生物炭對“宏碩899”玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

周莫 劉行 袁希元 聶萍 紀金翎 梁瀟

摘 要 以宏碩899玉米為試驗材料，設4個施炭處理（1 t·hm-2、4 t·hm-2、7 t·hm-2、10 t·hm-2），研究不同生物炭施用量對玉米農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的影響。結果表明，生物炭有利于宏碩899的生長發(fā)育，隨著生物炭施用量的增加，玉米在株高和莖粗上的性狀表現(xiàn)越好。施入生物炭能夠顯著提高玉米產(chǎn)量，當施炭量達到7 t·hm-2時，宏碩899產(chǎn)量在本試驗中達到峰值，比對照增產(chǎn)17.39%。

關鍵詞 生物炭;宏碩899;農(nóng)藝性狀;產(chǎn)量;遼寧省丹東市

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.26.080

近年來，將玉米秸稈在缺氧條件下高溫分解制成生物炭受到了廣泛關注。農(nóng)田土壤中添加生物炭可以增加土壤有機碳含量、改善土壤結構、提高土壤養(yǎng)分利用率，從而提高作物產(chǎn)量[1-4]。生物炭含有的羥基、羧基、苯環(huán)等主要官能團賦予了其特有的強大吸附能力和較大的離子交換量，這就為改良土壤、提高水肥利用效率提供了可能。劉國玲等[5]認為，生物炭在土壤中的應用可以促進根系生長和養(yǎng)分吸收，增強莖的發(fā)育和運輸能力，確?！傲鲃印钡捻槙沉鲃?，然后不斷將水分和養(yǎng)分輸送到葉子，并將光合產(chǎn)物運輸?shù)焦耄龠M作物生長，增加干物質，提高產(chǎn)量。

生物炭富含植物生長發(fā)育所需的鉀，植物的鉀含量不僅影響莖的形態(tài)特征和莖的品質，還影響玉米的

產(chǎn)量[6-9]。

研究表明，生物炭不僅可以提高玉米的產(chǎn)量，還可以改善玉米的莖稈性狀。生物炭中含鉀元素，可以促進植物吸收、增強光合作用，提高莖的抗倒伏性[10]。在黑土中添加生物炭可以顯著提高玉米的株高和根重。根據(jù)張娜等[11]的研究結果，在生物炭使用量很高的情況下，早熟現(xiàn)象會出現(xiàn)在生長發(fā)育的后期，對作物產(chǎn)量的積累造成嚴重的影響。為探究遼寧省丹東市土壤適宜玉米生長的生物炭用量，以秸稈生物炭為試驗材料進行田間試驗，試驗品種為宏碩899，通過不同生物炭用量篩選，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肥力和成本效益提供了一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地設于丹東地區(qū)遼東學院農(nóng)學院玉米育種實訓基地，地勢平坦，肥力均勻一致，光照充足。供試玉米品種為宏碩899，每公頃播種量48 888株。生物炭購于遼寧金和福有限公司，玉米秸稈炭，基本理化性質為有機碳467.05 g·kg-1，碳氮比為79.10∶1，灰份含量20.8%，pH值9.40。

1.2 試驗設計

施炭量設置4組（1 t·hm-2、4 t·hm-2、7 t·hm-2、10 t·hm-2），分別標記為T1、T2、T3、T4。

在苗期、大喇叭口期、成熟期測定群體葉面積指數(shù)、葉綠素SPAD值、葉面積指數(shù)（LAI指標），成熟期考種測產(chǎn)。采用隨機區(qū)組設計，設置3組平行處理，共計15組區(qū)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 16.0進行重要的數(shù)據(jù)分析，顯著性檢驗使用Student. Newman-Keuls提供的q檢驗進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同施炭量對宏碩899農(nóng)藝性狀的影響

由表1農(nóng)藝性狀調查表可以看出，隨著生物炭梯度的增加，宏碩899苗期株高呈先增后降趨勢，T3炭處理株高、莖粗、出苗率均高于各處理，與對照差異顯著。說明適宜的生物炭施用量可以提高玉米的出苗率，過高或過低的施炭量均會抑制玉米的出苗。大喇叭口期，高施炭處理T3、T4的株高高于對照，但未達到差異顯著水平，各施炭處理莖粗均顯著高于對照，且差異水平顯著。

2.2 不同施炭量對宏碩899葉面積指數(shù)的影響

由圖1可以看出，各施炭處理苗期玉米葉面積指數(shù)均低于對照;在大喇叭口期，隨著施炭量的增加，玉米的葉面積指數(shù)也隨之增加，除T1炭處理外均高于對照。生物炭T4處理宏碩899大喇叭口期葉面積指數(shù)最高，說明高生物炭的施用有利于玉米生長發(fā)育后期干物質積累和光合作用。

2.3 不同施炭量對宏碩899葉綠素含量的影響

由圖2分析可知，各施炭處理大喇叭口期玉米葉綠素的含量均顯著高于對照;在本試驗選取的施加量范圍內，施用量越高，宏碩899葉片中的葉綠素含量越高。試驗結果表明：生物炭可以有效促進玉米光合作用，且一定范圍內生物炭施用量越高，宏碩899光合作用越好。

2.4 不同施炭量對宏碩899產(chǎn)量構成因素的影響

從表2可以看出，生物炭施用量越大，宏碩899的禿尖程度越小，但是禿尖程度均高于對照，說明施用生物炭會增大玉米的禿尖程度;經(jīng)過生物炭處理的玉米，其在穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗、穗長上明顯優(yōu)于對照組;并且在本試驗施炭范圍內，生物炭施用量越高，宏碩899的果穗性狀越好。綜合上述因素可以得出結論：施用生物炭可以改善宏碩899的果穗性狀，且一定范圍內施炭量越高，玉米果穗性狀越好。從圖3可以看出，各生物炭處理的單位公頃產(chǎn)量顯著高于對照處理，各處理組單位產(chǎn)量順序為T4>T1>T2>T3>CK。

3 結論與討論

試驗結果表明，施用生物炭可以促進宏碩899生長發(fā)育，改善果穗性狀。施加生物炭對玉米的株高和莖粗有顯著的提高作用;一定范圍內，生物炭施用量越高，玉米在株高和莖粗上的性狀越好，本試驗最佳施炭量為T3;生物炭可以促進植物光合作用，且一定范圍內生物炭施用量越高，植物光合作用越好，本試驗最佳促進玉米光合作用的施炭量為T4。在玉米生長的前期進行生物炭的施用效果并不顯著，因為生物炭的施加不利于玉米地上部分干物質的累積;但在其生長后期，生物炭的施用對干物質的積累有顯著幫助作用;在一定范圍內，隨生物炭施用量的升高，玉米中干物質的積累越高，本試驗最佳促進玉米干物質積累的生物炭施用量為T4。施用生物炭可以改善宏碩899的果穗性狀，且一定范圍內施炭量越高，玉米果穗性狀越好，本試驗T4施炭量為最佳施炭量。

綜合各項研究結果表明，生物炭有利于宏碩899的生長發(fā)育，生物炭施用量越高玉米生長發(fā)育越好;施用生物炭對提升玉米產(chǎn)量具有輔助作用，生物炭的使用量與玉米的產(chǎn)量呈正比關系，同時，較低量的生物炭能夠改善宏碩899的品質。

參考文獻：

[1] 劉明，來永才，李煒，等.生物炭對玉米物質生產(chǎn)及產(chǎn)量的影響[J].作物雜志，2015（3）：133-138.

[2] 勾芒芒，屈忠義.生物炭對改善土壤理化性質及作物產(chǎn)量影響的研究進展[J].中國土壤與肥料，2013（5）：1-5.

[3] 陳心想，何緒生，耿增超，等.生物炭對不同土壤化學性質、小麥和糜子產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學報，2013，33（20）：6534-6542.

[4] KUMAR S，BAHLS L L.Frontiers in ecology and the environment[J].Endangered Species Research，2008，7（8）：415-420.

[5] 劉國玲，王宏偉，蔣健，等.生物炭對鄭單958生理生化指標及產(chǎn)量的影響[J].玉米科學，2016，24（4）：105-109.

[6] UPHOFF N，BALL A S，F(xiàn)ERNANDES E，et al.Biological approaches to sustainable soil systems[M].Boca Raton，LR，USA：CRC，2006：517-530.

[7] 唐春雙，楊克軍，李佐同，等.生物炭對玉米莖稈性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國土壤與肥料，2016（3）：93-97.

[8] 李文娟，何萍，金繼運.鉀素營養(yǎng)對玉米生育后期干物質和養(yǎng)分積累與轉運的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2009，15（4）：799-807.

[9] 勾玲，趙明，黃建軍，等.玉米莖稈彎曲性能與抗倒能力的研究[J].作物學報，2008（4）：653-661.

[10] 劉超，魏永霞.秸稈生物炭對寒地黑土區(qū)玉米生長發(fā)育及耗水規(guī)律的影響[J].中國農(nóng)村水利水電，2015（4）：5-8.

[11] 張娜，李佳，劉學歡，等.生物炭對夏玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2014，33（8）：1569-1574.

（責任編輯：趙中正）