施用稻壳炭对大白菜、马铃薯产量和品质的影响

吴愉萍，朱 勇，连 瑛，王明湖，孙 辉，吴丹亚，马永军，孙丹蓉(.宁波市农产品质量安全管理总站，浙江 宁波 50； .宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 500；.宁波市种植业管理总站，浙江 宁波 50； .宁波起源生态农业有限公司，浙江 宁波 58)

生物炭是由生物质在完全或部分缺氧的情况下炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质[1]，因其强碱性、较高的碳含量和较强的吸附性能，被认为在低碳农业中大有可为[2]。有许多生物炭作为土壤改良剂提高农作物产量的报道[3-5]；但是，关于生物炭是否能促进作物增产也有不同的结论。Rondon等[6]研究发现，在施用5和15 t·hm-2生物炭后，大豆和玉米的产量皆有所下降；郭茜等[7]研究发现，施用死猪炭能够显著提高小青菜产量，但施用竹炭却降低了空心菜的产量，因此关于生物炭在农作物生产中的作用需要进一步研究。此外，因生物炭具对氨态氮的吸附性能[8]，被认为能够减少蔬菜中硝酸盐的累积[9]。

作者以常见易获得的稻壳炭为材料，进行施用生物炭对早熟5号大白菜和本地小黄皮种马铃薯的产量和品质的影响，并跟踪土壤pH值和养分状况的变化，以期为生物炭在农业生产中的应用提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在宁波市横街镇大雷村宁波起源生态农业有限公司进行，地理坐标121°18′37″E，29°51′54″N，平均海拔250 m。该地处浙江东部沿海，属亚热带季风气候区，年降水量1 538.8 mm，年蒸发量894.4 mm，年平均气温16.2 ℃，无霜期238 d，年平均日照时数2 070 h。试验在玻璃大棚内进行，供试地块在种植马铃薯和早熟5号大白菜之前闲置3个月。耕层土壤(0～20 cm)的基本理化性质：pH值5.14，有机质51.4 g·kg-1，速效钾502 mg·kg-1，有效磷438 mg·kg-1，水解性氮264 mg·kg-1。

供试稻壳炭pH值10.19，碳含量为66.64 g·kg-1，氮含量(以N计，下同)为0.66 g·kg-1，磷含量(以P计，下同)为2.92 g·kg-1，钾含量(以K计，下同)为18.70 g·kg-1，BET比表面积为48.35 m2·g-1。供试蔬菜为早熟5号大白菜和本地小黄皮种马铃薯。

1.2 处理设计

试验设置施用稻壳炭(BC)和不施炭对照(CK)2个处理。稻壳炭的施用量按照土壤重量的0.5%计算，用量26.5 t·hm-2。小区面积1.2 m×5 m=6 m2，重复3次，2种蔬菜共12个小区。

稻壳炭与有机肥、钙镁磷肥一起于2016年12月18日做基肥施入土壤。有机肥为自行堆制的羊粪，施用34.5 t·hm-2，钙镁磷肥施用1 050 kg·hm-2。马铃薯于2016年12月20日种植，密度4.05万株·hm-2，2017年3月22日采收。大白菜于2016年12月26日播种，种子撒播，用种量7.5 kg·hm-2，2017年2月27日采收。2种蔬菜整个生长周期均不再追肥，也未施用农药。

1.3 调查与统计

分别于2017年2月27日和3月22日对大白菜地块和马铃薯地块土壤进行了采集，跟踪生物炭施用后，土壤pH值和肥力的变化情况。

数据采用DPS进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 对土壤pH值和养分的影响

表1表明，稻壳炭处理提高了土壤pH值，大白菜地块稻壳炭处理土壤pH值比不施炭对照高了0.33个单位，但差异不显著。马铃薯地块稻壳炭处理土壤pH值显著高于对照。稻壳炭处理提高了土壤有机质含量，大白菜和马铃薯地块稻壳炭处理有机质含量比对照高约30%，均达显著水平。稻壳炭处理显著提高了土壤速效钾含量，大白菜地块稻壳炭处理的速效钾含量比对照高87.8%，马铃薯地块高63.7%。施用稻壳炭处理提高了土壤有效磷含量，但2种蔬菜地均未达显著水平。施用稻壳炭处理对土壤水解性氮则基本无影响。

稻壳炭本身为碱性物质，pH值较高(10.19)，添加到土壤后通过直接作用[10]或其含有的Ca2+、K+、Mg2+等离子与土壤中的H+和Al3+离子交换[11]，进而提高了土壤的pH值。生物炭具有较强的生物惰性，施入土壤后难以被微生物所降解，长期存留于土壤并成为土壤有机碳的组成部分[9]，因而土壤有机质含量在施用生物炭后显著提高。稻壳炭提高土壤钾含量则与稻壳炭本身钾含量较高(18.70 g·kg-1)有关。

表1 施用稻壳炭对土壤pH值和养分的影响

注：同列BC与CK比较,两者无相同小写字母，表示差异显著。表2～3同。

2.2 对大白菜产量和品质的影响

表2表明，稻壳炭处理对早熟5号大白菜的产量并无显著影响，但显著提高了单株大白菜的重量，增加了大白菜的商品性。本试验中大白菜的种植方式为撒播，在测产过程中发现，对照大白菜株数较多，每株普遍长得较小，商品性较差，稻壳炭处理的大白菜株数少，但每株均长得较大，商品性更好。稻壳炭处理有降低大白菜中硝酸盐含量的趋势，但与对照相比，差异并不显著。稻壳炭处理对大白菜中的钾含量无显著影响。

表2 施用稻壳炭对早熟5号大白菜产量和品质的影响

2.3 对马铃薯产量和品质的影响

表3表明，稻壳炭处理不仅没有增加马铃薯的产量，反而减少了产量，而且单个马铃薯重量也降低了。其原因可能是供试马铃薯为本地种植多年的地方品种，种薯为自留种，经过了多年当地环境的自然筛选，适应了当地的酸性土壤，施用生物炭后提高了土壤pH值，破坏了原先该品种马铃薯适应的生长环境，反而降低了产量。稻壳炭处理对马铃薯硝酸盐含量无显著影响，但显著提高了马铃薯中钾的含量，这与稻壳炭本身含有较高的钾，以及土壤中速效钾含量较高一致。

表 3 施用稻壳炭对马铃薯产量和品质的影响

3 小结与讨论

施用稻壳炭能够显著提高土壤pH值、有机质和速效钾含量。刘玉学等[9]研究了不同添加水平的稻秆炭和竹炭对土壤理化性质的影响，发现炭添加量在20和40 t·hm-2时，能显著提高土壤pH值、有机碳、全氮和速效钾含量，但对土壤有效磷含量未产生显著性影响。马嘉伟等[12]研究了竹炭对红壤改良的影响，发现添加竹炭能够提高土壤pH值，提升土壤有机碳质量分数，但对土壤有效氮、有效磷、有效钾无显著影响，与本研究结果一致。

施用稻壳炭对早熟5号大白菜和本地小黄皮种马铃薯产量没有显著影响，但显著提高了早熟5号大白菜单株重量，提高了商品性。勾芒芒等[13]在砂壤土中施用生物炭，发现对番茄的产量具有增产作用。刘玉学等[9]发现添加稻秆炭使小青菜生物量有所增加，但只有当添加量为10和20 t·hm-2时才呈现出显著性差异，比不添加炭处理能够增产16.2%和19.7%，而添加量增至40 t·hm-2时，产量反而显著性下降。马嘉伟等研究了竹炭对青菜产量的影响，发现在施用化肥的情况下再施用竹炭，反而降低了青菜的产量。生物炭对作物的增产作用与作物本身、土壤性状以及生物炭的添加量等有关。

施用稻壳炭对这2种蔬菜中硝酸盐含量的影响不显著，但有降低大白菜中硝酸盐含量的趋势。施用稻壳炭显著增加了马铃薯钾含量，但大白菜中钾含量则没有显著影响。生物炭在酸化土壤、耐碱性作物及需钾量高的作物上施用，对作物增产和改良土壤的效果更加明显。

参考文献：

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