不同生物炭對花生生長生理的影響

中圖分類號：S143 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）09-0049-05

Abstract：Toinvestigate theefectsof diferentbiochar materialsonthegrowthandphysiologyofpeanut （ArachishypogaeaL.）， randomizedblock-designedpotandfieldexperiments werecariedoutwiththepeanut varietyXianghua52'Thepeanut plants weresubjctedtofvetreatments：noocharddition（CK）iscantuslutarioripariusstrawbiocar（M），icehuskoharH）， bamboobiochar（BM），ndudgebiochar（S）.efuctioalleafADauesalondaldehde（DA）ontentotactiityplat height，branchumberndfeldyielderemeasueduringfoweringciculafoingndpodsetingstages.Teultssowed thattheSStreatmentachievedthehighestSPADvalue（46.5）atthefoweringstage，whileothertreatmentsexhibitedsignificantly lower values.Duringgrowth，SPADvalues gradualldecreased inSSandCK treatments but increased inothertreatments.Root activitydeclidinSndCKtreatmentsutoseitertreatmentseAotentireasdacossalltreatmentsihHnd BMshowingsmaller increasesthanCK，MS，andSS.Biochar-treated plants exibitedshorterplants butmorebranches taCK.Al biochar treatmentsoutperformed CKinyield，withMSyielding thehighest （ 5482.5kg/hm² 23.0% increase compared with CK）and SS yielding the lowest （4689kg/hm² 5.2% increase compared with CK）. Polynomial correlations were observed between peanut yield andphysiologicalindicatorsattepodsetingstageintecaseofiocharaplication，hichinicatedtattheeectiealication ofbiochar wasakeyapproachtomprovingthealityeld，andeconomicbefitofpanut.Ioclusion，among thefurbichar materials， MS，RH，and BM demonstrated satisfactory performance， while SS showcased poorer performance.

Keywords：biochar; peanut; photosynthesis parameters; biological characteristics

隨著全球氣候變化和農業集約化發展，土壤退化、養分流失及作物連作障礙等問題嚴重威脅花生產業的可持續發展[1-3]。花生（Arachis hypogaea L.）作為重要的油料和經濟作物[4-5]，其產量與品質直接受土壤理化性質及微生物環境的調控[6-7]。近年來，生物炭因其在改良土壤、提高產量、減少污染等方面的潛力，在花生種植中的應用備受關注[8-13]。生物炭的多孔結構可改善土壤通氣性和保水能力，有利于花生根系發育，尤其適用于沙質或黏重土壤；其通常呈堿性，有助于中和酸性土壤，優化南方紅壤花生所需的酸堿生長環境（pH值 5.5～7.0 ）；它還能吸附并緩釋氮、磷、鉀等養分，減少養分淋失，同時促進土壤微生物活性和有機質分解。研究表明，施用 10～30t/hm² 生物炭可顯著提高花生出苗率、分枝數和結莢數，部分試驗可增產 10%～30%^[14] 。此外，生物炭還可通過改善根系環境增強花生的抗旱、抗鹽堿能力[5]，并對鎘（Cd）、鉛（ Pb ）等重金屬產生吸附固定作用，降低其在花生籽粒中的積累[16-17]例如，中國山東沙質土壤施用 15t/hm² 生物炭后，花生增產了 18% ，且籽粒粗蛋白含量顯著提升[18]。然而，不同原料制備的生物炭對花生生理特性的影響差異尚缺乏系統比較。因此，試驗以稻殼炭、南荻炭、竹炭和污泥炭為材料，研究其對花生生長動態、光合作用參數、根系活力及細胞膜脂過氧化作用的影響，從而解析花生產量與關鍵生物學性狀間的相關關系，為制定精準化生物炭施用技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種為湘花522。供試生物炭包括稻殼炭、南荻炭、竹炭和污泥炭，均為 550^qC 高溫缺氧炭化而成，南荻炭和稻殼炭由湖南谷力新能源科技股份有限公司提供，竹炭由湖南長笛龍吟竹業有限公司提供，污泥炭由湖南鼎玖能源環境科技股份有限公司提供，基本理化性質見表1。盆栽與大田土壤栽培試驗的土壤來自試驗基地，土壤類型為酸性黏性紅壤， ΔpH 值5.36，有機質含量為 38.56g/kg ，全氮含量為 1.80g/kg 全磷含量為 0.49g/kg ，全鉀含量為 7.76g/kg ，陽離子交換量為 12.68cmol（+）/kg 盆栽試驗采用的是350型大號有孔塑料花盆，外口徑 32cm ，內口徑 28cm ，底直徑 23cm ，高 20cm 。供試肥料為純硫酸鉀型三元復合肥料，總養分（ N-P₂O₅-K₂O=15-15-15）?45%， ，由湖南隆科肥業有限公司提供。

1.2 試驗設計

盆栽試驗和大田試驗均于2023年4月進行，以未施生物炭為對照（CK），以添加稻殼炭（RH）南獲炭（MS）、竹炭（BM）、污泥炭（SS）為試驗組。生物炭用手壓成粉末，按體積比 15% 的量加入風干土壤中，復合肥施入量為 40kg/667m² ，生物炭和復合肥料做基肥一次性施入。盆栽試驗在湖南農業大學實驗基地的塑料大棚進行，相同處理的混合肥 + 生物炭 + 風干土壤的總重量相等，每個盆栽的裝土高度一致，每盆種植3粒萌芽花生，每個處理重復6次，隨機組合排列。大田試驗在湖南農業大學試驗基地進行，每小區面積為 20m² ，株行距25cm×50cm ，穴播3粒，每個處理重復3次，隨機組合排列。盆栽試驗和大田試驗的水分和防病害蟲等管理按常規操作進行。

1.3 測定指標及方法

花生生理指標（葉片SPAD值、膜脂過氧化作用和根系活力）通過盆栽試驗采樣測定，花生農藝性狀（株高）和經濟性狀（有效分枝數和產量）通過大田試驗測定。

（1）葉片相對葉綠素含量（SPAD值）：使用手提式葉綠素儀SPAD-502測定，在開花下針期和結莢期選擇長勢一致的植株，于10：00—12：00進行測定，每個處理測定上部第3片成年葉片，重復測定10次，計算平均數。（2）葉片膜脂過氧化作用：采用硫代巴比妥酸（TBA）法[1測定。（3）根系活力：采用TTC還原法[19]測定，取不同時期的花生植株根尖組織 0.5g ，放入 10mL 具塞刻度試管中，管中加入 5mL0.4% 氯化三苯基四氮唑（TTC）和 5mL 0.1mol/L 磷酸緩沖液（ pH 值 暗處保溫 2h 再加入 2mLlmolL 的 H₂SO₄ 終止反應；取出根尖組織，吸干后用乙酸乙酯研磨，將紅色物質迅速轉人另一支 10mL 試管，殘渣用乙酸乙酯清洗3次，合并濾液定容 10mL ，在可見分光光度計上測定485nm處的吸光度值A485，以每小時每克鮮重根還原TTC的量計算根系活力。（4）花生株高和有效分枝數測定：在大田栽培花生收獲前的各個時期（開花期、下針期、結莢期），每個小區里隨機選取6株健康植株，取3個小區樣品平均值，分別考察株高和有效分枝數；株高為測量健康的植株自然姿態下從地面到植株最高點，有效分枝數為全株 5cm 以上的分枝（不包括主莖）的總和。（5）花生產量測定：于收獲的時候測定產量，即為每小區收獲的花生果實鮮重的平均值。

1.4數據處理

利用Exce12018軟件進行數據統計匯總、標準差計算、圖表制作和相關性分析。利用SPSS20.0軟件進行不同處理間單因素方差分析與多重比較，圖表中的數據用“平均值 ± 標準差”表示。

2 結果與分析

2.1生物炭對花生功能葉片SPAD值的影響不同生物炭對不同時期花生葉片SPAD值的影響如表2所示。在開花期，SS處理效果突出，葉片SPAD值顯著高于CK，RH、BM和MS處理的SPAD值均顯著低于CK。這可能與各生物炭的密度差異有關，污泥炭的密度最大，單位面積施人量最多，對花生生長早期葉片光合作用促進效果最佳；而其他3種生物炭在一定程度上延緩了花生早期的生長發育進程，導致功能葉片相對葉綠色含量降低。在下針期，RH、BM、MS和SS處理的SPAD值與CK均無顯著性差異，表明在此時期，生物炭對葉片葉綠素含量的影響不顯著。而在結莢期，施用生物炭的處理葉片SPAD值均高于CK，其中RH、BM和MS處理的葉片SPAD值均顯著高于CK；而SS處理的葉片SPAD值略高于CK，差異未達顯著水平。這說明在結莢期生物炭均能提高花生功能葉片的光合能力。隨著花生生育進程的發展，從開花期到下針期再到結莢期，SS處理的SPAD值呈下降趨勢，CK也呈現類似趨勢；與SS處理的趨勢相反，從開花期到下針期再到結莢期，RH、BM和MS處理的SPAD值呈上升趨勢。

表1試驗用生物炭的基本理化性質

表2不同生物炭對不同生長時期葉片SPAD值的影響

注：表中同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05 ），下同。

2.2生物炭對花生功能葉片膜脂過氧化作用的影響

MDA含量是衡量膜脂過氧化程度的重要標志物，不同生物炭對花生不同生長時期葉片丙二醛（MDA）含量的影響見表3。在開花期，所有生物炭處理的MDA含量均顯著低于CK；在下針期，RH、BM和MS處理的MDA含量均顯著低于CK，SS處理的MDA含量與CK差異不顯著；在結莢期，RH和BM處理的MDA含量均顯著低于CK，而MS和SS處理的MDA含量與CK差異不顯著。生物炭處理之間比較，在開花期，所有生物炭處理間MDA含量差異不顯著，在下針期和結莢期，不同生物炭處理對MDA含量的影響效果存在差異。隨著花生生育進程的發展，從開花期到下針期，再到結莢期，5種處理的MDA含量呈現升高趨勢，同時RH和BM處理在整個生育期內MDA含量的增幅小于CK、MS和SS處理，顯示出緩解膜脂過氧化的潛力。綜上所述，生物炭，特別是RH和MS，能有效降低花生功能葉片MDA含量，減輕細胞膜脂過氧化損傷，且RH和MS處理的這種效應在花生生育后期（結莢期）尤為明顯。

表3不同生物炭對不同生長時期葉片丙二醛（MDA）

2.3生物炭對花生生育期根系衰老的影響

不同生物炭對花生不同生長時期根系活力的影響如表4所示。在開花期，所有生物炭處理的根系活力均顯著高于CK，其中SS處理的根系活力最高，達到 755.54μg/（g?h） ，RH、BM和MS的根系活力次之，CK的最低。在下針期，所有生物炭處理的根系活力均顯著高于CK，4種生物炭處理間沒有顯著性差異。在結莢期，所有生物炭處理整體根系活力高于CK，且4個生物炭處理的根系活力均顯著高于CK，但4種生物炭處理間未呈現差異顯著。從開花期到下針期再到結莢期，SS處理的根系活力分別為755.54、735.37、 727.39μg/（g?h） ，隨著花生生育進程的發展，SS與CK處理的根系活力逐漸降低，而RH、BM和MS處理的根系活力逐漸升高。綜合來看，生物炭RH、BM、MS在花生整個生育期內均能顯著促進根系活力，并有助于延緩根系的衰老。

表4不同生物炭對不同生長時期根系活力的影響 [|μg/（g?h）]

2.4不同生物炭對花生農藝性狀和經濟性狀的影響

2.4.1株高施用不同生物炭對花生不同生長時期株高的影響如表5所示。在開花期，各處理株高排序為 CKgt;RHgt;MSgt;SSgt;BM ，其中，BM處理的株高顯著低于CK，RH、MS和SS處理與CK差異不顯著。在下針期，各處理株高排序為 CKgt; BMgt;MSgt;RHgt;SS ，其中，SS處理的株高顯著低于CK，BM、MS、RH處理與CK差異不顯著。在結莢期，各處理株高排序為 CKgt;RHgt;MSgt; SSgt;BM ，其中，BM和SS處理的株高顯著低于CK。隨著花生生育進程的發展，從開花期到下針期，再到結莢期，CK、RH、MS、SS處理的株高均呈現持續升高的趨勢，BM處理先升后降趨勢（這可能是因為花生植株壓枝后期管理的過程中植物生長出現彎曲，個體差異性較大）。綜上所述，生物炭處理，特別是BM對花生株高生長表現出抑制作用。

表5不同生物炭對不同生長時期株高的影響 （mm）

2.4.2有效分枝數不同生物炭對不同生長時期有效分枝數的影響見表6。在開花期，RH、MS和BM的有效分枝數與CK相同；而SS的分枝數顯著低于CK。在下針期，所有生物炭處理的有效分枝數均高于CK，排序為 RHgt;BMgt;MSgt;SSgt;CK ，其中，RH處理的有效分枝數顯著高于CK；BM和MS處理與CK的差異雖未達顯著，但數值上更高；SS處理與CK無顯著差異且數值相近。在結莢期，所有生物炭處理的有效分枝數均顯著高于CK，排序為MSgt;RHgt;BMgt;SSgt;CK 。隨著花生生育進程的發展，從開花期到下針期，再到結莢期，CK的有效分枝數保持穩定，而4種生物炭處理的有效分枝數呈現升高趨勢。綜上所述，施用生物炭能有效促進花生植株生育期分枝數的增加，其中MS和RH的促分枝效果最為顯著，尤其在結莢期；BM和SS也有促進作用，但效果相對較弱。

表6不同生物炭對不同時期有效分枝數的影響 （個）

2.4.3產量不同生物炭對花生產量的影響見圖1。與CK相比，所有生物炭處理的產量均顯著高于對照，MS處理的增產效果最顯著，達到 23.0% ;SS處理的增產幅度最小，為 5.2% 。各種處理的產量排序為MSgt;RHgt;BMgt;SSgt;CK，4 種生物炭處理之間，MS和RH差異不顯著，BM和SS差異不顯著，而MS和RH與BM和SS相比呈現顯著性差異。綜上所以，生物炭均能有效促進花生產量的提升，MS和RH的增產效果最為突出。

2.5花生的產量與結莢期生物學指標間呈現多項式相關性

圖1不同生物炭對花生產量的影響圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著（ （Plt;0.05 ）]

相關性分析結果顯示，在施用生物炭的情況下，花生的產量與SPAD值、根系活力、MDA含量、結莢期株高、結莢期有效分枝數均呈現多項式相關性（見表7）。這說明花生的生長生理是體現其產量的基礎，且生物炭的有效應用可顯著提升花生產量。

表7花生產量與結莢期生物學指標間的相關性

3 討論與結論

葉綠體是植株進行光合作用的場所，葉綠素含量的高低直接影響光合作用的強弱。植物的光合作用與植株的生長程度、衰老程度有著密切的關系[20]。施加生物炭可以有效增強植物的光合作用。夏桂敏等[21]研究結果表明，覆膜和鐵改性磷負載生物炭均能有效提升花生的葉綠素含量和凈光合速率，還增加了葉片光合面積，提高了葉綠素含量。本研究結果與之一致。

研究表明，生物炭可以有效改善土壤的理化狀態，提高作物對土壤中養分的利用效率，促進生態農業的發展[2-26]。還有研究表明，生物炭對作物的生長可以產生積極的影響。本研究發現不同生物炭均可提升花生根系活力，促進植株對養分的吸收利用。

生物炭施用能夠調節植物的生理過程、生化特性、光合性能（提高植物的氣孔導度與葉綠素含量），以及通過抗氧化酶活性的改變緩解氧化和鹽脅迫，有效地提高了植物的耐鹽性，進而促進鹽堿地中植物的生長[27]。本研究發現施用生物炭后花生葉片的MDA含量顯著低于對照，表明生物炭能延緩功能葉片的細胞膜脂過氧化作用，從而延緩衰老。

不同類型土壤對花生的生長特性影響各異，而施用不同種類的生物炭會改變土壤的pH值、營養成分及結構等理化性質，進而影響花生的生物學特性[28-29]。本研究發現，不同生物炭能有效控制花生的株高，抑制植株徒長。在下針期和結莢期，4種生物炭均能提高有效分枝數，從而對花生的產量起到積極效果。

生物炭在花生種植中兼具環境與經濟效益，特別是能夠提高花生的產量，本研究結果表明，不同生物炭能提高花生產量 5.2%～23.0% ，花生的產量與結莢期的SPAD值、根系活力、MDA含量、株高和分枝數都呈現多項式相關性。

生物炭的有效應用是實現花生高質量、高產量、高收益的重要途徑之一。但這些還需結合具體土壤條件、生物炭特性及配套農藝措施。需關注生物炭老化后對土壤的持續長期效應影響，避免碳封存與養分固定的動態變化。未來研究可進一步優化施用技術，推動其在可持續農業中的應用。然而大規模生產生物炭還需解決原料收集和熱解設備成本居高不下的問題。

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（責任編輯：肖彥資）