武德里,邢嘉韻,范星露,韓尚辰,周曉品,王惠群*
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院;b.東方科技學(xué)院,湖南長沙410128)
稻殼炭對水稻產(chǎn)量和礦質(zhì)元素吸收的影響*
武德里a,邢嘉韻a,范星露a,韓尚辰b,周曉品b,王惠群a*
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院;b.東方科技學(xué)院,湖南長沙410128)
以雜交晚稻岳優(yōu)518和常規(guī)晚稻湘晚秈12號為試驗(yàn)材料,設(shè)置土壤表層10 cm稻殼炭體積含量為A(0)、B(0.25%)、C(0.5%)、D(1%)、E(2%)和F(4%)處理,研究稻殼炭對水稻產(chǎn)量、莖稈和稻米礦質(zhì)元素含量的影響。結(jié)果表明:隨著土壤稻殼炭施入量的增加植株莖稈中的硅、鉀元素含量增加。F處理的岳優(yōu)518莖稈中的硅元素含量和鉀元素含量分別比對照增加41.18%和51.44%,F(xiàn)處理的湘晚秈12號莖稈中的硅元素含量和鉀元素含量分別比對照增加69.47%和60.69%。隨著土壤稻殼炭含量的增加,不同生育期葉片凈光合速率、稻谷每667 m2平均產(chǎn)量也增加。F處理的岳優(yōu)518增產(chǎn)12.34%,F(xiàn)處理的湘晚秈12號增產(chǎn)13.12%;稻殼炭提高岳優(yōu)518的每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。稻殼炭增加稻米礦質(zhì)元素磷、鈣、鎂、鉀、鋅、硫、銅、錳和鐵含量。
稻殼炭;水稻;光合作用;礦質(zhì)元素
doi:10.3969/j.issn.1007-7146.2015.04.015
生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在完全或部分缺氧條件下經(jīng)高溫?zé)峤舛a(chǎn)生的一種性質(zhì)穩(wěn)定、含碳豐富的物質(zhì)[1-3]。稻殼炭(Rice husk charcoal)具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),較大的比表面積,其pH值在7以上,能夠促進(jìn)植物對營養(yǎng)元素的吸收,是雙季稻區(qū)酸性土壤的良好改良劑[4],對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)也有一定的影響[5]。稻殼炭有很強(qiáng)的吸附能力,可吸附多種水溶性鹽離子,增加酸性土壤的鈣、鉀、錳和磷含量,降低土壤淋出液中鈣、磷、錳、鋅、鉀和鈉的淋洗水平[6-9]。稻殼炭中含有較高的活性硅[10]。自然界中硅元素的生物地球化學(xué)循環(huán)要比磷、鉀等元素在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)更為強(qiáng)烈[11-12]。土地連作、化肥耕種破壞了土壤營養(yǎng)平衡,以至于每年土壤中的硅元素也和其它主要營養(yǎng)元素一樣隨著作物的收獲而流失[13-14]。許多研究表明,水稻是喜硅作物,施用硅肥對水稻的增產(chǎn)具有促進(jìn)作用[15-19]。水稻莖稈中硅和鉀元素含量的積累可增強(qiáng)莖稈的抗倒伏性[20]。許多礦質(zhì)元素不僅是水稻生長發(fā)育所必需,同時(shí)也是人體的必需元素。稻米中的礦質(zhì)元素直接影響人體對礦質(zhì)元素的攝入。所以,稻米中礦質(zhì)元素的含量是稻米品質(zhì)的重要參考依據(jù)。大量元素中,鉀、磷、硫、鈣等元素具有參與生物體構(gòu)造的功能,鎂是牙齒與骨骼的組分之一。鐵、鋅、銅、錳等元素都在人機(jī)體代謝中起到重要作用[21]。生物質(zhì)炭提高水稻、玉米、菜豆、豇豆、蘿卜等作物的光合速率、生物量和產(chǎn)量[22]。本試驗(yàn)著重研究稻殼炭對水稻產(chǎn)量及稻米中礦質(zhì)元素含量吸收的影響。
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)水稻品種為雜交稻岳優(yōu)518和常規(guī)稻湘晚秈12號,均由長沙新萬農(nóng)種業(yè)有限公司提供。試驗(yàn)的稻殼炭由湖南谷力新能源科技股份有限公司生產(chǎn)和提供,稻殼炭是稻米加工后的稻殼通過生物質(zhì)能源氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用,在600-800℃下限氧燃燒2-3 h發(fā)電后的炭化副產(chǎn)品,即稻殼炭化后的黑色材料。用這種方法1.5 kg稻殼可發(fā)電1度和制備0.5 kg稻殼炭。稻殼炭主要理化性質(zhì)如下:pH 10.2,硅元素含量517.33 mg·kg-1,磷元素含量683.17 mg· kg-1,硫元素含量58.90 mg·kg-1,鈣元素含量303.13 mg·kg-1,鎂元素含量121.93 mg·kg-1,鉀元素含量1598.80 mg·kg-1,鋅元素含量2.60 mg·kg-1,錳元素含量24.90 mg·kg-1。
1.2田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)處理
試驗(yàn)于2013年分別在湖南省長沙市寧鄉(xiāng)縣歷經(jīng)鋪鄉(xiāng)歷經(jīng)鋪村(寧鄉(xiāng))和益陽市赫山區(qū)蘭溪鎮(zhèn)羊角鄉(xiāng)向榮村5組(益陽)進(jìn)行。寧鄉(xiāng)供試青夾泥土壤的主要理化性質(zhì)如下:pH5.11,有機(jī)質(zhì)含量39.60 g· kg-1,全氮含量1.80 g·kg-1,全磷含量0.53 g·kg-1,全鉀含量11.90 g·kg-1,堿解氮含量166.20 mg·kg-1,速效磷含量25.40 mg·kg-1,速效鉀含量113.10 mg· kg-1。益陽供試青夾泥土壤的主要理化性質(zhì)為pH5. 03,有機(jī)質(zhì)含量47.80 g·kg-1,全氮含量2.00 g·kg-1,全磷含量0.60 g·kg-1,全鉀含量19.40 g·kg-1,堿解氮含量203.70 mg·kg-1,速效磷含量22.50 mg·kg-1,速效鉀含量242.90 mg·kg-1。寧鄉(xiāng)試驗(yàn)秈稻品種為岳優(yōu)518,益陽試驗(yàn)秈稻品種為湘晚秈12號。田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置土壤表層10 cm稻殼炭體積含量為A(0)、B(0.25%)、C(0.5%)、D(1%)、E(2%)和F(4%)6個(gè)處理,重復(fù)3次。早稻收割后,根據(jù)測土配方施肥方法每667 m2施入復(fù)合肥40 kg和秸稈腐熟劑2 kg作基肥、犁田后做隔離田埂。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的總面積為934 m2,其中每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)實(shí)際面積為4 m×5 m=20 m2,小區(qū)實(shí)際總面積360 m2,小區(qū)間設(shè)隔離田埂和排灌溝,隔離田埂壟高15 cm,壟寬20 cm,四周設(shè)保護(hù)行。為保證肥料不流失,起壟后固定成形,然后覆雙層地膜,拉緊地膜使兩側(cè)插入耕作層下,然后用土壓緊封嚴(yán)。排灌溝內(nèi)灌溉水只進(jìn)不出小區(qū)。隔離田埂做好后試驗(yàn)小區(qū)施入不同處理量的稻殼炭。寧鄉(xiāng)試驗(yàn)點(diǎn)于7月18日插秧,益陽赫山區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)于7月13日插秧,行株距為35 cm×20 cm,每穴5株苗,每小區(qū)插秧280穴。插秧為人工牽線插秧,以保證每個(gè)小區(qū)的水稻苗數(shù)量一致及行株距一致。插秧后第4天每畝施尿素4 kg作追肥,田間管理按常規(guī)管理,寧鄉(xiāng)秈稻10月29日收獲,益陽秈稻10月30日收獲。
1.3 測定項(xiàng)目與方法
1.3.1葉片凈光合速率的測定 光合作用參數(shù)凈光合速率的測定方法依王惠群等的方法稍作修改[23]。用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合作用系統(tǒng)測定,環(huán)境條件為開放式氣路,紅藍(lán)光源,光通量密度1 000 μmol·m-2·s-1,相對濕度(RH)1 800 Pa。選擇在晴朗無風(fēng)天氣每小區(qū)選取長勢一致的植株3穴,分蘗期測定第2完全展開葉進(jìn)行測定,抽穗期和灌漿期測定劍葉,測定時(shí)間為上午11∶00~12∶00。
1.3.2產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素測定 水稻收獲期每小區(qū)取9穴有代表性的植株測量每穴有效穗數(shù),從中選取穗數(shù)相同的3穴對每株的產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行測定,包括穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。
1.3.3礦質(zhì)元素含量的測定 礦質(zhì)元素含量的測定參照王惠群方法,適當(dāng)加以改進(jìn)[24]。每處理取成熟期的植株3穴,將其根、莖、葉和稻谷分別分開,稻谷和莖稈先用自來水洗凈,再用去離子水沖洗3遍,置烘箱75℃烘干48 h至恒重。糙米研碎后取0.1 g干樣,在140-150℃聚四氟乙烯坩堝中用10-14 mL HNOC3+HClO4(VHNO3/VHCIO4=4∶1)消化,后用20 mL 2%HNO3溶液溶解和定容。用等離子發(fā)射光譜儀ICP(Thermo Electron Corp.U.S.A.)測定磷、鈣、鎂、鉀、鋅、硫、銅、錳和鐵元素含量。莖稈硅元素含量測定采用ICP-AES法。標(biāo)準(zhǔn)品均來自Sigma-Aldrich Co.(U.S.A.)。
1.4數(shù)據(jù)處理方法
數(shù)據(jù)計(jì)算、作圖與統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和SPSS17.0數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
2.1稻殼炭對水稻莖稈硅和鉀元素含量的影響
由圖1可看出,雜交晚稻岳優(yōu)518莖稈硅元素含量隨土壤稻殼炭處理量的增加而增加,但稻殼炭處理量達(dá)到0.5%后莖稈硅元素含量增加變慢。稻殼炭的施入量與莖稈硅元素含量的相關(guān)性表明,稻殼炭的施入量與岳優(yōu)518莖稈硅元素含量成多項(xiàng)式正相關(guān),相關(guān)方程y=-1.2992x2+6.72x+17.868(R2=0.6853)。處理B的莖稈硅元素含量與對照沒有顯著性差異,比對照增加1.76%。處理C、D、E和F的莖稈硅元素含量分別與對照有顯著性差異,但處理C、D、E和F的莖稈硅元素含量之間沒有顯著性差異,F(xiàn)處理的岳優(yōu)518莖稈硅元素含量最高,比對照增加了41.18%。常規(guī)晚稻湘晚秈12號莖稈中硅元素含量隨土壤稻殼炭處理量的增加而增加,但稻殼炭處理量達(dá)到1%后莖稈硅元素含量增加變慢。稻殼炭的施入量與莖稈硅元素含量的相關(guān)性表明,稻殼炭的施入量與湘晚秈12號莖稈硅元素含量成多項(xiàng)式正相關(guān),相關(guān)方程y=-2.5632x2+14.416x+12. 759(R2=0.9174)。處理B、C、D、E和F的莖稈硅元素含量分別與對照有顯著性差異,但處理D、E和F的莖稈硅元素含量之間沒有顯著性差異。F處理的湘晚秈12號莖稈中的硅元素含量最高,比對照增加了69.47%。
由圖2可看出,雜交晚稻岳優(yōu)518莖稈鉀元素含量隨土壤稻殼炭量的增加而增加,稻殼炭處理量達(dá)到4%后莖稈鉀元素含量最高。稻殼炭的施入量與莖稈鉀元素含量的相關(guān)性表明,稻殼炭的施入量與岳優(yōu)518莖稈鉀元素含量成多項(xiàng)式正相關(guān),相關(guān)方程y=-298.22x2+2 037.2x+5 524.2(R2= 0.9633)。處理B和C的莖稈鉀元素含量與對照沒有顯著性差異,處理B比對照只增加0.33%。處理D分別與其他處理的莖稈鉀元素含量有顯著性差異,但處理B與C、E與F的莖稈鉀元素含量之間沒有顯著性差異,F(xiàn)處理的岳優(yōu)518莖稈鉀元素含量最高,比對照增加了51.44%。常規(guī)晚稻湘晚秈12號莖稈鉀元素含量隨土壤稻殼炭處理量的增加而增加,稻殼炭處理量達(dá)到4%后莖稈鉀元素含量最高。稻殼炭的施入量與莖稈鉀元素含量的相關(guān)性表明,稻殼炭的施入量與湘晚秈12號莖稈硅元素含量成多項(xiàng)式相關(guān),相關(guān)方程y=-388.95x2+2 234.6x+5 420.9(R2=0.942)。處理C、D、E、F的莖稈鉀元素含量分別與對照有顯著性差異,但處理B與A、C與D、E與F的莖稈鉀元素含量之間沒有顯著性差異。F處理的湘晚秈12號莖稈鉀元素含量含量最高,比對照增加了60.69%。
2.2稻殼炭對岳優(yōu)518不同生育期葉片凈光合速率的影響
由表1可知,分蘗期葉片的凈光合速率隨土壤稻殼炭量的增加呈增大趨勢,處理E達(dá)到最高值19.43 μmol CO2·m-2·s-1,比對照提高了21.67%。分蘗期和孕穗期稻殼炭量與葉片凈光合速率成正相關(guān);孕穗期凈光合速率比分蘗期有所提高,而灌漿期稻殼炭施入量對水稻植株葉片的凈光合速率影響不大。
圖1 稻殼炭對岳優(yōu)518和湘晚秈12號莖稈硅元素含量的影響Fig.1 The effect of rice husk charcoal on silicon content of Yueyou518 and Xiangwanxian 12 in stem
圖2 稻殼炭對岳優(yōu)518和湘晚秈12號莖稈鉀元素含量的影響Fig.2 The effect of rice husk charcoal on potassium content of Yueyou518 and Xiangwanxian 12 in stem
表1 稻殼炭對岳優(yōu)518凈光合速率的影響Tab.1 Effect of rice husk charcoal on net photosynthetic rate of Yueyou 518
2.3 稻殼炭對水稻產(chǎn)量及其增產(chǎn)率的影響
岳優(yōu)518和湘晚秈12號的產(chǎn)量都隨土壤稻殼炭處理量的增加而增加(表2)。稻殼炭的施入量與稻谷增產(chǎn)率的相關(guān)性表明,稻殼炭的施入量與岳優(yōu)518稻谷增產(chǎn)率成多項(xiàng)式正相關(guān),相關(guān)方程y=-1.0665x2+7.1413x+0.6759(R2=0.9757);稻殼炭的施入量與湘晚秈12號稻谷增產(chǎn)率成多項(xiàng)式正相關(guān),相關(guān)方程y=-1.7482x2+9.9226x+0.9715(R2=0.8273)。岳優(yōu)518和湘晚秈12號均在處理F出現(xiàn)最高產(chǎn)量,分別比對照增產(chǎn)12.34%和13.12%。
2.4稻殼炭對岳優(yōu)518產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響
由表3可知,稻殼炭處理對雜交晚稻岳優(yōu)518的每穴有效穗和穗長沒有顯著性的差異;但不同稻殼炭處理的每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重與對照相比具有顯著性的差異。處理D的每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率與其他處理相比都最大;千粒重在處理E達(dá)到最大值,為26.61 g/千粒,比對照提高了8.57%。稻殼炭可以有效地提高雜交晚稻岳優(yōu)518的每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重,從而提高其產(chǎn)量。
2.5凈光合速率與產(chǎn)量的相關(guān)性
對水稻品種岳優(yōu)518主要生育期(分蘗期、孕穗期和灌漿期)葉片凈光合速率與其產(chǎn)量的相關(guān)性分析表明,水稻主要生育期葉片的凈光合速率與其對應(yīng)產(chǎn)量均呈多項(xiàng)式正相關(guān)(表4)。
表2 稻殼炭對水稻產(chǎn)量和增產(chǎn)率的影響Tab.2 The effect of rice husk charcoal on rice yield and increasing yield percentage
表3 稻殼炭對岳優(yōu)518產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響Tab.3 The effect of rice husk charcoal on yield components of Yueyou 518
表4 凈光合速率與產(chǎn)量的相關(guān)性Tab.4 Correlation between net photosynthetic rate and yield
2.6稻殼炭對稻米礦質(zhì)元素含量的影響
由表5和表6可知,隨著稻殼炭施入量的增加稻米中礦質(zhì)元素磷、鈣、鎂、鉀、鋅、硫、銅、錳和鐵均增加。處理D、E、F中礦質(zhì)元素磷、鈣、鎂、鉀、鋅、硫、銅、錳和鐵元素含量高于其余各處理,都出現(xiàn)礦質(zhì)元素都是先增高后稍降低的情況。
表5 稻殼炭對岳優(yōu)518稻米礦質(zhì)元素含量的影響Tab.5 Effect of rice husk charcoal on content of rice mineral elements in Yueyou 518
表6 稻殼炭對湘晚秈12號稻米礦質(zhì)元素含量的影響Tab.6 Effect of rice husk charcoal on content of rice mineral elements in Xiangwanxian 12
研究表明稻殼炭呈堿性,其pH值為10.2。寧鄉(xiāng)試驗(yàn)田土壤的初始pH值為5.03,測定處理E的pH值為5.97;益陽試驗(yàn)田土壤的初始pH值為5.11,測定處理E的pH值為6.52。稻殼炭具有上調(diào)土壤pH值的作用,是我國南方水稻酸性土壤的良好土壤改良劑。通過對稻殼炭的理化性質(zhì)測定,稻殼炭含有一定量的大量元素和微量元素,特別是能夠補(bǔ)充土壤中的大量礦質(zhì)元素和微量礦質(zhì)元素,維持土壤中的植物必需礦質(zhì)元素的平衡。稻殼炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),較大的比表面積,對植物必需元素具有吸附和緩釋作用,從而改良土壤肥力,促進(jìn)植物對主要營養(yǎng)元素的吸收[25]。
水稻倒伏現(xiàn)象不僅關(guān)系到糧食的產(chǎn)量,而且對稻米品質(zhì)和收割機(jī)收割難度也產(chǎn)生非常大的影響[26-27]。在水稻生產(chǎn)過程中,特別是南方晚稻遇到寒露風(fēng)天氣,水稻倒伏現(xiàn)象非常嚴(yán)重且經(jīng)常發(fā)生,這一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作者研究的熱點(diǎn)和難題。2013年我們在寧鄉(xiāng)和益陽的2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都遇到了寒露風(fēng)天氣,大田試驗(yàn)表明,稻殼炭試驗(yàn)處理區(qū)沒有倒伏,其試驗(yàn)區(qū)的保護(hù)行出現(xiàn)倒伏,試驗(yàn)田周圍農(nóng)戶的晚稻出現(xiàn)倒伏。本試驗(yàn)結(jié)果表明,稻殼炭中含有較多的硅元素和鉀元素,稻殼炭處理能夠提高水稻植株莖稈硅元素和鉀元素的含量,F(xiàn)處理的岳優(yōu)518及湘晚秈12號收獲期植株莖稈平均硅元素含量比對照分別提高41.18%和69.47%,說明稻殼炭含較多的可溶性硅,稻殼炭中的硅元素是水稻能夠利用的活性硅,與水稻具有同源性,施加稻殼炭能夠促進(jìn)水稻對硅元素的吸收和利用。F處理的岳優(yōu)518及湘晚秈12號收獲期植株莖稈平均鉀元素含量分別比對照提高51.44%和60.69%,說明施加稻殼炭也能夠促進(jìn)晚稻對鉀元素的吸收和利用。研究表明,糧食作物莖稈中所含物質(zhì)的多少及組成成分決定其抗倒伏性能,尤其是生育后期莖稈中貯藏物質(zhì)的含量對維持莖稈強(qiáng)度有相當(dāng)重要作用。而植株中硅元素、鉀元素含量的多少,也與水稻抗倒伏能力密切相關(guān)[19]。硅元素和鉀元素有利于細(xì)胞的木質(zhì)化和硅質(zhì)化,從而增強(qiáng)水稻抗倒伏能力[28]。水稻莖稈的剛性增加,提高水稻的抗折強(qiáng)度,增強(qiáng)其抗倒伏特性,從而提高水稻產(chǎn)量[29]。
由于生物質(zhì)炭可增加土壤陽離子交換量及有機(jī)碳含量,生物質(zhì)炭與堆肥相結(jié)合施用能顯著提高強(qiáng)淋溶鐵鋁土的總氮量,竹炭提高土壤有效氮、磷、鉀等元素含量,降低土壤養(yǎng)分的淋失損失[9,30]。生物質(zhì)炭與肥料混施能夠延長肥料的養(yǎng)分釋放期,降低養(yǎng)分流失。本試驗(yàn)測定岳優(yōu)518和湘晚秈12號稻米中主要礦質(zhì)元素磷、鈣、鎂、鉀、鋅、硫、錳和鐵等元素含量均增加,說明在土壤中施加稻殼炭能夠促進(jìn)水稻稻米對必需礦質(zhì)元素的吸收和積累,從而提高其稻米品質(zhì)。
本試驗(yàn)表明稻殼炭能夠提高水稻植株葉片凈光合速率,稻殼炭的施入量與岳優(yōu)518和湘晚秈12號稻谷增產(chǎn)率都呈多項(xiàng)式正相關(guān),水稻不同時(shí)期葉片的凈光合速率與其產(chǎn)量也都呈多項(xiàng)式正相關(guān)。稻米產(chǎn)量構(gòu)成因素,是影響水稻產(chǎn)量的基礎(chǔ),也是重要的指標(biāo)[31-33]。稻殼炭處理能改善產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。稻殼炭通過改善產(chǎn)量結(jié)構(gòu)來提高其產(chǎn)量。
[1] SOHI S P,KRULL E,LOPEZ C E.A review of biochar and its use and function in soil[J].Advances in Agronomy,2010,105:47-82.
[2]CAO X,HARRIS W.Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation[J].Bioresource Technology,2010,101(14):5222-5228.
[3]LIM J S,ABDUL MANAN Z,WAN ALWI S R.A review on utilisation of biomass from rice industry as a source of renewable energy[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2012,16(5):3084-3094.
[4]LAIRD D A,BROWN R C,AMONETTE J E.Review of the pyrolysis platform for coproducing bio-oil and biochar.Biofuels[J]. Bioproducts and Biorefining,2012,3(5):547-562.
[5]NOGUERA D,RONDóN M,LAOSSI K R,et al.Contrasted effect of biochar and earthworms on rice growth and resource allocation in different soils[J].Soil Biology and Biochemistry,2010,42(7):1017-1027.
[6]NGUYEN B T,MARSCHNER P.Effects of drying and rewetting on phosphorus transformations in red brown soils with different soil organic matter content[J].Soil Biology and Biochemistry,2005,37:1573-1576.
[7]LEHMANN J,GAUNT J,RONDON M.Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems-A review[J].Mitig Adapt Strat Glob Change,2006,(11):403-427.
[8]YAZAWA Y,ASAKAWA D,MATSUEDA D.Effective carbon and nitrogen sequestrations by soil amendments of charcoal[J]. Joumal of Arid Land Studies,2006,15(4):463-467.
[9]NOVAK J M,BUSSCHER W J,LAIRD D L.Impact of biochar amendment on fertility of a southeastern coastal plain soil[J]. Soil Science,2009,174(2):105-112.
[10] 陳溫福,張偉明,孟軍.農(nóng)用生物炭研究進(jìn)展與前景[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,46(16):3324-333. CHEN Wenfu,ZHANG Weiming,MENG Jun.Advances andprospects in research of biochar utilization in agriculture[J]. Scientia Agricultura Sinica,2013,46(16):3324-333.
[11]劉文國,王林權(quán),白延紅.植物體有益元素硅的研究進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報(bào),2003,(12):2248-2253. LIU Wenguo,WANG Linquan,BAI Yanhong.Research progress in the beneficial elements-silicon for plants[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2003,(12):2248-2253.
[12]翟水晶,薛麗麗,仝川.濕地生態(tài)系統(tǒng)硅生物地球化學(xué)循環(huán)研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2013,(10):1744-1748. ZHAI Shuijing,XUELili,TONG Chuan.Advances of silicon cycle in wetland ecosystem[J].Ecology and Environmental Sciences,2013,(10):1744-1748.
[13]陳建國,張楊珠,曾希柏,等.不同施肥對缺鉀紅壤性水稻土的生態(tài)效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,(21):4418-4426. CHEN Jianguo,ZHANG Yangzhu,ZENG Xibai,et al.Ecological effects of different fertilizations on red earth paddy soil with k-deficiency[J].Scientia Agricultura Sinica,2010,(21): 4418-4426.
[14]SCALENGHE R,F(xiàn)ERRARIS S.The first forty years of a technosol[J].Pedosphere,2009,19(1):40-52.
[15]馬同生.我國水稻土硅素養(yǎng)分與硅肥施用研究現(xiàn)況[J].土壤學(xué)進(jìn)展,1990,18(4):1-5. MA Tongsheng.Research progress of paddy soil silicon nutrient and fertilizer application in China[J].Progress In Soil Science,1990,18(4):1-5.
[16]PEREIRA S,KORNDORFER H,VIDAL D,et al..Silicon sources for rice crop[J].Scientia Agricola,2004,61:522-528.
[17]ASAI H,SAMSON B K,STEPHAN H M.Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos:soil physical properties,leaf SPAD and grain yield[J].Field Crop Research,2009,111:81-84.
[18]趙桂芳,張學(xué)軍.硅鈣肥在水稻上應(yīng)用效果研究.墾殖與稻作,2003,(1):36-37. ZHAO Guifang,ZHANG Xuejun.The Effect of applying si-ca fertilizer on rice[J].Reclaiming and Rice Cultivation,2003,(1):36-37.
[19]ATKINSON C J,F(xiàn)ITZGERALD J D,HIPPS N A.Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils:a review[J].Plant and Soil,2010,337:1-18.
[20]馬國輝,鄧啟云,萬宜珍,等.超級雜交稻抗倒生理與形態(tài)機(jī)能研究:培矮64-E32與汕優(yōu)63植株鉀、硅和纖維素含量差異[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,26(5):329-331. MA Guohui,DENG Qiyun,WAN Yizhen,et al.Resistant Physiology to lodging and morphological characters of super hybrid rice[J].Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences),2000,26(5):329-331.
[21]劉杰,朱智偉,孫成效,等.稻米中礦質(zhì)元素及其測定方法的研究進(jìn)展[J].中國稻米,2010,16,(5):24-27. LIU Jie,ZHU Zhiwei,SUN Chengxiao et al.Recent advances of determination technique of the rice mineral elements[J]. China Rice,2010,16,(5):24-27.
[22]陳悅,袁隆平,王學(xué)華,等.超級雜交水稻谷粒產(chǎn)量與葉光合速率的關(guān)系[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2007,33(3):104-117. CHEN Yue,YUAN Longping,WANG Xuehua,et al.Relationship between grain yield and leaf photosynthetic rate in super hybrid rice[J].Journal of Plant Physiology and Molecular Biology,2007,33(3):104-117.
[23]HUIQUN W,LANGTAO X.Effects of chlorocholine chloride on phytohormones and photosynthetic characteristics in potato(Solanum tuberosum L.)[J].Journal of Plant Growth Regulation,2009,28(1):21-27.
[24]HUIQUN W,LANGTAO X,JIANHUA T.Foliar application of chlorocholine chloride improves leaf mineral nutrition,antioxidant enzyme activity,and tuber yield of potato(Solanum tuberosum L.)[J].Scientia Horticulturae,2010,125(3):521-523.
[25]PIETIKAINEN J,KIIKKILA O,F(xiàn)RITZE H.Charcoal as a habitat for microbes and its effect on the microbial community of the underlying humus[J].Oikos,2000,89(2):231-242.
[26]GLASER B,LEHMANN J,ZECH W.Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal-a review[J].Biology and Fertility of Soils,2002,35(4):219-230.
[27]高波.水稻倒伏的原因及對策[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2014,(4):30-33. GAO Bo.Reasons and countermeasures of rice lodging[J]. Modernizing Agriculture,2014,(4):30-33.
[28]馬均,馬文波,田彥華,等.重穗型水稻植株抗倒伏能力的研究[J].作物學(xué)報(bào),2004,30(2):143-148. MA Jun,MA Wenbo,TIAN Yanhua,et al.The culm lodging resistance of heavy panicle type of rice[J].Acta Agronomica Sinica,30(2):143-148.
[29]ALI M A,LEE C H,KIM P J.Effect of silicate fertilizer on reducing methane emission during rice cultivation[J].Biol Fertil Soils,2008,44:597-604.
[30]傅秋華,張文標(biāo),鐘泰林,等.竹炭對土壤性質(zhì)和高羊茅生長的影響[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2004,21(2):159-163. FU Qiuhua,ZHANG Wenbiao,ZHONG Tailin,et al.Bamboo charcoal's effect on the soil characteristics and Fescue arundinacea growth[J].Journal of Zhejiang Forestry College,2004,21(2):159-163.
[31]李壽,葉勝海,陳炎忠,等.高產(chǎn)粳稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,17(4):177-181. LI Shou,YE Shenghai,CHEN Yanzhong,et al.The study on yield component factors of high yielding japonica rice varieties[J].ActaAgriculturaeZhejiangensis,2005,17(4): 177-181.
[32]管建新,王伯仁,李冬初.化肥有機(jī)肥配合對水稻產(chǎn)量和氮素利用的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(11): 88-92. GUAN Jianxin,WANG Boren,LI Dongchu.Effect of chemical fertilizer applied combing with organic manure on yield of rice and nitrogen using efficiency[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2009,25(11):88-92.
[33]CHAN K Y,XU Z.Biochar:nutrient properties and their enhancement.Lehmann J,Joseph S(eds)[M].Biochar for Environmental Management Science and Technology,London: Earthscan Ltd,2009,67-84.
Effects of Rice Husk Charcoal on the Yield and Mineral Element Absorption of Oryza sativa L.
WU Delia,XING Jiayuna,F(xiàn)AN Xinglua,HAN Shangchenb,ZHOU Xiaopingb,WANG Huiquna*
(1.Hunan Agricultural University,a.College of Bioscience and Biotechnology;b.Orient Science and Technology College,Changsha 410128,Hunan,China)
In order to study the effect of rice husk charcoal on the yield and mineral element content of stem and rice,hybrid rice Yueyou 518 and conventional rice Xiangwanxian 12 were used experimental materials,we set up the rice husk charcoal and 10 cm deep surface soil volume percentage treatments of A(0),B(0.25%),C(0.5%),D(1%),E(2%)and F(4%).The results showed that silicon and potassium content of plant stem increased as the soil volume percentage of rice husk charcoal increased.The content of silicon and potassium increased 41.18%and 69. 47%in treatment F than those in control of Yueyou 518 stem and Xiangwanxian 12 stem,respectively.Silicon and potassium content were increased 51.44%and 60.69%in treatment F than those in control of Yueyou 518 stem and Xiangwanxian 12 stem,respectively.The leaf net photosynthetic rate at different development stage and average yield per 667 m2increased as the soil volume percentage of rice husk charcoal increased.The average yield per 667 m2increased 12.34%in treatment F than that in control of Yueyou 518.The average yield per 667 m2was increased 13.12%in treatment F than that in control of Xiangwanxian 12.The rice husk charcoal increased grain number per panicle,filled grain number per panicle and setting percentage in Yueyou 518.The rice husk charcoal increased the rice essential element contents of phosphorus,calcium,magnesium,potassium,zinc,sulfur,copper,manganese and ferrum.
rice husk charcoal;Oryza sativa L.;photosynthesis;mineral element
S511
A
1007-7146(2015)04-0382-08
2015-01-12;
2015-01-31
湖南省科學(xué)技術(shù)廳科技計(jì)劃一般項(xiàng)目(2013NK3039);湖南省教育廳高校創(chuàng)新平臺開放基金項(xiàng)目(13K065)和(14K044);湖南谷力新能源科技股份有限公司研究項(xiàng)目(43010100)
武德里(1988-),男,湖南吉首人,碩士研究生,主要從事植物生理學(xué)方面的研究。(手機(jī))18684879430;(電子郵箱)deliroddick@126.com
王惠群(1964-),女,湖南益陽人,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授,博士,主要從事植物生理學(xué)方面的研究。(電話)0731-84635260;(電子郵箱)wanghuiqun751@163.com