭石基质购于上海青都园艺有限公司。

1.2 处理设计

试验在上海市农业科学院园艺所人工种植室内进行。试验设置5个处理，以草炭蛭石体积比为2∶1的基质作为对照(CK)，T1为竹炭20%+CK 80%(1∶4)，T2为竹炭25%+CK 75%(1∶3)，T3为竹炭33%+CK 67%(1∶2)，T4为竹炭50%+CK 50%(1∶1)。小青菜播于72孔穴盘中，每个处理6盘，重复3次。小青菜生长的光周期为12 h，光强在200 μmol·m-2·s-1左右，相对湿度为60%～70%，昼/夜温度保持在25 ℃/20 ℃左右。定期浇灌园式配方的营养液，播种25 d后测定小青菜植株的生长量。

1.3 测试方法

1.3.1 基质理化性质的测定

各处理基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、大小孔隙比等物理性质的测定参照郭世荣[12]的方法。pH值及EC的测定采用体积比 1∶5浸提法测定，称取10 g风干基质加蒸馏水50 mL，剧烈振荡后放置30 min，用定量滤纸过滤，以pH计(梅特勒-托利多S40)测定各处理基质的pH值，用数字电导仪(DDS-11H 型)测定EC值。

1.3.2 小青菜生长及生理指标的测定

小青菜播种25 d后，各处理随机选择5株完整的植株，采用电子天平测定其干鲜重，采用叶面积测定仪测定其叶面积，采用95%乙醇提取法测叶绿素含量，采用TTC法测定根系活力。

1.3.3 数据分析

使用Excel 2007进行数据处理，采用SPSS软件中的新复极差法进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 添加竹炭后对基质理化性质的影响

从表1可以看出，各处理基质的容重为0.24～0.32 g·cm-3，总孔隙度为66.02%～77.50%，通气孔隙为25.05%～31.20%，大小孔隙比为0.61～0.67，pH值为6.08～7.65，EC值为0.73～1.49 mS·cm-1，均基本符合优良基质的要求。与CK相比，添加一定比例的竹炭基质后，可降低基质的容重及EC值，例如，与对照相比，T1、T2、T3及T4处理的容重和EC值分别降低了12.5%、18.8%、21.9%、25%和12.8%、33.8%、40.5%、50.9%。但是与之相反的是，添加竹炭后，可增加基质的孔隙度及pH值。与对照相比，T1、T2、T3及T4处理的总孔隙度分别增加了2.4、4.2、9.2、11.5百分点；pH值分别增加了7.6%、14.0%、17.1%、17.8%。

表1 不同基质的理化性质

注：同列不同行数据后没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表2同。

2.2 不同比例的竹炭基质对小青菜生长的影响

由表2可以看出，在CK中添加不同比例的竹炭后影响了小青菜植株的生长。其中，T1和T2处理在鲜重、干重、根冠比及叶面积等生长相关的指标上显著高于CK处理。例如，与CK相比，T1和T2处理分别使鲜重、干重、根冠比及叶面积增加了9.8%、15.3%、35.0%、9.1%和28.9%、27.9%、45.0%、20.1%。但是与之相反的是，与对照相比，T4处理抑制了小青菜的生长。

表2 不同比例的竹炭基质对小青菜生长的影响

2.3 不同基质对小青菜叶绿素含量及根系活力的影响

叶绿素在植物光合作用中起到重要的作用，叶绿素含量的多少与植物的生长密切相关。由图1所示，添加适当比例的竹炭基质，有利于小青菜叶绿素的合成。与CK相比，T2处理显著的提高了小青菜叶绿素含量，T1和T3处理则与对照差异不显著，但T4处理降低了小青菜叶绿素的含量。此外，我们测定了不同处理小青菜的根系活力。在CK的基础上添加不同比例的竹炭后，有利于增加小青菜根系的活力，其中，T1、T2和T3处理分别比CK的根系活力提高了38.1%、54.2%和33.2%。

3 小结与讨论

栽培基质的理化性质影响了植株的生长。在本实验条件下，在常规栽培基质中添加竹炭后，有助于提高基质的孔隙度和pH值，降低基质容重。这与大多数学者的研究结果相同[12-13]，如赵倩雯等[12]的研究表明，在常规育苗基质中添加不同比例的玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭后可增加基质的通气孔隙度及pH值，这可能与生物炭质量较轻，pH值较高有关[14-15]。但是与之研究结果不同的是，我们的研究表明，在CK中添加竹炭后降低了基质的EC值，这可能与竹炭基质的EC值较低有关。

图1 不同比例的竹炭基质处理对小青菜叶绿素含量及根系活力的影响

在常规基质中添加竹炭后，影响了小青菜的生长。与CK相比，T1和T2处理显著提高了植株的鲜重、干重、根冠比及叶面积等生长相关的指标，同时，提高了植株叶绿素含量及植株根系活力，而T4处理则在一定程度上抑制了小青菜的生长。Lu等[16]的研究认为，添加适当比例的竹炭有利于植物的生长，这可能是因为添加竹炭后可增加植物对P的吸收和利用。但是当添加的竹炭基质的比例大于33%时，则对小青菜的生长起到了抑制的作用，这可能与基质的pH值较高，或者我们使用的竹炭基质中含有某些不利于植物生长的物质有关，这还需我们进一步加以研究。总之，在常规基质中，添加25%的竹炭基质，有助于降低基质容重，提高基质孔隙度，并显著增加植株干鲜重等生长指标，及提高叶绿素及根系活力等生理指标。但是，本试验只在人工种植室内进行的，还需在大棚及温室中进一步验证。