生物炭对“宏硕899”玉米农艺性状及产量的影响

周 莫，刘 行，袁希元，聂 萍，纪金翎，梁 潇*

（1.辽东学院农学院，辽宁丹东 118000；2.丹东市城市环境服务中心，辽宁丹东 118001）

近年来，将玉米秸秆在缺氧条件下高温分解制成生物炭受到了广泛关注。农田土壤中添加生物炭可以增加土壤有机碳含量、改善土壤结构、提高土壤养分利用率，从而提高作物产量［1-4］。生物炭含有的羟基、羧基、苯环等主要官能团赋予了其特有的强大吸附能力和较大的离子交换量，这就为改良土壤、提高水肥利用效率提供了可能。刘国玲等［5］认为，生物炭在土壤中的应用可以促进根系生长和养分吸收，增强茎的发育和运输能力，确保“流动”的顺畅流动，然后不断将水分和养分输送到叶子，并将光合产物运输到果穗，促进作物生长，增加干物质，提高产量。

生物炭富含植物生长发育所需的钾，植物的钾含量不仅影响茎的形态特征和茎的品质，还影响玉米的产量［6-9］。

研究表明，生物炭不仅可以提高玉米的产量，还可以改善玉米的茎秆性状。生物炭中含钾元素，可以促进植物吸收、增强光合作用，提高茎的抗倒伏性［10］。在黑土中添加生物炭可以显著提高玉米的株高和根重。根据张娜等［11］的研究结果，在生物炭使用量很高的情况下，早熟现象会出现在生长发育的后期，对作物产量的积累造成严重的影响。为探究辽宁省丹东市土壤适宜玉米生长的生物炭用量，以秸秆生物炭为试验材料进行田间试验，试验品种为宏硕899，通过不同生物炭用量筛选，为农业生产肥力和成本效益提供了一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地设于丹东地区辽东学院农学院玉米育种实训基地，地势平坦，肥力均匀一致，光照充足。供试玉米品种为宏硕899，每公顷播种量48 888 株。生物炭购于辽宁金和福有限公司，玉米秸秆炭，基本理化性质为有机碳467.05 g·kg-1，碳氮比为79.10 ∶1，灰份含量20.8%，pH 值9.40。

1.2 试验设计

施炭量设置4组（1 t·hm-2、4 t·hm-2、7 t·hm-2、10 t·hm-2），分别标记为T1、T2、T3、T4。

在苗期、大喇叭口期、成熟期测定群体叶面积指数、叶绿素SPAD 值、叶面积指数（LAI 指标），成熟期考种测产。采用随机区组设计，设置3 组平行处理，共计15组区。

1.3 数据处理

使用SPSS 16.0 进行重要的数据分析，显著性检验使用Student.Newman-Keuls 提供的q 检验进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同施炭量对宏硕899 农艺性状的影响

由表1 农艺性状调查表可以看出，随着生物炭梯度的增加，宏硕899 苗期株高呈先增后降趋势，T3 炭处理株高、茎粗、出苗率均高于各处理，与对照差异显著。说明适宜的生物炭施用量可以提高玉米的出苗率，过高或过低的施炭量均会抑制玉米的出苗。大喇叭口期，高施炭处理T3、T4 的株高高于对照，但未达到差异显著水平，各施炭处理茎粗均显著高于对照，且差异水平显著。

表1 农艺性状调查表

2.2 不同施炭量对宏硕899 叶面积指数的影响

由图1 可以看出，各施炭处理苗期玉米叶面积指数均低于对照；在大喇叭口期，随着施炭量的增加，玉米的叶面积指数也随之增加，除T1 炭处理外均高于对照。生物炭T4 处理宏硕899 大喇叭口期叶面积指数最高，说明高生物炭的施用有利于玉米生长发育后期干物质积累和光合作用。

图1 不同炭处理对宏硕899 不同时期叶面积指数的影响

2.3 不同施炭量对宏硕899 叶绿素含量的影响

由图2 分析可知，各施炭处理大喇叭口期玉米叶绿素的含量均显著高于对照；在本试验选取的施加量范围内，施用量越高，宏硕899 叶片中的叶绿素含量越高。试验结果表明：生物炭可以有效促进玉米光合作用，且一定范围内生物炭施用量越高，宏硕899 光合作用越好。

图2 不同炭处理对玉米大喇叭口期叶绿素含量的影响

2.4 不同施炭量对宏硕899 产量构成因素的影响

从表2 可以看出，生物炭施用量越大，宏硕899 的秃尖程度越小，但是秃尖程度均高于对照，说明施用生物炭会增大玉米的秃尖程度；经过生物炭处理的玉米，其在穗行数、行粒数、穗粗、穗长上明显优于对照组；并且在本试验施炭范围内，生物炭施用量越高，宏硕899的果穗性状越好。综合上述因素可以得出结论：施用生物炭可以改善宏硕899 的果穗性状，且一定范围内施炭量越高，玉米果穗性状越好。从图3 可以看出，各生物炭处理的单位公顷产量显著高于对照处理，各处理组单位产量顺序为T4 ＞T1 ＞T2 ＞T3 ＞CK。

表2 不同施炭量对宏硕899 果穗性状及产量的影响调查表

图3 不同生物炭处理宏硕899 产量分析

3 结论与讨论

试验结果表明，施用生物炭可以促进宏硕899 生长发育，改善果穗性状。施加生物炭对玉米的株高和茎粗有显著的提高作用；一定范围内，生物炭施用量越高，玉米在株高和茎粗上的性状越好，本试验最佳施炭量为T3；生物炭可以促进植物光合作用，且一定范围内生物炭施用量越高，植物光合作用越好，本试验最佳促进玉米光合作用的施炭量为T4。在玉米生长的前期进行生物炭的施用效果并不显著，因为生物炭的施加不利于玉米地上部分干物质的累积；但在其生长后期，生物炭的施用对干物质的积累有显著帮助作用；在一定范围内，随生物炭施用量的升高，玉米中干物质的积累越高，本试验最佳促进玉米干物质积累的生物炭施用量为T4。施用生物炭可以改善宏硕899 的果穗性状，且一定范围内施炭量越高，玉米果穗性状越好，本试验T4 施炭量为最佳施炭量。

综合各项研究结果表明，生物炭有利于宏硕899 的生长发育，生物炭施用量越高玉米生长发育越好；施用生物炭对提升玉米产量具有辅助作用，生物炭的使用量与玉米的产量呈正比关系，同时，较低量的生物炭能够改善宏硕899 的品质。