基于不同生物炭添加量和灌水定額對番茄生長發(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)控對溫室大棚內(nèi)盆栽番茄的生長有著重要的影響。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盆栽番茄生長發(fā)育(主要體現(xiàn)在株高和莖粗兩個方面)的影響，對于作物高效用水和作物生長有著重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)于影響番茄生長發(fā)育的因素，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開展了大量的研究。例如，楊彩霞等[1]研究了不同殘膜量對番茄生長發(fā)育的影響，結(jié)果表明在苗期、開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。殘膜對番茄苗期株高莖粗的阻礙作用大于開花坐果期。王梟等[2]研究了溫室番茄對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番茄植株株高莖粗的影響規(guī)律性不強(qiáng)，但是對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春季大棚番茄生長發(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顯著差異。減氮30%處理更能促進(jìn)植物生長，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)注了針對不同方面(例如地膜殘留、氮肥施加等)對番茄株高和莖粗的影響。而針對不同土壤添加劑和灌水定額對番茄生長發(fā)育過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象，旨在揭示生物炭添加量和灌水定額對溫室種植盆栽番茄生長發(fā)育的影響。研究結(jié)果對于認(rèn)識不同土壤添加劑的量和灌水定額對溫室番茄生長發(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%。年均日照時數(shù)2 212.8 h，日照時數(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,越來越受到人們的關(guān)注,已經(jīng)成為一個新的研究熱點(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個處理。CK處理：土壤中無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。每一個處理在進(jìn)行試驗(yàn)時都設(shè)置了4個相同處理。見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

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

1.3 測定項(xiàng)目與方法

株高莖粗：每隔7天用直尺測定莖基部到生長點(diǎn)的株高，采用十字交叉法，用游標(biāo)卡尺測定莖基部第一節(jié)中間位置的莖粗，開花坐果期末打頂之后不再測定[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 苗期與開花坐果期數(shù)據(jù)可視化

將苗期與開花坐果期的番茄株高與莖粗的各處理平均值數(shù)據(jù)用圖直觀表示，見圖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率可視化

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

圖3 番茄各處理株高增長率

圖4 番茄各處理莖粗增長率

通過數(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)高增長率，但是株高增長率不算高；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)該先對數(shù)據(jù)的正態(tài)性進(jìn)行檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 株高莖粗正態(tài)性檢驗(yàn)表(顯著性)

通過對數(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各個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，各組莖粗與株高無顯著性差異(P=1.000>0.05)。為使得結(jié)論更具有說服力，故繪制出單因素方差檢驗(yàn)可視化圖像，見圖7。從圖7中不難辨別，各處理在株高與莖粗兩個方面沒有顯著性差異。

圖7 株高與莖粗各處理單因素方差分析圖

3 結(jié) 語

本文基于不同生物炭添加與不同灌水定額對番茄生長發(fā)育的兩個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)高增長率，但是株高增長率不算高；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顯著性差異。

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