不同用量生物炭對(duì)甘薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

施立善　朱蘊(yùn)晨　尚賞　盧廣遠(yuǎn)

摘 要：以甘薯品種商薯19為試驗(yàn)材料，研究了小麥生物炭不同用量對(duì)甘薯蔓長、莖粗、LAI和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：施用生物炭能夠促進(jìn)甘薯蔓長、莖粗的生長，提高LAI值，增加甘薯產(chǎn)量，其中以處理A4最佳，即施用小麥生物炭20t/hm2，甘薯產(chǎn)量可達(dá)58021.35kg/hm2。因此，在豫東地區(qū)種植甘薯，應(yīng)根據(jù)土壤的特性、肥力、管理水平等合理施用小麥生物炭。

關(guān)鍵詞：生物炭;不同用量;甘薯;農(nóng)藝性狀;產(chǎn)量

中圖分類號(hào) S531;S156 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2021）17-0112-04

Effects of Different Biochar Dosages on Agronomic Characters and Yield of Sweet Potato

SHI Lishan1 et al.

（1Agricultural Technology Extension Station of Suiyang District，Shangqiu 476000， China）

Abstract： In this study， the sweet potato variety Shangshu 19 was used as the experimental material to study the effects of different amounts of wheat biochar on the length， stem diameter， LAI and yield of sweet potato. The results showed that the application of biochar to sweet potato could promote the growth of sweet potato vine length and stem thickness， increase the LAI value and the yield of sweet potatoes; It was necessary to apply it reasonably according to the soil characteristics， fertility and management level when planting sweet potatoes in eastern Henan and applying wheat biochar， the biochar was best treatment A4 in this study which was the application per hectare with 20 tons of wheat biochar， the output of sweet potato was 58021.35kg/hm2.

Key words： Biochar; Different dosages; Sweet potato; Agronomic characteristics; Yield

甘薯是我國重要的效益型能源作物之一[1]。在產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益驅(qū)使下，氮肥和化學(xué)除草劑的過量投入和施用導(dǎo)致土壤酸化、土壤容重升高、可利用肥料率降低、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和毛細(xì)管破壞加劇[2]，嚴(yán)重威脅甘薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何有效改良耕層土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤保水保肥能力及減少氮肥和除草劑的施用[3]，將為甘薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支撐。

近年來，諸多研究表明生物炭可改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤孔隙度，影響土壤的緊實(shí)程度[4]，降低土壤容重[5]，提高土壤吸附能力，從而導(dǎo)致土壤含水量上升[6]，提升土壤pH，減輕酸化程度[7]，增加土壤陽離子交換量等[8]。生物炭含有豐富的K+、Mg2+、Ca2+等離子，可作為養(yǎng)分直接被植物吸收利用[9-10]。大量研究表明生物炭可以增加作物產(chǎn)量[11-14]，如生物炭可顯著提高玉米的干物質(zhì)積累量[15]，施用生物炭對(duì)番茄幼苗的株高、莖粗均有顯著促進(jìn)作用[16]，生物炭在生長后期能顯著促進(jìn)烤煙的干物質(zhì)量積累[17]，生物炭能明顯增加酸性稻田水稻產(chǎn)量[18]。但也有研究指出生物炭會(huì)抑制作物產(chǎn)量[19]。關(guān)于生物炭對(duì)蔬菜、果樹、烤煙和大田作物[20-24]等增產(chǎn)效益的研究很多，但生物炭應(yīng)用于甘薯大田生產(chǎn)的報(bào)道卻很少。為此，本試驗(yàn)以商薯19為試驗(yàn)材料，探究小麥生物炭不同施用量對(duì)甘薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，為生物炭大面積應(yīng)用于甘薯生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2019年6—11月在睢陽區(qū)農(nóng)業(yè)高效示范試驗(yàn)基地（睢陽區(qū)路河鄉(xiāng)）進(jìn)行，土壤類型為潮土類輕壤土，容重1.107g/cm3，前茬小麥產(chǎn)量水平為7857kg/hm2，耕層（10～25cm）土壤主要養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)15.7g/kg、全氮0.83g/kg、堿解氮81.4mg/kg、速效磷23.7mg/kg、速效鉀137.4mg/kg，pH 7.1。

1.2 供試材料 甘薯品種為商薯19，由商丘市農(nóng)林科學(xué)院甘薯研究室提供;小麥生物炭由商丘三利新能源有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用生物炭不同施肥量（A）單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，生物炭施用量設(shè)7個(gè)處理：A0（0t/hm2）、A1（5t/hm2）、A2（10t/hm2）、A3（15t/hm2）、A4（20t/hm2）、

A5（25t/hm2）、A6（30t/hm2），3次重復(fù)。小區(qū)5行區(qū)，行長6m，行距0.7m，株距0.25m，密度57145株/hm2。

1.4 試驗(yàn)方法 2019年6月5日小麥?zhǔn)斋@后進(jìn)行整地、起壟，同時(shí)施入基肥：磷肥（過磷酸鈣P2O5含量8.9%）420kg/hm2、鉀肥（硫酸鉀K2O含量50%）375kg/hm2、氮肥（尿素N含量45%）180kg/hm2。小區(qū)四周埋塑料薄板深0.5m、高0.1m，防止生物炭和土壤養(yǎng)分?jǐn)U散和流失。2019年6月8日下午進(jìn)行甘薯插秧，人工按標(biāo)尺定點(diǎn)傾斜45°扦插，重復(fù)之間留1.5m走道，便于觀察記載。試驗(yàn)周圍種植10行保護(hù)行，管理同大田生產(chǎn)。甘薯于2019年10月30日下午收獲。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法 甘薯生育期間從栽植后50d開始每隔l0d共計(jì)4次（分別是7月28日、8月8日、8月19日、8月30日）和收獲期10月30日，調(diào)查甘薯蔓長、莖粗、分枝數(shù)等農(nóng)藝性狀（數(shù)據(jù)測(cè)量取第1壟）。收獲中間3壟進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，同時(shí)取樣10株進(jìn)行考種。蔓長：測(cè)定甘薯莖基部到頂部生長點(diǎn)的垂直距離;莖粗：測(cè)定距離莖基部10cm處直徑;LAI：利用LAM-B葉面積測(cè)定儀測(cè)定單株總?cè)~面積，再計(jì)算出葉面積指數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理 采用DPS 7.05利用Duncan新復(fù)極差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物炭用量對(duì)甘薯蔓長和莖粗的影響 由圖1、2可知，施用小麥生物炭對(duì)甘薯的蔓長、莖粗生長都有促進(jìn)作用，并且隨著小麥生物炭施用量的增加，蔓長和莖粗增加的速率越大。對(duì)蔓長的促進(jìn)作用在栽后80d前表現(xiàn)為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0，在栽后80d到收獲表現(xiàn)為A5>A4>A6>A3>A2>A1>A0;而對(duì)莖粗的促進(jìn)作用一直表現(xiàn)為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0。由圖2可知，小麥生物炭不同施用量對(duì)甘薯蔓長、莖粗增長速率的影響不同，但總體趨勢(shì)相似。對(duì)蔓長的影響表現(xiàn)為：栽后80d前，A1、A2增速較慢，A3增速居于中間，A4、A5、A6增速逐漸升高，但增速差異不大;栽后80d后到收獲期前，A1、A2增速降低緩慢，其他4個(gè)處理降速較快，其中A6降速最大。而對(duì)于莖粗的影響表現(xiàn)為：在栽后60d時(shí)各處理增速達(dá)到最大值，之后莖粗增速降低，栽后80d時(shí)達(dá)到最低，之后到收獲期莖粗增速變大。造成蔓長、莖粗不同變化趨勢(shì)的原因在于：一是甘薯由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L，2種生長共存，生殖生長逐漸加強(qiáng);二是小麥生物炭的過量施入，影響甘薯地下部生長。

2.2 不同生物炭用量對(duì)甘薯LAI的影響 由圖3可知，施用小麥生物炭對(duì)甘薯的LAI有促進(jìn)作用，各處理均較對(duì)照有不同程度的提高。在栽后80d前，LAI表現(xiàn)為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0，在栽后80d至收獲期LAI表現(xiàn)為A4>A3>A2>A5>A6>A1>A0。LAI的增長速率在栽植60d時(shí)達(dá)到最大，其后增長速率逐漸降低，A5、A6表現(xiàn)為一直降低，A1、A2、A3、A4表現(xiàn)為在栽植后80d時(shí)有所增加，在收獲期增長速率表現(xiàn)為A4>A3>A2>A5>A6>A1>A0，這與LAI的表現(xiàn)一致。其原因與影響蔓長、莖粗的相同。

2.3 不同生物炭用量對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響 由表1可知，不同用量生物炭對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響各不相同，但均較對(duì)照增產(chǎn)。隨著生物炭施用量的增加，A1～A3甘薯產(chǎn)量呈直線上升，A3～A6甘薯產(chǎn)量呈拋物線狀，并在A4達(dá)到最高點(diǎn)（甘薯產(chǎn)量3868.09kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)20.29%）（圖4）。A5、A6甘薯產(chǎn)量分別為3771.62、3691.90kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)17.29%、14.81%，但較A4甘薯產(chǎn)量降低了3.00%和5.48%。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同用量的小麥生物炭對(duì)甘薯農(nóng)藝性狀（蔓長、莖粗和LAI）的促進(jìn)作用存在差異，甘薯不同農(nóng)藝性狀對(duì)小麥生物炭不同施用量的敏感度的差異顯著性較大，表現(xiàn)為蔓長>LAI>莖粗，而甘薯產(chǎn)量則隨小麥生物炭施用量的增加呈現(xiàn)先直線后拋物線形狀的變化。因此，在豫東地區(qū)種植甘薯應(yīng)根據(jù)土壤的特性、肥力、管理水平等合理施用小麥生物炭。本試驗(yàn)中以處理A4最佳，即施用小麥生物炭20t/hm2，甘薯產(chǎn)量可達(dá)58021.35kg/hm2。

生物炭對(duì)甘薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，并不是施用量越多越好，而是有一定的范圍，施用量過多反而會(huì)影響甘薯的生長發(fā)育。劉明等研究表明，生物炭施用量越大，大豆株高降低幅度越明顯[25];南江寬等[26]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭過多時(shí)，高粱生物量和株高均顯著降低;陳森[27]等探究了土壤中施入生物炭對(duì)白菜生長的影響，發(fā)現(xiàn)生物炭施用量大時(shí)白菜鮮質(zhì)量表現(xiàn)下降趨勢(shì)。這表明生物炭適宜的用量能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，而過量的生物炭則會(huì)抑制植物的生長發(fā)育，這與本研究結(jié)果一致。

基金項(xiàng)目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（nycytx-16-C-5）。

作者簡介：施立善（1970—），男，河南睢陽人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物栽培技術(shù)研究和新品種、新技術(shù)示范推廣工作。 通訊作者 收稿日期：2021-07-08

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（責(zé)編：徐世紅）