不同原料生物炭對水稻幼苗發育的影響評估

王晉　莊舜堯　曹志洪　蔡憲杰　程森　張偉峰　孫平

摘要[目的]研究不同原料生物炭對水稻幼苗生長發育的影響，為生物炭田間施用提供理論支持。[方法]采用竹炭、稻稈炭和煙稈炭，通過不同添加量對水稻幼苗進行培養并測定幼苗長度和干重，以探究不同生物炭對水稻發育的潛在影響。[結果]3種生物炭在添加量小于10%時為安全用量，竹炭和稻稈炭的最適添加量為5%左右，煙稈炭最適添加量在0.5%～1.0%；3種生物炭添加量超過50%時均會抑制水稻幼苗生長，其中煙稈炭抑制效果最強。[結論]適量添加生物炭有益于水稻幼苗生長，煙稈炭可能會對作物產生不良作用，應嚴格控制施用量和施用方法。

關鍵詞生物炭；水稻；竹炭；稻稈炭；煙稈炭

中圖分類號S156文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07360-03

基金項目滬皖現代煙草農業高科技示范園科技項目專項（CF56.1ZJ1）。

作者簡介王晉（1985-），男，山西平定人，在讀博士，從事土壤環境化學研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事土壤環境化學研究。

收稿日期20140630生物炭作為一種常用的土壤改良劑，具有調節土壤pH、防止土壤養分流失、吸附重金屬等多種功能[1-3]，其結構穩定，又能作為一種穩定的碳庫來控制溫室氣體向大氣中釋放[4]。生物炭原料來源廣泛，易于獲得，林地凋落物、部分城市垃圾、工農業有機廢棄物以及生長力強的植物等均可用于生物炭的制備[5-6]。

然而，不同原料制成的生物炭對土壤和作物的影響也存在差異。通常生物炭的添加能夠促進植物生長和作物增產，改良土壤多種物理化學性質，并且增強土壤微生物的活動。但生物炭本身可能也會含有對作物和土壤微生物產生危害的物質，如重金屬、多環芳烴、酚類物質等[7]。也有很多研究報道生物炭的使用會對作物產生不良效果[8]。因此，在施用生物炭之前需要對其潛在的不良效應和最佳用量進行評估[9-10]。當前生物炭直接對作物造成負面作用的研究較少。植物幼苗發育階段對土壤環境較為敏感，因此，筆者用3種不同原料來源的生物炭對水稻幼苗進行培養，探究不同生物炭對水稻發育的潛在影響，從而為田間水稻生產活動中適用生物炭種類和最佳用量的制定提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料供試水稻品種為日本晴（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）。將竹材、稻草及煙稈在450 ℃高溫厭氧條件下制成竹炭、稻稈炭及煙稈炭。水稻土采自安徽省宣城市宣州區楊柳鎮新龍村，風干過5 mm篩備用。

1.2方法

1.2.1 生物炭添加梯度。 3種原料的生物炭分別與水稻土按不同比例混合，生物炭含量占基質重量分別為0.5%、1.0%、2.5%、5.0%、10.0%、50.0%、100.0%，分裝于50 ml管中，每管加水20 ml室溫放置24 h，每個處理3個重復，空白為不添加任何生物炭的水稻土。

1.2.2 水稻浸種催芽。水稻種子洗凈消毒后，在恒溫培養箱中30 ℃浸種催芽48 h。待多數種子露白后選取大小均一的種子移栽至裝有添加不同生物炭土壤的50 ml管中，每管3粒種子。恒溫25 ℃培養14 d，培養期間每天補充水分保持管內濕潤。

1.2.3 幼苗生長指標的測定。處理期間每天記錄株高并照相。培養14 d后，將每管3株幼苗全部取出，洗凈根部土壤，每種處理選取長勢均一的7株測定芽長和根長；再將每管3株幼苗地上地下部分分開，105 ℃下殺青2 h，65 ℃下烘干至恒重，分別測定芽干重和根干重。

1.3數據處理數據采用SPSS 20.0進行統計分析，并用Excel和OriginPro 8.6作圖。

2 結果與分析

2.1不同生物炭基本性質從表1可以看出，煙稈炭pH最小為8.15，竹炭最大為10.05，3種炭均呈堿性。煙稈炭營養元素含量較高，全氮、銨態氮、硝態氮、全磷、有效磷、全鉀和有效鉀含量均顯著高于竹炭和稻稈炭（P<0.05）。化學性質方面竹炭和稻稈炭差異較小，可能是由于兩者均屬禾本科，在分類學上相近，而煙稈炭與它們成分差異較大。