秸秆及生物炭对土壤盐分含量和小白菜发芽的影响.pdf

北 方 园 艺 研究论文 第一作者简介 李际会 男 博士 高级农艺师 现 主要从事土壤改良与新材料制备等研究工作 责任作者 张永涛 男 硕士 研究员 现主要从事 设施蔬菜精准生产技术研究与集成应用等工作 基金项目 农业农村部华东都市农业重点实验室开放课题 资助项目 山东省现代农业产业技术体系蔬 菜创新团队资助项目 收稿日期 秸秆及生物炭对土壤盐分含量和 小白菜发芽的影响 李 际 会 魏 萍 杨 宝 山 范 永 强 李 静 张 永 涛 临沂市农业科学院 山东 临沂 摘 要 以小白菜种子为试材 在土壤中添加秸秆或生物炭 秸秆直接炭化形成和 秸秆炭化时添加 的 研究其对土壤可溶性盐含量 小白菜发芽和幼苗生长的 影响 以期减缓大棚土壤中可溶性盐对小白菜发芽和幼苗生长的影响 结果表明 添加 和 生物炭 生物炭 或 和 秸秆显著减小可溶性盐含量 添加 秸秆处理的发芽率显著高于对照 提高 添加生物炭处理发芽率与对照的无显著 差异 且随生物炭添加量的增加先增大后减小 添加 生物炭 或 和 秸秆 促进小白菜幼苗的生长 总生物量增加 生物炭添加量较大 时 最大株高 最大根长 总生 物量低于对照 土壤适量添加秸秆或生物炭可以减小盐分含量 促进小白菜发芽和生长 关键词 生物炭 秸秆 可溶性盐 小白菜 幼苗生长 中图分类号 文献标识码 文章编号 近年来 由于设施大棚土壤环境存在着高温 高湿 高蒸发量 无雨水淋洗 复种指数高 持续施 肥且量大等现象 进而导致土壤盐渍化 养分失 衡及土壤板结等问题突出 设施土壤盐分积累 已成为一个普遍问题 这不利于大棚内蔬菜作物 的发芽和生长 一般栽培 年的温室便出现盐 害 造成蔬菜大幅度减产 有研究表明 将农业生产过程中产生的作物 秸秆等有机废弃物经过热裂解技术转化为生物质 炭 并施用于农田土壤中 是一种新的土 壤可持续管理途径 因生物炭具有的低容重及 密度 高比表面积 表面负电荷及碳元素含量 施 用于土壤中可以改善土壤机械状况 水分关系 并 影响作物生长 因此 有研究通过在土壤中施 用生物炭 以改善土壤状况及促进蔬菜作物生长 与普通复合肥相比 施用小麦秸秆炭基肥处理 使青 椒 根 长 提 高 地 上 部 生 物 量 提 高 维生素 含量提高 生物炭促进 土霉素胁迫下小白菜种子的萌发 也有直接利 用秸秆研究其对大白菜出苗和生长的影响 秸 秆未腐熟抑制大白菜的发芽 而经 腐熟的秸 秆促进大白菜的发芽和生长 也有相关研究描述 了生物炭在有毒或污染土壤修复中的作用 指 出生物炭对土壤修复的主要机理是生物炭发挥了 其吸附能力 我国作为农业大国 农作物秸秆每年的产量 巨大 分布广泛 作为重要的生物质资源 约占我 国生物质总资源量的一半 近年来 随着公众 环保意识的增强和政府职能部门的极力倡导 以 及可利用方式研究的深入 秸秆利用方式和利用 途径出现变化 利用率逐年增加 年全国秸 秆综合利用率达到 但区域性 季节性 结构性过剩现象不断凸显 秸秆处理利用面临着 严峻挑战 鉴于此 该研究同时将秸秆和生物炭加入到 大棚土壤中 研究二者对作物种子发芽和幼苗生 长的影响 该研究以小白菜种子为试材 大棚土 壤中添加秸秆或等量秸秆制备成的生物炭 研究 其对土壤可溶性盐含量的影响 以及对小白菜发 芽和幼苗生长的影响 以期为大棚土壤中应用秸 秆或生物炭提供参考依据 材料与方法 试验材料 该试验在临沂市农业科学院实验室内进行 供试土壤取自当地连续 年种植蔬菜的大棚 耕层土壤 其 有 机 质 含 量 可溶性盐含量 为中轻度盐分积 累土壤 试验所用 种生物炭的原料皆为小麦秸秆 其碳含量为 利用高温电 阻炉进行炭化 温度为 第一种为小 麦秸秆直接炭化形成 用 表示 其 碳含量 另一种在小麦秸秆炭化时加入 溶液 添加量占小麦秸秆量的 搅拌均匀静置 而后进行炭化 用 表 示 其 碳含量 二者皆粉碎过 筛 备用 试验方法 准确称取 土 与生物炭混合均 匀后 置于培养皿中 加水 室内培养 每 加水 室内温度在 相对湿度 种生物炭添加比例为 和 分别记为对照 同时 为研究等量秸秆加入土壤后对小白菜 发芽和幼苗生长的影响 按照上述处理方法 在生 物炭添加量为 和 时 增加土壤中秸 秆处理 即 秸 秆 添 加 量 分 别 为 和 秸秆生物炭产率为 制备等量生物 炭 分别记为 小白菜种子 上海 鸡毛菜 提前处理 次 氯酸钠溶液消毒 冲洗数次后晾干 年 月 日播种 每皿中 粒 每 统计发芽 数 并加水 计算发芽率 后统计各处 理最大株高 最大根长 株高较高 株地上干质 量 地下干质量 根干质量 并计算根冠比 计算 根耐性指数 根耐性指数 处理根 长 对照根长 项目测定 土壤可溶性盐含量采用质量法测定 土壤 采用水土比 测定 生物炭的 采用 配制 的炭悬浊液测定 数据分析 数据采用 软件进行统计分析 多重 比较采用最小显著差异法 用 软件进行图形绘制 图 不同处理土壤的可溶性盐含量 结果与分析 秸秆及生物炭对土壤可溶性盐含量 的 影响 土壤中添加适量生物炭或秸秆能显著降低 土壤可溶性盐含量 图 和 处 理 分 别 比 减 小 和 但随着添加量的逐渐增大土壤可溶性 北 方 园 艺 月 上 盐含量出现不同程度的增大 处理的 可 溶 性 盐 含 量 与 无 显 著 差 异 处理的可溶性盐含量显 著大于 由表 可知 添加生物炭或秸秆的所有处理 均显著降低了土壤 且随着添加量 的增大 土壤 有下降的趋势 秸秆及生物炭对小白菜种子发芽率的影响 添加秸秆处理的发芽率在发芽期间均高于 播种 和 处理的 发芽率分别高于 和 与 差异显著 图 和 表 添加生物炭的 处理播种 的发 芽率高于 但未达到显著水平 其 表 不同处理的土壤 处理 注 和 为秸秆 生物炭 和 处理的发芽率 和 为秸秆和生物炭不同添加量时的发芽率 图 不同处理小白菜种子的发芽率随播种天数的变化 第 期 北 方 园 艺 余 处理发芽率在发芽期间与 均无显著差 异 播种 的发芽率与 也无显著差异 甚至低于 图 和表 添加生物 炭 处理在播种 的发芽率与 无显著差 异 除 处 理 外 其 它 均 略 高 于 而 处理在整个发芽期间的发芽率均低 于其它处理 图 和表 由图 和 及表 可知 在 种不 同添加量情况下 秸秆 处理在试验前期发芽 率较高 播种 同等添加量的生物炭和秸秆处 理间发芽率无显著差异 生物炭添加 量为 秸秆 时 处理的发芽率 最高 但与 或 处 理 无 显 著 差 异 生物炭添加量为 秸秆 时 处理整个发芽期间的发芽率最高 与 或 处理无显著差异 而生 物炭 添 加 量 为 秸 秆 时 和 处理的发芽率最高 秸秆及生物炭对土壤中小白菜幼苗生长的 影响 与 相比 当 种生物炭添加量较大 时 最大株高 最大根长 地上干质量 根干质量 根冠比 总生物量等反而较低 甚至显著降低 仅 处理的最大根长略有提高 而当秸秆添加量 较大 时 最大根长 根干质量和根冠比提 高 而最 大 株 高 地上干质量和总生物量降低 表 添加 生物炭 处理和 秸秆 处理均显著提高了幼苗的最大株高 其 它 处 理 则 与 无 显 著 差 异 添加秸秆处理的最大根长均显著高于 其它处理除 外 均与 无显著 差异 随秸秆添加量的增大 地上干质 量逐渐减小且均低于 而根干质量和根冠比 也逐渐减小但高于 随 种生物炭添加量的 增大 地上干质量先升高后降低 除 处理略 高于 其它处理均低于 随生物炭 添 表 播种 不同处理的小白菜种子发芽率 处理 发芽率 表 生物炭和秸秆对土壤中小白菜幼苗生长的影响 处理 最大株高 最大根长 地上干质量 根干质量 根冠比 总生物量 注 为各处理长势最好前 株的相关数据 同列所有处理数据后不同小写字母表示差异显著 北 方 园 艺 月 上 加量的增大 根干质量逐渐减小 除 处理 外 根冠比均小于 在添加生物炭 处理中 根干质量均低于 除 处理外 其它处理 的根冠比均小于 总生物量随秸秆量的增大 而逐渐减小 但随 种生物炭量的增大呈先增大 后减小趋势 处理的总生物量大于 从表 可以看出 随着添加量的增大 根耐性 指数有下降趋势 甚至低于 处理 而其 它处理皆大于 说明适量添加生物炭或秸秆 促进幼苗根的生长 随添加量 的增大会减小 促进作用甚至抑制根的生长 由图 可知 幼苗总生物量随土壤可溶性盐 含量的增大而降低 达到显著水平 土壤可溶性盐含量显著影响小白菜的生长 添加 和 秸秆或 生物炭 促进幼苗的 生长 如 处理增大了最大株高 根长 根冠 比和总生物量 增大了最大株高 根长和总 生物量 表 不同处理小白菜幼苗的根耐性指数 处理 根耐性指数 图 小白菜总生物量与土壤可溶性盐 含量的相关关系 讨论与结论 有研究表明 添加生物炭 能降低土壤可溶 性盐含量 且低添加量效果明显 过量添加提高了 土壤盐分含量 秸秆覆盖 可以有效降低耕 层土壤盐分 增加有机质含量 该研究与相关报 道一致 适量添加生物炭 和 或秸秆 和 可以减小土壤可溶性盐含量 但 添加量增大至 时反而增大其含量 主要由于 生物炭的可溶性盐含量低于土壤的含量 加入土 壤后产生稀释作用 以及土壤中生物炭对某些 盐分的吸附作用 导致土壤可溶性盐含量降 低 而添加量逐渐增大后 随之加入的可溶性盐量 也逐渐增大 足以抵消稀释和吸附作用 导致土壤 可溶性盐含量增大 图 尤其是添加生物炭 处理 这将对作物种子发芽和生长产生不利影响 土壤施入竹炭后 其 下降 该研究也发现 添加生物炭或秸秆后土壤 显著降低 马瑞阳等 发现土壤中生物炭促进小白菜的 萌发 并对高浓度土霉素毒性有缓解作用 在 盐胁迫土壤中 等 发现在添加生物炭后 提高菜豆苗生物量和激素 吲哚 乙 酸 含 量 促进菜豆的生长 等 也发现土壤 盐胁迫显著降低马铃薯地 上干质量和产量 添加生物炭后显著增加了同等 盐胁迫下的马铃薯地上干质量和产量 该研究发 现土壤中适量添加生物炭或秸秆能促进小白菜种 子的萌发 生物炭量增大至 时将抑制其萌发 主要是由于土壤含盐量随生物炭添加量的增大而 增大 进而抑制种子萌发 也抑制小白菜生长 导 致总生物量减小 该研究表明 添加 生物炭或 和 秸秆显著减小土壤可溶性盐含量 与 相 比 最高减小 添加量较大 反而增大 其可溶性盐含量 且随着添加量的增大 土壤 下降 土壤中添加秸秆处理的发芽率高于 处 理 其中添加量为 处理显著高于 其提 高发芽率 添加生物炭处理的发芽率与对 照的无显著差异 随生物炭添加量的增加 发芽率 先增大后减小 添加 生物炭 秸秆直接炭化 形成 或 和 秸秆促进小白菜幼苗的生 长 增加其总生物量 促进作用随添加量的增大而 减小 甚至会抑制幼苗的生长 当生物炭添加量较 第 期 北 方 园 艺 大 时 最大株高 根冠比 总生物量等反而低 于 可见 土壤适量添加秸秆或生物炭可以减小 盐分含量 促进小白菜发芽和幼苗生长 增加其生 物量 但生物炭和秸秆对小白菜整个生育期的作 用影响 还需要进一步的试验研究 参考文献 高新昊 张英鹏 刘兆辉 等 种植年限对寿光设施大棚土壤 生态环境的影响 生态学报 肖婧 王传杰 黄敏 等 生物质炭对设施大棚土壤性质与果 蔬产量影响的整合分析 植物营养与肥料学报 王艾平 设施土壤盐害对白圆叶苋菜种子萌发的影响 种子 刘晓雨 卞荣军 陆海飞 等 生物质炭与土壤可持续管理 从土壤问题到生物质产业 中国科学院院刊 乔志刚 付嘉英 郑金伟 等 不同炭基肥对青椒生长 品质 和氮素农学利用率的影响 土壤通报 马瑞阳 闫聪聪 符博敏 等 生物质炭对土霉素胁迫下小白 菜种子萌发的影响 生态毒理学报 韩哲 王雪涵 李洪卓 等 小麦秸秆添加对大白菜出苗及幼 苗生长的影响 北方园艺 郑军 史建民 我国农作物秸秆资源化利用的特征和困境及 出路 以山东为例 农业现代化研究 石祖梁 王飞 王久臣 等 我国农作物秸秆资源利用特征 技术模式及发展建议 中国农业科技导报 谢文达 智燕彩 李玘 等 杏壳生物炭对温室次生盐渍化土 壤修复效应的研究 土壤通报 刘易 孟阿静 黄建 等 生物质炭输入对盐胁迫下玉米植株 生物学性状的影响 干旱地区农业研究 刘广明 杨劲松 吕真真 等 不同调控措施对轻中度盐碱土 壤的改良增产效应 农业工程学报 张芙蓉 赵丽娜 张瑞 等 生物炭对盐渍化土壤改良及甜瓜 生长的影响 上海农业学报 北 方 园 艺 月 上 北 方 园 艺 研究论文 第一作者简介 黄雪 女 硕士研究生 研究方向为 园艺植物种质资源 责任作者 郭玲 女 博士 副教授 现主要从事园 艺植物种质资源等研究工作 基金项目 国家重点研发计划资助项目 国家自然科学基金资助项目 塔里木大学重点 科技攻关资助项目 收稿日期 南疆果仁兼用杏种仁矿物质元素鉴评 黄 雪 韩 爱 芝 图 尔 荪 古 丽 吾 拉 伊 木 郭 玲 塔里木大学 植物科学学院 新疆 阿拉尔 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室 新疆 阿拉尔 摘 要 以南疆 种果仁兼用型杏仁为试材 采用原子吸收光谱法 研究了杏仁中矿物 质组成及含量的差异 以期为果仁兼用型杏瓷漆的开发和利用提供参考依据 结果表明 南疆 种果仁兼用型杏仁的矿物质元素中 含量最高 范围为 含量最低 范围为 含量依次为 主成分分析表明南疆果仁兼用型杏仁的特征性元素为 在 种果 仁兼用型杏种仁中 以 卡巴克玉吕克 的 含量最高 库尔勒托拥 的 含量最高 古木 杏 的 含量最高 甜仁杏 的 含量最高 阿克托拥 的 含量最高 大优佳 的 含量最高 胡安娜 的 含量最高 品质好 通过系统聚类分析 基于 元素含量 可将 个品种分为两大类 关键词 杏仁 矿物质元素 微量元素 中图分类号 文献标识码 文章编号 杏 属蔷薇科杏属植 物 新疆是世界杏的起源中心之一 拥有十分 丰富的杏种质资源 新疆的野生杏分布在天山山 脉以北 栽培杏主要分布在天山山脉以南 昆仑山 山脉以北的南疆地区 源于悠久栽培的历史 南疆形成了丰富而又错综复杂的杏果仁兼用型地 方品种群 南疆栽培杏素有 一果三食 的美 誉 即 杏仁味甜可食 杏果既可鲜食又是优 质的制 干 制 酱 原 料 杏 产 品 远 销 国 外 在 国际杏产品市场中占据重要地位 也是当地重 要经济支柱和农民的收入来源 目前 在南疆已 形成 万 栽 培 杏 产 区 年 产 量 面积和产量均居全国首位 随着人们对 杏仁的食用价值和保健作用的认识 杏仁已从最 初核果类的副产品提升为重要的目标产品 矿物质在杏仁品质中是重要的营养元素之 一 在人体内有不可或缺的作用 我国科研 人员主要对杏果实中矿物质元素进行测定 认为 杏果肉营养物质丰富 含有 等 种矿物质元素 且不同产