不同原料生物炭对水稻幼苗发育的影响评估

王晋　庄舜尧　曹志洪　蔡宪杰　程森　张伟峰　孙平

摘要[目的]研究不同原料生物炭对水稻幼苗生长发育的影响，为生物炭田间施用提供理论支持。[方法]采用竹炭、稻秆炭和烟秆炭，通过不同添加量对水稻幼苗进行培养并测定幼苗长度和干重，以探究不同生物炭对水稻发育的潜在影响。[结果]3种生物炭在添加量小于10%时为安全用量，竹炭和稻秆炭的最适添加量为5%左右，烟秆炭最适添加量在0.5%～1.0%；3种生物炭添加量超过50%时均会抑制水稻幼苗生长，其中烟秆炭抑制效果最强。[结论]适量添加生物炭有益于水稻幼苗生长，烟秆炭可能会对作物产生不良作用，应严格控制施用量和施用方法。

关键词生物炭；水稻；竹炭；稻秆炭；烟秆炭

中图分类号S156文献标识码A文章编号0517-6611（2014）22-07360-03

基金项目沪皖现代烟草农业高科技示范园科技项目专项（CF56.1ZJ1）。

作者简介王晋（1985-），男，山西平定人，在读博士，从事土壤环境化学研究。*通讯作者，副研究员，博士，从事土壤环境化学研究。

收稿日期20140630生物炭作为一种常用的土壤改良剂，具有调节土壤pH、防止土壤养分流失、吸附重金属等多种功能[1-3]，其结构稳定，又能作为一种稳定的碳库来控制温室气体向大气中释放[4]。生物炭原料来源广泛，易于获得，林地凋落物、部分城市垃圾、工农业有机废弃物以及生长力强的植物等均可用于生物炭的制备[5-6]。

然而，不同原料制成的生物炭对土壤和作物的影响也存在差异。通常生物炭的添加能够促进植物生长和作物增产，改良土壤多种物理化学性质，并且增强土壤微生物的活动。但生物炭本身可能也会含有对作物和土壤微生物产生危害的物质，如重金属、多环芳烃、酚类物质等[7]。也有很多研究报道生物炭的使用会对作物产生不良效果[8]。因此，在施用生物炭之前需要对其潜在的不良效应和最佳用量进行评估[9-10]。当前生物炭直接对作物造成负面作用的研究较少。植物幼苗发育阶段对土壤环境较为敏感，因此，笔者用3种不同原料来源的生物炭对水稻幼苗进行培养，探究不同生物炭对水稻发育的潜在影响，从而为田间水稻生产活动中适用生物炭种类和最佳用量的制定提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料供试水稻品种为日本晴（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）。将竹材、稻草及烟秆在450 ℃高温厌氧条件下制成竹炭、稻秆炭及烟秆炭。水稻土采自安徽省宣城市宣州区杨柳镇新龙村，风干过5 mm筛备用。

1.2方法

1.2.1 生物炭添加梯度。 3种原料的生物炭分别与水稻土按不同比例混合，生物炭含量占基质重量分别为0.5%、1.0%、2.5%、5.0%、10.0%、50.0%、100.0%，分装于50 ml管中，每管加水20 ml室温放置24 h，每个处理3个重复，空白为不添加任何生物炭的水稻土。

1.2.2 水稻浸种催芽。水稻种子洗净消毒后，在恒温培养箱中30 ℃浸种催芽48 h。待多数种子露白后选取大小均一的种子移栽至装有添加不同生物炭土壤的50 ml管中，每管3粒种子。恒温25 ℃培养14 d，培养期间每天补充水分保持管内湿润。

1.2.3 幼苗生长指标的测定。处理期间每天记录株高并照相。培养14 d后，将每管3株幼苗全部取出，洗净根部土壤，每种处理选取长势均一的7株测定芽长和根长；再将每管3株幼苗地上地下部分分开，105 ℃下杀青2 h，65 ℃下烘干至恒重，分别测定芽干重和根干重。

1.3数据处理数据采用SPSS 20.0进行统计分析，并用Excel和OriginPro 8.6作图。

2 结果与分析

2.1不同生物炭基本性质从表1可以看出，烟秆炭pH最小为8.15，竹炭最大为10.05，3种炭均呈碱性。烟秆炭营养元素含量较高，全氮、铵态氮、硝态氮、全磷、有效磷、全钾和有效钾含量均显著高于竹炭和稻秆炭（P<0.05）。化学性质方面竹炭和稻秆炭差异较小，可能是由于两者均属禾本科，在分类学上相近，而烟秆炭与它们成分差异较大。