稻稈/稻殼炭育苗基質(zhì)對辣椒幼苗生長和氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響

王高飛　邢丹　牟玉梅　王永平　周鵬

摘 要：為探明添加不同水平的兩種生物炭對辣椒幼苗生長及養(yǎng)分含量的影響，為生物炭在辣椒育苗過程中的有效利用提供依據(jù)，在育苗基質(zhì)中分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、5%的稻稈炭和稻殼炭。結(jié)果表明：育苗基質(zhì)添加生物炭能夠促進(jìn)辣椒幼苗的生長發(fā)育以及對養(yǎng)分的吸收利用。與CK相比，生物炭處理辣椒幼苗株高、莖粗、葉面積、SPAD值、根生物量、地上部生物量增幅分別為0.63%～20.63%、4.83%～27.24%、4.24%～12.10%、0.71%～9.91%、7.69%～69.23%、17.05%～36.36%，添加生物炭增加了辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值。其中HC5處理辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值都最高，分別為0.53、0.028。添加生物炭增加了辣椒幼苗氮、磷、鉀含量，HC5處理辣椒幼苗氮、磷含量最高，與CK相比分別增加27.18%、33.33%。因此，生物炭用于基質(zhì)育苗培育優(yōu)質(zhì)椒苗是可行的，其中5%稻殼炭壯苗效果最好，育苗效果最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：辣椒;育苗;生物炭;養(yǎng)分;壯苗

中圖分類號：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）04-053-04

Abstract： To investigate the effects of two different levels of biochar on the growth and nutrient content of pepper seedlings， and to provide a basis for the effective use of biochar in the process of pepper seedlings， a greenhouse seedling experiment was carried out， adding 2% to the seedling substrate ， 5% rice straw charcoal and rice husk char.The results showed that the addition of biochar to the seedling substrate could promote the growth and development of pepper seedlings， the absorption and utilization of nutrients were also increased. Compared with CK， the increases of plant height， stem thickness， leaf area， SPADvalue， root biomass， and aboveground biomass of pepper seedlings treated with biochar were 0.63%-20.63%， 4.83%-27.24%， 4.24%-12.10%， 0.71%-9.91%， 7.69%-69.23%， 17.05%-36.36%， the seedling growth index and G value of pepper were increased by the addition of biochar. Among them， the seedling growth index and G value of pepper seedlings treated with HC5 were the highest， which were? 0.53 and 0.028. The nitrogen， phosphorus and potassium contents of pepper seedlings were increased by the addition of biochar. The HC5 treated pepper seedlings were found the highest nitrogen and phosphorus contents， which were increased by 27.18% and 33.33% compared with CK， respectively. Therefore， it is suitable to use biochar in substrate seedling cultivation to produce high-quality pepper seedlings， among them， 5% rice hull charcoal showed the best seedling strengthening effect and the best seedling raising effect.

Key words： Pepper; Seedlings; Biochar; Nutrients; Strong seedlings

辣椒是一種重要的蔬菜和調(diào)味品，是我國種植面積最大的蔬菜種類之一[1]，育苗過程是辣椒種植的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)質(zhì)苗不但能提高移栽后成活率，而且對后期辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的影響。近年來隨著辣椒大面積種植，如何在辣椒育苗過程中培育優(yōu)質(zhì)壯苗，已成為辣椒產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展急需解決的問題。

生物炭（Biochar）是農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)在缺氧條件下熱裂解形成的穩(wěn)定富碳產(chǎn)物[2]，具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積巨大[3-4]、含碳量高、芳香度高、吸附性強(qiáng)等特點(diǎn)[5-6]。張愛平等[7]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭可以促進(jìn)水稻對氮素的吸收利用，提高水稻產(chǎn)量。李明陽等[8]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭可以提高大豆葉面積指數(shù)、地下部分干物質(zhì)累計(jì)量以及大豆產(chǎn)量。宋婷婷等[9]通過培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭對黃瓜幼苗生長的影響與生物炭添加量有關(guān)，隨施用量的增加， 表現(xiàn)出先促進(jìn)、后抑制的趨勢。由此可見，作物生長與生物炭材料及添加量相關(guān)。前人已有生物炭對蔬菜作物生長影響的相關(guān)研究，而生物炭對采用漂浮方式培育的辣椒幼苗生長以及氮磷鉀養(yǎng)分影響的研究較少。因此，筆者以稻稈和稻殼為供試生物炭材料，設(shè)置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、5%添加水平，以辣椒為供試作物，通過溫室育苗試驗(yàn)，研究不同材料及用量生物炭對辣椒幼苗生長及養(yǎng)分含量的影響，為生物炭在辣椒育苗過程中的合理利用及培育優(yōu)質(zhì)壯苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)辣椒品種為辣研102，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所提供。漂浮育苗基質(zhì)購自黔南金福有限責(zé)任公司（理化性質(zhì)見表1）。不同原料生物炭包括稻稈炭（BC）和稻殼炭（HC），2種原料在450 ℃裂解1 h獲得（理化性質(zhì)見表1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)生物炭類型（稻稈和稻殼），2個(gè)生物炭添加水平（w，2%、5%）[10]，分別表示為BC2、BC5、HC2、HC5，同時(shí)設(shè)不添加生物炭空白對照處理（CK），2%、5%分別表示添加的生物炭占育苗基質(zhì)干質(zhì)量的2%和5%。各處理N （0.15 g·kg-1）、 P2O5 （0.15 g·kg-1） 和 K2O （0.15 g·kg-1） 以復(fù)合肥添加至育苗池水中，并攪拌溶解。

試驗(yàn)在貴州省農(nóng)科院辣椒所溫室大棚進(jìn)行（控制室溫28 ℃，光照時(shí)間10 h·d-1）。2019年1月將辣椒種子和不同處理的基質(zhì)材料裝入規(guī)格為50穴的方格穴盤中，進(jìn)行室內(nèi)育苗，每個(gè)穴盤即為1個(gè)處理，每個(gè)穴盤6次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。于成苗期（播種后50 d）采樣。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

辣椒播種50 d后調(diào)查植株株高、莖粗、葉面積、SPAD值、采集植株地上部和地下部（根、莖、葉），清洗干凈后放入烘箱在105 ℃殺青10 min，80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，記錄生物量。SPAD值反映植物葉片葉綠素的相對含量，生物量對植物專稱植物量，狹義的生物量僅指以質(zhì)量表示的，可以是鮮質(zhì)量或干質(zhì)量，而干質(zhì)量更具代表性。株高用直尺測量，以基質(zhì)表面到生長點(diǎn)的高度為準(zhǔn);莖粗用游標(biāo)卡尺測定，以基質(zhì)表面上方1 cm為準(zhǔn);葉面積用葉面積儀測量;SPAD值用SPAD儀測定。干樣粉碎后過80目篩，用于全氮、全磷、全鉀的測定。全氮用硫酸-過氧化氫消煮-凱氏定氮法測定;全磷用硫酸-過氧化氫消煮-鉬銻抗比色法測定;全鉀用硫酸-過氧化氫消煮-火焰光度法[11]測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007 和SPSS 21.1 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、方差分析，用Origin 9.1作圖。

其中壯苗指數(shù)計(jì)算公式為：壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×總干質(zhì)量[12];G值=全株干質(zhì)量/育苗時(shí)間（d）[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭對辣椒幼苗生長的影響

由表2可知，所有生物炭處理均增加了辣椒幼苗株高、莖粗、葉面積、SPAD值，其中HC5處理辣椒幼苗株高、莖粗、SPAD值均高于其他處理，與CK相比，分別增加20.63%、27.24%、9.91%。辣椒幼苗株高、莖粗除HC2處理與CK差異不顯著外，其余生物炭處理均顯著高于CK。所有生物炭處理葉面積、SPAD值均大于CK，但差異都不顯著。稻稈炭和稻殼炭處理，辣椒幼苗株高、莖粗、葉面積、SPAD值均表現(xiàn)出5%添加量處理大于2%添加量處理的趨勢，其中HC5處理辣椒幼苗株高、莖粗顯著高于HC2處理。2%生物炭添加量，稻稈炭處理辣椒幼苗株高顯著高于稻殼炭處理，而5%生物炭添加量稻殼炭處理顯著高于稻稈炭處理，莖粗、葉面積、SPAD值同一生物炭添加量下稻稈炭和稻殼炭處理差異不顯著。

2.2 生物炭對辣椒幼苗生物量的影響

由圖1可知，生物炭促進(jìn)了辣椒幼苗根生物量和地上部生物量的積累。CK處理辣椒幼苗根生物量、地上部生物量均最低。HC5處理辣椒幼苗根生物量顯著高于其他處理。與CK相比，生物炭處理辣椒幼苗根生物量和地上部生物量增幅分別為7.69%～69.23%、17.05%～36.36%，辣椒幼苗根生物量除HC2處理，其余生物炭處理均顯著高于對照CK，辣椒幼苗地上部生物量所有處理間差異均不顯著。稻稈桿和稻殼生物炭兩種添加量對辣椒幼苗根生物量及地上部生物量的影響，均表現(xiàn)為5%添加量大于2%添加量，且辣椒幼苗根生物量HC5處理顯著高于HC2處理。

2.3 生物炭對辣椒幼苗植株氮、磷、鉀含量的影響

辣椒幼苗植株烘干至恒質(zhì)量后，將根莖葉混合粉碎過篩，測定整個(gè)植株氮、磷、鉀含量。由表3可知，生物炭提高了辣椒幼苗氮、磷、鉀含量。與CK相比，生物炭處理辣椒幼苗氮、磷、鉀含量增幅分別為5.37%～27.18%、8.33%～33.33%、3.73%～23.88%。BC5、HC5處理椒幼苗氮、磷、鉀含量都顯著高于CK。辣椒幼苗氮含量除HC2處理與CK差異不顯著外，其他生物炭處理均顯著高于CK。辣椒幼苗磷、鉀含量生物炭處理均顯著高于CK。BC2與BC5相比，辣椒幼苗氮、磷、鉀含量BC5顯著大于BC2。HC2與HC5相比，辣椒幼苗氮、磷含量HC5顯著大于HC2，鉀含量兩者差異不顯著。

2.4 生物炭對辣椒幼苗壯苗指數(shù)及G值的影響

由表4可知，生物炭增加了辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值。其中HC5處理辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值都最高。與CK相比，各生物炭處理辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值均高于CK，增幅分別為18.18%～60.61%、20.00%～40.00%。辣椒幼苗壯苗指數(shù)除HC2處理與CK差異不顯著外，其他均顯著高于CK。G值所有處理差異均不顯著。稻稈和稻殼生物炭對辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值的影響都表現(xiàn)出5%添加量顯著高于2%添加量的趨勢。

3 討 論

3.1 生物炭對辣椒幼苗生長的影響

已有研究表明，生物炭結(jié)構(gòu)特殊，可促進(jìn)蔬菜作物生長，對產(chǎn)量提高有促進(jìn)效應(yīng)[14-16]。本研究結(jié)果表明，育苗基質(zhì)加入生物炭增加了幼苗株高、莖粗、葉面積、SPAD值，增幅分別為0.63%～20.63%、4.83%～27.24%、4.24%～12.10%、0.73%～9.86%。這與魏永霞等[17]的研究結(jié)果相似，這是由于生物炭固有的結(jié)構(gòu)特征與理化特性，使其施入基質(zhì)后對基質(zhì)容重、含水量、孔隙度、陽離子交換量、養(yǎng)分含量等[18]產(chǎn)生一定影響，從而對作物生長產(chǎn)生積極作用[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，生物炭的添加增加了辣椒幼苗根生物量和地上部生物量，與CK相比，增幅分別為7.69%～69.23%、17.05%～36.36%。這主要是由于生物炭具有豐富的多微孔結(jié)構(gòu)，比表面積較大，自身含有一定的礦物質(zhì)養(yǎng)分，將其施入基質(zhì)能夠提高基質(zhì)養(yǎng)分吸持容量及礦質(zhì)養(yǎng)分含量，如 P、K、Ca、Mg、Zn 和 Cu[20-22]，可為作物提供良好的生存環(huán)境。本研究發(fā)現(xiàn)，生物炭的添加增加了辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值，辣椒幼苗壯苗指數(shù)除HC2處理與CK差異不顯著外，其他均顯著高于CK。其中HC5處理辣椒幼苗壯苗指數(shù)、G值均最高，且壯苗指數(shù)顯著高于其他處理。其原因可能是生物炭對作物生長發(fā)育的影響與炭化材料和添加量都有關(guān)。株高、莖粗、葉面積、SPAD值、生物量等都是反映植株生長發(fā)育情況的重要指標(biāo)，株高和莖粗一定程度上反映植株吸收光照的能力，葉面積反映植株吸收光照的范圍，SPAD值則反映植物葉片葉綠素的相對含量，而壯苗指數(shù)和G值則直接反映育苗效果。這些指標(biāo)與植物后期的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)[23]。由此看出，優(yōu)質(zhì)壯苗不但能為植株健壯生長奠定基礎(chǔ)，而且對植株的增產(chǎn)具有重要作用，因此在育苗基質(zhì)中添加生物炭培育優(yōu)質(zhì)椒苗是較為有效的一項(xiàng)措施。

3.2 生物炭對辣椒幼苗植株氮、磷、鉀含量的影響

辣椒幼苗的養(yǎng)分含量直接反映辣椒后期生長發(fā)育情況以及成熟期產(chǎn)量多少。Laird 等[24]研究表明，生物炭能夠提高豌豆根系的固氮量。同時(shí)有研究表明，生物炭可以促進(jìn)番茄對氮、磷、鉀的吸收[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，生物炭的添加增加了辣椒幼苗氮、磷、鉀含量，辣椒幼苗氮含量除HC2處理與CK差異不顯著外，其他生物炭處理均顯著高于CK。辣椒幼苗磷、鉀含量生物炭處理均顯著高于CK。稻稈炭和稻殼炭處理辣椒幼苗氮、磷、鉀含量均表現(xiàn)為5%添加量顯著高于2%添加量的趨勢。其中同一生物炭添加量，稻稈炭和稻殼炭處理相比，辣椒幼苗氮、磷含量差異都不顯著，鉀含量表現(xiàn)為2%生物炭添加量稻殼炭處理顯著高于稻稈炭處理，而5%生物炭添加量表現(xiàn)為稻稈炭處理顯著高于稻殼炭處理。這可能是由于生物炭本身含有一定數(shù)量的對辣椒幼苗有益的元素（如氮、磷、鉀等）和一些微量元素，為辣椒幼苗的生長提供了良好的元素供應(yīng)源，而不同材料生物炭本身所含的養(yǎng)分含量不同，同時(shí)對基質(zhì)中的養(yǎng)分離子吸附效果不同[26]。

4 結(jié) 論

育苗基質(zhì)添加生物炭能夠促進(jìn)辣椒幼苗的生長發(fā)育以及養(yǎng)分的吸收利用。稻稈炭和稻殼炭均提高了辣椒幼苗壯苗指數(shù)和G值，其中5%稻殼炭壯苗指數(shù)和G值均高于其他處理，較未施生物炭分別提高60.61%、40.00%，育苗效果最好。

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