灌水量和生物炭施用量对温室番茄株高茎粗的影响

张文哲，陈可欣，欧琦骏，李林艳，苏意翔

（河海大学农业科学与工程学院，江苏 南京 211100）

0 引言

生物炭是将大量的农业固体有机废弃物在缺氧和相对“较低”的温度（＜700℃）条件下裂解形成的固态物质[1]。生物炭自身富含有机炭和一定量的矿物质养分，具有微孔结构和官能团以及较大的比表面积和孔隙度，不仅可以吸持土壤中有机质能够吸持的养分，还可以吸持土壤中有机质不能吸持的养分[2]，增强土壤水分渗透性[3]，减少土壤养分淋溶，提高养分利用率等。研究发现，在水稻育苗基质中添加生物炭可以改善基质水分存留时间和养分淋失速率，促进水稻根系代谢速率，使秧苗更健壮[4]。将枳砧幼苗移植到添加生物炭的基质中，对枳砧株高的增加有一定的促进作用，能有效提高基质的持水量、pH值、矿物质元素含量，降低基质的容重，增加非毛管孔隙度[5]。与不施生物炭相比，施用生物炭可明显提高烤烟的株高、有效叶数、最大叶面积及干物质量，改善烟叶品质[6]。

生物炭近年来因在减少温室气体排放、修复受污染土壤、提高作物产量等方面具有显著作用而备受关注[7-9]，其对盐渍土改良及植物生长状况的影响，也逐渐成为新的研究方向。虽然目前生物炭在盐渍化土壤修复及调节植物生长状况方面的应用研究并不充分，但土壤中添加生物炭具有很高的应用价值和环境效益，可以改善土壤水分特性，改变植物生长状况，增加作物产量[8-10]，而生物炭对土壤持水性的改善被认为是作物生长更优及增产的主要原因[8]。因此，开展生物炭对次生盐渍化土壤持水性及植物生长状况和产量的影响研究，对促进设施园艺可持续发展具有重要意义。适量的生物炭不但可以作为土壤改良剂施用，也可以提高作物产量，保水节肥[11]。但用量不适宜反而会抑制植株的生长[12-13]。目前大部分研究只单方面地针对生物炭调节土壤的机理等，而本研究致力于生物炭施用量和灌水量对土壤持水性及番茄生长情况的综合影响的研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1）试验田：本试验在河海大学江宁校区节水园区大棚内进行，南北走向，盆栽器皿为圆柱形塑料桶，试验土质为黏性土。

2）试验作物：供试作物为番茄。

3）施用肥料：移栽前施复合肥料作为底肥。

1.2 试验方法

1）采用大棚盆栽对比试验研究方法，每个盆栽种植1株，盆栽株距50 cm（加宽株距，方便管理）。采用地表定量浇灌方式。

2）番茄生育期分为：苗期、开花期、坐果期、快速成长期、成熟期。依据大棚番茄栽培手册及田间管理方式，进行除草、落蔓、施肥、防止病虫害等田间工作。

3）环境因子：记录大棚内温度、湿度、叶片温度、土壤温度（测含水量时可测得）。

4）蒸发蒸腾量：采用称重法实测大棚番茄日蒸发蒸腾量，用1台称重电子天平对桶栽番茄日蒸发蒸腾量进行观测，计算需水量（记录灌溉定额与灌水定额）。

设计方案如表1所示。

表1 试验方案设计表

1.3 项目测定及方法

1）株高的测定方法：采用卷尺（cm）测量，时间间隔为7天1次。

2）茎粗的测定方法：采用游标卡尺（mm）测量，时间间隔为7天1次。

综上所述，使用完整结肠系膜切除术可显著降低患者术中出血量和显著增加患者淋巴清扫数量，减小了患者手术风险及并发症的发生率，在很大程度上可以改善患者临床症状，提升患者治疗效果。

1.4 数据分析

采用软件Excel 2019进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 灌水量和生物炭施用量对温室番茄株高的影响

番茄植株的一系列性状可以反映出番茄植株的生长状况，株高为其中一个性状。本实验中株高是指植株最高平面处到土壤表面的垂直高度。表2中株高为整个实验时间段内的株高增幅（即最后1次实验测得株高与第1次实验测得株高的差值）。表3中前期株高为第1次实验到第3次实验之间时间段的株高增幅；中期株高为第3次实验到第6次实验之间时间段的株高增幅；后期株高为第6次实验到第7次实验之间时间段的株高增幅。

表3 灌水量、生物炭施用量与前中后期株高茎粗

由表2和图1可知，从灌水量方面分析，灌水量为0.8ET时，随着生物炭施用量的增加，株高呈上升趋势，且增长较均匀，这4组相差不大，且都低于1.0ET和1.2ET的相同生物炭施用量组别的株高；灌水量为1.0ET时，随着生物炭施用量的增加，株高呈上升趋势，增长较均匀，增速大于0.8ET组，小于1.2ET组；当灌水量为1.2ET时，随着生物炭施用量的增加，株高呈上升趋势，T9株高超出其他3组较多。该灌水量组株高均大于其他灌水量组中生物炭施用量相同的株高。

图1 不同灌水量与生物炭施用量下株高随生物炭施用量变化对比

由表2和图1可知，从生物炭施用量方面分析，在各相同生物炭施用量组内，随着灌水量的增加，番茄植株的株高均大致呈现上升趋势。其中，未施用生物炭组增速最慢，生物炭施用量为5%的实验组增速最快，该增速随生物炭施用量的增加而加快。

表2 灌水量、生物炭施用量与株高茎粗

2.2 灌水量和生物炭施用量对温室番茄茎粗的影响

不同的灌水量和生物炭施用量对温室番茄茎粗也具有较大的影响。表2是不同灌水量和不同生物炭施用量对番茄株高及茎粗的影响。表2中番茄茎粗的大小以增幅计算，即茎粗的最后1次（第7次）测得数值与第1次测得数值之差。

从表2和图2得知，从灌水量方面看，在0.8ET、1.0ET、1.2ET即在亏欠灌溉、正常灌溉和淹没灌溉的条件下，番茄的茎粗都随生物炭施用量的增加呈现先减小后增大的趋势。在0.8ET灌水量下，T1、T4、T7的茎粗均低于CK，差异较显著；T1、T4、T7三组番茄的株高随生物炭施用量的增加逐渐增大，差异不明显。在1.0ET灌水量下，T2、T5、T8的茎粗均低于CK，差异较显著；T5茎粗相对T2、T8较小。在1.2ET灌水量下，T3、T6茎粗均小于CK，但无显著差异；生物炭含量为5%的番茄茎粗最大，与1%和3%的差异较为显著。

图2 不同灌水量与生物炭施用量下茎粗随灌水量增速对比

由表2和图2可知，从生物炭施用量方面来看，在不施加生物炭的情况下，随着灌水量的增加番茄茎粗呈现略微减小的趋势，从0.8ET到1.2ET灌水量条件下茎粗无显著差异。在生物炭施用量为1%的处理下，番茄茎粗随灌水量的增加逐渐增大。在生物炭施用量为3%的处理下，番茄茎粗随着灌水量的增加先减小后增大。在生物炭施用量为5%的处理下，番茄茎粗随着灌水量的增加逐渐增大，T9与前两组差异较大。

番茄茎粗的变化规律与株高的变化规律不完全一致，在0.8ET灌水量下5%生物炭施用量的番茄株高长势最好，无生物炭施用量处理的番茄茎粗增幅最大；1.0ET灌水量下无生物炭施用量处理的番茄茎粗增幅最大；1.2ET灌水量下5%生物炭施用量处理的番茄茎粗长势最好，增幅最大。

3 讨论与结论

3.1 讨论

株高和茎粗都是衡量番茄作物生长状况的重要指标，植株的高度和粗壮程度反映出植株利用营养的情况。

从株高方面来看，在不同灌水量下，生物炭的施用不同程度地促进着植株株高的生长。灌水量为1.2ET时，生物炭对植株株高的促进效果优于灌水量为0.8ET和1.0ET时的促进效果。在生物炭施用量相同的情况下，总体上可以体现出：随灌水量增加，株高呈上升趋势，但一些组别例如CK-W0.8和CKW1.0两组的结果中，CK-W0.8组株高略高于CKW1.0组株高。原因如下：参照表3可知，前期CKW1.0株高明显高于CK-W0.8组株高，可看出灌水量对株高的促进作用，而实验中后期由于实验环境较炎热，番茄植株耗水速度较快，为保证番茄植株正常生长，CK-W0.8组的灌水时间间隔小于其他组，导致该组中后期生长状况较好，超过CK-W1.0组。本实验结果中其他与得出规律不相符的组别也均可用灌溉方案差异来解释。

从茎粗方面来看，在0.8ET灌水条件下，3个实验组得出的规律为生物炭施用量的增加促进植株茎粗的生长，而对照组茎粗远大于3个实验组，是由于生物炭具有调节土壤结构的作用，导致前期对照组耗水速度较快，为保证对照组植株正常生长，对照组的灌水频率大于实验组，故结合表2可看出对照组前期由于灌水充足茎粗迅速膨胀，远大于实验组。本实验中对照组茎粗普遍较大均为该原因所致。在1.0ET和1.2ET灌水量条件下，均体现出茎粗随生物炭施用量先减小后增大的规律，与其他学者提出的生物炭会促进茎粗生长的规律有一定差异。原因在于实验环境随时间推移的变化及类似上述灌水方案的设计影响规律的反映。本实验中，不同的生物炭施用组中茎粗随灌水量变化的规律不尽相同。原因在于：结合表3可知，由于灌溉量和生物炭含量差异，植物的生长和衰老时间有一定差异，出现了不同阶段规律不尽相同的现象。

本实验结果中，各组株高差异普遍较小，该情况与植株品种和灌溉方案有一定关系。

3.2 结论

本研究通过对比不同灌水量和不同生物炭施用量对温室番茄株高茎粗的影响，得到以下结论：

1）在不同灌水量的条件下，不同生物炭施用量对番茄株高的影响大致相同。灌水量分别为0.8ET、1.0ET、1.2ET时，番茄的株高长势随着生物炭施用量的增加而增加。不同生物炭施用量对株高的增长具有一定的促进作用。在一定范围内，生物炭施用量越多，番茄株高长势越好。

2）不同灌水量下，不同生物炭施用量对番茄茎粗的影响不同。因对照组灌水最多，前期需水旺盛期灌水充足导致茎粗快速膨胀。0.8ET、1.0ET、1.2ET灌水量下5%的生物炭施加量对番茄茎粗的增幅促进作用最大。0.8ET灌水量下1%的生物炭施加量对番茄茎粗的增幅促进作用最小，1.0ET和1.2ET灌水量下3%的生物炭施加量对番茄茎粗的增幅促进作用最小。

研究结果表明，生物炭作为添加剂可以改善温室番茄株高茎粗的生理特性，提高番茄植株质量，具有在生产上推广应用的潜力。