灌水量和生物炭施用量對溫室番茄植株葉片葉綠素含量的影響

陳可欣，張文哲，李林艷，蘇意翔，歐琦駿

（河海大學農業科學與工程學院，江蘇 南京 211100）

0 引言

生物炭是指由農業廢棄物、垃圾及其他廢棄物等生物質在無氧或限氧條件下經過350℃~450℃熱解而炭化產生的高度芳香化的一類難溶性固態物質[1]，為疏松多孔的結構，比表面積較大，吸水、氣能力強[2]。絕大多數生物質炭為堿性，pH值為7~10，因此，利用生物質炭可以進行酸性土壤的改良、保水保肥能力的改善以及有機污染物的吸附等方面的研究[3]。目前已有研究表明，生物炭能夠提高一些蔬菜品種的產量[4-5]和肥料利用率，并且具有土壤保肥能力[6-7]。

番茄是我國栽培面積最大的蔬菜之一，也是最主要的果菜類蔬菜之一。隨著園藝設施的發展，番茄生產基本實現了周年生產和均衡供應的目標。但由于集約化程度高、復種指數高等特點，番茄連作障礙問題日益突出，棚室土壤理化性狀逐步惡化，嚴重制約設施番茄生產的可持續發展[8]。生物炭對土壤物理和化學性質具有明顯的改良作用。生物炭的多孔結構可以使土壤表層的孔隙度增大、容重降低，有助于解決因長期過量施用化肥而引起的土壤板結問題。生物炭可以吸附和保持水分，且能夠增強土壤水分的滲透性[9-10]。在蔬菜育苗基質中添加生物炭，不僅可以提高基質吸附和保持水分的能力，降低養分淋溶，還可以解決育苗基質資源不足的難題，廢物利用、變廢為寶，實現資源的再利用[11]。施用生物炭還能有效促進園藝作物生長發育，提高產量，改善品質。生物炭處理顯著增加了南豐蜜橘春梢的長度和粗度，增加葉片營養成分，提高南豐蜜橘的產量，改良果實的風味品質和化渣性品質[12]。本試驗以番茄為試驗材料，通過大棚盆栽對比試驗，研究不同灌水量和不同生物炭施用量對溫室番茄葉綠素含量的影響，為其在蔬菜育苗中的合理利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1）試驗田：本試驗在河海大學江寧校區節水園區大棚內進行，南北走向，盆栽為圓柱形塑料桶，試驗土質為黏性土。

2）試驗作物：供試作物為番茄。

3）施用肥料：移栽前施復合肥料作為底肥。

1.2 試驗方法

1）采用大棚盆栽對比試驗研究方法，每個盆栽種植1株，盆栽株距50 cm（加寬株距，方便管理）。采用地表定量澆灌方式。

2）番茄生育期：苗期、開花期、坐果期、快速成長期、成熟期。依據大棚番茄栽培手冊及田間管理方式，進行除草、落蔓、施肥、防止病蟲害等田間工作。

3）環境因子：記錄大棚內溫度、濕度、葉片溫度、土壤溫度（測含水量時可測得）。

4）蒸發蒸騰量：采用稱重法實測大棚番茄日蒸發蒸騰量，用1臺稱重電子天平對桶栽番茄日蒸發蒸騰量進行觀測，計算需水量（記錄灌溉定額與灌水定額）。

5）設計方案：共設計12組處理，每組6株。

處理1（T1）：添加1%生物炭、灌水量0.8ET；

處理2（T2）：添加1%生物炭、灌水量1.0ET；

處理3（T3）：添加1%生物炭、灌水量1.2ET；

處理4（T4）：添加3%生物炭、灌水量0.8ET；

處理5（T5）：添加3%生物炭、灌水量1.0ET；

處理6（T6）：添加3%生物炭、灌水量1.2ET；

處理7（T7）：添加5%生物炭、灌水量0.8ET；

處理8（T8）：添加5%生物炭、灌水量1.0ET；

處理9（T9）：添加5%生物炭、灌水量1.2ET；

處理10（CK-W0.8）：添加0%生物炭、灌水量0.8ET；

處理11（CK-W1.0）：添加0%生物炭、灌水量1.0ET；

處理12（CK-W1.2）：添加0%生物炭、灌水量1.2ET。

1.3 項目測定及方法

葉綠素含量的測定方法：葉綠素儀，實驗日期分別為5月2日、5月9日、5月16日、5月24日、5月30日。

1.4 數據分析

采用軟件Excel 2019進行數據分析。

2 結果與分析

灌水量和生物炭施用量對溫室番茄葉綠素含量的影響。

番茄葉片的葉綠素含量可反映出番茄植株的生理機能情況及生長狀況。本實驗中的葉綠素含量是指每組植株指定葉片在不同實驗時間測得的葉綠素含量去除偶然性數值之后的均值。

相同灌水量條件下生物炭施用量對葉綠素含量隨試驗次數變化的影響，如圖1所示。由圖1可知，在生物炭施用量方面分析，在相同的灌水量條件下，葉綠素隨生物炭施用量的增加而衰減。生物炭施用量為1%的實驗組葉綠素含量在前期實驗中大致等于且略高于對照組，在后期實驗中遠高于對照組。

相同生物炭施用量條件下灌水量對葉綠素含量隨試驗次數變化的影響，如圖2所示。由圖2可知，在灌水量方面分析，在相同的生物炭施用量條件下，葉綠素含量隨灌水量的增加而增大。

由圖1、圖2可知，在相同的灌水量條件和相同的生物炭施用量條件下，第1到第3次實驗中，葉綠素積累，對應的是葉片的成長期，在第3次實驗時間前后葉綠素含量達到最大值。第3到第5次實驗中，葉綠素衰退，含量變少，對應葉片的衰老過程。且對照組在第3到第5次實驗中葉綠素衰退的速度最快，其次為1%生物炭施用量組、3%生物炭施用量組和5%生物炭施用量組。

圖1 相同灌水量條件下生物炭施用量對葉綠素含量隨試驗次數變化的影響

圖2 相同生物炭施用量條件下灌水量對葉綠素含量隨試驗次數變化的影響

3 討論與結論

3.1 討論

由圖1可知，在灌水量相同的條件下，每次實驗中，葉綠素含量大致符合1%生物炭施用量組大于3%生物炭施用量組，大于5%生物炭施用量組。但后兩次實驗中，有些組別不符合此規律，原因在于：生物炭的施加有利于減緩葉片的衰老，后兩次實驗時，生物炭施用量為1%的實驗組衰老較快，導致其葉綠素含量低于生物炭施用量更高的實驗組。其他類似與得出規律不符的組別也可用葉片衰老速度不同來解釋。

由圖1可知，生物炭施用量為1%時可促進植株葉片的葉綠素積累，但存在一些組別中對照組葉綠素含量高于生物炭施用量為1%的實驗組，原因在于：由于對照組耗水較快，實驗時對照組的灌水頻率較大，從而導致葉綠素積累加快。其他類似與得出規律不符的現象也可由灌溉方案不同造成。

3.2 結論

本研究通過對比不同生物炭施用量和不同灌水量對番茄植株葉片葉綠素含量的影響，得到以下結論：

1）在相同的灌水量條件下，生物炭的施加可促進番茄植株葉片葉綠素積累，且1%生物炭施用量條件下對葉綠素積累的促進效果最佳，其次為3%和5%。

2）在相同的灌水量條件下，生物炭的施加可減緩葉綠素的衰退，減緩植株葉片的衰老，即葉片衰老速度為對照組最快，生物炭施用量為5%的實驗組最慢，衰老速度隨生物炭施用量的增加而減緩。

3）在相同的生物炭施用量條件下，灌水量對植株葉片葉綠素積累起促進作用，葉綠素的積累隨灌水量的增大而增大。

本研究表明，適量生物炭作為添加劑可以提高植株葉片葉綠素含量，提高番茄植株的質量，具有生產上推廣應用的潛力。