灌水量和生物炭施用量對溫室番茄株高莖粗的影響

張文哲，陳可欣，歐琦駿，李林艷，蘇意翔

（河海大學農業科學與工程學院，江蘇 南京 211100）

0 引言

生物炭是將大量的農業固體有機廢棄物在缺氧和相對“較低”的溫度（＜700℃）條件下裂解形成的固態物質[1]。生物炭自身富含有機炭和一定量的礦物質養分，具有微孔結構和官能團以及較大的比表面積和孔隙度，不僅可以吸持土壤中有機質能夠吸持的養分，還可以吸持土壤中有機質不能吸持的養分[2]，增強土壤水分滲透性[3]，減少土壤養分淋溶，提高養分利用率等。研究發現，在水稻育苗基質中添加生物炭可以改善基質水分存留時間和養分淋失速率，促進水稻根系代謝速率，使秧苗更健壯[4]。將枳砧幼苗移植到添加生物炭的基質中，對枳砧株高的增加有一定的促進作用，能有效提高基質的持水量、pH值、礦物質元素含量，降低基質的容重，增加非毛管孔隙度[5]。與不施生物炭相比，施用生物炭可明顯提高烤煙的株高、有效葉數、最大葉面積及干物質量，改善煙葉品質[6]。

生物炭近年來因在減少溫室氣體排放、修復受污染土壤、提高作物產量等方面具有顯著作用而備受關注[7-9]，其對鹽漬土改良及植物生長狀況的影響，也逐漸成為新的研究方向。雖然目前生物炭在鹽漬化土壤修復及調節植物生長狀況方面的應用研究并不充分，但土壤中添加生物炭具有很高的應用價值和環境效益，可以改善土壤水分特性，改變植物生長狀況，增加作物產量[8-10]，而生物炭對土壤持水性的改善被認為是作物生長更優及增產的主要原因[8]。因此，開展生物炭對次生鹽漬化土壤持水性及植物生長狀況和產量的影響研究，對促進設施園藝可持續發展具有重要意義。適量的生物炭不但可以作為土壤改良劑施用，也可以提高作物產量，保水節肥[11]。但用量不適宜反而會抑制植株的生長[12-13]。目前大部分研究只單方面地針對生物炭調節土壤的機理等，而本研究致力于生物炭施用量和灌水量對土壤持水性及番茄生長情況的綜合影響的研究。

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，盆栽器皿為圓柱形塑料桶，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）番茄生育期分為：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）。

設計方案如表1所示。

表1 試驗方案設計表

1.3 項目測定及方法

1）株高的測定方法：采用卷尺（cm）測量，時間間隔為7天1次。

2）莖粗的測定方法：采用游標卡尺（mm）測量，時間間隔為7天1次。

綜上所述，使用完整結腸系膜切除術可顯著降低患者術中出血量和顯著增加患者淋巴清掃數量，減小了患者手術風險及并發癥的發生率，在很大程度上可以改善患者臨床癥狀，提升患者治療效果。

1.4 數據分析

采用軟件Excel 2019進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 灌水量和生物炭施用量對溫室番茄株高的影響

番茄植株的一系列性狀可以反映出番茄植株的生長狀況，株高為其中一個性狀。本實驗中株高是指植株最高平面處到土壤表面的垂直高度。表2中株高為整個實驗時間段內的株高增幅（即最后1次實驗測得株高與第1次實驗測得株高的差值）。表3中前期株高為第1次實驗到第3次實驗之間時間段的株高增幅；中期株高為第3次實驗到第6次實驗之間時間段的株高增幅；后期株高為第6次實驗到第7次實驗之間時間段的株高增幅。

表3 灌水量、生物炭施用量與前中后期株高莖粗

由表2和圖1可知，從灌水量方面分析，灌水量為0.8ET時，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢，且增長較均勻，這4組相差不大，且都低于1.0ET和1.2ET的相同生物炭施用量組別的株高；灌水量為1.0ET時，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢，增長較均勻，增速大于0.8ET組，小于1.2ET組；當灌水量為1.2ET時，隨著生物炭施用量的增加，株高呈上升趨勢，T9株高超出其他3組較多。該灌水量組株高均大于其他灌水量組中生物炭施用量相同的株高。

圖1 不同灌水量與生物炭施用量下株高隨生物炭施用量變化對比

由表2和圖1可知，從生物炭施用量方面分析，在各相同生物炭施用量組內，隨著灌水量的增加，番茄植株的株高均大致呈現上升趨勢。其中，未施用生物炭組增速最慢，生物炭施用量為5%的實驗組增速最快，該增速隨生物炭施用量的增加而加快。

表2 灌水量、生物炭施用量與株高莖粗

2.2 灌水量和生物炭施用量對溫室番茄莖粗的影響

不同的灌水量和生物炭施用量對溫室番茄莖粗也具有較大的影響。表2是不同灌水量和不同生物炭施用量對番茄株高及莖粗的影響。表2中番茄莖粗的大小以增幅計算，即莖粗的最后1次（第7次）測得數值與第1次測得數值之差。

從表2和圖2得知，從灌水量方面看，在0.8ET、1.0ET、1.2ET即在虧欠灌溉、正常灌溉和淹沒灌溉的條件下，番茄的莖粗都隨生物炭施用量的增加呈現先減小后增大的趨勢。在0.8ET灌水量下，T1、T4、T7的莖粗均低于CK，差異較顯著；T1、T4、T7三組番茄的株高隨生物炭施用量的增加逐漸增大，差異不明顯。在1.0ET灌水量下，T2、T5、T8的莖粗均低于CK，差異較顯著；T5莖粗相對T2、T8較小。在1.2ET灌水量下，T3、T6莖粗均小于CK，但無顯著差異；生物炭含量為5%的番茄莖粗最大，與1%和3%的差異較為顯著。

圖2 不同灌水量與生物炭施用量下莖粗隨灌水量增速對比

由表2和圖2可知，從生物炭施用量方面來看，在不施加生物炭的情況下，隨著灌水量的增加番茄莖粗呈現略微減小的趨勢，從0.8ET到1.2ET灌水量條件下莖粗無顯著差異。在生物炭施用量為1%的處理下，番茄莖粗隨灌水量的增加逐漸增大。在生物炭施用量為3%的處理下，番茄莖粗隨著灌水量的增加先減小后增大。在生物炭施用量為5%的處理下，番茄莖粗隨著灌水量的增加逐漸增大，T9與前兩組差異較大。

番茄莖粗的變化規律與株高的變化規律不完全一致，在0.8ET灌水量下5%生物炭施用量的番茄株高長勢最好，無生物炭施用量處理的番茄莖粗增幅最大；1.0ET灌水量下無生物炭施用量處理的番茄莖粗增幅最大；1.2ET灌水量下5%生物炭施用量處理的番茄莖粗長勢最好，增幅最大。

3 討論與結論

3.1 討論

株高和莖粗都是衡量番茄作物生長狀況的重要指標，植株的高度和粗壯程度反映出植株利用營養的情況。

從株高方面來看，在不同灌水量下，生物炭的施用不同程度地促進著植株株高的生長。灌水量為1.2ET時，生物炭對植株株高的促進效果優于灌水量為0.8ET和1.0ET時的促進效果。在生物炭施用量相同的情況下，總體上可以體現出：隨灌水量增加，株高呈上升趨勢，但一些組別例如CK-W0.8和CKW1.0兩組的結果中，CK-W0.8組株高略高于CKW1.0組株高。原因如下：參照表3可知，前期CKW1.0株高明顯高于CK-W0.8組株高，可看出灌水量對株高的促進作用，而實驗中后期由于實驗環境較炎熱，番茄植株耗水速度較快，為保證番茄植株正常生長，CK-W0.8組的灌水時間間隔小于其他組，導致該組中后期生長狀況較好，超過CK-W1.0組。本實驗結果中其他與得出規律不相符的組別也均可用灌溉方案差異來解釋。

從莖粗方面來看，在0.8ET灌水條件下，3個實驗組得出的規律為生物炭施用量的增加促進植株莖粗的生長，而對照組莖粗遠大于3個實驗組，是由于生物炭具有調節土壤結構的作用，導致前期對照組耗水速度較快，為保證對照組植株正常生長，對照組的灌水頻率大于實驗組，故結合表2可看出對照組前期由于灌水充足莖粗迅速膨脹，遠大于實驗組。本實驗中對照組莖粗普遍較大均為該原因所致。在1.0ET和1.2ET灌水量條件下，均體現出莖粗隨生物炭施用量先減小后增大的規律，與其他學者提出的生物炭會促進莖粗生長的規律有一定差異。原因在于實驗環境隨時間推移的變化及類似上述灌水方案的設計影響規律的反映。本實驗中，不同的生物炭施用組中莖粗隨灌水量變化的規律不盡相同。原因在于：結合表3可知，由于灌溉量和生物炭含量差異，植物的生長和衰老時間有一定差異，出現了不同階段規律不盡相同的現象。

本實驗結果中，各組株高差異普遍較小，該情況與植株品種和灌溉方案有一定關系。

3.2 結論

本研究通過對比不同灌水量和不同生物炭施用量對溫室番茄株高莖粗的影響，得到以下結論：

1）在不同灌水量的條件下，不同生物炭施用量對番茄株高的影響大致相同。灌水量分別為0.8ET、1.0ET、1.2ET時，番茄的株高長勢隨著生物炭施用量的增加而增加。不同生物炭施用量對株高的增長具有一定的促進作用。在一定范圍內，生物炭施用量越多，番茄株高長勢越好。

2）不同灌水量下，不同生物炭施用量對番茄莖粗的影響不同。因對照組灌水最多，前期需水旺盛期灌水充足導致莖粗快速膨脹。0.8ET、1.0ET、1.2ET灌水量下5%的生物炭施加量對番茄莖粗的增幅促進作用最大。0.8ET灌水量下1%的生物炭施加量對番茄莖粗的增幅促進作用最小，1.0ET和1.2ET灌水量下3%的生物炭施加量對番茄莖粗的增幅促進作用最小。

研究結果表明，生物炭作為添加劑可以改善溫室番茄株高莖粗的生理特性，提高番茄植株質量，具有在生產上推廣應用的潛力。