添加生物炭對樟子松幼苗根系生長的影響

●高永亮 （克什克騰旗林業和草原局 內蒙古 赤峰 025350）

樟子松（Pinus sylvestrisL.var. mongholicaLitv.）是松科松屬常綠喬木。樟子松木材心材淡紅褐色，邊材淡黃褐色，材質較細，紋理直，可用于家具、建筑等原材料。樟子松具有很強的抗逆性和適應性，在京津風沙源治理工程中發揮了重要的生態效益和社會效益[1]。當前樟子松的引種和造林的范圍不斷擴大，對樟子松幼苗的需求量也不斷增加，而育苗的苗木質量不高，導致適應性變差、病蟲害加重，因此，需要技術創新以提高苗木質量[2]。生物炭是指由物質在低氧或缺氧條件下高溫裂解得到一類物質，生物炭具有發達的孔隙，是較好的土壤改良劑，研究表明，土壤添加生物炭能夠改良土壤理化性質，促進主側根系的萌發和延伸舒展，從而促進苗木生長和物質積累，進而提高苗木的質量[3]，目前有關生物炭在樟子松幼苗上的應用較少，因此，試驗設計不同生物炭用量，研究樟子松幼苗根系的變化特征，以期為樟子松高效育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2021年在克什克騰旗進行，屬干旱和半干旱地區中溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫2～4℃，無霜期60～150 d，年降雨量250～500 mm。

1.2 試驗設計

試驗采用盆栽試驗，每盆裝風干土壤12 kg，盆高30 cm，上直徑36·5 cm，下直徑32·4 cm，試驗以不添加生物炭為對照，設置4個生物炭添加比例，分別為土壤重量的3%（C1）、5%（C2）、7%（C3）、9%（C4），將準備好的生物炭和土壤混拌均勻，裝入盆中，然后澆透水，放置2 d，在2021年5月16日，將樟子松幼苗進行移栽，每個處理進行編號，放置在試驗場中，根據土壤情況補充水分，在9月25日進行各指標的測定。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 根系生物量的測定 將植株連根取出，用清水沖洗干凈根系表面的泥土，將根系放入烘箱中，在105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重。

1.3.2 根系活力的測定 取根系的根尖部分，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定根系活力。

1.3.3 根系形態的測定 試驗結束后，將植株連根取出，用清水沖洗干凈根系表面的泥土，使用根系掃描儀進行形態掃描，然后用WinRHIZO根系圖像分析軟件測定根系總長、平均直徑、表面積和體積。每個處理3次重復。

1.4 數據處理及分析

試驗數據采用Excel進行整理和作圖，使用SPSS 24·0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 添加生物炭對樟子松幼苗根系生物量的影響

各處理樟子松幼苗根系生物量，見圖1。

圖1 不同處理樟子松幼苗根系生物量

由圖1可知，生物炭對樟子松幼苗根系生物量有顯著的影響，隨著生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，在C3處理時達到最大值，C4處理和CK無顯著差異，其他各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3處理分別比CK高8·24%，21·13%，25·37%。

2.2 添加生物炭對樟子松幼苗根系活力的影響

各處理樟子松幼苗根系活力，見圖2。

圖2 不同處理樟子松幼苗根系活力

由圖2可知，添加生物炭能夠顯著提高樟子松幼苗的根活力，隨著生物炭添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，在C3處理時達到最大值，各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高13·33%，61·33%，78·67%，49·33%。

2.3 添加生物炭對樟子松幼苗根系形態的影響

各處理樟子松幼苗根系形態，見表1。

表1 不同處理樟子松幼苗根系形態

由表1可知，添加生物炭對樟子松幼苗根系形態有顯著影響。總根長隨著生物炭添加量的增加呈先增加后減小的趨勢，在C3處理時達到最大值，表現為C3＞C2＞C1＞C4＞CK，各處理均顯著高于CK，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高0·40%，0·89%，1·25%，0·25%。根系表面積變化趨勢和總根長相似，C1、C2、C3、C4處理分別比CK高2·29%，4·52%，5·07%，1·86%。根體積C1處理和CK無顯著差異，其他處理均顯著高于CK，C2、C3、C4處理分別比CK高2·70%，9·46%，13·51%。根平均直徑各處理間無顯著差異。

3 討論

土壤中添加生物炭可以改善土壤理化性質，有利于土壤的改良與修復[4]。由于生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效截留住水分和養分，提高土壤肥力[5]。根系是植物吸收水分、養分及支持地上部的重要營養器官，對周圍環境有一定的適應能力。根系既是水分和養分吸收的主要器官，又是多種激素、有機酸和氨基酸合成的重要場所，其形態和生理特性與地上部生長發育有密切關系，苗木根系是衡量苗木是否健壯的重要指標之一。本研究結果表明，添加生物炭顯著增加了樟子松幼苗根系的生物量和活力。一方面，生物炭添加后可增加土壤有機碳含量，增強土壤水分調節能力，增加土壤疏松度和透氣性，從而有利于根系活力的提升和物質的積累[6]；另一方面，生物炭可提高土壤酶活力和土壤微生物的種群數量，從而增加根系活力。

根系在土壤中交錯分布，構成密集而復雜的根系系統。本研究結果表明，生物炭處理后的樟子松幼苗根系總根長、表面積和體積顯著增加，主要是由于生物炭具有多孔性、堿性，且吸附能力強，生物炭本身還含有豐富的營養元素，能改善土壤肥力，增加物質積累量，從而有利于根系的伸展和生長[7]。本研究中，隨著生物炭用量的增加，根系的形態指標以及生物量和根活力呈先升高后降低的趨勢，可能是由于生物炭添加量過多，導致土壤毛管孔隙受到破壞，影響土壤水分的保持和運動，使得根系對水分和養分的吸收利用不充分，進而影響根系的生長和分布。

4 結論

添加生物炭可顯著提高樟子松幼苗根系生物量、根活力以及根系總長、體積和表面積，隨著生物炭添加量的增加呈先增加后減小的趨勢，在添加量為7%時根系生長狀況最好，在樟子松育苗過程中可應用。