竹炭基質(zhì)對小青菜生長的影響

王虹，王穎，閻君，朱為民

(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實驗室，上海 201403)

生物炭是植物或動物來源的生物質(zhì)材料在低氧或者無氧環(huán)境下的熱解產(chǎn)物[1]，可以作為高度穩(wěn)定的碳源在土壤中存留數(shù)千年[2]。大多數(shù)生物炭具有較好的理化性質(zhì)，如較大的比表面積，較高的pH值，合理的孔隙度及持水性能等，此外，生物炭還可提高土壤肥力，吸附土壤中殘留的除草劑、殺蟲劑及吸收有機(jī)物質(zhì)腐熟過程中釋放的有毒物質(zhì)等，因此生物炭可以作為理想的土壤改良劑[3-5]。竹炭是竹材經(jīng)過熱解后得到的多孔性物質(zhì)[6]，是生物炭的一種，因此具有生物炭的一些特性，如較高的比表面積，較強(qiáng)的吸附能力，較好的保水透氣性能等[7]。竹子在我國種植面積較廣，因此，可作為良好的生物炭原料[8]。但是，我們也要注意到，不同來源的生物炭對植物生長的促進(jìn)或抑制的作用是不同的，如夏亞真等[9]的研究表明，在育苗基質(zhì)中加入20%的以小麥秸稈和花生殼為原料的生物炭可以更好地促進(jìn)番茄幼苗的生長；但Deenik等[10]的研究則表明，以澳洲堅果殼(MNS)為碳源的生物炭抑制了生菜及玉米的生長。因此，不同生物炭在施用前應(yīng)做好效果評估工作。

綠葉蔬菜含礦物質(zhì)和維生素較為豐富，是長三角地區(qū)栽培的重要蔬菜品種。胡玥[11]的研究表明，與土壤栽培相比，基質(zhì)栽培可顯著提高綠葉菜的產(chǎn)量。現(xiàn)階段，綠葉菜基質(zhì)生產(chǎn)中主要的栽培基質(zhì)為草炭，但由于其不可再生性及價格逐年上漲，已經(jīng)限制其在基質(zhì)栽培中的應(yīng)用。因此，本研究以竹炭生物炭為原料，研究不同比例竹炭對小青菜生長的影響，以期為竹炭等生物炭在小青菜基質(zhì)栽培中的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的小青菜品種為華王，由上海科園種子有限公司提供。竹炭基質(zhì)購于杭州市姚氏炭業(yè)有限公司。草炭和蛭石基質(zhì)購于上海青都園藝有限公司。

1.2 處理設(shè)計

試驗在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所人工種植室內(nèi)進(jìn)行。試驗設(shè)置5個處理，以草炭蛭石體積比為2∶1的基質(zhì)作為對照(CK)，T1為竹炭20%+CK 80%(1∶4)，T2為竹炭25%+CK 75%(1∶3)，T3為竹炭33%+CK 67%(1∶2)，T4為竹炭50%+CK 50%(1∶1)。小青菜播于72孔穴盤中，每個處理6盤，重復(fù)3次。小青菜生長的光周期為12 h，光強(qiáng)在200 μmol·m-2·s-1左右，相對濕度為60%～70%，晝/夜溫度保持在25 ℃/20 ℃左右。定期澆灌園式配方的營養(yǎng)液，播種25 d后測定小青菜植株的生長量。

1.3 測試方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定

各處理基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、大小孔隙比等物理性質(zhì)的測定參照郭世榮[12]的方法。pH值及EC的測定采用體積比 1∶5浸提法測定，稱取10 g風(fēng)干基質(zhì)加蒸餾水50 mL，劇烈振蕩后放置30 min，用定量濾紙過濾，以pH計(梅特勒-托利多S40)測定各處理基質(zhì)的pH值，用數(shù)字電導(dǎo)儀(DDS-11H 型)測定EC值。

1.3.2 小青菜生長及生理指標(biāo)的測定

小青菜播種25 d后，各處理隨機(jī)選擇5株完整的植株，采用電子天平測定其干鮮重，采用葉面積測定儀測定其葉面積，采用95%乙醇提取法測葉綠素含量，采用TTC法測定根系活力。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS軟件中的新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加竹炭后對基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

從表1可以看出，各處理基質(zhì)的容重為0.24～0.32 g·cm-3，總孔隙度為66.02%～77.50%，通氣孔隙為25.05%～31.20%，大小孔隙比為0.61～0.67，pH值為6.08～7.65，EC值為0.73～1.49 mS·cm-1，均基本符合優(yōu)良基質(zhì)的要求。與CK相比，添加一定比例的竹炭基質(zhì)后，可降低基質(zhì)的容重及EC值，例如，與對照相比，T1、T2、T3及T4處理的容重和EC值分別降低了12.5%、18.8%、21.9%、25%和12.8%、33.8%、40.5%、50.9%。但是與之相反的是，添加竹炭后，可增加基質(zhì)的孔隙度及pH值。與對照相比，T1、T2、T3及T4處理的總孔隙度分別增加了2.4、4.2、9.2、11.5百分點(diǎn)；pH值分別增加了7.6%、14.0%、17.1%、17.8%。

表1 不同基質(zhì)的理化性質(zhì)

注：同列不同行數(shù)據(jù)后沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表2同。

2.2 不同比例的竹炭基質(zhì)對小青菜生長的影響

由表2可以看出，在CK中添加不同比例的竹炭后影響了小青菜植株的生長。其中，T1和T2處理在鮮重、干重、根冠比及葉面積等生長相關(guān)的指標(biāo)上顯著高于CK處理。例如，與CK相比，T1和T2處理分別使鮮重、干重、根冠比及葉面積增加了9.8%、15.3%、35.0%、9.1%和28.9%、27.9%、45.0%、20.1%。但是與之相反的是，與對照相比，T4處理抑制了小青菜的生長。

表2 不同比例的竹炭基質(zhì)對小青菜生長的影響

2.3 不同基質(zhì)對小青菜葉綠素含量及根系活力的影響

葉綠素在植物光合作用中起到重要的作用，葉綠素含量的多少與植物的生長密切相關(guān)。由圖1所示，添加適當(dāng)比例的竹炭基質(zhì)，有利于小青菜葉綠素的合成。與CK相比，T2處理顯著的提高了小青菜葉綠素含量，T1和T3處理則與對照差異不顯著，但T4處理降低了小青菜葉綠素的含量。此外，我們測定了不同處理小青菜的根系活力。在CK的基礎(chǔ)上添加不同比例的竹炭后，有利于增加小青菜根系的活力，其中，T1、T2和T3處理分別比CK的根系活力提高了38.1%、54.2%和33.2%。

3 小結(jié)與討論

栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)影響了植株的生長。在本實驗條件下，在常規(guī)栽培基質(zhì)中添加竹炭后，有助于提高基質(zhì)的孔隙度和pH值，降低基質(zhì)容重。這與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相同[12-13]，如趙倩雯等[12]的研究表明，在常規(guī)育苗基質(zhì)中添加不同比例的玉米秸稈生物炭和花生殼生物炭后可增加基質(zhì)的通氣孔隙度及pH值，這可能與生物炭質(zhì)量較輕，pH值較高有關(guān)[14-15]。但是與之研究結(jié)果不同的是，我們的研究表明，在CK中添加竹炭后降低了基質(zhì)的EC值，這可能與竹炭基質(zhì)的EC值較低有關(guān)。

圖1 不同比例的竹炭基質(zhì)處理對小青菜葉綠素含量及根系活力的影響

在常規(guī)基質(zhì)中添加竹炭后，影響了小青菜的生長。與CK相比，T1和T2處理顯著提高了植株的鮮重、干重、根冠比及葉面積等生長相關(guān)的指標(biāo)，同時，提高了植株葉綠素含量及植株根系活力，而T4處理則在一定程度上抑制了小青菜的生長。Lu等[16]的研究認(rèn)為，添加適當(dāng)比例的竹炭有利于植物的生長，這可能是因為添加竹炭后可增加植物對P的吸收和利用。但是當(dāng)添加的竹炭基質(zhì)的比例大于33%時，則對小青菜的生長起到了抑制的作用，這可能與基質(zhì)的pH值較高，或者我們使用的竹炭基質(zhì)中含有某些不利于植物生長的物質(zhì)有關(guān)，這還需我們進(jìn)一步加以研究。總之，在常規(guī)基質(zhì)中，添加25%的竹炭基質(zhì)，有助于降低基質(zhì)容重，提高基質(zhì)孔隙度，并顯著增加植株干鮮重等生長指標(biāo)，及提高葉綠素及根系活力等生理指標(biāo)。但是，本試驗只在人工種植室內(nèi)進(jìn)行的，還需在大棚及溫室中進(jìn)一步驗證。