農藝學

張偉明，孟軍，王嘉宇，等

生物炭對水稻根系形態與生理特性及產量的影響

張偉明，孟軍，王嘉宇，等

目的：生物炭作為研究熱點之一，其作物學效應在國內外已有一些研究報道，然而有關生物炭對作物根系的系統研究很少。本文采用大宗農業廢棄物（玉米秸稈）為原材料制備生物炭，應用于我國北方典型粳稻生產，明確生物炭對水稻根系與產量的效應，探索生物炭在水稻生產上的應用潛力與價值。方法：利用新型炭化工藝（450℃）制備生物炭，采用盆栽試驗方法，以北方超級粳稻品種（沈農265）為試材，土壤為連續多年耕作的水稻土壤，設置4個不同炭用量水平（0、10、20、40 g/kg），對照為不施炭，進行了2年試驗（2009—2010年）。試驗采用隨機區組排列設計，各處理重復3次，每個重復10盆。試驗數據利用Excel和SPSS17.0軟件進行統計分析，采用Duncan差異顯著分析方法多重比較各處理。主要研究生物炭對我國北方超級粳稻不同生育期根系生長發育、形態特征、生理特性及產量的影響。結果：施用生物炭對水稻根系生長、形態建成、生理活性、產量等具有一定程度的促進效應。1）增加水稻生育前期（分蘗期、拔節期）根系的主根長、根體積和根鮮重。在分蘗期，生物炭處理的水稻主根長、根體積、根鮮重分別比對照平均提高了14.94%、54.12%、46.50%，增促作用明顯。而在水稻生育后期（灌漿期），仍維持了較高的根體積和根鮮重，在一定程度上延緩了根系衰老。2）水稻根冠比發生明顯變化，在分蘗期，生物炭處理比對照平均提高25.05%，且在其后的生育期保持了適宜根冠比，利于促進地上部植株生長。3）根系總吸收面積、活躍吸收面積在水稻全生育期表現持續上升趨勢，其中較高施炭量處理（20、40 g/kg）的增幅較大，根系生理吸收功能明顯增強。4）根系傷流速率、氧化力明顯提高，尤其在水稻生長前期作用明顯，且表現一定可持續性，生理活性增強。水稻根系形態特征優化與生理活性提高協同，利于促進物質的吸收、轉運與分配。5）生物炭處理的水稻產量明顯增加，表現為每穴穗數、每穗粒數、結實率提高，平均比對照提高25.28%。其中，生物炭處理C2（20 g/kg）的產量最高，比對照提高了33.21%。結論：施用生物炭對北方超級粳稻根系的形態建成、生理特性及產量具有良好的正向效應。生物炭施入土壤后，水稻根系體積、鮮重、總吸收面積、活躍吸收面積明顯提高，在一定程度上延緩了生長后期根系衰老，根系形態特征優化；生物炭提高了根系傷流速度與氧化力，同時維持了較為適宜的根冠比，根系生理功能增強；適宜的生物炭用量（10 g·kg-1、20 g·kg-1），有利于促進根系生長發育與生理功能的協同發展，增產效果良好；玉米秸稈生物炭對北方水稻根系生長及產量提高具有良好的增促作用，可應用于水稻生產，可能為解決秸稈等農業廢棄物同時促進水稻生產“低碳、綠色”可持續發展，提供重要可行性新途徑。

來源出版物：作物學報, 2013, 39(8): 1445-1451

入選年份：2015