生物炭對甜菜生長的影響范文

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《農業資源與環境學報》2015年第三期

1材料與方法

1.1試驗方法

1.1.1試驗設計試驗于2013-2014年在黑龍江省農業科學院盆栽試驗場進行。根據大豆田異噁草松標準噴施量2250ml•hm-2，全部殘留土壤（土壤容重1.2-1.3g•cm-3，0-20cm耕層）為0.48mg•kg-1。設計土壤中異噁草松殘留量與添加生物炭（C）共12個處理：處理1：0.06mg•kg-1、處理2：0.12mg•kg-1、處理3:0.24mg•kg-1、處理4：0.48mg•kg-1、處理5：0.72mg•kg-1、處理6：0.06mg•kg-1+生物炭（C）300g、處理7：0.12+生物炭（C）300g、處理8：0.24mg•kg-1+生物炭（C）300g、處理9：0.48mg•kg-1+生物炭（C）300g、處理10:0.72mg•kg-1+生物炭（C）300g、處理11：異噁草松0mg•kg-1、處理12:異噁草松0mg•kg-1+生物炭（C）300g，每處理5次重復。

1.1.2試驗方法盆栽用桶大小（直徑30cm×高30cm），將無農藥殘留土壤統一過3.0mm篩，每桶裝土量20kg。采用混土施藥方法，先將異噁草松稀釋成一定濃度后與土壤混拌均勻，再將生物炭與事先混合好的藥土混拌、裝桶、施肥、播種、覆土。每桶均勻播20粒種子，澆水量1500ml•桶-1。

1.1.3測定項目與方法在甜菜生長第30、40、50天采用常規方法測定出苗指數、株高、生物量、葉綠素含量，成熟期測定塊根重，根冠比、根系形態、含糖率等指標[6]；葉綠素用日本島津自動葉綠素儀測定；含糖率采用手持糖度計測量。根系形態特性分析：將洗凈的甜菜根系樣品放置在30cm×40cm樹脂玻璃槽內，并注水至3~4mm深，使根系充分散開，用雙面光源掃描系統(EPSONExpression1640XL，美國EPSON公司)掃描根系，經專用數字化軟件（WinRhizoRegV2004a）分析獲得根長、根體積、根表面積及平均根直徑等形態指標[7]。出苗指數=處理出苗率×100%/對照出苗率；受抑制害率=受害株數×100%/出苗數；

1.2數據處理采用Excel2003計算試驗數據，DPS6.55進行統計分析。

2結果與討論

2.1生物炭對甜菜出苗的影響土壤中除草劑殘留對甜菜出苗有一定的影響。由圖1-2可見，隨著異噁草松殘留量的增加，甜菜出苗率降低，平均出苗率僅為37.91%；當土壤中異噁草松濃度達到0.48、0.72mg•kg-1，甜菜出苗率、出苗指數分別為26.67%、61.54%和26.20%、60.46%，幼苗初期生長受重度藥害抑制率達100%；當土壤中異噁草松達0.24mg•kg-1，幼苗生長受輕度藥害抑制率為93.3%；異噁草松濃度低于0.24mg•kg-1，甜菜出苗率、出苗指數升高，受抑制率降低，殘留量在0.06-0.12mg•kg-1，甜菜幼苗均表現不受藥害現象。生物炭對提高甜菜出苗率，減輕異噁草松殘留藥害，具有一定的促進作用。由圖1-2可見，土壤中添加生物炭后，甜菜出苗率增加，平均為54.67%；當土壤中異噁草松濃度達0.48、0.72mg•kg-1，甜菜出苗率為53.33%、46.67%，出苗指數為123.09%、93.34%，均高于不施炭處理；幼苗初期生長僅受輕度藥害抑制，抑制率分別為30.30%、45.45%；當土壤中異噁草松濃度達0.24mg•kg-1，幼苗生長受輕度藥害抑制率為25%，與同一殘留濃度未加炭處理差異顯著。

2.2生物炭對甜菜生長的影響生物炭可降低除草劑殘留藥害危害，促進作物生長。由表1可見，土壤中異噁草松濃度在0-0.72mg•kg-1，添加一定比例生物炭后，幼苗株高平均增加16.0%，葉綠素含量前期明顯高于對照；隨生育進程延長，加炭處理株高、葉綠素增加逐漸優勢減小，而根冠比增加，這與塊根類作物營養生長逐漸向地下部分轉移有關；幼苗生長30-50天內，加炭處理生物量平均增加120.95%、32.86%、52.93%，與對照差異顯著，說明生物炭可消減高殘留藥害對甜菜生長的抑制作用，這一點與前期結果一致。根冠比是影響作物養分吸收效率的重要因子。有研究認為，環境脅迫條件下，根冠比增加，是作物對逆境的主動適應性反應機制。由表1和圖1可見，未添加生物炭處理，甜菜幼苗根冠比隨著異噁草松濃度的增加而降低，差異顯著。添加生物炭后，根冠比呈增加趨勢，尤其是在異噁草松0.48、0.72mg•kg-1高殘留處理間差異不顯著，這與添加生物炭后，改善了土壤微域逆境，降低了異噁草松殘留藥害有關，其機理還有待于進一步研究。

2.3生物炭對甜菜根系形態的影響植物吸收養分的能力主要取決于根系的形態[12]。根系是作物生長所需養分的主要通道，根系形態決定作物獲得養分和水分的能力[13]，根長、根表面積和根體積都直接影響著作物對養分的吸收和運輸能力[14.15]。在甜菜幼苗生長第30天，由圖3-6可見，不同處理下根系形態發生變化。隨著異噁草松濃度的增加，加炭處理根長、總根表面積、總根系體積及根分枝數均高于未加炭處理。當異噁草松濃度達到0.48、0.72mg•kg-1，未加炭處理根系各形態指標均最低，說明高濃度異噁草松對甜菜生長有較強的抑制作用。添加生物炭后，抑制作用得以緩解，根系吸收養分和水分的能力增強，表現為根長增加，體積增大，根尖數增多。

2.4生物炭對甜菜產量及含糖量的影響甜菜是主要的糖料作物，含糖量一般為14%-20%。由圖7可見，加炭處理甜菜含糖量升高，平均為15.01%，較不加炭處理增加1.10%；未加炭處理，甜菜含糖量隨異噁草松濃度增加略有提高，可能與高濃度殘留下塊根產量降低有關，但差異不顯著。收獲期產量調查表明，生物炭對提高甜菜塊根產量和產糖量有一定的促進作用。由圖8-9可見，添加生物炭后，甜菜塊根重量隨異噁草松濃度的增加而增加，符合二次曲線y=790.75x2+22.343x+650.32（R2=0.9251），塊根總產糖量與異噁草松濃度符合二次曲線y=790.75x2+22.343x+650.32（R2=0.913），差異顯著。未添加生物炭處理，甜菜塊根重量隨異噁草松濃度的增加而降低，符合二次曲線方程y=-1275.1x2+1032.2x+511.68（R2=0.4664），塊根總產糖量符合二次曲線y=-1587.6x2+1316.7x+738.13（R2=0.3093），均呈負相關。

3.討論

據不完全統計，中國有近900萬公頃的耕地遭受著不同程度的農藥污染，各類可見性藥害至少造成糧食減產5%-10%。甜菜屬于除草劑敏感的作物，對異噁草松的安全周期較長（16個月）。因此，在除草劑殘留條件下，明確生物炭對作物生長的促進作用，對于降低藥害殘留，增加糧食產量具有一定的科學意義。（1）前茬除草劑殘留對下茬作物是否都存在藥害決定于除草劑在土壤中的殘留量。試驗表明，當土壤中異噁草松濃度達到0.48－0.72mg•kg-1，甜菜幼苗初期生長受重度藥害抑制率達100%；當土壤中異噁草松達0.24mg•kg-1，幼苗生長受輕度藥害抑制率達93.3%。添加生物炭后，甜菜受藥害癥狀減輕或不受藥害，生長旺盛，這一點與前期研究上一致，生物炭通過短時間內的吸附作用，可降低除草劑殘留藥害對作物的抑制。（2）根、冠作為植株生長過程的兩大功能器官，是相互依存相互競爭的統一體。根冠比是影響作物養分吸收效率的重要因子，環境脅迫條件下，作物根冠比增加，這是作物對逆境的主動適應性反應機制，已為許多學者所證實。未添加生物炭處理，甜菜幼苗的根冠比隨著異噁草松濃度的增加而降低，差異顯著。添加生物炭后，根冠比增加，這與添加生物炭后，土壤微域環境得到改善，提高了除草劑在土壤中的生物降解速率，促進作物生長有關，其機理還有待于進一步研究。（3）甜菜的糖分積累受環境條件影響較大。添加生物炭后，甜菜含糖量升高，較不加炭處理增加1.10%，同時甜菜塊根重量、塊根總產糖量增加，與不加炭處理差異顯著。

4.結論

（1）土壤中異噁草松殘留達一定量后，對甜菜生長有明顯的抑制作用，并且隨異噁草松土壤殘留量增加抑制作用增強。（2）添加生物炭后土壤中高濃度異噁草松殘留對甜菜的生物有害性得到抑制，甜菜生長發育良好，根冠比增加，產糖率，產糖量增加提高。（3）生物炭施入土壤后，一方面通過吸附作用，在短時間內降低除草劑殘留對作物的藥害，一方面通過改善土壤微域環境，加速除草劑的生物降解，促進甜菜的生長。通過本試驗研究，可為農業生產上利用生物炭消除除草劑殘留藥害進一步提供科學理論依據。

作者：李玉梅 宋柏權 劉崢宇 王根林 魏丹 金梁 張磊 單位：黑龍江省農業科學院土壤肥料與環境資源研究所 黑龍江大學 黑龍江省綏濱農場 黑龍江省農業科學院