生物炭對(duì)有機(jī)菜心產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用的影響

王 湛 李銀坤 王利春 郭文忠 徐志剛

(1.北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心， 北京 100097； 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 南京 210095)

0 引言

寧夏是“冬菜北上，夏菜南下”和內(nèi)陸出口蔬菜的重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域，也是供港有機(jī)蔬菜的重要生產(chǎn)基地[1]。當(dāng)?shù)厮Y源量少，蒸發(fā)強(qiáng)度大，地下水位深，蔬菜生產(chǎn)用水以引黃灌溉為主，由于地勢(shì)起伏大，引水工程造價(jià)高，使得山區(qū)用水成本高，水資源顯得尤為珍貴[2]。但蔬菜生產(chǎn)中大引大排現(xiàn)象依舊存在，不僅造成大量水資源浪費(fèi)，還產(chǎn)生次生鹽漬化等一系列問(wèn)題[3]。近年來(lái)，隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)、化工基地、城市生態(tài)水利等的建設(shè)，全區(qū)生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水之間的矛盾將更加尖銳，土壤缺水干旱已成為限制當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素[3]。因此通過(guò)合理的措施提高土壤貯水性能及作物水分利用效率是當(dāng)?shù)赜袡C(jī)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。

當(dāng)?shù)赜袡C(jī)蔬菜以菜心(BrassicacampestrisL. ssp.chinensisvar.utilisTsen et Lee)、芥藍(lán)等葉菜為主，生產(chǎn)過(guò)程中常以腐熟的牛、羊糞等作為肥源，施肥種類(lèi)單一，長(zhǎng)期施用單一的有機(jī)肥同樣易造成次生鹽漬化、養(yǎng)分不平衡等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[1]。生物炭為農(nóng)林廢棄物在缺氧條件下高溫裂解生成的富碳產(chǎn)物[4]。相關(guān)研究表明，將生物炭施入土壤中能夠降低長(zhǎng)期施用單一肥料產(chǎn)生的危害，且具有增加水分庫(kù)容作用[5-6]。AMYMARIE等[7]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭對(duì)水分的吸持能力比有機(jī)質(zhì)高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，土壤含水率相比不施生物炭約增加18%。齊瑞鵬等[8]研究表明，生物炭可增加風(fēng)沙土水分入滲量，提高土壤含水率，增加作物產(chǎn)量，進(jìn)而提高水分利用效率[9]；勾芒芒等[10]用室內(nèi)盆栽方法定量分析砂壤土中添加生物炭后對(duì)水分利用效率的影響，結(jié)果表明生物炭添加可顯著增加土壤含水率。目前有關(guān)生物炭在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究多集中在室內(nèi)模擬、短期大田和盆栽試驗(yàn)上，而關(guān)于有機(jī)蔬菜地施用生物炭的研究報(bào)道較少，尤其在西北旱區(qū)水資源短缺條件下，生物炭施用對(duì)有機(jī)菜地作物水分利用影響的研究更為少見(jiàn)。本研究基于田間小區(qū)定位試驗(yàn)，研究有機(jī)肥配施生物炭對(duì)有機(jī)蔬菜地土壤水分動(dòng)態(tài)變化及作物水分利用效率的影響，以明確有機(jī)蔬菜地合理培肥模式及其在提高西北旱區(qū)土壤貯水性能方面的作用與效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及生物炭

試驗(yàn)設(shè)在寧夏回族自治區(qū)吳忠市孫家灘吳忠國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)(37°32′23″N，106°14′30″E)，該園區(qū)為供港有機(jī)蔬菜(主要為葉菜)的重要生產(chǎn)基地，菜心有較大栽培面積。當(dāng)?shù)貙贉貛О敫珊蛋霛駶?rùn)地區(qū)，降雨量166.9～647.3 mm，主要集中在6—9月，蒸發(fā)量1 312.0～2 204.0 mm，無(wú)霜期105～163 d，日照時(shí)數(shù)2 250～3 100 h，平均氣溫5.3～9.9℃。試驗(yàn)當(dāng)年5—6月氣溫變化幅度大，為8.0～47.1℃，7—8月為20.4～33.6℃，9—11月變化幅度最小，為10.9～25.6℃。

供試土壤為砂壤土，播前0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比1.57 g/kg，全氮質(zhì)量比0.20 g/kg，速效鉀質(zhì)量比(K2O)130.2 mg/kg，有效磷質(zhì)量比(P2O5)12.9 mg/kg。有機(jī)肥為腐熟牛糞，全氮質(zhì)量比12.9 g/kg，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比194.9 g/kg，速效鉀質(zhì)量比10.1 g/kg，有效磷質(zhì)量比1.18 g/kg。生物炭為玉米芯在550℃條件下熱解制備，全碳質(zhì)量比為289.0 g/kg，全氮質(zhì)量比為40.0 g/kg，有效磷質(zhì)量比0.97 g/kg，速效鉀質(zhì)量比4.27 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年進(jìn)行，當(dāng)年布置3茬試驗(yàn)，1、2、3茬分別于5月13日、7月15日、9月10日由播種機(jī)播種，種植作物為菜心，品種為油綠702(當(dāng)?shù)刂髟云贩N)，播種行距15 cm，兩葉一心時(shí)間苗，間苗后平均株距為10 cm，分別于當(dāng)年6月23日、8月18日、10月22日統(tǒng)一收獲。試驗(yàn)設(shè)單施有機(jī)肥(MC0)、有機(jī)肥配施低量生物炭(MC1)、有機(jī)肥配施高量生物炭(MC2)和不施肥(CK)4個(gè)處理，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列。其中有機(jī)肥施用量為當(dāng)?shù)夭宿r(nóng)習(xí)慣用量(110 t/hm2)；生物炭用量依據(jù)文獻(xiàn)中平均用量的較低和較高量施加[11]，處理MC1和MC2用量分別為8.5、17 t/hm2；生物炭和有機(jī)肥在每年種植第1茬作物前一次性均勻翻入0～20 cm土層，試驗(yàn)小區(qū)面積4.2 m×1.4 m，小區(qū)與小區(qū)間隔0.3 m作為緩沖帶。每個(gè)小區(qū)內(nèi)均勻鋪設(shè)4條滴灌帶，滴頭間距10 cm，流量2.8 L/h，同時(shí)小區(qū)中間安裝一根深度1 m的探管，用TDR型時(shí)域反射計(jì)(PICO-BT，Andres Industries AG)每2～3 d測(cè)定0～20 cm土層含水率，當(dāng)灌水或降雨后增加測(cè)量頻率。為保證各小區(qū)灌水量一致，當(dāng)某小區(qū)實(shí)測(cè)含水率低于田間持水率(文中未標(biāo)明土壤含水率均為體積含水率)的80%時(shí)灌溉，灌溉到該小區(qū)田間持水率的100%，灌水量計(jì)算公式為

I=100(θf(wàn)-θi)γHp

(1)

式中I——灌水量，mm

θf(wàn)——田間最大質(zhì)量持水率，處理CK、MC0、MC1和MC2分別為19.5%、22.5%、18.8%和26.3%

θi——各處理實(shí)測(cè)含水率，%

γ——土壤容重，處理CK、MC0、MC1、MC2分別為1.48、1.35、1.36、1.21 g/cm3

H——土層深度，取0.2 m

p——滴灌水分利用效率，取0.95[12]

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo)及生物量

收獲時(shí)隨機(jī)選取3株菜心，株高和葉圍面積(以單株菜心冠層最長(zhǎng)處為長(zhǎng)，與其垂直冠層長(zhǎng)度為寬，二者相乘)由直尺測(cè)量(0.1 mm)，葉片數(shù)為單株全部綠葉數(shù)，洗去植株表面灰塵后在105℃殺青30 min，然后80℃干燥至恒定質(zhì)量，測(cè)定生物量。

1.3.2產(chǎn)量和品質(zhì)

圖1 0～20 cm土層含水率動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamics change of water content of 0～20 cm topsoil

菜心成熟后每小區(qū)取1 m2(1 m×1 m)用電子天平(精確到0.01 g)進(jìn)行計(jì)產(chǎn)，采收時(shí)基部留3片葉，切口要平。將收獲后的菜薹進(jìn)行品質(zhì)分析，其中硝酸鹽含量采用硫酸-水楊酸法測(cè)定，維生素C采用2,6-二氯酚靛酚滴定法。

1.3.3菜心耗水量及水分利用效率

在菜心種植前及收獲后，用TDR測(cè)量0～70 cm土層含水率，每10 cm為一層。土壤貯水量計(jì)算公式為

E=10CH

(2)

式中E——貯水量，mm

C——土壤水分體積分?jǐn)?shù)，%

本試驗(yàn)所選旱地地面平整，土層深厚，土質(zhì)均一，生育期無(wú)降雨發(fā)生，地下水位深，因此不考慮地下水補(bǔ)給的影響；且試驗(yàn)期間根據(jù)田間持水率灌溉，每次灌溉量較少，故地表徑流與地下水位滲漏均不考慮。基于以上分析，由簡(jiǎn)化的水分平衡方程計(jì)算菜心耗水量[13]，即

ET=I+ΔH

(3)

式中ET——田間耗水量，mm

ΔH——菜心生育期前后70 cm土壤貯水量變化，mm

產(chǎn)量水分利用效率計(jì)算公式為[14]

Ywue=Y/ET

(4)

式中Ywue——產(chǎn)量水分利用效率，kg/(hm2·mm)

Y——菜心產(chǎn)量(鮮質(zhì)量)，kg/hm2

生物量水分利用效率計(jì)算公式為

Bwue=B/ET

(5)

式中Bwue——生物量水分利用效率，kg/(hm2·mm)

B——菜心生物量，kg/hm2

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013數(shù)據(jù)整理，Origin 93(2016)繪圖，用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于測(cè)定結(jié)果進(jìn)行F檢驗(yàn)，差異顯著性采用LSD法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 0～20 cm土層水分動(dòng)態(tài)變化特征

由圖1(圖中*表示當(dāng)天進(jìn)行灌水)可知，各處理0～20 cm土層含水率在不同茬口內(nèi)的變化趨勢(shì)相同，土壤水分隨著菜心生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)均有較大波動(dòng)，其峰值出現(xiàn)次數(shù)與試驗(yàn)期間灌水次數(shù)一致，說(shuō)明灌水是不同茬口0～20 cm土壤水分變化的重要因素。

土壤含水率的變化幅度隨茬口的推進(jìn)呈降低趨勢(shì)，與溫度波動(dòng)呈顯著正相關(guān)(P<0.05，數(shù)據(jù)未顯示)，其中第1茬土壤含水率波動(dòng)幅度為10.5%～31.2%，而第3茬僅在20.9%～30.5%之間波動(dòng)。說(shuō)明隨茬口的推進(jìn)含水率變化幅度降低可能是氣溫變化引起的。添加生物炭的處理(MC1和MC2)土壤水分具有較低波動(dòng)幅度，其中處理MC0變化幅度分別為12.4%～29.0%、18.1%～28.9%和19.6%～28.8%，處理CK變化幅度分別為10.5%～27.2%、15.7%～27.5%和20.9%～26.8%，而處理MC1第1、2、3茬變化幅度為15.4%～30.4%、21.0%～30.3%和21.4%～30.4%。從周年平均含水率分析，處理MC2條件下含水率最高，為26.2%，其次為處理MC1的25.2%，均顯著高于處理MC0的24.1%和CK的22.7%。由此可見(jiàn)，有機(jī)肥配施生物炭不僅可以降低0～20 cm土層水分變化幅度，而且可增加土壤含水率，分析原因主要是生物炭具有高表面積，當(dāng)加入土壤時(shí)，土壤表面積增加，對(duì)土壤整體的吸附能力有益，隨后提高土壤保水性。

2.2 菜心耗水量

由表1可知，處理MC1種植前的0～70 cm土層貯水量相比其他處理無(wú)顯著性差異，但在收獲時(shí)的土壤貯水量則顯著增加。與處理MC0、MC2和CK相比，處理MC1收獲后的土壤貯水量分別增加5.4%～12.9%、15.7%～31.9%和3.9%～16.9%(P<0.05)。而處理MC2與MC0相比，第1茬、第2茬和第3茬收獲時(shí)土壤貯水量無(wú)顯著差異。這說(shuō)明有機(jī)肥配施低量生物炭可提高0～70 cm土層貯水量，而配施高量生物炭0～70 cm土層貯水量反而降低，由于高量生物炭處理的0～20 cm土層含水率較處理MC0顯著升高(P<0.05，圖1)，因此加入高量生物炭可抑制水分下滲，降低20～70 cm土層貯水量。

表1 有機(jī)肥配施生物炭對(duì)菜心耗水量的影響Tab.1 Influence of organic fertilizer combined with biochar on water consumption mm

注：同茬中，同一列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。下同。

從耗水量看，不同處理在各茬中的耗水量由大到小均表現(xiàn)為CK、MC0、MC2、MC1，配施生物炭處理耗水量均小于單施有機(jī)肥及對(duì)照處理。其中處理MC1周年耗水量較處理MC2、MC0和CK分別降低3.6%、6.8%、13.7%(P<0.05)，處理MC2與MC0相比周年耗水量降低3.4%(P<0.05)。

2.3 菜心生長(zhǎng)指標(biāo)

將有機(jī)肥和生物炭在第1茬菜心種植前一次性加入土壤中來(lái)探索有機(jī)菜心的周年變化，發(fā)現(xiàn)各處理隨茬口的推進(jìn)生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，如圖2所示，可能是隨著茬口的推移，土壤養(yǎng)分持續(xù)降低造成的。在不同處理下，各生長(zhǎng)指標(biāo)具有相似的變化規(guī)律，處理MC1最高，顯著大于其他各處理(除第3茬株高外)。其中第1茬，處理MC1與常規(guī)施肥MC0相比，株高、葉片數(shù)和葉圍面積分別提高32.2%、21.1%和17.9%(P<0.05)；而處理MC2與MC0相比，菜心葉圍面積和葉片數(shù)雖呈降低變化，但株高卻顯著增加(P<0.05)。這表明有機(jī)菜田中配施生物炭對(duì)菜心生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，但生物炭用量與菜心生長(zhǎng)間并不呈正相關(guān)，以配施低量生物炭的效果更優(yōu)。

圖2 有機(jī)肥配施生物炭對(duì)菜心生長(zhǎng)的影響Fig.2 Influence of organic fertilizer combined with biochar on growth of flowering Chinese cabbage

2.4 菜心產(chǎn)量及水分利用效率

不同處理下菜心產(chǎn)量和生物量變化規(guī)律相似(數(shù)據(jù)未顯示)，其中處理MC1最高，顯著高于MC0和CK處理。與MC0和CK相比，處理MC1的菜心周年產(chǎn)量分別增加59.1%和2 182.7%，生物量分別增加36.7%和608.7%。處理MC2與MC0相比，菜心的周年產(chǎn)量顯著增加，但與MC1相比反而降低。由此分析，配施生物炭可顯著提高菜心產(chǎn)量，且低量生物炭處理的效果更優(yōu)、更穩(wěn)定。

從水分利用效率角度分析，各處理產(chǎn)量水分利用效率由大到小表現(xiàn)為MC1、MC2、MC0、CK。處理MC1與CK相比，周年水分利用效率提高2 264.8%，與MC0和MC2相比也分別提高75.7%和49.8%。處理MC1還具有提高菜心生物量水分利用效率的作用，與處理MC2、MC0和CK相比，分別提高45.4%、46.6%和720.1%。處理MC2下產(chǎn)量水分利用效率較MC0高，但低于MC1處理?？傮w

而言，有機(jī)肥配施生物炭不僅增加菜心產(chǎn)量，而且提高水分利用效率，以低量生物炭處理的作用更大。

2.5 菜心營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

硝酸鹽含量為評(píng)價(jià)蔬菜安全的指標(biāo)，本試驗(yàn)中各處理菜薹硝酸鹽質(zhì)量比為0.24～1.53 mg/g(表2)，遠(yuǎn)低于國(guó)家對(duì)無(wú)公害蔬菜安全要求的標(biāo)準(zhǔn)。生物炭配施的培肥模式菜薹硝酸鹽含量低于單施有機(jī)肥培肥模式，與MC0相比，處理MC1的第1、2、3茬菜薹硝酸鹽含量降低44.3%、20.0%和27.0%，處理MC2分別降低27.5%、16.1%和9.3%。維生素C(Vc)為評(píng)價(jià)菜薹營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。處理MC2和MC1與MC0相比，菜薹維生素C無(wú)顯著性差異。總體而言，配施生物炭培肥模式降低硝態(tài)氮含量，保持菜薹中的維生素C含量，具有較佳的菜薹品質(zhì)。

表2 配施不同量生物炭對(duì)菜心品質(zhì)的影響Tab.2 Influence of different amount of biochar on quality of flowering Chinese cabbage

注：ADI表示我國(guó)蔬菜的硝酸鹽允許量。

3 討論

3.1 配施生物炭下土壤水分的變化

水是維持植物生命活動(dòng)的重要物質(zhì)，是植物制造有機(jī)物質(zhì)不可或缺的基礎(chǔ)[12,15]。文獻(xiàn)[12]表明，持續(xù)穩(wěn)定的適宜水分供給具有顯著的增產(chǎn)提效作用，但有機(jī)蔬菜生產(chǎn)中，表層土壤水分變化劇烈，嚴(yán)重制約著有機(jī)蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[14]。HAIDER等[16]發(fā)現(xiàn)，生物炭可協(xié)調(diào)作物需水和土壤供水間的矛盾，增加土壤保水性能，提高作物水分利用效率。從本試驗(yàn)結(jié)果看，各茬土壤含水率峰值出現(xiàn)次數(shù)與灌水次數(shù)相同，且均在灌水當(dāng)天出現(xiàn)，說(shuō)明灌水為影響土壤水分的重要因素。試驗(yàn)期間各小區(qū)灌水相同，處理MC1和MC2的0～20 cm土層周年含水率分別在15.4%～30.4%和15.6%～31.2%區(qū)間變化，低于傳統(tǒng)單施有機(jī)肥處理(MC0)的變化幅度(12.4%～29.0%)，而平均含水率分別高出MC0處理4.7%和8.6%(P<0.05)。表明生物炭可提高有機(jī)菜地表層含水率、降低水分變化幅度。

有研究認(rèn)為，生物炭保水作用是持水性與斥水性相互作用的結(jié)果[17-19]，持水性為吸附和固定水分的能力[5-6]，增加土壤含水率[20]，斥水性指生物炭添加的土壤無(wú)法被水濕潤(rùn)的現(xiàn)象[17]。灌水在斥水的土壤表面時(shí)，水珠停留在地表數(shù)小時(shí)不能入滲，以蒸發(fā)的形式損失，降低了土壤含水率[21]。大多數(shù)生物炭中，95%的孔隙直徑小于0.02 μm，而有機(jī)菜地以施用有機(jī)肥為主，耕層土壤容重低，孔徑大，當(dāng)生物炭用量高時(shí)，將阻塞土壤的原有孔隙，阻止灌水下滲，表現(xiàn)為強(qiáng)斥水性[22-24]。本試驗(yàn)中，處理MC2與MC1相比，0～20 cm土層周年含水率增加3.8%(圖1)，而收獲后(0～70 cm)土壤貯水量平均降低8.6%(P<0.05)。試驗(yàn)用地平整，地下水位高，無(wú)地下水補(bǔ)給，說(shuō)明高量生物炭具有強(qiáng)的持水性，可提高0～20 cm土層含水率，而斥水作用和細(xì)粒子結(jié)構(gòu)阻塞了灌溉水下滲[25]，增強(qiáng)土壤表面蒸發(fā)[22,26]，因此降低了下層含水率，從而降低收獲期貯水量(表1)。

3.2 配施生物炭下有機(jī)菜心產(chǎn)量及品質(zhì)的變化

適宜的較高水分供應(yīng)是促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量的關(guān)鍵所在。本試驗(yàn)條件下，處理MC1和MC2株高和周年產(chǎn)量較處理MC0顯著增加(P<0.05)。可見(jiàn)，與常規(guī)施肥相比，配施生物炭可顯著促進(jìn)菜心生長(zhǎng)，增加其產(chǎn)量。研究表明，生物炭實(shí)際可供作物利用的養(yǎng)分含量并不多，可促進(jìn)作物生長(zhǎng)原因可能為其表面積高，當(dāng)加入土壤時(shí)，土壤表面積增加，對(duì)土壤整體的吸附力有益，隨后提高土壤保水性[27]。李紹等[28]發(fā)現(xiàn)，較高的土壤水分供應(yīng)可提高植株葉片中RuBP羧化酶活性，繼而提高植株光合潛力和生產(chǎn)潛能。處理MC1和MC2菜薹硝酸鹽含量較MC0相比均顯著降低(表2)。由此可見(jiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)單施有機(jī)肥培肥模式，生物炭培肥為提高有機(jī)菜心產(chǎn)量提供了新的技術(shù)途徑。

生物炭用量與菜心生長(zhǎng)及產(chǎn)量間并不呈正相關(guān)。處理MC1生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量和產(chǎn)量均達(dá)最大值，顯著高于CK、MC0和MC2；而處理MC2與MC1相比各生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量和產(chǎn)量均顯著降低(P<0.05，圖2)。關(guān)于適量生物炭可更有效地促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量也有一些報(bào)道[19]，如UZOMA等[11]將生物炭應(yīng)用于砂質(zhì)土壤中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物炭用量為15 t/hm2和20 t/hm2時(shí)，玉米產(chǎn)量分別提高150%和98%(P<0.05)。KISHIOMOTO等[29]在土壤中添加生物炭0.5 t/hm2時(shí)，大豆產(chǎn)量可以提高50%，然而隨著生物炭用量增加，產(chǎn)量反而呈減小趨勢(shì)。究其原因是高量生物炭處理具有強(qiáng)的吸附性，可降低水分的生物有效性，大量的細(xì)粒子結(jié)構(gòu)增加0.000 3～0.03 μm的孔隙數(shù)量，而大多數(shù)植物不能從小于0.2 μm的孔隙中提取土壤水[23-24]。同時(shí)其斥水性降低深層土壤含水率，導(dǎo)致深層土壤可補(bǔ)給的水分量降低，因此抑制作物生長(zhǎng)，降低作物產(chǎn)量。

另外，生物炭具有較高的碳氮比(本試驗(yàn)生物炭碳氮比為72.3)，施用高量生物炭(處理MC2的碳氮比為35.5)使得微生物對(duì)氮產(chǎn)生強(qiáng)烈的生物固定[30]，導(dǎo)致氮的生物利用率降低[31]，進(jìn)而對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

3.3 配施生物炭下菜心耗水及水分利用效率的變化

試驗(yàn)中，菜心耗水量隨生物炭用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)(表1)，其中以處理MC1最高，顯著高于MC0，而處理MC2與MC0相比無(wú)顯著性差異。這與HAIDER等[16]研究結(jié)果一致。MC1處理的0～20 cm土層含水率較高，菜心生長(zhǎng)旺盛(圖1)，地表裸露率降低，因此土壤表層蒸發(fā)減少，貯水量增加(表1)。另外，生物炭可改善耕層土壤結(jié)構(gòu)，改變灌水入滲過(guò)程，增加水分入滲量[24]，最終增加土壤貯水量。種植前，各處理土壤貯水量無(wú)顯著差異，收獲后MC1的平均貯水量分別比處理MC0、MC2和CK增加12.3%、8.6%和20.2%(P<0.05)，因此能夠降低菜心周年耗水，并可顯著提高菜心水分利用效率，其中處理MC1與MC0相比，生物量水分利用效率可提高46.6%(P<0.05)，產(chǎn)量水分利用效率可提高75.7%(P<0.05)。可見(jiàn)，相對(duì)于單施有機(jī)肥培肥模式，配施低量生物炭不僅降低有機(jī)菜心耗水量，并顯著提高水分利用效率。

4 結(jié)論

(1)配施8.5 t/hm2和17 t/hm2生物炭與單施有機(jī)肥相比，0～20 cm土層水分波動(dòng)小，而平均含水率分別提高4.7%和8.6%(P<0.05)，0～70 cm土壤貯水量分別提高12.3%與3.4%，說(shuō)明有機(jī)菜田中配施生物炭的培肥模式可提高0～20 cm土層含水率，降低水分變化幅度，最終增加0～70 cm土壤貯水量。

(2)生物炭配施量為8.5 t/hm2時(shí)，菜心株高、葉片數(shù)、葉圍面積均為各處理最高，生物量比常規(guī)施肥分別提高36.7%，且為各處理最高，而配施17 t/hm2生物炭的生物量顯著低于配施8.5 t/hm2生物炭，說(shuō)明有機(jī)菜田配施低量生物炭為促進(jìn)作物生長(zhǎng)的最優(yōu)模式。

(3)配施8.5 t/hm2生物炭產(chǎn)量及產(chǎn)量水分利用率比常規(guī)施肥分別提高59.1%和75.7%的同時(shí)，硝酸鹽含量顯著降低。而配施17 t/hm2生物炭周年產(chǎn)量雖增加，但顯著低于配施8.5 t/hm2生物炭。因此配施低量生物炭的配施模式不僅能確保有機(jī)菜心高產(chǎn)，而且可顯著提高水分利用效率，保證菜心品質(zhì)。