生物炭對百合生長發(fā)育的影響_朱彥霖.pdf

北方園藝（）： ·園林花卉 ·第一作者簡介 ：朱彥霖 （），女 ，山東青島人 ，碩士研究生 ，研究方向?yàn)閳@林生態(tài)修復(fù)與有害生物防治 。：責(zé)任作者 ：張秀省 （），男 ，博士 ，教授 ，碩士生導(dǎo)師 ，現(xiàn)主要從事園林植物種質(zhì)資源及植物生理的教學(xué)與科研等工作 。：基金項(xiàng)目 ：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 （）；山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 （）。收稿日期 ：生物炭對百合生長發(fā)育的影響朱 彥 霖 ，朱 奕 豪 ，張 秀 ?。某谴髮W(xué) 農(nóng)學(xué)院 ，山東 聊城）摘要 ：以百合 粉冠軍 為試材 ，采用盆栽試驗(yàn) ，研究了基質(zhì)中施加不同比例 （、）生物炭對植株生長發(fā)育的影響 。結(jié)果表明 ：隨著生物炭施用量的增加 ，百合的株高 、葉片數(shù) 、開花率均呈先增加后下降的趨勢 ，處理 （）時達(dá)到最大值 ；花蕾數(shù)在處理 （）與差異不顯著 ，與處理 （）處理差異顯著 ；開花數(shù)在處理（）與處理 （）差異顯著 。在百合的蕾期 、花期及花朵凋謝期 ，根長 、根表面積 、根投影面積 、根平均直徑 、總根尖數(shù) 、根分枝數(shù) 、根交叉數(shù) 、根連接數(shù)及葉片表面積均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢 ，處理 （）時各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最大 。蕾期的根表面積 、根投影面積在處理 （）與處理 （）差異不顯著 ；花期的根投影面積 、葉表面積在處理（）與處理 （）差異不顯著 ；花朵凋謝期的根投影面積 、根交叉數(shù)在處理（）與處理 （）差異不顯著 ，說明處理 （）或者處理 （）都有利于百合的生長發(fā)育 ，但處理 （）測得的指標(biāo)優(yōu)于處理 （）。試驗(yàn)中 ，處理（）的各項(xiàng)指標(biāo)與差異不顯著且顯著低于處理 （）、處理 （）和處理 （），說明高用量生物炭可能會對百合的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用 。關(guān)鍵詞 ：生物炭 ；盆栽百合 ；生長發(fā)育中圖分類號 ： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ： 文章編號 ：（）生物炭是黑炭的一種 ，由植物生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)高溫裂解炭化而產(chǎn)生的一類難熔性固態(tài)物質(zhì)，由于其本身含碳量高 、微堿性 、多孔隙結(jié)構(gòu) 、較大的比表面積等特點(diǎn) ，在土壤改良 、增加作物產(chǎn)量 、溫室氣體減排等方面已發(fā)揮巨大作用 ，成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來 ，百合出口量與使用量劇增 ，特別是在切花 、盆花及園林綠化中的應(yīng)用越來越廣泛，因此 ，注重百合生長發(fā)育并提高其品質(zhì)已刻不容緩 。我國是農(nóng)業(yè)大國 ，每年都會產(chǎn)生大量的作物秸稈 ，焚燒是處理這些作物秸稈最經(jīng)濟(jì) 、最直接的方式 ，但由此造成的大氣污染程度已相當(dāng)嚴(yán)重 。為減輕大氣污染就勢必要為這些作物秸稈找到一條變廢為寶的出路 ，生物炭的產(chǎn)生及應(yīng)用就很好的解決了這一問題 ，加之百合系列保健食品對減輕大氣污染造成的肺部傷害也有突出功效 ，生物炭應(yīng)用于百合不僅可以減輕污染 、保護(hù)環(huán)境 ，還可以為百合乃至花卉產(chǎn)業(yè)的培育開辟新途徑 。目前 ，生物炭在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要集中于大田作物（小麥 、玉米等 ）與蔬菜（白菜 、蘿卜等 ）兩大領(lǐng)域 ，對花卉產(chǎn)業(yè)特別是盆栽花卉中施用生物炭尚鮮見報道 。因此 ，以草炭土為基質(zhì) ，采用盆栽試驗(yàn) ，對施用生物炭后的百合生長發(fā)育狀況進(jìn)行研究 ，試圖探明生物炭對百合生長發(fā)育的影響 ，以期為生物炭在園藝方面的推廣奠定理論基礎(chǔ) 。 材料與方法 試驗(yàn)材料供試盆栽基質(zhì)為草炭土 （丹麥進(jìn)口 ）；供試盆栽百合品種為 “粉冠軍 ”，屬東方百合雜種系 ，種球采購于青州市新利花卉苗木專業(yè)合作社 ，規(guī)格為（±）；供試生物炭原料為花生殼 ，由中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn) 。種球安全貯存并度過休眠期 ，挑選大小均勻 、生長良好的種球種植在×花盆中 。供試栽培基質(zhì)及生物炭的基本特性見表。表 生物炭及草炭土的養(yǎng)分差異 基質(zhì)元素含量 生物炭 草炭土 試驗(yàn)方法試驗(yàn)于年月在聊城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物工程中心的連體溫室內(nèi)進(jìn)行 ，設(shè)置個處理 ，即在栽培基質(zhì)中施用生物炭的量分別為（對照 ，生物炭·盆，草炭土·盆）、（，生物炭·盆，草炭土·盆）、（，生 物 炭 · 盆，草 炭 土·盆）、（，生物炭·盆，草炭 土 · 盆）、（，生 物 炭·盆，草 炭 土·盆），每 處 理 設(shè) 置盆重復(fù) （共盆 ），株距為，行距為，栽植深度，一盆一球 ，在栽植種球時施入生 物 炭 ，攪 拌 使 生 物 炭 與 草 炭 土 充 分 混 合 。年月日栽植 ，月日進(jìn)入蕾期 ，月日進(jìn)入開花期 ，整個生長發(fā)育期不施用任何肥料 ，僅把少量肥料按比例配成肥水用于澆灌植株 ，平均周澆水一次 ，定期根除盆內(nèi)雜草 ，最大程度上保證植株長勢一致 ，在百合生長發(fā)育期間根據(jù)溫室內(nèi)的溫度 、濕度及通風(fēng)散熱時間長短適當(dāng)調(diào)整澆水頻次 ，以滿足種球正常生長發(fā)育的需要 。 項(xiàng)目測定 植株株高 、葉片數(shù) 、花蕾數(shù)以及葉片水勢株高 、葉片數(shù) 、花蕾數(shù) 、開花數(shù)逐盆進(jìn)行計算 ，葉片水勢采用水勢儀進(jìn)行測定 。 蕾期 、花期和花朵凋謝期植株根系與葉面積分析根系總根長 、總投影面積 、總表面積 、平均直徑 、總體積 、根尖數(shù) 、根尖分叉數(shù)以及葉片表面積采用根系掃描儀和根系分析系統(tǒng)測定 。 數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 軟件統(tǒng)計 ，使用 統(tǒng)計軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析 （與），均以 “平均值±標(biāo)準(zhǔn)差 ”的形式來表示各圖表中的數(shù)據(jù) 。 結(jié)果與分析 生物炭對盆栽百合生長發(fā)育的影響由表可知 ，不同比例生物炭對百合的生長發(fā)育均具有明顯的促進(jìn)作用 ，平均株高 、葉片數(shù) 、開花率 、平均花質(zhì)量以及葉片水勢均高于對照 。隨著生物炭施用量的增加 ，百合植株高 、葉片數(shù) 、花蕾數(shù) 、開花率 、平均花質(zhì)量以及葉片水勢呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢 ，開花數(shù) 、平均花質(zhì)量和葉片水勢處理與差異不顯著 ，除開花數(shù)在處理最多外 ，其余各指標(biāo)均在處理達(dá)到最大 。與對 照 相 比 ，隨著生物炭施用量的增加 ，、和處理的百合平均株高分別增加了、和，葉片數(shù)分別增加了、和，開花率 分 別 增 加 了、和，平均花質(zhì)量分別增加了、和，其中以開花率的變化幅度最大 。 生物炭對蕾期植株根系及葉片面積的影響由表和圖可知 ，在蕾期 ，不同比例處理的根系與葉表面積均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢 ，根表面積 、根投影面積 、根平均直徑處理與處理差異不顯著 ，其余指標(biāo)均在處理達(dá)到最大值 。、和處理的根長比對照分別增加、；根表 面 積 比 對 照 分 別 增 加、；根 投 影 面 積 比 對 照 分 別 增 加、；根平均直徑 第 期北方園藝比 對 照 分 別 增 加、；總 根 尖 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；根分枝數(shù)比對照分別增加、；根交叉數(shù)比 對 照 分 別 增 加、；根 連 接 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；二級葉表面積比對照分別增加、；一級葉表面積比對照分別增加、。表 生物炭對盆栽百合生長發(fā)育的影響 生物炭株高 葉片數(shù) （單株 ） 花蕾數(shù) （單株 ） 開花數(shù) （單株 ）開花率平均花質(zhì)量 葉片平均水勢 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±注 ：不同小寫字母代表差異顯著 （），下同 。： ， 表 生物炭對盆栽百合蕾期根系的影響 生物炭根長 根表面積 根投影面積 根平均直徑 總根尖數(shù) 根分枝數(shù)根交叉數(shù) 根連接數(shù) ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ±圖 生物炭對百合蕾期葉面積的影響 生物炭對花期根系與葉片面積的影響由表和圖可知 ，在百合開花期 ，不同比例處理的百合根系與葉表面積均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢 ，根投影面積 、根平均直徑處理與處理差異不顯著 ，總根尖數(shù) 、根交叉數(shù)處理與差異不顯著 ，其余均在處理達(dá)到最大值 。、和處理的根長比對照分別增加、；根表面 積 比 對 照 分 別 增 加、；根 投 影 面 積 比 對 照 分 別 增 加、；根平均直徑比 對 照 分 別 增 加、；總 根 尖 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；根分枝數(shù)比對照分別增加、；根交叉數(shù)比 對 照 分 別 增 加、；根 連 接 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；二級葉表面積比對照分別增加、；一級葉表面積比對照分別增加、。北方園藝月 （上 ）表 生物炭對盆栽百合花期根系的影響 生物炭根長 根表面積 根投影面積 根平均直徑 總根尖數(shù) 根分枝數(shù)根交叉數(shù) 根連接數(shù) ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±圖 生物炭對百合花期葉面積的影響 生物炭對花朵凋謝期根系及葉片面積的影響由表和圖可知 ，在百合花朵凋謝期 ，不同比例處理的百合根系與葉表面積均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢 ，根投影面積 、根平均直徑 、根交叉數(shù)在處理與處理差異不顯著 ，根分枝數(shù) 、根交叉數(shù)在處理與差異不顯著 ，其余指標(biāo)均在處理達(dá)到最大值 。、和處 理 的 根 長 比 對 照 分 別 增 加、；根表面積比對照分別增加、；根投影 面 積 比 對 照 分 別 增 加、；根 平 均 直 徑 比 對 照 分 別 增 加、；總根尖數(shù)比對照分別增加、；根分 枝 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；根 交 叉 數(shù) 比 對 照 分 別 增 加、；根連接數(shù)比對 照 分 別 增 加、；二級葉表面積比對照分別增加、；一級葉表面積比對照分別增加、。圖 生物炭對百合花朵凋謝期葉面積的影響 表 生物炭對盆栽百合花朵凋謝期根系的影響 生物炭根長 根表面積 根投影面積 根平均直徑 總根尖數(shù) 根分枝數(shù)根交叉數(shù) 根連接數(shù) ± ± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± ±± ± ± ± ± ± ± 第 期北方園藝 討論與結(jié)論生物炭處理的盆栽百合株高增長較快 ，根系發(fā)育較完善 ，葉面積較大 ，開花率較高 。不同生物炭處理下的百合株高 、根長 、根表面積 、根平均直徑 、根尖數(shù) 、分枝數(shù) 、葉表面積等均高于對照 ，表明生物炭有利于盆栽百合的生長 。植株生長發(fā)育的各項(xiàng)指標(biāo)均在處理 （）達(dá)到最大 ，隨著生物炭施用量的增加 ，處理 （）與處理（）所測的各項(xiàng)指標(biāo)開始下降 ，與處理相比 ，處理的各項(xiàng)指標(biāo)下降幅度更大 ，這在一定程度上說明生物炭施用量過大可能會產(chǎn)生一定的抑制作用 ，其抑制作用可能是由于生物炭具有很高的碳氮比或者是由于部分生物炭導(dǎo)致氮的固定，使其降低了基質(zhì)中的有效氮 ，在某種程度上限制了植株對有效氮的吸收 ，當(dāng)然也有可能是與生物炭自身的高有關(guān)。通常來講 ，地下部根系越長 、根量越多 、根面積越大 ，即根系發(fā)育越完善越能促進(jìn)對基質(zhì)中水肥等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收 ，從而更能滿足地上部植株生長各階段對營養(yǎng)物質(zhì)的需求 。在該試驗(yàn)中 ，施用生物炭處理后的百合植株根長增長 、根表面積與體積增大 、根平均直徑增粗 、根尖數(shù)和分枝數(shù)增加即根系的側(cè)根增多等 ，有利于植株對養(yǎng)分的吸收和利用 ，有利于地上部的生長發(fā)育 。根系發(fā)育越完善越有利于植株對基質(zhì)中水分的吸收 ，在相同的環(huán)境下可提高植株對干旱的適應(yīng) 。該試驗(yàn)中 ，處理 （）的百合根系發(fā)育最完善 ，對基質(zhì)中水分的吸收更充分 ，一定程度上可提高植株的抗旱能力 。由于生物炭本身具有較大的比表面積 ，可借助施入生物炭后增大基質(zhì)的比表面積 、降低基質(zhì)的容重并增加基質(zhì)持水量 ，從而促進(jìn)植物更充分的吸收水分，保證植物各生長階段對水分的需求 。由于生物炭本身具有吸附性 ，能夠吸附多種離子 ，提高基質(zhì)的保肥性能 ，并通過激發(fā)效應(yīng)促進(jìn)基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的分解 ，使養(yǎng)分含量得以迅速提高。該試驗(yàn)結(jié)果表明 ，在一定范圍內(nèi) ，隨著生物炭施用量的增加 ，百合植株根系增長 、面積增加 、直徑增粗 、根尖數(shù)和分枝數(shù)增多 ，隨著根系生長發(fā)育的完善 ，可以更高效的利用基質(zhì)中的水分與養(yǎng)分 ，進(jìn)而促進(jìn)地上部葉片的生長 ，葉表面積也隨之增大 ，說明植株的地上部與地上部是相互聯(lián)系的 ，根系越完善 ，吸收的水分與營養(yǎng)物質(zhì)越多 ，地上部葉片生長較快 、葉面積增大 ，導(dǎo)致光合作用提高 ，制造更多的有機(jī)物輸送到根部又會促進(jìn)根系的生長 。總之 ，生物炭對百合植株根 、葉等器官的生長會產(chǎn)生一定作用 ，但有關(guān)其內(nèi)在機(jī)制目前還不清楚 ，未來研究重點(diǎn)應(yīng)放在生物炭對植株養(yǎng)分吸收 、產(chǎn)物分配及各種離子的遷移和有效性的影響等方面上來 。另外 ，百合在各階段生長過程中需要大量營養(yǎng)元素 ，在該試驗(yàn)中 ，僅通過生物炭與基質(zhì)混合的方式提供養(yǎng)分是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 ，還需要外界營養(yǎng)物質(zhì)的輸入 ，因此 ，在以后的生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)合理施用水肥以達(dá)到基質(zhì)養(yǎng)分平衡 ，進(jìn)而滿足盆栽百合的各階段生長需要 。參考文獻(xiàn)孟軍 ，陳溫福 中國生物炭研究及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 （社會科學(xué)版 ），（）：李力 ，劉婭 ，陸宇超 ，等 生物炭的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)用的研究進(jìn)展 環(huán)境化學(xué) ，（）：陳溫服 ，張偉明 ，孟軍 農(nóng)用生物炭研究進(jìn)展與前景 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ，（）：翁福軍 ，盧樹昌 生物炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展與前景北方園藝，（）：陳偉 ，周波 ，束懷瑞 生物炭和有機(jī)肥處理對平邑甜茶根系和土壤微生物群落功能多樣性的影響 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ，（）：王曉輝 ，郭光霞 ，鄭瑞倫 ，等 生物炭對設(shè)施退化土壤氮相關(guān)功能微生物群落豐度的影響 土 壤 學(xué) 報 ，（）： 呂英民 ，吳沙沙 ，張啟翔 百合鱗莖發(fā)育生物學(xué)研究進(jìn)展北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，（）：吳祝華 ，施季森 ，池堅(jiān) ，等 觀賞百合資源與育種研究進(jìn)展南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版 ），（）：張偉明 ，孟軍 ，王嘉宇 ，等 生物炭對水稻根系形態(tài)與生理特性及產(chǎn)量的影響 作物學(xué)報 ，（）：劉新源 ，劉國順 ，劉宏恩 ，等生物炭施用量對煙葉生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) ，（）：劉明 ，來永才 ，李煒 ，等生物炭與氮肥施用量對大豆生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響 大豆科學(xué) ，（）：苗微生物炭陳化對土壤養(yǎng)分和水稻生長的影響沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) ，王浩 ，焦曉燕 ，王勁松 ，等不同氮肥水平下生物炭對高粱苗期生長及有關(guān)生理特性的影響 華北農(nóng)學(xué)報 ，（）：王軍 ，施雨 ，李子媛 ，等生物炭對退化蔬菜地土壤及其修復(fù)過程中 產(chǎn)排的影響 土壤學(xué)報 ，（）：李博 ，李巧玲 ，范長華 ，等施用生物炭與硝化抑制劑對菜地綜合溫室 效 應(yīng) 的 影 響 應(yīng) 用 生 態(tài) 學(xué) 報 ，（）：北方園藝月 （上 ） 陳延華 ，廖上強(qiáng) ，李艷梅 ，等生物炭和園林廢棄堆腐物對設(shè)施蔬菜的影響 ：土壤理化性質(zhì)及產(chǎn)量 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 ，（）： ， ， ， ，（）： ， ， ， ，： ， ， ， ，（）：俞映倞 ，薛利紅 ，楊林章 ，等生物炭添加對酸化土壤中小白菜氮素利用的影響 土壤學(xué)報 ，（）： ， ： ，：王浩 ，焦曉燕 ，王勁松 ，等生物炭對土壤水分特征及水脅迫條件下高粱生長的影響 水 土 保 持 學(xué) 報 ，（）：顏永毫 ，鄭紀(jì)勇 ，張興昌 ，等生物炭添加對黃土高原典型土壤田間持水量的影響 水土保持學(xué)報 ，（）： ， ， ， ： ，：戴靜 ，劉陽生生物炭的性質(zhì)及其在土壤環(huán)境中應(yīng)用的研究進(jìn)展 土壤通報 ，（）：鄭浩蘆竹生物炭對農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境的影響青島：中國海洋大學(xué) ，袁金華 ，徐仁扣生物質(zhì)炭的性質(zhì)及其對土壤環(huán)境功能影響的研究進(jìn)展 生態(tài)環(huán)境學(xué)報 ，（）：王萌萌 ，周啟星生物炭的土壤環(huán)境效應(yīng)及其機(jī)制研究環(huán)境化學(xué) ，（）： ， ， （ ， ， ）： ， ， （，） ， ， ， （）； （） ， （） （） ， ， ， ， ， ， ， ， （） （） （） ； （） （） ； （） （） ， （） （） ， （） （） ， （） ， （） （），（），（）， ：； ； 第 期北方園藝