生物炭對(duì)小白菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

陸麗華 查金芳 張文滔 朱瑞鼎 王文青 施林林

（1蘇州市吳中區(qū)金庭鎮(zhèn)農(nóng)林服務(wù)中心，江蘇蘇州 215111；2蘇州市吳江區(qū)同里鎮(zhèn)農(nóng)村工作辦公室，江蘇蘇州 215222；3蘇州市吳中區(qū)果蔬園藝站，江蘇蘇州215103；4江蘇常熟國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會(huì)，江蘇常熟 215500；5蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇蘇州 215106）

不結(jié)球小白菜（Brassica chinensis L.）屬于十字花科蕓薹屬白菜亞種蔬菜，俗稱小白菜，是蘇南地區(qū)人們喜食的葉菜，富含多種重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如胡蘿卜素、VC、VB、鈣和鐵等物質(zhì)[1-3]。小白菜屬于喜肥作物，在種植過(guò)程中需要投入大量的有機(jī)肥和化肥，常常導(dǎo)致小白菜糖度降低、硝酸鹽含量增加、口感變差等[4]。同時(shí)，大量施肥也容易導(dǎo)致蔬菜地氮、磷元素超標(biāo)，在夏季降雨條件下，極易導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染[5]。因此，解決小白菜生產(chǎn)過(guò)程中面臨的肥料問題是提高小白菜產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和農(nóng)民收入的關(guān)鍵。

生物炭最早發(fā)現(xiàn)于亞馬遜雨林，在雨林中炭化物質(zhì)對(duì)地上植被具有良好的生長(zhǎng)促進(jìn)作用[6]。同時(shí)，生物炭由于具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)、大量的孔隙和吸附性能，被越來(lái)越多地用作土壤調(diào)理劑和農(nóng)業(yè)面源污染阻控劑[7-8]。俞映倞等[9]添加生物炭成功提高了小白菜種植地土壤pH值、產(chǎn)量和氮肥利用率，但未明確生物炭最優(yōu)投入量，同時(shí)也未對(duì)小白菜品質(zhì)進(jìn)行深入研究。本研究擬探討小白菜產(chǎn)量與品質(zhì)協(xié)同提升下生物炭的適宜投入量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用盆栽方式進(jìn)行，盆缽上口徑16cm、高度11.5 cm、底直徑12 cm，容土量2 L。土壤（0～20 cm）取自常年蔬菜種植地，土壤理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)32.1 g/kg、全氮 1.96 g/kg、堿解氮 97.0 mg/kg、有效磷60.2 mg/kg、速效鉀118.3 mg/kg，pH值為6.51。 生物炭來(lái)自稻麥秸稈，經(jīng)過(guò)450℃煅燒，并經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎至0.2 cm左右，含總碳50.2%、全氮10.22 mg/kg、硝態(tài)氮2.01 mg/kg、銨態(tài)氮4.21 mg/kg，比表面積6.84 m2/g，孔徑6.19 nm。化肥采用尿素（含純N 46%）和三元復(fù)合肥（15-15-15）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為正常施肥但不添加生物炭處理（B0）、添加 5%生物炭處理（B5）、添加 10%生物炭處理（B10）、添加 15%生物炭處理（B15）和不施肥對(duì)照（CK）。4次重復(fù)，盆缽隨機(jī)排布。

1.3 試驗(yàn)過(guò)程

生物炭與土壤混勻，尿素在播種后分2～3次施入，磷鉀肥作為基肥一次性施入，施肥量參考當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量（尿素 270 kg/hm2、鈣鎂磷肥 225 kg/hm2、硫酸鉀180 kg/hm2）。試驗(yàn)于2020年5月下旬開展，小白菜種子采用點(diǎn)播方式，保證每個(gè)盆中為3顆，其余栽培措施參考當(dāng)?shù)芈兜厥卟斯芾怼?/p>

小白菜連續(xù)種植3季，每季為35～40 d，收取不同處理?xiàng)l件下盆中所有整株小白菜，稱取鮮重，計(jì)算單位面積產(chǎn)量。同時(shí)，挑選正常鮮葉葉片，采用2，4-二硝基苯肼比色法測(cè)定小白菜VC含量，采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，參考《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》（GB 5009.33—2016）測(cè)定小白菜硝酸鹽含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)收集和繪圖利用Excel 2013，統(tǒng)計(jì)分析利用SPSS 19.0軟件，并采用LSD法進(jìn)行多重比較，采用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭對(duì)小白菜產(chǎn)量的影響

由表1可知，前季小白菜平均產(chǎn)量高于后季，處理B5和處理B10的小白菜產(chǎn)量顯著高于處理B0和CK。其中，處理B53季小白菜的平均產(chǎn)量為4 821 kg/hm2，處理B103季小白菜的平均產(chǎn)量為4 840 kg/hm2，處理B03季小白菜的平均產(chǎn)量為4 582 kg/hm2，而CK 3季小白菜的平均產(chǎn)量?jī)H為3 683 kg/hm2，表明施肥和添加生物炭可顯著提高小白菜產(chǎn)量。

表1 不同處理小白菜產(chǎn)量 單位：（kg·hm-2）

2.2 生物炭對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)VC含量的影響。由圖1可知，不同處理小白菜VC含量具有顯著差異，且在不同栽培季效應(yīng)一致。處理B10小白菜VC含量最高，3季平均含量為 257.3 mg/kg，分別比處理 B0、B5、B15、CK 高 11.8%、1.9%、8.1%、7.1%。

2.2.2 對(duì)可溶性糖含量的影響。由圖2可知，不同生物炭投入水平下小白菜可溶性糖含量無(wú)顯著差異，但處理B5和處理B10可溶性糖含量相對(duì)較高，處理B0、B15和CK相對(duì)較低，三季間趨勢(shì)基本一致。處理B5和處理B103季平均可溶性糖含量分別為11.4、11.5 mg/kg，而處理B0、B15和CK的平均可溶性糖含量為10.0～10.3 mg/kg。

2.2.3 對(duì)硝酸鹽含量的影響。由圖3可知，不同處理小白菜硝酸鹽含量隨著生物炭投入量的增加有降低趨勢(shì)，且3季之間的趨勢(shì)一致。其中：處理B0、B5、B10之間無(wú)顯著差異，平均含量為768.0～886.7 mg/kg；處理B15顯著低于上述3個(gè)處理，3季平均硝酸鹽含量為 530.7 mg/kg，與 CK（492.3 mg/kg）相當(dāng)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，合理添加生物炭能提高小白菜產(chǎn)量，但過(guò)高比例生物炭會(huì)抑制小白菜產(chǎn)量的提高。這與生物炭的自身性質(zhì)密切相關(guān)，生物炭含有部分氮、磷、鉀以及微量元素養(yǎng)分，低比例生物炭投入土壤后能有效改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分物質(zhì)的利用率[9]；高比例生物炭（高于15%）投入土壤抑制產(chǎn)量的提高，很可能是由于生物炭本身具有的吸附能力限制了土壤中速效養(yǎng)分的利用[10]。這種“雙刃劍”效應(yīng)在生物炭堆肥過(guò)程中也有類似報(bào)道[11]。因此，從提高小白菜產(chǎn)量的角度來(lái)看，生物炭添加量應(yīng)控制在10%以內(nèi)。

VC不僅是重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)也參與了植物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，還具有多種生理活性功能，是植物生長(zhǎng)良好的重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，合理添加生物炭（添加比例5%、10%）能顯著提高小白菜VC含量，添加量過(guò)高（添加比例15%）或過(guò)低（不添加）會(huì)降低小白菜VC含量，究其原因可能與生物炭添加的“雙刃劍”效應(yīng)有關(guān)。相關(guān)性分析表明，若不考慮不施肥處理，小白菜產(chǎn)量與VC含量具有顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.93，P<0.05）。

可溶性糖不僅可為植物提供養(yǎng)分和能量，幫助植物抵御逆境，同時(shí)也是提高小白菜口感的重要物質(zhì)[12-13]。本研究中，添加不同比例生物炭的處理之間可溶糖含量無(wú)顯著差異。這可能與栽培季節(jié)處于夏季，植物呼吸旺盛，可溶性糖不易留存有關(guān)，但適量投入生物炭仍然能提高小白菜可溶性糖含量。

有研究表明，大量投入化肥常導(dǎo)致葉菜類硝酸鹽含量超標(biāo)[14]。盡管硝酸鹽本身無(wú)毒，但人體食用后硝酸鹽易還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽為致癌物。本研究表明，投入生物炭能顯著抑制小白菜中的硝酸鹽累積，且投入量越高抑制效應(yīng)越顯著。導(dǎo)致這一效應(yīng)的原因很可能是隨著生物炭投入量增加，土壤中被吸附的硝酸鹽顯著增加[15]。

綜上所述，在菜園土中適量添加生物炭能有效調(diào)節(jié)小白菜生長(zhǎng)，添加5%～10%生物炭能有效提高小白菜產(chǎn)量和VC含量，降低硝酸鹽含量。同時(shí)筆者認(rèn)為，各地土壤類型多樣，基礎(chǔ)地力不盡相同，生物炭來(lái)源和制備工藝不同，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在本研究基礎(chǔ)上合理調(diào)配。