玉米秸稈炭化產(chǎn)物對(duì)油菜苗期生長(zhǎng)的影響 劉歡 冷杰雯 潘玉瑾 營(yíng)口理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 遼寧營(yíng)口 摘要 目的 確定栽培基質(zhì)中生物炭的投放量 使用生物炭來代替稀缺資源草炭的使用 方法 通過將玉米秸稈炭 生物炭 泥炭 有機(jī)肥 活性菌按照 種不同比例 處理 處理 處理 混合成復(fù)配 基質(zhì) 用以栽培油菜 測(cè)定油菜苗期性狀 含水率 葉綠素含量 粗蛋白 還原糖和氮磷鉀含量等指標(biāo) 結(jié)果 就油菜生長(zhǎng)而言 處理 生物炭添加量 的油菜長(zhǎng)勢(shì)最佳 株高 莖粗 葉片大小生長(zhǎng)較整齊 添加生物炭的基質(zhì)會(huì)增加油菜葉綠素的積累 處理 的 生物炭添加量 的葉綠素含量最高 顯著高于 組 個(gè)處理的粗蛋白含量均較高 其中處理 的粗蛋白含量高于 組 處理 生物炭添加量 的粗蛋白含量略低于對(duì)照組 各個(gè)處理油菜的還原糖含量隨生物炭施用量的增加而顯著降低 其中 組的還原糖含量最低 處理 還原糖含量最高 比 組高 各處理的油菜體內(nèi)磷含量較低 氮 鉀含量相對(duì)較高 油菜體內(nèi)氮磷鉀含 量相差不明顯 結(jié)論 泥炭 生物炭 有機(jī)肥 活性菌 的基質(zhì)配方農(nóng)用效果最好 在基質(zhì)中施用 的生物炭最為理 想 可以在生產(chǎn)生活中少量替代泥炭的使用 關(guān)鍵詞 生物炭 基質(zhì) 泥炭 油菜 中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識(shí)碼 基金項(xiàng)目 營(yíng)口理工學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介 劉歡 女 遼寧大石橋人 講師 碩士 從事農(nóng)業(yè)廢 棄物資源利用化研究 收稿日期 修回日期 生物炭是生物質(zhì)在高溫條件下 經(jīng)過炭化裂解形成的一 種豐富碳含量的炭 生物炭生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單 炭比表面 積大 孔隙率高 且來源廣泛 如作物秸稈 堅(jiān)果果殼 腐壞的 蔬菜瓜果都可以是生物炭的原料 將廢棄的生物質(zhì)制成 生物炭 不僅能減少對(duì)環(huán)境的影響 實(shí)現(xiàn) 以廢制廢 另一 方面將其作為栽培基質(zhì) 生物炭豐富的多孔結(jié)構(gòu)和比表面 積 可以為土壤微生物提供生存空間 其含有豐富的鉀 鈣 鎂等營(yíng)養(yǎng)元素可用來改良土壤 促進(jìn)作物生長(zhǎng)以及增加作物 產(chǎn)量 基質(zhì)原料多種多樣 但用量最大 效果最好的原料為泥 炭 泥炭以其所具有的較高的有機(jī)質(zhì) 腐殖酸含量 長(zhǎng)纖維 素 豐富多孔的結(jié)構(gòu)等特性一直以來都是基質(zhì)栽培的優(yōu)良材 質(zhì) 近年來 人們對(duì)泥炭資源不加節(jié)制的開發(fā)和利用 使 泥炭資源儲(chǔ)存量逐漸減少 質(zhì)量也降低 此外 泥炭濕地是 的聚集系統(tǒng) 森林對(duì)碳的獲取和固定率均小于泥炭濕地 的作用 泥炭濕地可以大大緩解全球氣候變暖 而泥炭的過 度開采 對(duì)泥炭濕地也是一種巨大的損壞 鑒于此 筆者以東北地區(qū)豐富的玉米秸稈為原料制備生 物炭 并將與泥炭混合制成復(fù)配基質(zhì) 進(jìn)行油菜栽培試驗(yàn) 旨 在緩解農(nóng)業(yè)上對(duì)泥炭資源的使用壓力 并對(duì)生物炭在農(nóng)用方 向的發(fā)展提供理論支持 材料與方法 試驗(yàn)材料 栽培基質(zhì)選用炭化溫度 炭化時(shí)間 的玉米秸稈炭 基礎(chǔ)基質(zhì)原料為泥炭 東北草炭土 生 物菌 供應(yīng)商山東齊化化工有限公司 有機(jī)肥 迎禾 牌生 物肥 供試蔬菜為蘇州青油菜 供試場(chǎng)地在中國(guó)科學(xué)院沈陽 生態(tài)研究所一蔬菜大棚內(nèi) 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 共設(shè) 個(gè)處理 分別為 處理 處理 處理 將生物炭與泥炭按照以下 種比例混合均勻 泥 炭 有機(jī)肥 活性菌 處理 泥炭 生物炭 有機(jī) 肥 活性菌 處理 泥炭 生物炭 有機(jī)肥 活性 菌 處理 泥炭 生物炭 有機(jī)肥 活性菌 于 年 月 日進(jìn)行油菜播種 種基質(zhì)配方用大 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 型蔬菜栽培盆盛放 每個(gè)處理 盆 每盆種植 株 每組共 株油菜 在大棚內(nèi) 自然光照下培養(yǎng) 第 天觀察各處理 油菜出苗狀況 在油菜苗期 只澆灌清水 不進(jìn)行其他營(yíng)養(yǎng) 液或者肥料的補(bǔ)充 圖 培養(yǎng) 后于 年 月 日將油菜全部收獲 從 每個(gè)處理中隨機(jī)抽取 顆新鮮油菜 測(cè)定其株高 葉片長(zhǎng) 鮮重 干重 含水率 葉綠素 還原糖 粗蛋白含量以及油菜體 內(nèi)氮磷鉀元素的含量 圖 油菜間苗期 測(cè)定指標(biāo)與方法 油菜樣品采集及生物量的測(cè)定 培養(yǎng) 后 各處理 隨機(jī)抽樣 株 用直尺測(cè)量株高 葉片長(zhǎng)和根長(zhǎng) 稱量收獲 油菜的鮮重 株高用直尺測(cè)量 從露出土壤根部至頂端的距 離 葉長(zhǎng)用直尺測(cè)量植株頂部倒數(shù)第 片展開葉葉尖至葉基 距離 稱重法測(cè)定每盆地上可食用部分鮮重作為產(chǎn)量 將油 菜鮮樣置于 下殺青 于 下烘干至恒重 測(cè) 定植物的干重并計(jì)算含水率 油菜生長(zhǎng)指標(biāo)及生理指標(biāo)的測(cè)定 可溶性總糖含量 采用蒽酮比色法測(cè)定 油菜可溶性蛋白含量采用福林 酚試劑法測(cè)定 油菜體內(nèi)葉綠素含量采用丙酮乙醇 混合液法測(cè)定 全氮 全磷 全鉀含量采用 和 濕 法消煮 用微量開氏法測(cè)定氮 釩鉬黃比色法測(cè)定磷 火焰光 度法測(cè)定鉀 數(shù)據(jù)處理與分析 使用 進(jìn)行作圖和數(shù)據(jù) 處理 結(jié)果與分析 生物炭的添加量對(duì)油菜形態(tài)的影響 由圖 可知 組的油菜長(zhǎng)勢(shì)最差 株小葉片窄 產(chǎn)量最少 葉片出現(xiàn)明顯病 蟲害 處理 生物炭添加量 的油菜長(zhǎng)勢(shì)最佳 油菜整 體生長(zhǎng)較整齊 株高 莖粗 葉片大小生長(zhǎng)較均勻 其次是處 理 生物炭添加量 和處理 生物炭添加量 的 油菜整體生長(zhǎng)不均勻 尤其處理 生物炭添加量 油菜 竄苗現(xiàn)象明顯 葉片大小不一 由圖 可知 隨著生物炭添加量的增加 植株的株高隨 之減小 其中處理 的植株最高 達(dá) 明顯長(zhǎng)于不添 加生物炭對(duì)照組 而處理 的株高低于對(duì)照組 說明添 加過多的生物炭會(huì)抑制植物株高生長(zhǎng) 生物炭添加量的增加 也會(huì)降低油菜葉片長(zhǎng)度 處理 的油菜葉片長(zhǎng)度最大 各處 理油菜葉片長(zhǎng)差異不顯著 添加生物炭的處理油菜 根長(zhǎng)明顯長(zhǎng)于未添加生物炭的基質(zhì) 增幅為 油菜根長(zhǎng)隨著生物炭的添加呈上升趨勢(shì) 處理 與對(duì) 照組差異顯著 生物炭的添加量對(duì)油菜生理指標(biāo)的影響 由圖 可知 生物炭添加對(duì)油菜葉綠素含量有一定的影響 對(duì)比未添加 生物炭的處理 添加生物炭的基質(zhì)會(huì)增加油菜葉綠素的積 累 但葉綠素含量隨著生物炭添加量的增加而降低 處理 的生物炭添加量 葉綠素含量最高 顯著高 于 組 其次是處理 的葉綠素含量 和處理 的 葉綠素含量 處理 和處理 的油菜葉綠素含量 差異不顯著 說明生物炭添加比例越大 對(duì)油菜本身葉綠素 影響較為平緩 由圖 可知 不同處理油菜的粗蛋白含量和還原糖含 量隨著生物炭添加量的增加而呈降低趨勢(shì) 其中油菜的粗 蛋白含量最高是處理 生物炭添加量 為 其 次是處理 添加量 略低于 組 處理 添加量 的粗蛋白含量低于 只有 添加生 物炭的處理油菜還原糖含量顯著高于未添加生物炭的處理 并呈逐漸降低的趨勢(shì) 處理 還原糖含量最高為 其 次是處理 和處理 分別為 和 生物炭的添加量對(duì)油菜干鮮重和礦質(zhì)元素的影響 油 菜干重主要取決于物質(zhì)的積累 各處理之間油菜干物質(zhì)差異 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 年 不顯著 與各處理的鮮重成正比例關(guān)系 添加生物炭的處理 干重和鮮重均高于對(duì)照組 說明添加生物炭可以促進(jìn)油菜干 物質(zhì)的積累 提高蔬菜含水率 圖 各處理油菜生長(zhǎng)情況 圖 各處理的油菜株高 根長(zhǎng)和葉長(zhǎng)的比較 圖 不同生物炭添加量對(duì)油菜葉綠素含量的影響 隨著基質(zhì)中生物炭含量增加 油菜體內(nèi) 的含量逐漸 積累 而氮含量表現(xiàn)出降低趨勢(shì) 各處理油菜體內(nèi) 含量較 低 含量相對(duì)較高 其中處理 的鉀含量低于對(duì)照組 圖 不同生物炭添加量對(duì)油菜粗蛋白含量的影響 不同處理油菜體內(nèi)氮磷鉀含量差異不顯著 含量相 對(duì)較少 說明探究生物炭對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響還要從復(fù)配基 質(zhì)的理化性質(zhì) 油菜形態(tài) 生理指標(biāo)等考慮 表 卷 期 劉歡等 玉米秸稈炭化產(chǎn)物對(duì)油菜苗期生長(zhǎng)的影響 圖 不同生物炭添加量對(duì)油菜還原糖含量的影響 表 不同生物炭添加量對(duì)油菜干鮮重和礦質(zhì)元素的影響 處理 鮮重 干重 全氮 全磷 全鉀 討論 不同處理油菜形態(tài)的比較 植株株高 葉片長(zhǎng) 主根長(zhǎng) 和干鮮重是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)發(fā)育的標(biāo)準(zhǔn)之一 不僅能反映植 株在不同栽培環(huán)境下的生長(zhǎng)適應(yīng)性 而且還被看作植物生物 量的統(tǒng)計(jì)依據(jù) 生物炭添加比例的增加 油菜主根長(zhǎng)度隨之 增加 說明生物炭有助于油菜主根的下扎 促進(jìn)側(cè)根在水平 方向的生長(zhǎng) 海飛等 在對(duì)生態(tài)炭肥對(duì)番茄和黃瓜苗期 生長(zhǎng)發(fā)育的影響表明 生物炭肥能明顯促進(jìn)番茄和黃瓜的根 系生長(zhǎng)發(fā)育 生物炭肥處理及生物炭肥與化肥配施處理的 根長(zhǎng) 根冠比和根系活力明顯大于常規(guī)化肥處理和對(duì)照 該 試驗(yàn)中 油菜的株高和葉片長(zhǎng)隨著生物炭添加比例的增加 呈降低趨勢(shì) 說明過量的生物炭也會(huì)抑制油菜的生長(zhǎng) 這與 研究表明玉米株高 莖粗和形態(tài)指標(biāo)與生物質(zhì)炭用 量呈負(fù)線性相關(guān)關(guān)系 此外 添加適量的玉米秸稈炭的基質(zhì) 可以保證合適的保水通氣能力 促進(jìn)油菜的干物質(zhì)積累 未 加生物炭處理的油菜干重明顯低于其他處理 不同處理油菜生理指標(biāo)的比較 植物光合作用中 光和 色素是重要的物質(zhì)基礎(chǔ) 葉綠素含量和植物光合速率相關(guān) 所以色素含量也是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo) 添加 生物炭的基質(zhì)可以明顯提高油菜體內(nèi)葉綠素含量 生物炭添 加越多 油菜體內(nèi)葉綠素含量越低 說明葉綠素含量與生物 炭的添加量呈負(fù)相關(guān) 油菜中還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量油菜 品質(zhì)和生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo) 各個(gè)處理油菜的還原糖含 量隨生物炭施用量的增加而顯著降低 其中對(duì)照組的還原糖 含量最低 處理 還原糖含量最高 比對(duì)照高 蛋白質(zhì) 是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 也是反映植物葉片功能及衰老的可靠性 指標(biāo)之一 個(gè)處理的粗蛋白含量都較高 其中處理 的粗蛋白含量高于 組 處理 生物炭添加量 的 粗蛋白含量略低于對(duì)照組 說明基質(zhì)中生物炭的添加量過 高可能對(duì)植物體內(nèi)粗蛋白的積累起反作用 該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施 用不同比例生物炭的混合基質(zhì)對(duì)油菜體內(nèi)氮磷鉀等礦質(zhì)元 素均有促進(jìn)作用 但效果并不明顯 說明探究生物炭對(duì)油菜 生長(zhǎng)的影響還要從復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì) 油菜形態(tài) 生理指 標(biāo)等考慮 結(jié)論 該研究中 施入 生物炭的復(fù)配基質(zhì) 油菜的株高 葉 片長(zhǎng) 干鮮重等性狀呈顯著增加趨勢(shì) 同時(shí)對(duì)油菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 的提高也有促進(jìn)作用 在復(fù)配基質(zhì)中加入 生物炭處理 的油菜粗蛋白 還原糖 葉綠素含量最高 施用 生 物炭油菜的各個(gè)指標(biāo)相對(duì)較差 種比例的生物炭施用量的 處理部分指標(biāo)相差不多 添加量處理的個(gè)別指標(biāo)還低于 未添加生物炭的對(duì)照組 研究表明 在某種特定條件下 少量添加生物炭可以提 高作物品質(zhì)和產(chǎn)量 而高比例的添加生物炭會(huì)使作物的生產(chǎn) 力減少 高比例施加生物炭對(duì)作物的生長(zhǎng)起反作用 可能是 由于秸稈炭具有較高的碳氮比 施入土壤中使土壤的碳氮比 增加 從而使植物對(duì)氮吸收受到控制 此外 生物炭極大 豐富了基質(zhì)中鉀元素的含量 而土壤中速效鉀的成分主要對(duì) 植物后期結(jié)果起作用 該試驗(yàn)主要研究的是油菜苗期生長(zhǎng) 對(duì)鉀元素的需求不高 所以 生物炭添加量足夠支持油菜 苗期的生長(zhǎng) 綜合考慮作用效果 成本投入 在基質(zhì)中施用 的生 物炭最為理想 在生產(chǎn)生活中可以少量替代稀缺資源草炭的 使用 綜上可知 泥炭 生物炭 有機(jī)肥 活性 菌 的基質(zhì)配方農(nóng)用效果最好 參考文獻(xiàn) 韋思業(yè) 不同生物質(zhì)原料和制備溫度對(duì)生物炭物理化學(xué)特征的影響 廣州 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所 黃超 劉麗君 章明奎 生物質(zhì)炭對(duì)紅壤性質(zhì)和黑麥草生長(zhǎng)的影響 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版 臧潔 徐志剛 陸海洋 不同基質(zhì)配方對(duì)白菜生長(zhǎng)的影響 江蘇農(nóng)業(yè) 科學(xué) 南江寬 王浩 王勁松 等 不同水分條件下秸稈生物炭對(duì)高粱生長(zhǎng)和養(yǎng) 分含量的影響 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 海飛 王素平 劉歡歡 生態(tài)炭肥對(duì)番茄和黃瓜苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響 河南農(nóng)業(yè) 孫海妮 王仕穩(wěn) 李雨霖 等 生物炭施用量對(duì)冬小麥產(chǎn)量及水分利用效 率的影響研究 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 校康 孫亞喬 馬衛(wèi)國(guó) 添加生物炭對(duì)降低冬小麥幼苗鹽害并促進(jìn)其生 長(zhǎng)的效果研究 灌溉排水學(xué)報(bào) 房彬 李心清 趙斌 等 生物炭對(duì)旱作農(nóng)田土壤理化性質(zhì)及作物產(chǎn)量 的影響 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào) 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 年