灌水量和生物炭施用量对温室番茄植株叶片叶绿素含量的影响

陈可欣，张文哲，李林艳，苏意翔，欧琦骏

（河海大学农业科学与工程学院，江苏 南京 211100）

0 引言

生物炭是指由农业废弃物、垃圾及其他废弃物等生物质在无氧或限氧条件下经过350℃~450℃热解而炭化产生的高度芳香化的一类难溶性固态物质[1]，为疏松多孔的结构，比表面积较大，吸水、气能力强[2]。绝大多数生物质炭为碱性，pH值为7~10，因此，利用生物质炭可以进行酸性土壤的改良、保水保肥能力的改善以及有机污染物的吸附等方面的研究[3]。目前已有研究表明，生物炭能够提高一些蔬菜品种的产量[4-5]和肥料利用率，并且具有土壤保肥能力[6-7]。

番茄是我国栽培面积最大的蔬菜之一，也是最主要的果菜类蔬菜之一。随着园艺设施的发展，番茄生产基本实现了周年生产和均衡供应的目标。但由于集约化程度高、复种指数高等特点，番茄连作障碍问题日益突出，棚室土壤理化性状逐步恶化，严重制约设施番茄生产的可持续发展[8]。生物炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用。生物炭的多孔结构可以使土壤表层的孔隙度增大、容重降低，有助于解决因长期过量施用化肥而引起的土壤板结问题。生物炭可以吸附和保持水分，且能够增强土壤水分的渗透性[9-10]。在蔬菜育苗基质中添加生物炭，不仅可以提高基质吸附和保持水分的能力，降低养分淋溶，还可以解决育苗基质资源不足的难题，废物利用、变废为宝，实现资源的再利用[11]。施用生物炭还能有效促进园艺作物生长发育，提高产量，改善品质。生物炭处理显著增加了南丰蜜橘春梢的长度和粗度，增加叶片营养成分，提高南丰蜜橘的产量，改良果实的风味品质和化渣性品质[12]。本试验以番茄为试验材料，通过大棚盆栽对比试验，研究不同灌水量和不同生物炭施用量对温室番茄叶绿素含量的影响，为其在蔬菜育苗中的合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1）试验田：本试验在河海大学江宁校区节水园区大棚内进行，南北走向，盆栽为圆柱形塑料桶，试验土质为黏性土。

2）试验作物：供试作物为番茄。

3）施用肥料：移栽前施复合肥料作为底肥。

1.2 试验方法

1）采用大棚盆栽对比试验研究方法，每个盆栽种植1株，盆栽株距50 cm（加宽株距，方便管理）。采用地表定量浇灌方式。

2）番茄生育期：苗期、开花期、坐果期、快速成长期、成熟期。依据大棚番茄栽培手册及田间管理方式，进行除草、落蔓、施肥、防止病虫害等田间工作。

3）环境因子：记录大棚内温度、湿度、叶片温度、土壤温度（测含水量时可测得）。

4）蒸发蒸腾量：采用称重法实测大棚番茄日蒸发蒸腾量，用1台称重电子天平对桶栽番茄日蒸发蒸腾量进行观测，计算需水量（记录灌溉定额与灌水定额）。

5）设计方案：共设计12组处理，每组6株。

处理1（T1）：添加1%生物炭、灌水量0.8ET；

处理2（T2）：添加1%生物炭、灌水量1.0ET；

处理3（T3）：添加1%生物炭、灌水量1.2ET；

处理4（T4）：添加3%生物炭、灌水量0.8ET；

处理5（T5）：添加3%生物炭、灌水量1.0ET；

处理6（T6）：添加3%生物炭、灌水量1.2ET；

处理7（T7）：添加5%生物炭、灌水量0.8ET；

处理8（T8）：添加5%生物炭、灌水量1.0ET；

处理9（T9）：添加5%生物炭、灌水量1.2ET；

处理10（CK-W0.8）：添加0%生物炭、灌水量0.8ET；

处理11（CK-W1.0）：添加0%生物炭、灌水量1.0ET；

处理12（CK-W1.2）：添加0%生物炭、灌水量1.2ET。

1.3 项目测定及方法

叶绿素含量的测定方法：叶绿素仪，实验日期分别为5月2日、5月9日、5月16日、5月24日、5月30日。

1.4 数据分析

采用软件Excel 2019进行数据分析。

2 结果与分析

灌水量和生物炭施用量对温室番茄叶绿素含量的影响。

番茄叶片的叶绿素含量可反映出番茄植株的生理机能情况及生长状况。本实验中的叶绿素含量是指每组植株指定叶片在不同实验时间测得的叶绿素含量去除偶然性数值之后的均值。

相同灌水量条件下生物炭施用量对叶绿素含量随试验次数变化的影响，如图1所示。由图1可知，在生物炭施用量方面分析，在相同的灌水量条件下，叶绿素随生物炭施用量的增加而衰减。生物炭施用量为1%的实验组叶绿素含量在前期实验中大致等于且略高于对照组，在后期实验中远高于对照组。

相同生物炭施用量条件下灌水量对叶绿素含量随试验次数变化的影响，如图2所示。由图2可知，在灌水量方面分析，在相同的生物炭施用量条件下，叶绿素含量随灌水量的增加而增大。

由图1、图2可知，在相同的灌水量条件和相同的生物炭施用量条件下，第1到第3次实验中，叶绿素积累，对应的是叶片的成长期，在第3次实验时间前后叶绿素含量达到最大值。第3到第5次实验中，叶绿素衰退，含量变少，对应叶片的衰老过程。且对照组在第3到第5次实验中叶绿素衰退的速度最快，其次为1%生物炭施用量组、3%生物炭施用量组和5%生物炭施用量组。

图1 相同灌水量条件下生物炭施用量对叶绿素含量随试验次数变化的影响

图2 相同生物炭施用量条件下灌水量对叶绿素含量随试验次数变化的影响

3 讨论与结论

3.1 讨论

由图1可知，在灌水量相同的条件下，每次实验中，叶绿素含量大致符合1%生物炭施用量组大于3%生物炭施用量组，大于5%生物炭施用量组。但后两次实验中，有些组别不符合此规律，原因在于：生物炭的施加有利于减缓叶片的衰老，后两次实验时，生物炭施用量为1%的实验组衰老较快，导致其叶绿素含量低于生物炭施用量更高的实验组。其他类似与得出规律不符的组别也可用叶片衰老速度不同来解释。

由图1可知，生物炭施用量为1%时可促进植株叶片的叶绿素积累，但存在一些组别中对照组叶绿素含量高于生物炭施用量为1%的实验组，原因在于：由于对照组耗水较快，实验时对照组的灌水频率较大，从而导致叶绿素积累加快。其他类似与得出规律不符的现象也可由灌溉方案不同造成。

3.2 结论

本研究通过对比不同生物炭施用量和不同灌水量对番茄植株叶片叶绿素含量的影响，得到以下结论：

1）在相同的灌水量条件下，生物炭的施加可促进番茄植株叶片叶绿素积累，且1%生物炭施用量条件下对叶绿素积累的促进效果最佳，其次为3%和5%。

2）在相同的灌水量条件下，生物炭的施加可减缓叶绿素的衰退，减缓植株叶片的衰老，即叶片衰老速度为对照组最快，生物炭施用量为5%的实验组最慢，衰老速度随生物炭施用量的增加而减缓。

3）在相同的生物炭施用量条件下，灌水量对植株叶片叶绿素积累起促进作用，叶绿素的积累随灌水量的增大而增大。

本研究表明，适量生物炭作为添加剂可以提高植株叶片叶绿素含量，提高番茄植株的质量，具有生产上推广应用的潜力。