基于不同生物炭添加量和灌水定額對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

韋 琦，李思穎，蘆治宇，白胤豪，張慶龍，柏玥辰

(河海大學(xué) a.農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院；b.水文水資源學(xué)院，南京 211100)

0 引 言

番茄的株高和莖粗是研究中番茄生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)，土壤中生物炭添加量和水分調(diào)控對(duì)溫室大棚內(nèi)盆栽番茄的生長(zhǎng)有著重要的影響。因此，探究溫室大棚內(nèi)基于不同生物炭添加量和灌水定額對(duì)盆栽番茄生長(zhǎng)發(fā)育(主要體現(xiàn)在株高和莖粗兩個(gè)方面)的影響，對(duì)于作物高效用水和作物生長(zhǎng)有著重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)于影響番茄生長(zhǎng)發(fā)育的因素，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究。例如，楊彩霞等[1]研究了不同殘膜量對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明在苗期、開(kāi)花坐果期殘膜量水平0、200和400 kg/km2處理下的番茄株高莖粗均高于殘膜量水平600 kg/km2處理。殘膜對(duì)番茄苗期株高莖粗的阻礙作用大于開(kāi)花坐果期。王梟等[2]研究了溫室番茄對(duì)微小流量滴灌埋深與灌水量的響應(yīng)，結(jié)果表明埋深與灌水下限對(duì)番茄植株株高莖粗的影響規(guī)律性不強(qiáng)，但是對(duì)其余特征有著較大影響。吳昕怡等[3]研究了不同氮肥處理對(duì)春季大棚番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明增施20%有機(jī)肥處理和不施肥處理的番茄株高和莖粗無(wú)顯著差異。減氮30%處理更能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，其余處理養(yǎng)分施用不均衡，從而導(dǎo)致株高和莖粗較差。綜上，以往研究重點(diǎn)關(guān)注了針對(duì)不同方面(例如地膜殘留、氮肥施加等)對(duì)番茄株高和莖粗的影響。而針對(duì)不同土壤添加劑和灌水定額對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中株高和莖粗的影響的研究鮮有報(bào)道。

因此，以河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園區(qū)2020年9月種植的番茄為研究對(duì)象，旨在揭示生物炭添加量和灌水定額對(duì)溫室種植盆栽番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究結(jié)果對(duì)于認(rèn)識(shí)不同土壤添加劑的量和灌水定額對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、精細(xì)化農(nóng)業(yè)耕作有著重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)區(qū)位于N31°86′，E188°60′，屬于亞熱帶溫潤(rùn)氣候，冬冷夏熱，四季分明，年平均降雨1 021 mm，年平均蒸發(fā)量900 mm，平均濕度81%。年均日照時(shí)數(shù)2 212.8 h，日照時(shí)數(shù)百分率約50%[4]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

生物炭作為一種新型的環(huán)境功能材料,由于其特殊的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì),具有修復(fù)污染、改良土壤、固碳減排等多重環(huán)境效益,越來(lái)越受到人們的關(guān)注,已經(jīng)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)[5]。

試驗(yàn)在河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園區(qū)進(jìn)行，在溫室大棚內(nèi)設(shè)置有小型氣象站，大棚內(nèi)栽種有番茄、辣椒等作物。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，共設(shè)置7個(gè)處理。CK處理：土壤中無(wú)任何添加劑且灌水定額為ET；T1處理：土壤中含120 g生物炭且灌水定額為0.8ET；T2處理：土壤中含120 g生物炭且灌水定額為ET；T3處理：土壤中含360 g生物炭且灌水定額為0.8ET；T4處理：土壤中含360 g生物炭且灌水定額為ET；T5處理：土壤中含600 g生物炭且灌水定額為0.8ET；T6處理:土壤中含600 g生物炭且灌水定額為ET。每一個(gè)處理在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)都設(shè)置了4個(gè)相同處理。見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從2020年9月開(kāi)始進(jìn)行，從2020年9月23日開(kāi)始測(cè)量，至2020年10月29日結(jié)束，期間一共測(cè)得株高和莖粗的各6組數(shù)據(jù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

株高莖粗：每隔7天用直尺測(cè)定莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的株高，采用十字交叉法，用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖基部第一節(jié)中間位置的莖粗，開(kāi)花坐果期末打頂之后不再測(cè)定[1]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2013處理數(shù)據(jù)并繪制相關(guān)圖表，采用SPSS 24.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 苗期與開(kāi)花坐果期數(shù)據(jù)可視化

將苗期與開(kāi)花坐果期的番茄株高與莖粗的各處理平均值數(shù)據(jù)用圖直觀(guān)表示，見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 各處理株高平均值數(shù)據(jù)

圖2 各處理莖粗平均數(shù)據(jù)

2.2 各處理番茄株高與莖粗各階段平均增長(zhǎng)率可視化

為了更直觀(guān)地分析各處理對(duì)番茄株高與莖粗生長(zhǎng)效率的提高，運(yùn)用Excel 2013軟件對(duì)各處理在各階段增長(zhǎng)率的平均值進(jìn)行可視化處理。株高增長(zhǎng)率見(jiàn)圖3，莖粗增長(zhǎng)率見(jiàn)圖4。

圖3 番茄各處理株高增長(zhǎng)率

圖4 番茄各處理莖粗增長(zhǎng)率

通過(guò)數(shù)據(jù)可視化柱狀圖分析得出，T2、T6(即120 g生物炭/ET、600 g生物炭/ET)處理番茄的株高與莖粗均呈現(xiàn)高增長(zhǎng)率；T3、T4(即360 g生物炭/0.8ET、360 g生物炭/ET)處理番茄的莖粗呈現(xiàn)高增長(zhǎng)率，但是株高增長(zhǎng)率不算高；T5(即600 g生物炭/0.8ET)處理與其他處理相比，番茄的株高與莖粗均呈現(xiàn)較低增長(zhǎng)率。

2.3 株高莖粗各處理數(shù)據(jù)的單因素方差分析

本文采取單因素方差分析方法(One Way ANOVA)對(duì)各組數(shù)據(jù)的顯著性進(jìn)行分析。在采用單因素方差分析法之前，應(yīng)該先對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性進(jìn)行檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 株高莖粗正態(tài)性檢驗(yàn)表(顯著性)

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行夏皮洛-威爾克正態(tài)性檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，株高和莖粗各7組數(shù)據(jù)中僅株高的T2處理呈輕微偏態(tài)，其余皆滿(mǎn)足正態(tài)分布。因此可以選用單因素方差分析。圖5、圖6為株高莖粗正態(tài)性檢驗(yàn)圖。

圖5 株高正態(tài)性檢驗(yàn)圖

圖6 莖粗正態(tài)性檢驗(yàn)圖

通過(guò)方差齊性檢驗(yàn)，株高與莖粗的顯著性均大于0.05，方差齊。因此，采用拜弗倫尼多重比較對(duì)各個(gè)處理之間的顯著性進(jìn)行分析。

拜弗倫尼多重比較的結(jié)果，各組莖粗與株高無(wú)顯著性差異(P=1.000>0.05)。為使得結(jié)論更具有說(shuō)服力，故繪制出單因素方差檢驗(yàn)可視化圖像，見(jiàn)圖7。從圖7中不難辨別，各處理在株高與莖粗兩個(gè)方面沒(méi)有顯著性差異。

圖7 株高與莖粗各處理單因素方差分析圖

3 結(jié) 語(yǔ)

本文基于不同生物炭添加與不同灌水定額對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的兩個(gè)重要特征即株高與莖粗的影響研究得出以下結(jié)論：

1) 試驗(yàn)中，T2、T6(即120 g生物炭/ET、600 g生物炭/ET)處理番茄的株高與莖粗均呈現(xiàn)高增長(zhǎng)率；T3、T4(即360 g生物炭/0.8 ET、360 g生物炭/ET)處理番茄的莖粗呈現(xiàn)高增長(zhǎng)率，但是株高增長(zhǎng)率不算高；T5(即600 g生物炭/0.8 ET)處理與其他處理相比，番茄的株高與莖粗均呈現(xiàn)較低增長(zhǎng)率。

2) 試驗(yàn)中，各處理之間的顯著性P=1.00>0.05，即各組莖粗與株高無(wú)顯著性差異。

綜上所述，當(dāng)適當(dāng)添加生物炭的量并且滿(mǎn)足一定的灌水定額時(shí)，番茄的株高與莖粗的增長(zhǎng)較快，過(guò)多或者過(guò)少的添加生物炭的量會(huì)阻礙番茄的株高與莖粗增長(zhǎng)。但是尋求適合溫室大棚盆栽番茄生長(zhǎng)的最優(yōu)生物炭添加量與最優(yōu)灌水定額值，還需要進(jìn)行大量的對(duì)照試驗(yàn)并進(jìn)一步研究。