生物炭對小白菜產量與品質的影響

陸麗華 查金芳 張文滔 朱瑞鼎 王文青 施林林

（1蘇州市吳中區金庭鎮農林服務中心，江蘇蘇州 215111；2蘇州市吳江區同里鎮農村工作辦公室，江蘇蘇州 215222；3蘇州市吳中區果蔬園藝站，江蘇蘇州215103；4江蘇常熟國家農業科技園區管理委員會，江蘇常熟 215500；5蘇州市農業科學院，江蘇蘇州 215106）

不結球小白菜（Brassica chinensis L.）屬于十字花科蕓薹屬白菜亞種蔬菜，俗稱小白菜，是蘇南地區人們喜食的葉菜，富含多種重要的營養物質，如胡蘿卜素、VC、VB、鈣和鐵等物質[1-3]。小白菜屬于喜肥作物，在種植過程中需要投入大量的有機肥和化肥，常常導致小白菜糖度降低、硝酸鹽含量增加、口感變差等[4]。同時，大量施肥也容易導致蔬菜地氮、磷元素超標，在夏季降雨條件下，極易導致農業面源污染[5]。因此，解決小白菜生產過程中面臨的肥料問題是提高小白菜產業競爭力和農民收入的關鍵。

生物炭最早發現于亞馬遜雨林，在雨林中炭化物質對地上植被具有良好的生長促進作用[6]。同時，生物炭由于具有穩定的理化性質、大量的孔隙和吸附性能，被越來越多地用作土壤調理劑和農業面源污染阻控劑[7-8]。俞映倞等[9]添加生物炭成功提高了小白菜種植地土壤pH值、產量和氮肥利用率，但未明確生物炭最優投入量，同時也未對小白菜品質進行深入研究。本研究擬探討小白菜產量與品質協同提升下生物炭的適宜投入量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗采用盆栽方式進行，盆缽上口徑16cm、高度11.5 cm、底直徑12 cm，容土量2 L。土壤（0～20 cm）取自常年蔬菜種植地，土壤理化性質如下：有機質32.1 g/kg、全氮 1.96 g/kg、堿解氮 97.0 mg/kg、有效磷60.2 mg/kg、速效鉀118.3 mg/kg，pH值為6.51。 生物炭來自稻麥秸稈，經過450℃煅燒，并經過機械粉碎至0.2 cm左右，含總碳50.2%、全氮10.22 mg/kg、硝態氮2.01 mg/kg、銨態氮4.21 mg/kg，比表面積6.84 m2/g，孔徑6.19 nm。化肥采用尿素（含純N 46%）和三元復合肥（15-15-15）。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，分別為正常施肥但不添加生物炭處理（B0）、添加 5%生物炭處理（B5）、添加 10%生物炭處理（B10）、添加 15%生物炭處理（B15）和不施肥對照（CK）。4次重復，盆缽隨機排布。

1.3 試驗過程

生物炭與土壤混勻，尿素在播種后分2～3次施入，磷鉀肥作為基肥一次性施入，施肥量參考當地常規施肥量（尿素 270 kg/hm2、鈣鎂磷肥 225 kg/hm2、硫酸鉀180 kg/hm2）。試驗于2020年5月下旬開展，小白菜種子采用點播方式，保證每個盆中為3顆，其余栽培措施參考當地露地蔬菜管理。

小白菜連續種植3季，每季為35～40 d，收取不同處理條件下盆中所有整株小白菜，稱取鮮重，計算單位面積產量。同時，挑選正常鮮葉葉片，采用2，4-二硝基苯肼比色法測定小白菜VC含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，參考《食品安全國家標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》（GB 5009.33—2016）測定小白菜硝酸鹽含量。

1.4 數據分析

數據收集和繪圖利用Excel 2013，統計分析利用SPSS 19.0軟件，并采用LSD法進行多重比較，采用Pearson法進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 生物炭對小白菜產量的影響

由表1可知，前季小白菜平均產量高于后季，處理B5和處理B10的小白菜產量顯著高于處理B0和CK。其中，處理B53季小白菜的平均產量為4 821 kg/hm2，處理B103季小白菜的平均產量為4 840 kg/hm2，處理B03季小白菜的平均產量為4 582 kg/hm2，而CK 3季小白菜的平均產量僅為3 683 kg/hm2，表明施肥和添加生物炭可顯著提高小白菜產量。

表1 不同處理小白菜產量 單位：（kg·hm-2）

2.2 生物炭對小白菜品質的影響

2.2.1 對VC含量的影響。由圖1可知，不同處理小白菜VC含量具有顯著差異，且在不同栽培季效應一致。處理B10小白菜VC含量最高，3季平均含量為 257.3 mg/kg，分別比處理 B0、B5、B15、CK 高 11.8%、1.9%、8.1%、7.1%。

2.2.2 對可溶性糖含量的影響。由圖2可知，不同生物炭投入水平下小白菜可溶性糖含量無顯著差異，但處理B5和處理B10可溶性糖含量相對較高，處理B0、B15和CK相對較低，三季間趨勢基本一致。處理B5和處理B103季平均可溶性糖含量分別為11.4、11.5 mg/kg，而處理B0、B15和CK的平均可溶性糖含量為10.0～10.3 mg/kg。

2.2.3 對硝酸鹽含量的影響。由圖3可知，不同處理小白菜硝酸鹽含量隨著生物炭投入量的增加有降低趨勢，且3季之間的趨勢一致。其中：處理B0、B5、B10之間無顯著差異，平均含量為768.0～886.7 mg/kg；處理B15顯著低于上述3個處理，3季平均硝酸鹽含量為 530.7 mg/kg，與 CK（492.3 mg/kg）相當。

3 結論與討論

試驗結果表明，合理添加生物炭能提高小白菜產量，但過高比例生物炭會抑制小白菜產量的提高。這與生物炭的自身性質密切相關，生物炭含有部分氮、磷、鉀以及微量元素養分，低比例生物炭投入土壤后能有效改良土壤結構，提高土壤養分物質的利用率[9]；高比例生物炭（高于15%）投入土壤抑制產量的提高，很可能是由于生物炭本身具有的吸附能力限制了土壤中速效養分的利用[10]。這種“雙刃劍”效應在生物炭堆肥過程中也有類似報道[11]。因此，從提高小白菜產量的角度來看，生物炭添加量應控制在10%以內。

VC不僅是重要的營養物質，同時也參與了植物體內氧化還原反應，還具有多種生理活性功能，是植物生長良好的重要指標。本研究發現，合理添加生物炭（添加比例5%、10%）能顯著提高小白菜VC含量，添加量過高（添加比例15%）或過低（不添加）會降低小白菜VC含量，究其原因可能與生物炭添加的“雙刃劍”效應有關。相關性分析表明，若不考慮不施肥處理，小白菜產量與VC含量具有顯著正相關關系（r=0.93，P<0.05）。

可溶性糖不僅可為植物提供養分和能量，幫助植物抵御逆境，同時也是提高小白菜口感的重要物質[12-13]。本研究中，添加不同比例生物炭的處理之間可溶糖含量無顯著差異。這可能與栽培季節處于夏季，植物呼吸旺盛，可溶性糖不易留存有關，但適量投入生物炭仍然能提高小白菜可溶性糖含量。

有研究表明，大量投入化肥常導致葉菜類硝酸鹽含量超標[14]。盡管硝酸鹽本身無毒，但人體食用后硝酸鹽易還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽為致癌物。本研究表明，投入生物炭能顯著抑制小白菜中的硝酸鹽累積，且投入量越高抑制效應越顯著。導致這一效應的原因很可能是隨著生物炭投入量增加，土壤中被吸附的硝酸鹽顯著增加[15]。

綜上所述，在菜園土中適量添加生物炭能有效調節小白菜生長，添加5%～10%生物炭能有效提高小白菜產量和VC含量，降低硝酸鹽含量。同時筆者認為，各地土壤類型多樣，基礎地力不盡相同，生物炭來源和制備工藝不同，在實際生產過程中，應當根據當地實際情況，在本研究基礎上合理調配。