炭基肥与沼液配施对棉花叶绿素影响

苏之航 王德胜 董科阳

摘要：通过设计炭基肥和沼液配施的8种处理，测定分析棉花花期的叶片叶面积和叶绿素含量。结果表明：所有时期不同处理的叶片长宽叶面积基本无显著性差异；单施炭基肥处理中16 g炭基肥＋常规氮磷减量30%处理的叶绿素含量在每个时期均很高，叶绿素a/b含量最低；炭基肥配施沼液处理中施用32 g炭基肥＋常规氮磷减量30%+267 kg/ hm2沼液处理的叶绿素a，叶绿素b，叶绿素a+b含量在每个时期均最大，叶绿素a/b含量最低。

关键词：炭基肥；沼液；棉花；叶绿素

中图分类号：S562；S141     文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）01-0012-05

新疆是我国棉花产量最多的地区，其棉花生产量可以占到全国棉花生产总量的85%，同时新疆地区的棉花也是世界上品质最好的棉花之一。在新疆三大棉区中，南疆棉区是新疆主产区，也是我国最适宜植棉的地区，是长绒棉的生产基地，其棉花产量约占新疆棉区产量的80%[1]。近年来，为解决生物炭运输和施用不便问题，将生物炭作为载体，与肥料混合制成炭基肥，符合当前国家提出的化肥“零增加”发展方向，并越来越受研究者的关注[2-4]。碳基肥料是以生物炭为基质，根据施肥地区土地特点、当地作物生长特点，按照科学施肥原则，添加有机或无机物质配制而成的生态环保型肥料。研究炭基肥在棉花上的应用效果符合国家倡导的减施化肥的发展目标[5]。目前，有关炭基肥配施沼液组合处理对棉花叶片叶绿素影响的研究报道较少，通过测定不同处理下的棉花花期叶片叶绿素含量，研究3种化学调控浓度下不同比例炭基肥配施沼液对棉花叶片形态及叶绿素形成的影响，以确定合适的炭基肥浓度和沼液配比，为南疆棉花生产高产高效提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2022年4—9月在新疆第一师阿拉尔市塔里木大学水利与建筑工程学院水利与灌溉基地实验田（N40 °32′E81 °18′）进行。棉花品种为新陆中82号，所用炭基肥为高盐排水耦合制成吸收氮磷的改性生物炭，沼液为猪粪沼液。4月29日播种，盆栽种植，常规栽培方式管理。供试氮肥为尿素（含氮＞46%），磷肥为过磷酸钙肥料（P2O5含量＞12%），钾肥为氯化钾肥料（K2O含量＞60%）。

1.2 试验设计

试验设计为8种处理，分别为不施沼液处理C1（只施常规氮磷钾肥料），C2（施8 g炭基肥＋常规施肥氮磷减量30%），C3（施16 g炭基肥＋常规施肥氮磷减量30%），C4（施32 g炭基肥＋氮磷减量30%）和施沼液处理C5（常规施氮磷钾肥料配施267 kg/ hm2沼液），C6（施8 g炭基肥＋常规施肥氮磷减量30%配施267 kg/ hm2沼液），C7（施16 g炭基肥＋常规施肥氮磷减量30%配施267 kg/ hm2沼液），C8（施32 g炭基肥＋常规施肥氮磷减量30%配施267 kg/ hm2沼液）。采用随机区组设计，每个处理种植4盆棉花。

1.3 植株样采集

在棉花花期每个处理选取4片叶子，做好标记，测定叶面积数值；棉花开花后每隔15 d测定棉花叶绿素含量，分别在7月24日、8月8日、8月23日取3次叶片，从每株第4片开始取，所取叶片均为棉花正常全展开功能叶片，取完后测定其叶绿素含量。

1.4 测定方法

棉花叶面积采用量测法测定，棉花叶绿素采用丙酮提取法测定。用剪刀将采集的新鲜棉花叶片剪碎，分为3份，每份称取质量为0.33 g（使用千分之一称称取）。将称得的叶片放入试管中，并往试管中滴加10 mL叶绿素浸提液。浸提液是将丙酮、乙醇和水按照4.5∶4.5∶1.0配制，加入浸提液后把试管套上黑色塑料袋并放入避光处提取，提取时间在24 h以上，提取期间应摇动数次试管，直到叶片完全被提取成为白色为止，可得叶绿素提取液。把提取出来的上清液放入分光光度计中比色，测出每个样品在663 nm，645 nm波长下的吸光度。每个样品重复3次，记下每次测得的吸光度，并计算出叶片的叶绿素a，叶绿素b，叶綠素a＋b，叶绿素a/b含量。

叶绿素含量计算：

Ca=12.7×OD663-2.69×OD645，Cb=22.9×OD645-4.68×OD663，叶绿素含量/（mg/g）=（叶绿素的浓度×提取液体积×稀释倍数）/样重

1.5 数据处理

试验数据用Excel 2010整理数据，用DPSv9.01分析软件进行方差分析，用Origin2022作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉花叶面积的影响

叶片是植物进行光合作用的最重要器官，叶面积大小与植物光合速率有关，可能影响作物产量。不同处理对棉花叶片长宽及叶面积的影响见表1和表2。

由表1可知，不施沼液4种处理（C1—C4）的棉花叶片长宽和叶面积均没有显著性差异。

由表2可知，在施沼液的4种处理（C5—C8）中，以7月24日C5，C7，C8处理的棉花叶片长度显著高于C6处理，其余各日期的所有指标均没有显著性差异。

2.2 不同处理对叶绿素a含量的影响

叶绿素a含量是叶片光合作用的重要组分，用来反映叶片对长波光的吸收程度。不同处理对叶绿素a含量的影响见图1和图2。

由图1可知，不施沼液处理中C3处理对棉花叶片叶绿素a含量影响最显著，C3处理和C4处理叶绿素a含量在7月24日显著高于C1处理，在8月23日高于C1处理，差异不显著。各时期C2与C1处理的叶绿素a含量差异均不显著，7月24日和8月23日叶绿素a含量低于C1处理，可见，单施炭基肥处理中C3对棉花叶绿素a含量影响最好。

由图2可知，施沼液处理中C8处理对棉花叶片叶绿素a含量影响最显著。C8处理8月23日棉花叶片叶绿素a含量显著高于其他3种处理，C6处理在这3个时间与C1处理均无显著性差异。

2.3 不同处理对叶绿素b含量的影响

叶绿素b有利于吸收短波光，可以参与传递光能，是作物补光色素蛋白体的重要组成部分[6]。如果作物含有较高的叶绿素b，表明该作物具有良好的吸收和传输阳光的能力，这也是获得高产的先决条件。不同处理对叶绿素b含量的影响见图3和图4。

由图3可知，单施炭基肥处理中C3对棉花叶片叶绿素b含量影响最显著，C3处理浓度在所有时间的4个处理中叶绿素b含量均为最大。C3处理在7月24日和8月23日叶绿素b含量显著高于C2处理，C3和C4处理在7月24日显著高于C1和C2处理，可见，单施炭基肥处理中C3对棉花叶绿素b含量影响最好。

由图4可知，炭基肥配施沼液处理中C8处理对叶绿素b含量影响最显著，C8处理在8月23日叶绿素b含量显著高于其他3种处理；8月8日C5，C6，C8处理均显著高于C7处理，7月24日4种处理无显著性差异。

2.4 不同处理对叶绿素a+b含量的影响

叶绿素总量在一定程度上可以代表作物光合作用的强度[7]，在一定范围内，较高的总叶绿素含量也反映作物吸收光能和积累干物质产量的能力较高。光合强度随作物叶绿素a+b的含量增加而加强，因此，叶绿素a+b含量也用来反映作物高产稳产的重要指标。不同处理对叶绿素a+b含量的影响见图5和图6。

由图5可知，单施炭基肥处理中C3处理对叶绿素a+b含量影响最为显著，7月24日C3和C4处理显著高于C1和C2处理，8月8日4种处理无显著性差异，8月23日C3和C4处理显著高于C2处理，但与C1差异不显著。

由图6可知，炭基肥配施沼液处理中C8处理对叶绿素a+b含量影响最显著，4种处理在7月24日无显著性差异，8月8日C5，C6，C8处理显著高于C7处理，C8处理在8月23日显著高于其余3种处理。

2.5 不同处理对叶绿素a/b含量的影响

大量研究表明，叶绿素 a /b 与作物抗旱性呈显著的负相关关系，叶绿素a /b 比值可以反映作物对不饱和散射弱光的吸收情况，在一定范围内比值越低则吸收率越高[8-9]。在一定程度上，较低的叶绿素a /b值利于植物充分利用不饱和散射弱光来进行光合作用，叶绿素a/b值低的情况下作物抗旱性能较好。不同处理对叶绿素a/b含量的影响见图7和图8。

由图7可知，C3处理在这3个时间的叶绿素a/b含量最低。7月24日C3，C4处理的叶绿素a/b含量显著低于C1，C2处理，8月8日和8月23日各处理的叶绿素a/b含量均无显著差异。

由图8可知，C8处理在这3个时间的叶绿素a/b含量最低。7月24日C8处理的叶绿素a/b含量显著低于C7处理，8月8日C5，C6，C8处理的叶绿素a/b含量显著低于C7处理，但C5，C6，C8处理无显著差异。8月23日C8处理的叶绿素a/b含量显著低于其他处理，其他各处理的叶绿素a/b含量均无显著差异。

3 结论与讨论

通过对8个处理的叶面积，叶绿素a，叶绿素b，叶绿素a+b，叶绿素a/b含量进行分析，结果表明：所有处理的棉花叶片叶面积基本无显著性差异。单施炭基肥处理中C3处理的叶绿素a，叶绿素b，叶绿素a+b含量在每个时期均为最高，叶绿素a/b含量最低；炭基肥配施沼液处理中C8处理的叶绿素a，叶绿素b，叶绿素a+b含量均为最高，叶绿素a/b含量最低。可见，在单施炭基肥处理中，施16 g炭基肥＋常规氮磷减量30%处理为最佳选择；在炭基肥配施沼液处理中，施32 g炭基肥＋常规氮磷减量30%＋267 kg/ hm2沼液处理为最佳选择，这一结果可为施炭基肥提高棉花产量提供了理论依据。

叶片光合作用是作物高产的重要指标，贡献了作物干物质中90%以上的物质，因此，研究棉花的光合作用特性对提高棉花产量影响很大。叶绿素参与光能的吸收、传递、转换等过程，与植物的抗旱性密切相关[10]。叶绿体色素在光合作用过程中不仅担负着光能吸收与转化的重要作用，而且在环境变化过程中通过动态调节叶绿体色素之间的比例关系，恰当地分配和耗散光能，进而保证光合系统的正常运转[11]。叶片叶面积的大小不仅与植物光合作用息息相关，而且在一定程度上影響棉花产量。在棉花花期3个时间测定不同处理下叶绿素的动态变化，对测定的不同处理叶绿素含量进行显著性分析发现，施加炭基肥可在一定程度上提高叶绿素含量。谢婷婷等[12]研究表明施用炭基肥能显著提高作物的光合作用和叶绿素含量，可通过不同施肥处理的叶绿素含量及比值表现找到最适宜的炭基肥处理方式。

参考文献

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[11] 胡根海，王清连，张金宝，等.早熟棉花新材料叶绿素含量的变化规律[J].湖北农业科学，2009，48（12）：2 970-2 972.

[12] 谢婷婷.炭基肥对玉米-白菜生长、光合特性及土壤理化性质的影响研究[D].贵州：贵州大学，2021.

Effects of Combined Application of Carbon-based Fertilizer and Biogas Slurry on Chlorophyll of Cotton

SU Zhihang1，WANG Desheng1*，DONG Keyang2

（1.College of agriculture，Tarim University，Alar Xinjiang  843300 ，China；2.College of horticulture and forestry，Tarim University，Alar  Xinjiang  843300，China）

Abstract： The leaf area and chlorophyll content of cotton at flowering stage were determined and analyzed by designing eight treatments of carbon-based fertilizer and biogas slurry.The results showed that there was no significant difference in leaf length and leaf area between different treatments at all periods.In the treatment of single carbon-based fertilizer， the chlorophyll content in the treatment of 16 g carbon-based fertilizer plus 30% reduction of conventional nitrogen and phosphorus was high at each time， and the chlorophyll a/b content was the lowest.In the treatment of carbon-based fertilizer combined with biogas slurry， the content of chlorophyll a， chlorophyll b and chlorophyll a+b reached the maximum and the content of chlorophyll a/b reached the lowest at each time when applying 32 g carbon-based fertilizer plus 30% reduction of conventional nitrogen and phosphorus +4tons per acre biogas slurry.

Key words： carbon based fertilizer；biogas slurry；cotton；chlorophyll