生物炭對“宏碩899”玉米農藝性狀及產量的影響

周 莫，劉 行，袁希元，聶 萍，紀金翎，梁 瀟*

（1.遼東學院農學院，遼寧丹東 118000；2.丹東市城市環境服務中心，遼寧丹東 118001）

近年來，將玉米秸稈在缺氧條件下高溫分解制成生物炭受到了廣泛關注。農田土壤中添加生物炭可以增加土壤有機碳含量、改善土壤結構、提高土壤養分利用率，從而提高作物產量［1-4］。生物炭含有的羥基、羧基、苯環等主要官能團賦予了其特有的強大吸附能力和較大的離子交換量，這就為改良土壤、提高水肥利用效率提供了可能。劉國玲等［5］認為，生物炭在土壤中的應用可以促進根系生長和養分吸收，增強莖的發育和運輸能力，確保“流動”的順暢流動，然后不斷將水分和養分輸送到葉子，并將光合產物運輸到果穗，促進作物生長，增加干物質，提高產量。

生物炭富含植物生長發育所需的鉀，植物的鉀含量不僅影響莖的形態特征和莖的品質，還影響玉米的產量［6-9］。

研究表明，生物炭不僅可以提高玉米的產量，還可以改善玉米的莖稈性狀。生物炭中含鉀元素，可以促進植物吸收、增強光合作用，提高莖的抗倒伏性［10］。在黑土中添加生物炭可以顯著提高玉米的株高和根重。根據張娜等［11］的研究結果，在生物炭使用量很高的情況下，早熟現象會出現在生長發育的后期，對作物產量的積累造成嚴重的影響。為探究遼寧省丹東市土壤適宜玉米生長的生物炭用量，以秸稈生物炭為試驗材料進行田間試驗，試驗品種為宏碩899，通過不同生物炭用量篩選，為農業生產肥力和成本效益提供了一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地設于丹東地區遼東學院農學院玉米育種實訓基地，地勢平坦，肥力均勻一致，光照充足。供試玉米品種為宏碩899，每公頃播種量48 888 株。生物炭購于遼寧金和福有限公司，玉米秸稈炭，基本理化性質為有機碳467.05 g·kg-1，碳氮比為79.10 ∶1，灰份含量20.8%，pH 值9.40。

1.2 試驗設計

施炭量設置4組（1 t·hm-2、4 t·hm-2、7 t·hm-2、10 t·hm-2），分別標記為T1、T2、T3、T4。

在苗期、大喇叭口期、成熟期測定群體葉面積指數、葉綠素SPAD 值、葉面積指數（LAI 指標），成熟期考種測產。采用隨機區組設計，設置3 組平行處理，共計15組區。

1.3 數據處理

使用SPSS 16.0 進行重要的數據分析，顯著性檢驗使用Student.Newman-Keuls 提供的q 檢驗進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同施炭量對宏碩899 農藝性狀的影響

由表1 農藝性狀調查表可以看出，隨著生物炭梯度的增加，宏碩899 苗期株高呈先增后降趨勢，T3 炭處理株高、莖粗、出苗率均高于各處理，與對照差異顯著。說明適宜的生物炭施用量可以提高玉米的出苗率，過高或過低的施炭量均會抑制玉米的出苗。大喇叭口期，高施炭處理T3、T4 的株高高于對照，但未達到差異顯著水平，各施炭處理莖粗均顯著高于對照，且差異水平顯著。

表1 農藝性狀調查表

2.2 不同施炭量對宏碩899 葉面積指數的影響

由圖1 可以看出，各施炭處理苗期玉米葉面積指數均低于對照；在大喇叭口期，隨著施炭量的增加，玉米的葉面積指數也隨之增加，除T1 炭處理外均高于對照。生物炭T4 處理宏碩899 大喇叭口期葉面積指數最高，說明高生物炭的施用有利于玉米生長發育后期干物質積累和光合作用。

圖1 不同炭處理對宏碩899 不同時期葉面積指數的影響

2.3 不同施炭量對宏碩899 葉綠素含量的影響

由圖2 分析可知，各施炭處理大喇叭口期玉米葉綠素的含量均顯著高于對照；在本試驗選取的施加量范圍內，施用量越高，宏碩899 葉片中的葉綠素含量越高。試驗結果表明：生物炭可以有效促進玉米光合作用，且一定范圍內生物炭施用量越高，宏碩899 光合作用越好。

圖2 不同炭處理對玉米大喇叭口期葉綠素含量的影響

2.4 不同施炭量對宏碩899 產量構成因素的影響

從表2 可以看出，生物炭施用量越大，宏碩899 的禿尖程度越小，但是禿尖程度均高于對照，說明施用生物炭會增大玉米的禿尖程度；經過生物炭處理的玉米，其在穗行數、行粒數、穗粗、穗長上明顯優于對照組；并且在本試驗施炭范圍內，生物炭施用量越高，宏碩899的果穗性狀越好。綜合上述因素可以得出結論：施用生物炭可以改善宏碩899 的果穗性狀，且一定范圍內施炭量越高，玉米果穗性狀越好。從圖3 可以看出，各生物炭處理的單位公頃產量顯著高于對照處理，各處理組單位產量順序為T4 ＞T1 ＞T2 ＞T3 ＞CK。

表2 不同施炭量對宏碩899 果穗性狀及產量的影響調查表

圖3 不同生物炭處理宏碩899 產量分析

3 結論與討論

試驗結果表明，施用生物炭可以促進宏碩899 生長發育，改善果穗性狀。施加生物炭對玉米的株高和莖粗有顯著的提高作用；一定范圍內，生物炭施用量越高，玉米在株高和莖粗上的性狀越好，本試驗最佳施炭量為T3；生物炭可以促進植物光合作用，且一定范圍內生物炭施用量越高，植物光合作用越好，本試驗最佳促進玉米光合作用的施炭量為T4。在玉米生長的前期進行生物炭的施用效果并不顯著，因為生物炭的施加不利于玉米地上部分干物質的累積；但在其生長后期，生物炭的施用對干物質的積累有顯著幫助作用；在一定范圍內，隨生物炭施用量的升高，玉米中干物質的積累越高，本試驗最佳促進玉米干物質積累的生物炭施用量為T4。施用生物炭可以改善宏碩899 的果穗性狀，且一定范圍內施炭量越高，玉米果穗性狀越好，本試驗T4 施炭量為最佳施炭量。

綜合各項研究結果表明，生物炭有利于宏碩899 的生長發育，生物炭施用量越高玉米生長發育越好；施用生物炭對提升玉米產量具有輔助作用，生物炭的使用量與玉米的產量呈正比關系，同時，較低量的生物炭能夠改善宏碩899 的品質。