刮老乌慈姑在江苏里下河地区的生长发育动态特征

陈兵+冯翠+焦庆清+张培通

摘要：在江苏省里下河地区系统调查刮老乌慈姑茎、叶、匍匐茎及球茎生长的发育情况。结果表明，刮老乌在江苏里下河地区种植的大田生育期约为160 d，移栽后一般有2周左右的缓苗期；茎叶生长主要时期在移栽后5～11周（5月中旬至7月初），移栽后7～11周进入茎叶营养生长与球茎生殖生长并进时期；移栽11周后以球茎生殖生长为主，移栽15周（8月上旬）后茎叶停止生长，球茎鲜质量也停止增加，但球茎干物质仍继续积累。在此基础上，根据刮老烏生长发育动态特点将刮老乌生长期划分为缓苗期、茎叶快速生长期、球茎膨大期、衰老成熟期4个关键生育阶段，且生长期存在重叠现象。

关键词：刮老乌；慈姑；生育阶段；缓苗期；茎叶快速生长期；球茎膨大期；衰老成熟期

中图分类号： S645.901文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0129-03

刮老乌是一种乌慈姑，具有抗病性强、产量高的特点，是江苏里下河地区主栽的地方品种。江苏省有关慈姑生育特征特性的研究较少，对刮老乌慈姑的生育特点还不完全了解，导致栽培措施不当，影响产量和经济效益。为此，江苏省农业科学院泰州农科所在江苏省里下河地区开展刮老乌慈姑生长发育动态特征的研究，探讨其生长发育动态特点及生育关键节点，为该地区刮老乌慈姑的高产优质和简化栽培技术集成提供理论基础。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为江苏里下河地区慈姑主栽品种刮老乌，青皮扁圆，2015年3月15日育苗，4月15日移栽，株行距为 30 cm×30 cm，种植密度为11.1万株/hm2。慈姑肥水管理为前期、后期保持浅水层，中期保持8～10 cm深水层；移栽前施足基肥，用量为N ∶P2O5 ∶K2O=15 ∶15 ∶15的45%复合肥 300 kg/hm2 和腐熟鸡粪45 t/hm2，球茎膨大期追施 N ∶P2O5 ∶K2O=15 ∶15 ∶15的45%复合肥300 kg/hm2。其他田间管理同大田常规高产栽培措施。

1.2调查取样方法

4月15日移栽时进行初次取样；移栽后约2、4、6、9、11、13、15、17、19、21周各取样1次，取样时间分别为4月29日、5月13日、5月28日、6月23日、7月3日、7月21日、8月7日、8月26日、9月10日、9月26日，其中9月26日为刮老乌收获期。每次取样时，选取长势正常且一致的植株5株，分单株进行调查，测定绿叶数，株高，单株匍匐茎条数，每条匍匐茎的长度与粗度，单株结球茎数，单个球茎的厚度、横径、纵径；按叶、叶柄、匍匐茎、球茎等部位分开，分别称取鲜质量；干燥箱中105 ℃杀青25～30 min，75 ℃烘干至恒质量，分别称取干质量。

1.3数据统计分析

采用Excel 2007软件对数据进行统计分析，采用Origin 7.5软件进行绘图。

2结果与分析

2.1刮老乌茎叶生长和发育动态特征

由图1可见，刮老乌慈姑缓苗期持续约2周（4月中旬至4月底），其间株高、绿叶数、茎叶鲜质量缓慢增加，根系快速生长，形成新的根系以适应大田土壤环境；后进入茎叶快速生长期，大约持续6周（5月中旬至7月初），其间绿叶数、株高、茎叶鲜质量快速持续增长；此后茎叶生长缓慢，株高、绿叶数、茎叶鲜质量在移栽后11周时达到最高值，株高、绿叶数、茎鲜质量、叶鲜质量分别为117.60 cm、9.6张、671.81 g/株、11534 g/株；移栽后12～15周（7月初至8月底），茎、叶生长处于维持阶段，绿叶数、株高、茎叶鲜质量维持相对稳定，该阶段茎叶的枯萎老化速度与生长速度基本相当；移栽15周后至收获期，茎叶生长呈减退趋势。刮老乌在江苏省里下河地区种植，其茎叶发育可分为缓苗期、快速生长期、缓慢生长期、衰老期4个阶段。

2.2刮老乌匍匐茎和球茎生长发育动态特征

2.2.1匍匐茎发生和生长动态特征缓苗期结束后，刮老乌从叶腋处开始抽出匍匐茎。由图2可见， 匍匐茎数量呈阶段

性增长，整个生长期出现3个快速增长期，每个快速增长期大约持续2～3周；移栽后3～6周为第1个快速增长期，匍匐茎数量从0条增加到4.5条，平均日增量为0.2条；移栽后10～11周为第2个快速增长期，匍匐茎数量增加了4.8条，平均日增量为0.5条；移栽后16～17周为第3个快速增长期，匍匐茎数量增加了3.6条，平均日增量为0.2条；移栽17周后，匍匐茎数量不再增长；刮老乌匍匐茎伸长与增粗的动态变化趋势基本相似，整个生长期出现2个快速增长期，移栽后3～4周为匍匐茎长度、粗度第1个快速增长期，匍匐茎平均长度、粗度日增量分别为0.47 cm、0.22 mm；移栽后10～11周为匍匐茎长度第2个快速增长期，匍匐茎平均长度日增量为0.90 cm，而移栽后10～15周为匍匐茎粗度第2个快速增长期，匍匐茎平均粗度日增量为0.15 mm；移栽11周后匍匐茎平均长度、移栽15周后匍匐茎平均粗度不再增加；移栽后5～9周，匍匐茎出现数量、平均长度与粗度增长缓慢，可能与此时正值茎叶生长旺盛期有关。

2.2.2球茎发生和发育动态慈姑球茎是匍匐茎经一段时间生长发育而在其顶端膨大形成的。由图3可见，单株球茎数量呈阶段性增长趋势，整个生长期出现2个快速增长期；移栽后7～13周为球茎第1个快速发生期，持续约6周（5月底至7月下旬），球茎数量平均日增量为0.1个；移栽后16～17周为球茎第2个快速增长期，持续时间超过2周（8月上旬至8月下旬），球茎数量平均日增量为0.2个；移栽17周后，单株球茎数量呈下降趋势；球茎鲜质量增加呈“S”形曲线增长，快速增长期在移栽后7～17周，持续时间约10周（5月底至8月下旬），平均单株球茎鲜质量增长量为0.20 g/（株·d）；球茎鲜质量增加高峰期在移栽后14～17周，持续时间4周左右（7月下旬至8月下旬），平均单株球茎鲜质量增长量为 036 g/（株·d）；移栽17周后单株球茎鲜质量不再增加。endprint

2.3刮老乌干物质积累分配动态特征

2.3.1干物质积累动态由图4-A可见，刮老乌慈姑生长期内的总干物质积累呈“S”形曲线，干物质快速增质量期在移栽后7～15周，持续时间超过9周（5月底至8月上旬），平均单株干质量增长速率为1.40 g/（株·d），其间有2个增长高峰期，移栽后7～11周为第1个高峰期，持续时间约5周（5月底至7月初），平均单株干质量增长速率为1.70 g/（株·d），移栽后14～15周為第2个高峰期，持续时间约2周（7月下旬至8月上旬），平均单株干质量增长速率为1.81 g/（株·d）；移栽15周后单株干物质质量不再增长。

2.3.2各器官干物积累动态由图4-B可见，刮老乌叶片的干物质积累总量较低，所占比例也不高，其干物质快速增长期在移栽后5～11周，12～13周增长缓慢，14～15周再次出现增长，之后不再增长；叶柄是刮老乌慈姑干物质分配的主要营养器官，在总干物质积累中所占比例较高，尤其是地上部营养生长为主的前中期，叶柄的干物质积累动态表现与叶片相似；匍匐茎是刮老乌慈姑发生球茎的关键器官，其干物质积累总量是各器官中相对最低的，所占比例也低，其干物质快速增长期在移栽后11～15周，之后保持相对稳定；球茎是慈姑的经济器官，其干物质快速增长期在移栽后11～17周，之后持续稳定增长；刮老乌慈姑单株干物质质量呈前增后降的动态特征，单株干物质质量最大期在移栽后15周（8月上旬），此时为叶片、茎、匍匐茎干物质质量最大期，而球茎干物质质量的最大期在收获前。

2.3.3干物质积累分配动态由图4-B可见，刮老乌干物质积累在地上部分器官中分配为主的时期在移栽后16周前；营养器官中，茎的干物质分配比例高于叶片，叶片的干物质分配比例相对较低；移栽16周后，刮老乌慈姑干物质积累开始转为以地下部分器官为主，主要是球茎干物质的积累。

3结论与讨论

刮老乌在江苏里下河地区种植的大田生育期约为160 d，移栽后一般有2周左右的缓苗期。茎叶生长发育动态为缓苗期后茎叶生长加速，移栽后5～11周（5月中旬至7月初）为茎叶快速增长时期，移栽后7～11周（5月下旬至7月初）为茎叶增长速度最快的时期，此阶段茎叶外形迅速增长，干物质积累也快；移栽后12～13周（7月初至7月下旬），茎叶外形和干物质积累缓慢；移栽后14～15周茎叶外形、鲜质量虽未增长，但干物质质量再次增长。茎叶的生长发育表现为明显的阶段性，这可能与慈姑移栽后12～13周（7月初至7月下旬）遇连续阴雨天气有关。匍匐茎的发生和生长具有明显的阶段性，移栽后3～4周为第1个快速增长期，移栽后10～11周为第2个快速增长期，移栽后16～17周还有1个匍匐茎数量快速增加和粗度快速增长的阶段；匍匐茎在移栽后7～9周、12～13周出现2个明显缓慢发生和生长的阶段，第1个缓慢阶段与茎叶的生长发育高峰同步，可能是受到茎叶的高速生长影响所致，第2个缓慢期可能是连续阴雨天气造成的。球茎数量呈2段增长动态，第1次在移栽后7～11周，第2次在14～15周；移栽后12～13周，球茎数量增加缓慢，也可能是连续阴雨天气所致。单株球茎鲜质量快速增长期在移栽后7～17周，高峰期在移栽后14～17周，干物质快速增长期在移栽后11～17周；移栽17周后，单株球茎鲜质量不再增加，但干物质质量仍持续增长。因此，刮老乌慈姑在江苏省里下河地区种植，其茎叶生长的主要时期在移栽后5～11周（5月中旬至7月初）；以移栽后7周球茎开始发生、加速生长期为标志，进入茎叶营养生长与球茎生殖生长并进时期；移栽后12周，球茎快速膨大、快速生长，转为以球茎生殖生长为主的时期；移栽后16周（8月上旬）茎叶鲜质量和干物质质量都下降，球茎鲜质量也停止增长，但球茎干物质仍继续积累，此阶段可能存在茎叶，尤其是茎内养分向球茎运转的现象。

根据刮老乌茎、叶、匍匐茎和球茎等器官的形态、鲜质量、干物质及生长发育特点，结合干物质累积转运及生长中心转移规律，将刮老乌生长期划分为缓苗期、茎叶快速生长期、球茎膨大期、衰老成熟期4个关键生育阶段，前后生长期存在重叠现象，这与一年生植物蒺藜（Tribulus terrestris）、黄花蒿（Artemisia annua）的生长期分类[7-8]类似。刮老乌在江苏里下河地区种植过程中，不同生育时期应采取不同的主攻方向。缓苗期一般为移栽后2周内，此时主要目标是促进发根和活棵。茎叶快速生长期为移栽后5～11周（5月中旬至7月上旬），其间以7～11周（5月底至7月初）为茎叶生长发育高峰期，此阶段茎叶旺盛生长，匍匐茎也旺盛生长，球茎开始形成，并逐步进入旺盛生长阶段，是慈姑刮老乌营养体形成的关键阶段，应主攻茎叶生长，在移栽后9周开始要注意为球茎膨大期做好准备。球茎膨大期为移栽后11～17周（7月初至8月底），生长中心以球茎为主，其主攻目标是促进地下球茎膨大，同时要保护好茎叶，保证球茎膨大有充足的营养。衰老成熟期主要是移栽15周（8月上旬）后，其间球茎鲜质量已不再

增长，主要是球茎的干物质积累，茎叶养分向球茎输送，是提高球茎品质的关键时期。

参考文献：

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.23.035不同热解温度水稻秸秆生物炭对菠菜生物量

和品质的影响戚琳1， 宋修超2， 韩承辉1， 谢伟芳1， 程婷1

（1.江苏城市职业学院环境与生态学院，江苏南京 210019； 2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014）摘要：土壤中施用生物炭具有改良土壤、提高作物产量和品质的潜能。以水稻秸秆为原料，分别在300、500、700 ℃ 下热解制备生物炭，通过盆栽试验研究不同温度制备的生物炭（T300、T500、T700）在不同添加量（10、20 g/kg）下对菠菜生长和品质的影响。结果表明，相比于对照，土壤中添加生物炭可提高菠菜株高和生物量，且其增量与生物炭添加量成正比；植株硝酸盐含量因生物炭的添加而降低，且高水平添加量（20 g/kg）的T500、T700处理达到显著水平（P<0.05）。同时，高水平添加生物炭可显著提高植株维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量。综合各项指标，T500和T700生物炭在高水平添加量时，对作物生物量的提高和品质的改善效果更显著。添加水稻秸秆生物炭有利于增加土壤孔隙度、提高土壤肥力，进而促进菠菜生长和改善品质。因此，生物炭可作为改良剂施用于土壤，但其具体用量须根据土壤状况和蔬菜种类而定。

关键词：热解温度；稻秸秆生物炭；菠菜；株高；生物量；营养品质；硝酸盐；孔隙度；土壤肥力；土壤改良剂

中图分类号： S636.104文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0132-04

收稿日期：2017-04-24

基金项目：江苏省大学生创新创业训练指导项目（编号：20150000014X）；江苏省环境工程重点实验室开放课题（编号：KF2015012）。

作者简介：戚琳（1987—），女，山西临汾人，硕士研究生，助理实验师，主要从事环境生态学及土壤修复相关研究。E-mail：qlkatrina@163.com。随着设施蔬菜种植面积的不断扩大，長期过量地不合理施肥和单一品种连作会造成土壤酸化和板结、营养元素失衡，土壤中有机物的矿化与分解速率减慢、养分有效性降低、肥力下降[1-2]，给生态环境带来不良影响和危害，同时造成蔬菜产量和品质降低等后果[3]。菠菜（Spinacia oleracea L.）是一种重要的经济作物，营养价值高，被广泛种植和食用。但菠菜属于喜硝作物，极易富集硝酸盐，这已成为制约其品质的重要因素[4-5]。因此，加强土壤理化性状的调控和改良，对提高作物产量和品质具有重要的理论和实践意义。

生物炭（biochar）一般指生物有机质如农业废弃物、植物组织或木材等在相对缺氧状态下高温裂解形成的物质[6]。生物炭性质稳定，不易被微生物分解[7]，具有较大的比表面积和阳离子交换量[8]。近年来有关生物炭的研究和应用得到了广泛关注，其主要作用集中在以下几个方面：（1）改善土壤理化性质，提高土壤保水保肥性能[9-10]；（2）固碳作用，提高土壤碳库固碳潜力和碳封存能力[11]；（3）促进植物生长，增加农作物产量和改善品质[12-13]；（4）稳定土壤污染物，降低重金属和有机污染物的生物有效性等[14-15]。生物炭的理化性质及结构特性受生物质原料和热解条件的影响[16]。不同生物质原料的组分（如纤维素、半纤维素、木质素等）、粒径和全水分含量不同，制备得到的生物炭酸碱度、表面官能团组分[17]和对重金属的吸附性能[18]不同；而升高热解温度有利于生物炭微孔和孔隙结构的形成，随着热解温度的升高，孔隙数量增加、平均孔径变小，生物炭比表面积、微孔表面积和总孔容增加[8]，这在一定程度上决定了生物炭在土壤中的稳定性及其作用效果[13]。利用生物炭作为土壤添加剂的研究发现，蔬菜硝酸盐含量因生物炭而显著降低，生物炭可改变氮素形态，缓慢供应以满足作物对氮素的需求，对蔬菜体内硝酸盐的富集具有较好的调控作用[19-20]，同时维生素C和可溶性糖含量升高，蔬菜的营养品质得到提升，但也有研究发现生物炭施用后产生了相反的作用[21-22]。针对不同的试验结论，本试验利用温室盆栽试验，以菠菜作为供试作物，研究常规水肥措施下不同热解温度制备的水稻秸秆生物炭在不同施加量下对菠菜生物量和品质的影响，以期寻求更合理的生物炭制备温度和施用浓度，为生物炭在蔬菜种植和生产过程中改善设施土壤质量、提高蔬菜产量与品质提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验选用的菠菜品种为内蒙古大叶菠菜，购买自上海瑞琪种子有限公司。供试土壤采自江苏省苏州市相城区望亭镇设施大棚，该温室大棚已经采用常规管理方法连续种植番茄、黄瓜、茄子和辣椒等超过5年。土壤属沙质壤土，耕层土壤（0～15 cm）pH值=5.2，含总有机碳18.3 g/kg、全氮 1.6 g/kg、全磷0.7 g/kg、全钾0.9 g/kg。种植前土壤过2 mm筛，去除肉眼可见植物残体和石块。

水稻秸秆（简称稻秆）生物炭的制备：水稻秸秆采自苏州市相城区望亭镇。将稻秆洗净后自然风干，粉碎并过2 mm筛，置于陶瓷坩埚中，分别以300、500、700 ℃在马弗炉（carbolite CWF 12/13，GB ）中厌氧裂解3 h，冷却至室温后研磨过1 mm筛，得到的3种生物炭分别记为T300、T500、T700，其基本理化性质见表1。表1不同热解温度生物炭元素组成及基本性质endprint

热解温度

（℃）平均孔径

（nm）碳含量

（%）氮含量

（%）灰分含量

（%）pH值全磷含量

（g/kg）全钾含量

（g/kg）阳离子交换量

（cmol/kg）30018.9453.12 1.50 21.288.22.11 42.513.550011.0465.08 0.87 29.4310.52.86 59.115.87004.7368.81 0.27 37.0510.73.49 64.722.1

1.2试验设计

试验于2016年10—11月在江苏城市职业学院屋顶花园进行，菠菜种植盆钵选用长×宽×高为42 cm×23 cm×17 cm的长方形塑料花盆，每盆盛土20 kg，播种前将土壤与生物炭充分混匀并先浇透底水。试验处理设置为双因素交互试验，3种不同热解温度的生物炭T300、T500、T700分别设置2个浓度梯度：C1=10 g/kg、C2=20 g/kg（生物炭/土壤）；同时，以仅施用基肥、不添加生物炭的空白作为对照（CK）共7个处理，每处理3个重复，共21个盆钵，完全随机摆放。各处理施加同水平基肥：N ∶P2O5 ∶K2O =2 ∶1 ∶1.5。

选饱满、整齐一致的菠菜种提前在50 ℃温水中浸种2 h，再在室温下浸种22 h，置于铺有2层湿润纱布的培养皿中，在18 ℃培养箱中避光培养，取长势健壮一致的幼苗移栽于盆钵中，每盆15株，待长出2张真叶后间苗，每盆保留6株。每隔2 d于上午浇水1次，以不渗出盆底托盘为准，整个栽培期间不再补施任何肥料。

1.3分析方法

1.3.1菠菜株高及生物量的测定菠菜出苗50 d后收获，用水洗净后用蒸馏水冲洗1遍，用吸水纸吸干水分后测量株高，称质量并记录每个盆钵菠菜单株生物量（包括地上部分和地下部分）。

1.3.2菠菜品质的测定 选择部分处理好的代表性样品进行菠菜品质分析。其中，植株硝酸盐含量的测定利用水杨酸比色法[23]；维生素C含量的测定采用2，6-二氯靛酚滴定法[24]；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[25]；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝染色法[25]。

1.4数据分析

采用Excel 2010软件对试验数据进行整理，SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）和LSD多重比较检验处理间的差异以及试验数据的统计，显著性水平α=0.05，利用Origin 9.0进行图表制作。

2结果与分析

2.1不同处理对菠菜株高和生物量的影響

由表2可知，与对照相比，高量（C2）生物炭的添加显著提高了菠菜株高（P<0.05），分别提高10.94%、15.73%、1285%；但低量（C1）生物炭的添加对株高的影响不显著（P>0.05），3种热解温度处理间差异也不显著。

由表2还可知，菠菜生物量对不同生物炭处理的响应不同。对于同种热解温度生物炭而言，植株地上部和地下部生物量随生物炭添加量的增加而增大；而添加量相同时，T500生物炭较其他两种生物炭对植株地上部和地下部生物量的促进作用更强烈；三种热解温度生物炭在两种添加水平下均比对照显著提高了植株地下部生物量（P<0.05），而地上部生物量受低水平T500和高水平添加量的三种生物炭影响显著；不同添加量的同种生物炭处理间植株地上部生物量无显著差异，而地下部生物量受不同添加量的T300和T700生物炭影响显著（P<0.05）。

表2生物炭对菠菜株高和生物量的影响

生物炭

处理温度

处理株高

（cm）地上部生物量

（g，鲜质量）地下部生物量

（g，鲜质量）C0CK17.36±0.71c30.53±2.27c20.89±1.17dC1T30018.08±0.67bc33.86±1.21bc26.03±2.13bcT50018.34±0.56bc35.99±2.63ab29.87±0.87aT70018.68±1.13abc32.89±1.88bc25.39±1.54cC2T30019.26±0.44ab37.03±2.01ab29.73±2.41aT50020.09±0.72a39.17±3.17a31.38±1.51aT70019.59±1.13ab35.91±2.35ab28.91±1.86ab注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。

2.2不同处理对菠菜品质的影响

与对照相比，生物炭的添加可降低植株硝酸盐含量，且C2添加量的T500和T700处理达到显著水平（图1，P<0.05）；2个处理的植株硝酸盐含量分别为795.49、803.34 mg/kg，相比于对照分别降低11.39%、10.52%；添加生物炭的各处理间菠菜植株硝酸盐含量差异不显著，且所有硝酸盐含量均低于国家安全标准（≤3 000 mg/kg，鲜质量），未产生硝酸盐含量超标的风险。

维生素C是评价蔬菜营养品质的重要指标之一。相比

于对照，在C1添加量下，T300处理的菠菜植株维生素C含量降低，T500处理升高，但均未达到显著水平（P>0.05）；而其他处理均显著提高了维生素C含量。对于相同热解温度生物炭而言，添加量越大，菠菜维生素C含量越高，且3种生物炭处理间差异显著（P<0.05，图2）。

由图3、图4可知，生物炭添加水平无论是高还是低，3种热解温度生物炭对菠菜可溶性糖和可溶性蛋白含量有促进作用。相比于对照，C1生物炭对菠菜植株可溶性糖含量影响不显著，而C2生物炭的影响达到显著水平（P<0.05）；C1添加量下的T300和T700对植株可溶性蛋白含量影响不显著，其他处理则达到显著水平。3种生物炭添加量增大时，可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著提高（P<0.05），且T500处理下的生物炭对可溶性糖和蛋白含量的促进作用高于其他2种生物炭，但与T700生物炭差异不显著。endprint

3讨论

3.1生物炭对菠菜生物量的影响

本研究发现，施加生物炭可提高菠菜株高、植株地上部和

地下部生物量，且高水平生物炭对其影响显著。这可能是由于生物炭施入土壤中可改善土壤性状、提高土壤肥力、促进作物根系活力与养分吸收能力，进而促进植株生长[26]。因此，添加生物炭可作为提高作物产量的有效方式。有研究发现，生物炭对番茄根系形态特征的优化与产量的提高具有一定的促进作用[27]；房彬等发现，玉米和油菜秸秆生物炭处理下的玉米和油菜作物产量均高于对照组，生物炭有利于作物生物学产量的提高，且油菜籽实产量随着生物炭添加比例增大而显著提高[28]；刘玉学等发现，土壤中添加稻秆生物炭可增加白菜生物量，且在10、20 t/hm2水平下差异显著[26]。

3.2生物炭对菠菜品质的影响

硝酸盐是致癌物亚硝胺的前体，易诱发人体消化系统癌变，是衡量蔬菜品质的重要指标之一。本研究发现，生物炭的添加可降低菠菜植株硝酸盐含量，这可能是由于生物炭的孔隙结构对土壤硝态氮起到吸附和调控作用，从而能够起到固持、缓释土壤氮素的作用，减少菠菜硝酸盐的短期积累，达到降低植株硝酸盐含量的效果[20]。付嘉英等发现，小麦炭基肥处理的白菜的硝酸盐含量显著低于复合肥，认为小麦炭基肥料对小白菜硝酸盐的富集具有较好的调控作用[19]。刘玉学等发现，在180 kg/hm2施氮情况下，添加稻秆炭可降低小青菜硝酸盐含量，但低水平添加量下差异不显著，添加量达 40 t/hm2 时硝酸盐含量显著降低[26]；张万杰等通过盆栽试验得到了相反的结论[29]。各研究中生物炭施用效果的差异与应用土壤的固有特征和生物炭本身性质有关，在施加量不同或与不同肥料配施的条件下，对不同作物生长和品质的影响产生差异。

植株维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白代表蔬菜的营养品质[30-32]，本研究发现土壤中添加生物炭可提高菠菜植株各营养指标的含量，且高水平添加量的生物炭对其影响显著，这与前人研究结果相同。王凤婷等研究发现，添加高水平稻秆炭可显著提高白菜维生素C含量[33]；付嘉英等发现，麦秸炭基肥可显著提高维生素C和可溶性糖含量[19]。这可能是由于稻秆生物炭富含有机碳、无机碳酸盐和植物生长所需的大量营养元素，其输入可提高土壤养分水平[34]，促进植株体内营养物质的合成和积累。同时，生物炭的添加可提高土壤阳离子交换量（CEC），改善土壤保肥能力[16，35]；降低土壤酸性，改善土壤pH值状况，有助于作物对养分的吸收和利用[10]，进而改善作物品质。而高温热解生物炭孔隙结构更发达，pH值和CEC更高，对土壤物理性状的改善和养分水平的提高能力优于低温热解生物炭。

4结论

在常规水肥管理条件下，生物炭的添加可提高菠菜植株地上部和地下部生物量、改善菠菜营养品质。高水平添加量的3种热解温度生物炭均显著提高了菠菜植株的维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量；同时，高热解温度生物炭对硝酸盐含量降低效果显著。针对同种热解温度的生物炭，其添加量越大，菠菜品质指标的增加量越大；而3种热解温度生物炭中，高热解温度生物炭增效优于低热解温度生物炭。结合其他研究发现，生物炭对作物产量和品质的影响，要综合考虑当地土壤质地与水肥状况、作物品种和类型、生物炭类型和施加量等多方面因素。同时，植株生长和品质依赖于土壤养分状况，因此今后的研究应结合土壤输入生物炭后理化性状及养分情况的变化，综合探讨生物炭对作物生物量和品质的影响，以期进一步验证更适合当地土壤固有特性环境的生物炭热解温度和添加量。

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