不同用量生物炭對甘薯農藝性狀及產量的影響

施立善　朱蘊晨　尚賞　盧廣遠

摘 要：以甘薯品種商薯19為試驗材料，研究了小麥生物炭不同用量對甘薯蔓長、莖粗、LAI和產量的影響。結果表明：施用生物炭能夠促進甘薯蔓長、莖粗的生長，提高LAI值，增加甘薯產量，其中以處理A4最佳，即施用小麥生物炭20t/hm2，甘薯產量可達58021.35kg/hm2。因此，在豫東地區種植甘薯，應根據土壤的特性、肥力、管理水平等合理施用小麥生物炭。

關鍵詞：生物炭;不同用量;甘薯;農藝性狀;產量

中圖分類號 S531;S156 ? 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）17-0112-04

Effects of Different Biochar Dosages on Agronomic Characters and Yield of Sweet Potato

SHI Lishan1 et al.

（1Agricultural Technology Extension Station of Suiyang District，Shangqiu 476000， China）

Abstract： In this study， the sweet potato variety Shangshu 19 was used as the experimental material to study the effects of different amounts of wheat biochar on the length， stem diameter， LAI and yield of sweet potato. The results showed that the application of biochar to sweet potato could promote the growth of sweet potato vine length and stem thickness， increase the LAI value and the yield of sweet potatoes; It was necessary to apply it reasonably according to the soil characteristics， fertility and management level when planting sweet potatoes in eastern Henan and applying wheat biochar， the biochar was best treatment A4 in this study which was the application per hectare with 20 tons of wheat biochar， the output of sweet potato was 58021.35kg/hm2.

Key words： Biochar; Different dosages; Sweet potato; Agronomic characteristics; Yield

甘薯是我國重要的效益型能源作物之一[1]。在產量和經濟效益驅使下，氮肥和化學除草劑的過量投入和施用導致土壤酸化、土壤容重升高、可利用肥料率降低、土壤團粒結構和毛細管破壞加劇[2]，嚴重威脅甘薯產業的可持續發展。如何有效改良耕層土壤結構、提升土壤保水保肥能力及減少氮肥和除草劑的施用[3]，將為甘薯產業的可持續發展提供科學技術支撐。

近年來，諸多研究表明生物炭可改良土壤理化性質，提高土壤孔隙度，影響土壤的緊實程度[4]，降低土壤容重[5]，提高土壤吸附能力，從而導致土壤含水量上升[6]，提升土壤pH，減輕酸化程度[7]，增加土壤陽離子交換量等[8]。生物炭含有豐富的K+、Mg2+、Ca2+等離子，可作為養分直接被植物吸收利用[9-10]。大量研究表明生物炭可以增加作物產量[11-14]，如生物炭可顯著提高玉米的干物質積累量[15]，施用生物炭對番茄幼苗的株高、莖粗均有顯著促進作用[16]，生物炭在生長后期能顯著促進烤煙的干物質量積累[17]，生物炭能明顯增加酸性稻田水稻產量[18]。但也有研究指出生物炭會抑制作物產量[19]。關于生物炭對蔬菜、果樹、烤煙和大田作物[20-24]等增產效益的研究很多，但生物炭應用于甘薯大田生產的報道卻很少。為此，本試驗以商薯19為試驗材料，探究小麥生物炭不同施用量對甘薯農藝性狀及產量的影響，為生物炭大面積應用于甘薯生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗于2019年6—11月在睢陽區農業高效示范試驗基地（睢陽區路河鄉）進行，土壤類型為潮土類輕壤土，容重1.107g/cm3，前茬小麥產量水平為7857kg/hm2，耕層（10～25cm）土壤主要養分含量：有機質15.7g/kg、全氮0.83g/kg、堿解氮81.4mg/kg、速效磷23.7mg/kg、速效鉀137.4mg/kg，pH 7.1。

1.2 供試材料 甘薯品種為商薯19，由商丘市農林科學院甘薯研究室提供;小麥生物炭由商丘三利新能源有限公司提供。

1.3 試驗設計 試驗采用生物炭不同施肥量（A）單因素隨機區組設計，生物炭施用量設7個處理：A0（0t/hm2）、A1（5t/hm2）、A2（10t/hm2）、A3（15t/hm2）、A4（20t/hm2）、

A5（25t/hm2）、A6（30t/hm2），3次重復。小區5行區，行長6m，行距0.7m，株距0.25m，密度57145株/hm2。

1.4 試驗方法 2019年6月5日小麥收獲后進行整地、起壟，同時施入基肥：磷肥（過磷酸鈣P2O5含量8.9%）420kg/hm2、鉀肥（硫酸鉀K2O含量50%）375kg/hm2、氮肥（尿素N含量45%）180kg/hm2。小區四周埋塑料薄板深0.5m、高0.1m，防止生物炭和土壤養分擴散和流失。2019年6月8日下午進行甘薯插秧，人工按標尺定點傾斜45°扦插，重復之間留1.5m走道，便于觀察記載。試驗周圍種植10行保護行，管理同大田生產。甘薯于2019年10月30日下午收獲。

1.5 測定項目及方法 甘薯生育期間從栽植后50d開始每隔l0d共計4次（分別是7月28日、8月8日、8月19日、8月30日）和收獲期10月30日，調查甘薯蔓長、莖粗、分枝數等農藝性狀（數據測量取第1壟）。收獲中間3壟進行測產，同時取樣10株進行考種。蔓長：測定甘薯莖基部到頂部生長點的垂直距離;莖粗：測定距離莖基部10cm處直徑;LAI：利用LAM-B葉面積測定儀測定單株總葉面積，再計算出葉面積指數。

1.6 數據處理 采用DPS 7.05利用Duncan新復極差法對數據進行統計分析，利用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 不同生物炭用量對甘薯蔓長和莖粗的影響 由圖1、2可知，施用小麥生物炭對甘薯的蔓長、莖粗生長都有促進作用，并且隨著小麥生物炭施用量的增加，蔓長和莖粗增加的速率越大。對蔓長的促進作用在栽后80d前表現為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0，在栽后80d到收獲表現為A5>A4>A6>A3>A2>A1>A0;而對莖粗的促進作用一直表現為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0。由圖2可知，小麥生物炭不同施用量對甘薯蔓長、莖粗增長速率的影響不同，但總體趨勢相似。對蔓長的影響表現為：栽后80d前，A1、A2增速較慢，A3增速居于中間，A4、A5、A6增速逐漸升高，但增速差異不大;栽后80d后到收獲期前，A1、A2增速降低緩慢，其他4個處理降速較快，其中A6降速最大。而對于莖粗的影響表現為：在栽后60d時各處理增速達到最大值，之后莖粗增速降低，栽后80d時達到最低，之后到收獲期莖粗增速變大。造成蔓長、莖粗不同變化趨勢的原因在于：一是甘薯由營養生長轉變為生殖生長，2種生長共存，生殖生長逐漸加強;二是小麥生物炭的過量施入，影響甘薯地下部生長。

2.2 不同生物炭用量對甘薯LAI的影響 由圖3可知，施用小麥生物炭對甘薯的LAI有促進作用，各處理均較對照有不同程度的提高。在栽后80d前，LAI表現為A6>A5>A4>A3>A2>A1>A0，在栽后80d至收獲期LAI表現為A4>A3>A2>A5>A6>A1>A0。LAI的增長速率在栽植60d時達到最大，其后增長速率逐漸降低，A5、A6表現為一直降低，A1、A2、A3、A4表現為在栽植后80d時有所增加，在收獲期增長速率表現為A4>A3>A2>A5>A6>A1>A0，這與LAI的表現一致。其原因與影響蔓長、莖粗的相同。

2.3 不同生物炭用量對甘薯產量的影響 由表1可知，不同用量生物炭對甘薯產量的影響各不相同，但均較對照增產。隨著生物炭施用量的增加，A1～A3甘薯產量呈直線上升，A3～A6甘薯產量呈拋物線狀，并在A4達到最高點（甘薯產量3868.09kg/hm2，較對照增產20.29%）（圖4）。A5、A6甘薯產量分別為3771.62、3691.90kg/hm2，較對照增產17.29%、14.81%，但較A4甘薯產量降低了3.00%和5.48%。

3 結論與討論

試驗結果表明，不同用量的小麥生物炭對甘薯農藝性狀（蔓長、莖粗和LAI）的促進作用存在差異，甘薯不同農藝性狀對小麥生物炭不同施用量的敏感度的差異顯著性較大，表現為蔓長>LAI>莖粗，而甘薯產量則隨小麥生物炭施用量的增加呈現先直線后拋物線形狀的變化。因此，在豫東地區種植甘薯應根據土壤的特性、肥力、管理水平等合理施用小麥生物炭。本試驗中以處理A4最佳，即施用小麥生物炭20t/hm2，甘薯產量可達58021.35kg/hm2。

生物炭對甘薯農藝性狀和產量的影響，并不是施用量越多越好，而是有一定的范圍，施用量過多反而會影響甘薯的生長發育。劉明等研究表明，生物炭施用量越大，大豆株高降低幅度越明顯[25];南江寬等[26]研究發現，施用生物炭過多時，高粱生物量和株高均顯著降低;陳森[27]等探究了土壤中施入生物炭對白菜生長的影響，發現生物炭施用量大時白菜鮮質量表現下降趨勢。這表明生物炭適宜的用量能促進植物的生長發育，而過量的生物炭則會抑制植物的生長發育，這與本研究結果一致。

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設項目（nycytx-16-C-5）。

作者簡介：施立善（1970—），男，河南睢陽人，高級農藝師，從事農作物栽培技術研究和新品種、新技術示范推廣工作。 通訊作者 收稿日期：2021-07-08

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（責編：徐世紅）