水稻生物炭不同添加量对天竺桂苗期生长状况的影响

　　摘要： 以1年生天竺桂实生苗为试验材料，在栽培土壤中添加不同比例的水稻生物炭，研究水稻生物炭对天竺桂幼苗生长的影响。结果表明：与对照相比，添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗的地径、苗高和单株生物量显著提高，3.0%水稻生物炭添加比例的增幅最大，分别为13.25%、20.78和35.76%;与对照相比，添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗根系的总根长、根总表面积、根总体积、根尖数和一级侧根数显著提高，水稻生物炭添加比例为3.0%时的增幅也最大，分别为44.24%、139.24%、141.77%、30.42%和38.72%;水稻生物炭添加比例为3.0%时，天竺桂幼苗的质量指数最高，达到0.257。综上所述，在土壤中添加3.0%的水稻生物炭，最有利于天竺桂幼苗的生长。

　　关键词： 天竺桂; 水稻生物炭; 苗期; 生长状况

　　天竺桂(Cinnamomum japonicum)属樟科樟属亚热带常绿乔木，幼年期耐荫蔽环境，适宜生长在微酸性至中性土壤中，具有长势强、适应性强、主根发达及抗性强等特性，具有较高的观赏性，常作为园林绿化树种，同时，也可作工业生产的原料、防护林和造林树种等，因此具有较高的经济价值和生态价值，自然分布在福建、浙江、江西及台湾等省份[ 1 - 3 ]。水稻生物炭是一种富含碳素且稳定的固体物质，较高的比表面积和丰富的孔隙结构是其固有的特点，在许多地区，将水稻生物炭应用于农田以改善土壤肥力的生产方式得到了广泛认可[ 4 - 5 ]。目前，水稻生物炭在天竺桂栽培中的应用研究鲜有报道，水稻生物炭添加对天竺桂苗期生长状况的影响研究缺乏。因此，为了提高天竺桂在苗期的生长效率和优化植株形态，以1年生天竺桂实生苗为试验材料，通过对天竺桂幼苗栽培土壤进行水稻生物炭不同添加量处理，探究天竺桂苗期生長变化状况和规律，分析适宜的水稻生物炭添加比例，以期为进一步培育抗性强、长势好的优良天竺桂苗木提供重要途径和理论依据。

　　1 试验地概况

　　试验地设在原福州市晋安区新店镇杨廷苗圃，地理坐标为119°35′E、25°15′N，海拔约26 m，属于亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，年降水量达1 342 mm，无霜期312天;年均气温20.1 ℃，最高气温42 ℃，最低气温约-2 ℃;试验地土壤为略含砂砾的Ⅱ～Ⅲ类的黄红重壤土。

　　2 材料与方法

　　2. 1 试验材料

　　试验苗木为长势基本一致且健康的1年生天竺桂裸根实生苗，平均苗高(28.43±0.26)cm，平均地径为(0.42±0.03)cm，盆栽基质为直接采集于试验地苗圃的略含砂砾的Ⅱ～Ⅲ类的黄红重壤土，在花盆中栽植苗木时添加比例0.2%的氮磷钾复合肥(N∶P∶K=5∶3∶3)，确保苗木生长过程中养分的供给充足，栽植所用塑料花盆的规格为口径27.5 cm×底径22 cm×高度31 cm，每个花盆底部配有直径26 cm的塑料托盘。

　　2. 2 试验设计

　　2020年3月选择长势基本一致且健康的1年生天竺桂裸根实生苗80株，采用完全随机试验设计，将天竺桂幼苗均分为4组，分别在各组栽培基质中添加不同比例的水稻生物炭，各处理分别为：不添加水稻生物炭(CK);水稻生物炭添加量0.5%;水稻生物炭添加量1.0%;水稻生物炭添加量3.0%。每处理4个重复，每个重复5株，每盆栽植1株，栽植完成后有序摆放在原福州市晋安区新店镇杨廷苗圃，各处理及各苗木间无相互遮光。试验时间为2020年3月至2021年4月，试验期间对各处理进行统一的光照、温度、除草、水肥等管理。注：水稻生物炭添加比例均为水稻生物炭重量在栽培基质总重中的占比(%)。

　　2. 3 苗木生长指标测定

　　2. 3. 1 苗高与地径测定

　　2021年4月测量所有天竺桂苗木的苗高和地径，用钢卷尺测量苗高，精度为0.1 cm;用数显游标卡尺测量地径，并计算高径比。

　　2. 3. 2 根系生长指标测定

　　测量完苗高和地径后，每个处理随机抽取10株天竺桂苗木，并从盆中取出，避免损伤根系，确保其完整性和形态，用剪刀将地上部分和地下部分分开，获得整株根系，用自来水洗去根系残余泥土，稍作晾干后，迅速将根系放入根系扫描仪获得扫描图，并利用WinRHIZO专业根系分析系统，分析根系总根长、根表面积、根体积、平均值等生长指标。

　　2. 3. 3 生长指标及生物量测定

　　选取的苗木完成根系扫描后，将地上部分和地下部分置于105 ℃烘箱杀青30 min，再调至70 ℃烘干至恒重，并记录各株苗木地上部分和地下部分干重，计算单株生物量(干重)，高径比=苗高(cm)/地径(cm)，冠根比=[叶干质量(g)+茎干质量(g)]/根干质量(g)，苗木质量指数=单株生物量/(高径比+冠根比)[ 6 - 7 ]。

　　2. 4 数据处理与分析

　　利用Microsoft Excel 2010进行数据初步处理和图表绘制，利用SPSS 20.0软件进行数据统计分析，采用单因素方差分析进行显著性检验(P<0.05)，同时采用LSD最小显著差法进行多重比较，所有测定结果以平均值±标准差显示。

　　3 结果与分析

　　3. 1 不同添加量对天竺桂幼苗生长指标的影响

　　由表1可知，除1.0%水稻生物炭添加量处理的地径与对照组无显著差异外，其他处理均与对照组存在显著差异。在3.0%水稻生物炭添加量处理下，地径达到最大(0.94 cm)，比对照增加了13.25%。在天竺桂苗高生长上，三种水稻生物炭添加量处理均显著高于对照，其中3.0%水稻生物炭添加量处理的苗高最大，为69.35 cm，比对照提高了20.78%。三种水稻生物炭添加量处理的天竺桂幼苗高径比显著高于对照，以0.5%水稻生物炭添加量处理的高径比最大，为74.77。

　　3. 2 不同添加量对天竺桂幼苗生物量的影响

　　从表2可以看出，不同处理间地上部分干重、地下部分干重、单株生物量、冠根比和质量指数均高于对照组。各处理的地上部分干重较CK提高了30.75%、20.89%和37.09%，3个水稻生物炭添加量处理均显著高于对照，3.0%水稻生物炭添加量处理的地上部分干重最高，可达11.68 g。添加水稻生物炭处理后的地下部分干重较CK提高了12.71%、7.92%和25.97%，3个水稻生物炭添加量处理均显著高于对照，3.0%水稻生物炭添加量处理的地上部分干重最高(6.84 g)，且显著高于0.5%、1.0%添加量处理。处理后的单株生物量较CK提高了23.73%、15.84%和32.76%，3个水稻生物炭添加量处理均显著高于对照，3.0%水稻生物炭添加量处理的单株生物量最高，达到18.52 g。添加水稻生物炭处理后的冠根比均显著高于对照，随着水稻生物炭添加比例的增大，冠根比逐渐减小。苗木质量指数分布在0.205(CK)～0.257(3.0%)，3个水稻生物炭添加量处理均显著高于对照，3.0%水稻生物炭添加量处理的质量指数最高。以上结果表明3.0%水稻生物炭添加量处理对天竺桂幼苗的促进作用更显著。

　　3. 3 不同添加量对天竺桂幼苗根系形态及结构的影响

　　由表3可知，对照组天竺桂幼苗根系的总根长、根总表面积、根总体积、根尖数和一级侧根数均显著低于各水稻生物炭添加量处理。3.0%水稻生物炭添加量处理的总根长、根尖数显著高于0.5%、1.0%处理，后两者间差异不显著，这表明水稻生物炭添加比例的增大，对于幼苗根系的生长促进效果越显著。天竺桂幼苗的根总表面积、一级侧根数最高的均为3.0%水稻生物炭添加量处理，分别为96.32 cm2、8.67个，显著高于0.5%添加量处理，与1.0%添加量处理无显著差异。3个水稻生物炭添加量处理间的根总体积无显著性差异，但均表现为3.0%>1.0%>0.5%。3.0%水稻生物炭添加量处理的根平均直径显著高于1.0%添加量处理，与0.5%添加量处理差异不显著。

　　4 结论与讨论

　　4. 1 在栽培基质中添加不同比例的水稻生物炭后，天竺桂幼苗的苗高、地径与对照相比均出现显著性的增加，说明添加水稻生物炭可以促进幼苗生长，这与吕伟静等[ 8 ]对平邑甜茶幼苗添加水稻生物炭及改性水稻生物炭的研究结果一致。高径比反映了苗木高度和粗度的平衡关系，是衡量苗木抗性及造林成活率的较好指标。研究发现，三种水稻生物炭添加量处理的苗木高径比大小排序为：0.5%>3.0%>1.0%，苗高、地径大小排序为：3.0%>0.5%>

　　1.0%，说明水稻生物炭添加比例为3.0%时，对天竺桂幼苗的生长促进效果最佳，苗木抗性强。在本研究中，三种水稻生物炭添加比例处理间的地上部分干重、地下部分干重、单株生物量、冠根比和质量指数均高于对照组，其中水稻生物炭添加比例为3.0%时，对天竺桂幼苗生物量的积累影响最显著。吕伟静等[ 8 ]研究发现，将水稻生物炭添加入连作土壤中，可以显著降低根皮苷、根皮素、阿魏酸、肉桂酸和对羟基苯甲酸五种酚酸的含量，进而使得植株生物量增加。赵倩雯等[ 9 ]研究结果表明，在常规育苗基质中添加等体积比的花生壳水稻生物炭后，大白菜幼苗的生物量指标及壮苗指数最大。冠根比能够反映出幼苗地上与地下两部分的营养收支平衡状况。本研究结果表明，随着水稻生物炭添加比例的增大，冠根比逐渐减小，这与朱海云等[ 10 ]研究的水稻生物炭处理对小麦冠根比的影响结果相反，可能是因为在本试验的水稻生物炭添加比例下，水稻生物炭浓度总体较低有关。李阳等[ 11 ]研究发现，水稻生物炭对小麦幼苗的生长表现出低剂量促进，高剂量抑制的现象，说明合理配置水稻生物炭添加量可以让苗木达到更好的生长效果，而低浓度水稻生物炭处理可以促进植株根和芽生长。

　　4. 2 栽培土壤的理化性质及养分特征与幼苗生长密切相关，在栽培土壤中适量添加水稻生物炭，有助于提升土壤通透性，提高土壤養分含量[ 12 ]。在本试验中，与对照相比，添加水稻生物炭后的天竺桂幼苗根系各形态指标增加效果显著，尤以3.0%水稻生物炭添加比例的根系生长状况最好，这可能是因为水稻生物炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，可以降低土壤紧实度，改善了水稻根系的微生态环境，使得水稻根系总根长、总根表面积、平均直径、总根体积等根系形态指标显著增加[ 13 ]。

　　参考文献

　　[1] 施钦， 王紫阳， 宣磊， 等. 基于天竺桂转录组测序的SSR序列分析及EST-SSR标记开发[J]. 分子植物育种， 2020， 18(21)：7 095 - 7 103.

　　[2] 运剑苇， 刘淑婧， 张卫华， 等. 三峡库区天竺桂不同郁闭度下的截留效应[J]. 西南大学学报(自然科学版)， 2021， 43(03)： 45 - 52.

　　[3] 何杰明. 修剪对天竺桂和樟树移植大苗生长特性的影响[J].林业科技， 2021， 46(04)： 28 - 30.

　　[4] 陈温福， 张伟明， 孟军. 农用水稻生物炭研究进展与前景[J].中国农业科学， 2013， 46(16)： 3 324 - 3 333.

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