玉米秸秆炭化产物对油菜苗期生长的影响.pdf

玉米秸秆炭化产物对油菜苗期生长的影响 刘欢 冷杰雯 潘玉瑾 营口理工学院化学与环境工程学院 辽宁营口 摘要 目的 确定栽培基质中生物炭的投放量 使用生物炭来代替稀缺资源草炭的使用 方法 通过将玉米秸秆炭 生物炭 泥炭 有机肥 活性菌按照 种不同比例 处理 处理 处理 混合成复配 基质 用以栽培油菜 测定油菜苗期性状 含水率 叶绿素含量 粗蛋白 还原糖和氮磷钾含量等指标 结果 就油菜生长而言 处理 生物炭添加量 的油菜长势最佳 株高 茎粗 叶片大小生长较整齐 添加生物炭的基质会增加油菜叶绿素的积累 处理 的 生物炭添加量 的叶绿素含量最高 显著高于 组 个处理的粗蛋白含量均较高 其中处理 的粗蛋白含量高于 组 处理 生物炭添加量 的粗蛋白含量略低于对照组 各个处理油菜的还原糖含量随生物炭施用量的增加而显著降低 其中 组的还原糖含量最低 处理 还原糖含量最高 比 组高 各处理的油菜体内磷含量较低 氮 钾含量相对较高 油菜体内氮磷钾含 量相差不明显 结论 泥炭 生物炭 有机肥 活性菌 的基质配方农用效果最好 在基质中施用 的生物炭最为理 想 可以在生产生活中少量替代泥炭的使用 关键词 生物炭 基质 泥炭 油菜 中图分类号 文献标识码 文章编号 开放科学 资源服务 标识码 基金项目 营口理工学院校级科研项目 作者简介 刘欢 女 辽宁大石桥人 讲师 硕士 从事农业废 弃物资源利用化研究 收稿日期 修回日期 生物炭是生物质在高温条件下 经过炭化裂解形成的一 种丰富碳含量的炭 生物炭生产工艺比较简单 炭比表面 积大 孔隙率高 且来源广泛 如作物秸秆 坚果果壳 腐坏的 蔬菜瓜果都可以是生物炭的原料 将废弃的生物质制成 生物炭 不仅能减少对环境的影响 实现 以废制废 另一 方面将其作为栽培基质 生物炭丰富的多孔结构和比表面 积 可以为土壤微生物提供生存空间 其含有丰富的钾 钙 镁等营养元素可用来改良土壤 促进作物生长以及增加作物 产量 基质原料多种多样 但用量最大 效果最好的原料为泥 炭 泥炭以其所具有的较高的有机质 腐殖酸含量 长纤维 素 丰富多孔的结构等特性一直以来都是基质栽培的优良材 质 近年来 人们对泥炭资源不加节制的开发和利用 使 泥炭资源储存量逐渐减少 质量也降低 此外 泥炭湿地是 的聚集系统 森林对碳的获取和固定率均小于泥炭湿地 的作用 泥炭湿地可以大大缓解全球气候变暖 而泥炭的过 度开采 对泥炭湿地也是一种巨大的损坏 鉴于此 笔者以东北地区丰富的玉米秸秆为原料制备生 物炭 并将与泥炭混合制成复配基质 进行油菜栽培试验 旨 在缓解农业上对泥炭资源的使用压力 并对生物炭在农用方 向的发展提供理论支持 材料与方法 试验材料 栽培基质选用炭化温度 炭化时间 的玉米秸秆炭 基础基质原料为泥炭 东北草炭土 生 物菌 供应商山东齐化化工有限公司 有机肥 迎禾 牌生 物肥 供试蔬菜为苏州青油菜 供试场地在中国科学院沈阳 生态研究所一蔬菜大棚内 试验设计 共设 个处理 分别为 处理 处理 处理 将生物炭与泥炭按照以下 种比例混合均匀 泥 炭 有机肥 活性菌 处理 泥炭 生物炭 有机 肥 活性菌 处理 泥炭 生物炭 有机肥 活性 菌 处理 泥炭 生物炭 有机肥 活性菌 于 年 月 日进行油菜播种 种基质配方用大 安徽农业科学 型蔬菜栽培盆盛放 每个处理 盆 每盆种植 株 每组共 株油菜 在大棚内 自然光照下培养 第 天观察各处理 油菜出苗状况 在油菜苗期 只浇灌清水 不进行其他营养 液或者肥料的补充 图 培养 后于 年 月 日将油菜全部收获 从 每个处理中随机抽取 颗新鲜油菜 测定其株高 叶片长 鲜重 干重 含水率 叶绿素 还原糖 粗蛋白含量以及油菜体 内氮磷钾元素的含量 图 油菜间苗期 测定指标与方法 油菜样品采集及生物量的测定 培养 后 各处理 随机抽样 株 用直尺测量株高 叶片长和根长 称量收获 油菜的鲜重 株高用直尺测量 从露出土壤根部至顶端的距 离 叶长用直尺测量植株顶部倒数第 片展开叶叶尖至叶基 距离 称重法测定每盆地上可食用部分鲜重作为产量 将油 菜鲜样置于 下杀青 于 下烘干至恒重 测 定植物的干重并计算含水率 油菜生长指标及生理指标的测定 可溶性总糖含量 采用蒽酮比色法测定 油菜可溶性蛋白含量采用福林 酚试剂法测定 油菜体内叶绿素含量采用丙酮乙醇 混合液法测定 全氮 全磷 全钾含量采用 和 湿 法消煮 用微量开氏法测定氮 钒钼黄比色法测定磷 火焰光 度法测定钾 数据处理与分析 使用 进行作图和数据 处理 结果与分析 生物炭的添加量对油菜形态的影响 由图 可知 组的油菜长势最差 株小叶片窄 产量最少 叶片出现明显病 虫害 处理 生物炭添加量 的油菜长势最佳 油菜整 体生长较整齐 株高 茎粗 叶片大小生长较均匀 其次是处 理 生物炭添加量 和处理 生物炭添加量 的 油菜整体生长不均匀 尤其处理 生物炭添加量 油菜 窜苗现象明显 叶片大小不一 由图 可知 随着生物炭添加量的增加 植株的株高随 之减小 其中处理 的植株最高 达 明显长于不添 加生物炭对照组 而处理 的株高低于对照组 说明添 加过多的生物炭会抑制植物株高生长 生物炭添加量的增加 也会降低油菜叶片长度 处理 的油菜叶片长度最大 各处 理油菜叶片长差异不显著 添加生物炭的处理油菜 根长明显长于未添加生物炭的基质 增幅为 油菜根长随着生物炭的添加呈上升趋势 处理 与对 照组差异显著 生物炭的添加量对油菜生理指标的影响 由图 可知 生物炭添加对油菜叶绿素含量有一定的影响 对比未添加 生物炭的处理 添加生物炭的基质会增加油菜叶绿素的积 累 但叶绿素含量随着生物炭添加量的增加而降低 处理 的生物炭添加量 叶绿素含量最高 显著高 于 组 其次是处理 的叶绿素含量 和处理 的 叶绿素含量 处理 和处理 的油菜叶绿素含量 差异不显著 说明生物炭添加比例越大 对油菜本身叶绿素 影响较为平缓 由图 可知 不同处理油菜的粗蛋白含量和还原糖含 量随着生物炭添加量的增加而呈降低趋势 其中油菜的粗 蛋白含量最高是处理 生物炭添加量 为 其 次是处理 添加量 略低于 组 处理 添加量 的粗蛋白含量低于 只有 添加生 物炭的处理油菜还原糖含量显著高于未添加生物炭的处理 并呈逐渐降低的趋势 处理 还原糖含量最高为 其 次是处理 和处理 分别为 和 生物炭的添加量对油菜干鲜重和矿质元素的影响 油 菜干重主要取决于物质的积累 各处理之间油菜干物质差异 安徽农业科学 年 不显著 与各处理的鲜重成正比例关系 添加生物炭的处理 干重和鲜重均高于对照组 说明添加生物炭可以促进油菜干 物质的积累 提高蔬菜含水率 图 各处理油菜生长情况 图 各处理的油菜株高 根长和叶长的比较 图 不同生物炭添加量对油菜叶绿素含量的影响 随着基质中生物炭含量增加 油菜体内 的含量逐渐 积累 而氮含量表现出降低趋势 各处理油菜体内 含量较 低 含量相对较高 其中处理 的钾含量低于对照组 图 不同生物炭添加量对油菜粗蛋白含量的影响 不同处理油菜体内氮磷钾含量差异不显著 含量相 对较少 说明探究生物炭对油菜生长的影响还要从复配基 质的理化性质 油菜形态 生理指标等考虑 表 卷 期 刘欢等 玉米秸秆炭化产物对油菜苗期生长的影响 图 不同生物炭添加量对油菜还原糖含量的影响 表 不同生物炭添加量对油菜干鲜重和矿质元素的影响 处理 鲜重 干重 全氮 全磷 全钾 讨论 不同处理油菜形态的比较 植株株高 叶片长 主根长 和干鲜重是评价植物生长发育的标准之一 不仅能反映植 株在不同栽培环境下的生长适应性 而且还被看作植物生物 量的统计依据 生物炭添加比例的增加 油菜主根长度随之 增加 说明生物炭有助于油菜主根的下扎 促进侧根在水平 方向的生长 海飞等 在对生态炭肥对番茄和黄瓜苗期 生长发育的影响表明 生物炭肥能明显促进番茄和黄瓜的根 系生长发育 生物炭肥处理及生物炭肥与化肥配施处理的 根长 根冠比和根系活力明显大于常规化肥处理和对照 该 试验中 油菜的株高和叶片长随着生物炭添加比例的增加 呈降低趋势 说明过量的生物炭也会抑制油菜的生长 这与 研究表明玉米株高 茎粗和形态指标与生物质炭用 量呈负线性相关关系 此外 添加适量的玉米秸秆炭的基质 可以保证合适的保水通气能力 促进油菜的干物质积累 未 加生物炭处理的油菜干重明显低于其他处理 不同处理油菜生理指标的比较 植物光合作用中 光和 色素是重要的物质基础 叶绿素含量和植物光合速率相关 所以色素含量也是评价植物生长状况的重要指标 添加 生物炭的基质可以明显提高油菜体内叶绿素含量 生物炭添 加越多 油菜体内叶绿素含量越低 说明叶绿素含量与生物 炭的添加量呈负相关 油菜中还原糖质量分数是衡量油菜 品质和生长发育的重要指标 各个处理油菜的还原糖含 量随生物炭施用量的增加而显著降低 其中对照组的还原糖 含量最低 处理 还原糖含量最高 比对照高 蛋白质 是生命的物质基础 也是反映植物叶片功能及衰老的可靠性 指标之一 个处理的粗蛋白含量都较高 其中处理 的粗蛋白含量高于 组 处理 生物炭添加量 的 粗蛋白含量略低于对照组 说明基质中生物炭的添加量过 高可能对植物体内粗蛋白的积累起反作用 该试验发现施 用不同比例生物炭的混合基质对油菜体内氮磷钾等矿质元 素均有促进作用 但效果并不明显 说明探究生物炭对油菜 生长的影响还要从复配基质的理化性质 油菜形态 生理指 标等考虑 结论 该研究中 施入 生物炭的复配基质 油菜的株高 叶 片长 干鲜重等性状呈显著增加趋势 同时对油菜营养品质 的提高也有促进作用 在复配基质中加入 生物炭处理 的油菜粗蛋白 还原糖 叶绿素含量最高 施用 生 物炭油菜的各个指标相对较差 种比例的生物炭施用量的 处理部分指标相差不多 添加量处理的个别指标还低于 未添加生物炭的对照组 研究表明 在某种特定条件下 少量添加生物炭可以提 高作物品质和产量 而高比例的添加生物炭会使作物的生产 力减少 高比例施加生物炭对作物的生长起反作用 可能是 由于秸秆炭具有较高的碳氮比 施入土壤中使土壤的碳氮比 增加 从而使植物对氮吸收受到控制 此外 生物炭极大 丰富了基质中钾元素的含量 而土壤中速效钾的成分主要对 植物后期结果起作用 该试验主要研究的是油菜苗期生长 对钾元素的需求不高 所以 生物炭添加量足够支持油菜 苗期的生长 综合考虑作用效果 成本投入 在基质中施用 的生 物炭最为理想 在生产生活中可以少量替代稀缺资源草炭的 使用 综上可知 泥炭 生物炭 有机肥 活性 菌 的基质配方农用效果最好 参考文献 韦思业 不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响 广州 中国科学院大学 中国科学院广州地球化学研究所 黄超 刘丽君 章明奎 生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响 浙江大学学报 农业与生命科学版 臧洁 徐志刚 陆海洋 不同基质配方对白菜生长的影响 江苏农业 科学 南江宽 王浩 王劲松 等 不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长和养 分含量的影响 植物营养与肥料学报 海飞 王素平 刘欢欢 生态炭肥对番茄和黄瓜苗期生长发育的影响 河南农业 孙海妮 王仕稳 李雨霖 等 生物炭施用量对冬小麦产量及水分利用效 率的影响研究 干旱地区农业研究 校康 孙亚乔 马卫国 添加生物炭对降低冬小麦幼苗盐害并促进其生 长的效果研究 灌溉排水学报 房彬 李心清 赵斌 等 生物炭对旱作农田土壤理化性质及作物产量 的影响 生态环境学报 安徽农业科学 年