添加生物炭对樟子松幼苗根系生长的影响
2023-10-25高永亮克什克腾旗林业和草原局内蒙古赤峰025350
●高永亮 （克什克腾旗林业和草原局 内蒙古 赤峰 025350）
樟子松（Pinus sylvestrisL.var. mongholicaLitv.）是松科松属常绿乔木。樟子松木材心材淡红褐色，边材淡黄褐色，材质较细，纹理直，可用于家具、建筑等原材料。樟子松具有很强的抗逆性和适应性，在京津风沙源治理工程中发挥了重要的生态效益和社会效益[1]。当前樟子松的引种和造林的范围不断扩大，对樟子松幼苗的需求量也不断增加，而育苗的苗木质量不高，导致适应性变差、病虫害加重，因此，需要技术创新以提高苗木质量[2]。生物炭是指由物质在低氧或缺氧条件下高温裂解得到一类物质，生物炭具有发达的孔隙，是较好的土壤改良剂，研究表明，土壤添加生物炭能够改良土壤理化性质，促进主侧根系的萌发和延伸舒展，从而促进苗木生长和物质积累，进而提高苗木的质量[3]，目前有关生物炭在樟子松幼苗上的应用较少，因此，试验设计不同生物炭用量，研究樟子松幼苗根系的变化特征，以期为樟子松高效育苗提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地点
试验于2021年在克什克腾旗进行，属干旱和半干旱地区中温带大陆性季风气候，年平均气温2～4℃，无霜期60～150 d，年降雨量250～500 mm。
1.2 试验设计
试验采用盆栽试验，每盆装风干土壤12 kg，盆高30 cm，上直径36·5 cm，下直径32·4 cm，试验以不添加生物炭为对照，设置4个生物炭添加比例，分别为土壤重量的3%（C1）、5%（C2）、7%（C3）、9%（C4），将准备好的生物炭和土壤混拌均匀，装入盆中，然后浇透水，放置2 d，在2021年5月16日，将樟子松幼苗进行移栽，每个处理进行编号，放置在试验场中，根据土壤情况补充水分，在9月25日进行各指标的测定。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 根系生物量的测定 将植株连根取出，用清水冲洗干净根系表面的泥土，将根系放入烘箱中，在105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重。
1.3.2 根系活力的测定 取根系的根尖部分，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定根系活力。
1.3.3 根系形态的测定 试验结束后，将植株连根取出，用清水冲洗干净根系表面的泥土，使用根系扫描仪进行形态扫描，然后用WinRHIZO根系图像分析软件测定根系总长、平均直径、表面积和体积。每个处理3次重复。
1.4 数据处理及分析
试验数据采用Excel进行整理和作图，使用SPSS 24·0进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 添加生物炭对樟子松幼苗根系生物量的影响
各处理樟子松幼苗根系生物量，见图1。
图1 不同处理樟子松幼苗根系生物量
由图1可知，生物炭对樟子松幼苗根系生物量有显著的影响，随着生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趋势，在C3处理时达到最大值，C4处理和CK无显著差异，其他各处理均显著高于CK，C1、C2、C3处理分别比CK高8·24%，21·13%，25·37%。
2.2 添加生物炭对樟子松幼苗根系活力的影响
各处理樟子松幼苗根系活力，见图2。
图2 不同处理樟子松幼苗根系活力
由图2可知，添加生物炭能够显著提高樟子松幼苗的根活力，随着生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趋势，在C3处理时达到最大值，各处理均显著高于CK，C1、C2、C3、C4处理分别比CK高13·33%，61·33%，78·67%，49·33%。
2.3 添加生物炭对樟子松幼苗根系形态的影响
各处理樟子松幼苗根系形态，见表1。
表1 不同处理樟子松幼苗根系形态
由表1可知，添加生物炭对樟子松幼苗根系形态有显著影响。总根长随着生物炭添加量的增加呈先增加后减小的趋势，在C3处理时达到最大值，表现为C3＞C2＞C1＞C4＞CK，各处理均显著高于CK，C1、C2、C3、C4处理分别比CK高0·40%，0·89%，1·25%，0·25%。根系表面积变化趋势和总根长相似，C1、C2、C3、C4处理分别比CK高2·29%，4·52%，5·07%，1·86%。根体积C1处理和CK无显著差异，其他处理均显著高于CK，C2、C3、C4处理分别比CK高2·70%，9·46%，13·51%。根平均直径各处理间无显著差异。
3 讨论
土壤中添加生物炭可以改善土壤理化性质，有利于土壤的改良与修复[4]。由于生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效截留住水分和养分，提高土壤肥力[5]。根系是植物吸收水分、养分及支持地上部的重要营养器官，对周围环境有一定的适应能力。根系既是水分和养分吸收的主要器官，又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所，其形态和生理特性与地上部生长发育有密切关系，苗木根系是衡量苗木是否健壮的重要指标之一。本研究结果表明，添加生物炭显著增加了樟子松幼苗根系的生物量和活力。一方面，生物炭添加后可增加土壤有机碳含量，增强土壤水分调节能力，增加土壤疏松度和透气性，从而有利于根系活力的提升和物质的积累[6]；另一方面，生物炭可提高土壤酶活力和土壤微生物的种群数量，从而增加根系活力。
根系在土壤中交错分布，构成密集而复杂的根系系统。本研究结果表明，生物炭处理后的樟子松幼苗根系总根长、表面积和体积显著增加，主要是由于生物炭具有多孔性、碱性，且吸附能力强，生物炭本身还含有丰富的营养元素，能改善土壤肥力，增加物质积累量，从而有利于根系的伸展和生长[7]。本研究中，随着生物炭用量的增加，根系的形态指标以及生物量和根活力呈先升高后降低的趋势，可能是由于生物炭添加量过多，导致土壤毛管孔隙受到破坏，影响土壤水分的保持和运动，使得根系对水分和养分的吸收利用不充分，进而影响根系的生长和分布。
4 结论
添加生物炭可显著提高樟子松幼苗根系生物量、根活力以及根系总长、体积和表面积，随着生物炭添加量的增加呈先增加后减小的趋势，在添加量为7%时根系生长状况最好，在樟子松育苗过程中可应用。
