竹炭基質對小青菜生長的影響

王虹，王穎，閻君，朱為民

(上海市農業科學院園藝研究所 上海市設施園藝技術重點實驗室，上海 201403)

生物炭是植物或動物來源的生物質材料在低氧或者無氧環境下的熱解產物[1]，可以作為高度穩定的碳源在土壤中存留數千年[2]。大多數生物炭具有較好的理化性質，如較大的比表面積，較高的pH值，合理的孔隙度及持水性能等，此外，生物炭還可提高土壤肥力，吸附土壤中殘留的除草劑、殺蟲劑及吸收有機物質腐熟過程中釋放的有毒物質等，因此生物炭可以作為理想的土壤改良劑[3-5]。竹炭是竹材經過熱解后得到的多孔性物質[6]，是生物炭的一種，因此具有生物炭的一些特性，如較高的比表面積，較強的吸附能力，較好的保水透氣性能等[7]。竹子在我國種植面積較廣，因此，可作為良好的生物炭原料[8]。但是，我們也要注意到，不同來源的生物炭對植物生長的促進或抑制的作用是不同的，如夏亞真等[9]的研究表明，在育苗基質中加入20%的以小麥秸稈和花生殼為原料的生物炭可以更好地促進番茄幼苗的生長；但Deenik等[10]的研究則表明，以澳洲堅果殼(MNS)為碳源的生物炭抑制了生菜及玉米的生長。因此，不同生物炭在施用前應做好效果評估工作。

綠葉蔬菜含礦物質和維生素較為豐富，是長三角地區栽培的重要蔬菜品種。胡玥[11]的研究表明，與土壤栽培相比，基質栽培可顯著提高綠葉菜的產量。現階段，綠葉菜基質生產中主要的栽培基質為草炭，但由于其不可再生性及價格逐年上漲，已經限制其在基質栽培中的應用。因此，本研究以竹炭生物炭為原料，研究不同比例竹炭對小青菜生長的影響，以期為竹炭等生物炭在小青菜基質栽培中的合理利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的小青菜品種為華王，由上海科園種子有限公司提供。竹炭基質購于杭州市姚氏炭業有限公司。草炭和蛭石基質購于上海青都園藝有限公司。

1.2 處理設計

試驗在上海市農業科學院園藝所人工種植室內進行。試驗設置5個處理，以草炭蛭石體積比為2∶1的基質作為對照(CK)，T1為竹炭20%+CK 80%(1∶4)，T2為竹炭25%+CK 75%(1∶3)，T3為竹炭33%+CK 67%(1∶2)，T4為竹炭50%+CK 50%(1∶1)。小青菜播于72孔穴盤中，每個處理6盤，重復3次。小青菜生長的光周期為12 h，光強在200 μmol·m-2·s-1左右，相對濕度為60%～70%，晝/夜溫度保持在25 ℃/20 ℃左右。定期澆灌園式配方的營養液，播種25 d后測定小青菜植株的生長量。

1.3 測試方法

1.3.1 基質理化性質的測定

各處理基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、大小孔隙比等物理性質的測定參照郭世榮[12]的方法。pH值及EC的測定采用體積比 1∶5浸提法測定，稱取10 g風干基質加蒸餾水50 mL，劇烈振蕩后放置30 min，用定量濾紙過濾，以pH計(梅特勒-托利多S40)測定各處理基質的pH值，用數字電導儀(DDS-11H 型)測定EC值。

1.3.2 小青菜生長及生理指標的測定

小青菜播種25 d后，各處理隨機選擇5株完整的植株，采用電子天平測定其干鮮重，采用葉面積測定儀測定其葉面積，采用95%乙醇提取法測葉綠素含量，采用TTC法測定根系活力。

1.3.3 數據分析

使用Excel 2007進行數據處理，采用SPSS軟件中的新復極差法進行多重比較(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 添加竹炭后對基質理化性質的影響

從表1可以看出，各處理基質的容重為0.24～0.32 g·cm-3，總孔隙度為66.02%～77.50%，通氣孔隙為25.05%～31.20%，大小孔隙比為0.61～0.67，pH值為6.08～7.65，EC值為0.73～1.49 mS·cm-1，均基本符合優良基質的要求。與CK相比，添加一定比例的竹炭基質后，可降低基質的容重及EC值，例如，與對照相比，T1、T2、T3及T4處理的容重和EC值分別降低了12.5%、18.8%、21.9%、25%和12.8%、33.8%、40.5%、50.9%。但是與之相反的是，添加竹炭后，可增加基質的孔隙度及pH值。與對照相比，T1、T2、T3及T4處理的總孔隙度分別增加了2.4、4.2、9.2、11.5百分點；pH值分別增加了7.6%、14.0%、17.1%、17.8%。

表1 不同基質的理化性質

注：同列不同行數據后沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表2同。

2.2 不同比例的竹炭基質對小青菜生長的影響

由表2可以看出，在CK中添加不同比例的竹炭后影響了小青菜植株的生長。其中，T1和T2處理在鮮重、干重、根冠比及葉面積等生長相關的指標上顯著高于CK處理。例如，與CK相比，T1和T2處理分別使鮮重、干重、根冠比及葉面積增加了9.8%、15.3%、35.0%、9.1%和28.9%、27.9%、45.0%、20.1%。但是與之相反的是，與對照相比，T4處理抑制了小青菜的生長。

表2 不同比例的竹炭基質對小青菜生長的影響

2.3 不同基質對小青菜葉綠素含量及根系活力的影響

葉綠素在植物光合作用中起到重要的作用，葉綠素含量的多少與植物的生長密切相關。由圖1所示，添加適當比例的竹炭基質，有利于小青菜葉綠素的合成。與CK相比，T2處理顯著的提高了小青菜葉綠素含量，T1和T3處理則與對照差異不顯著，但T4處理降低了小青菜葉綠素的含量。此外，我們測定了不同處理小青菜的根系活力。在CK的基礎上添加不同比例的竹炭后，有利于增加小青菜根系的活力，其中，T1、T2和T3處理分別比CK的根系活力提高了38.1%、54.2%和33.2%。

3 小結與討論

栽培基質的理化性質影響了植株的生長。在本實驗條件下，在常規栽培基質中添加竹炭后，有助于提高基質的孔隙度和pH值，降低基質容重。這與大多數學者的研究結果相同[12-13]，如趙倩雯等[12]的研究表明，在常規育苗基質中添加不同比例的玉米秸稈生物炭和花生殼生物炭后可增加基質的通氣孔隙度及pH值，這可能與生物炭質量較輕，pH值較高有關[14-15]。但是與之研究結果不同的是，我們的研究表明，在CK中添加竹炭后降低了基質的EC值，這可能與竹炭基質的EC值較低有關。

圖1 不同比例的竹炭基質處理對小青菜葉綠素含量及根系活力的影響

在常規基質中添加竹炭后，影響了小青菜的生長。與CK相比，T1和T2處理顯著提高了植株的鮮重、干重、根冠比及葉面積等生長相關的指標，同時，提高了植株葉綠素含量及植株根系活力，而T4處理則在一定程度上抑制了小青菜的生長。Lu等[16]的研究認為，添加適當比例的竹炭有利于植物的生長，這可能是因為添加竹炭后可增加植物對P的吸收和利用。但是當添加的竹炭基質的比例大于33%時，則對小青菜的生長起到了抑制的作用，這可能與基質的pH值較高，或者我們使用的竹炭基質中含有某些不利于植物生長的物質有關，這還需我們進一步加以研究。總之，在常規基質中，添加25%的竹炭基質，有助于降低基質容重，提高基質孔隙度，并顯著增加植株干鮮重等生長指標，及提高葉綠素及根系活力等生理指標。但是，本試驗只在人工種植室內進行的，還需在大棚及溫室中進一步驗證。