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作物杂志,2022, 第5期: 69–77 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.010

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

生物质炭配施蚯蚓粪对水稻产量及养分吸收的影响

董林林1(), 沈明星2, 施林林1, 沈园1, 王海候1, 陆长婴1()   

  1. 1国家土壤质量相城观测实验站/苏州市农业科学院,215105,江苏苏州
    2苏州市农村干部学院,215000,江苏苏州
  • 收稿日期:2021-07-14 修回日期:2021-09-23 出版日期:2022-10-15 发布日期:2022-10-19
  • 通讯作者: 陆长婴，主要从事农业资源利用研究，E-mail：luchangying@163.com
  • 作者简介:董林林,主要从事土壤培肥与作物栽培研究,E-mail： jinjindoudou2005@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2016YFD0300903);江苏省自然科学基金(BK20190169)

The Effects of Biochar Combined with Earthworm Cast Application on Rice Yield and Nutrient Uptake

Dong Linlin1(), Shen Mingxing2, Shi Linlin1, Shen Yuan1, Wang Haihou1, Lu Changying1()   

  1. 1National Agricultural Experimental Station for Soil Quality, Xiangcheng/Suzhou Academy of Agricultural Sciences, Suzhou 215105, Jiangsu, China
    2Suzhou Country Cadre Institute, Suzhou 215000, Jiangsu, China
  • Received:2021-07-14 Revised:2021-09-23 Online:2022-10-15 Published:2022-10-19

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6

PDF (PC)

183

摘要：

生物质炭配施蚯蚓粪（BEC）可增加土壤碳氮投入,促进作物增产及营养元素的吸收利用。设置3个生物质炭用量梯度（B0：0.0g/kg,B1：6.0g/kg,B2：30.0g/kg）和3个蚯蚓粪用量梯度（M0：不施蚯蚓粪,M1：1%蚯蚓粪,M2：5%蚯蚓粪）,于2018和2019年进行盆栽试验,以研究BEC对水稻产量和营养元素吸收的影响。结果显示,2019年不同处理水稻各部位生物量均高于2018年,籽粒的氮和磷吸收量增加,但吸钾量在B2和M2处理中降低;2018和2019年籽粒生物量与BEC的碳投入量间呈极显著相关（P<0.01）;2019年籽粒生物量与氮投入量显著相关（P<0.05）;BEC产生的碳、氮投入量与氮素收获指数呈正相关,与2018年磷素收获指数间呈不显著负相关,与2019年钾元素收获指数呈显著负相关（P<0.05）,BEC对不同元素吸收利用的影响存在差异。生物质炭配施蚯蚓粪促进了水稻生长,有利于提高化学元素利用率,是培肥中低产田、提高作物产量和养分利用率的有效措施。

关键词: 水稻, 生物质炭, 蚯蚓粪, 养分吸收, 元素收获指数

Abstract:

The application of biochar combined with earthworm cast (BEC) can increase soil organic carbon and nitrogen input, which has a positive impact on crop yield and nutrient absorption and utilization. The aim of this work was to study the effects of BEC application on rice yield and nutrient absorption. In 2018 and 2019, three biochar gradients (B0: 0.0g/kg, B1: 6.0g/kg, B2: 30.0g/kg) and three earthworm cast gradients (M0: no earthworm cast, M1: 1% earthworm cast, M2: 5% earthworm cast) were evaluated in a pot experiment. The results showed that the biomass of different parts of rice in 2019 was higher than that in 2018, and the absorption of nitrogen and phosphorus in rice grains increased. However, the absorption of potassium decreased in the treatment of B2 and M2. In 2018 and 2019, there was a significant correlation between rice grain biomass and carbon input by biochar and earthworm cast (P<0.01). The amount of carbon and nitrogen input from BEC was positively correlated with nitrogen harvest index, not significantly negatively correlated with phosphorus harvest index in 2018, and significantly negatively correlated with potassium harvest index in 2019 (P<0.05). The absorption and utilization of the three nutrient elements varied greatly from the application amount of BEC. Overall, the application of biochar combined with earthworm cast promoted the growth of rice and improve the utilization rate of chemical elements. It is considered as an effective measure to fertilize medium and low yield fields, improve crop yield and nutrient utilization.

Key words: Rice, Biochar, Earthworm cast, Nutrient absorption, Element harvest index

表1

盆栽试验用生物质炭和蚯蚓粪中元素含量

供试材料
Material		 元素含量Element content (g/kg) 含水量
Water content (%)		 pH
碳Carbon 氮Nitrogen 磷Phosphorus 钾Potassium
生物质炭Biochar 545.83 5.97 0.54 6.85 15.29 9.20
蚯蚓粪Wormcast (2018) 228.38 6.71 3.46 6.59 89.94 7.41
蚯蚓粪Wormcast (2019) 192.25 6.55 6.61 3.87 77.73 7.28

表2

Biomass of different parts of rice of the treatments with different biochar and earthworm cast application (2018-2019) g/盆 g/pot

处理
Treatment		 根Root 茎Stem 叶Leaf 籽粒Grain
2018 2019 2018 2019 2018 2019 2018 2019
B0M0 17.16±0.78 23.63±0.89 44.90±7.09 85.54±5.30 15.00±2.10 25.23±1.31 56.16±6.10 73.57±6.25
B1M0 19.53±1.33 22.64±1.52 43.59±0.67 83.47±2.62 14.82±0.11 24.83±1.12 54.42±1.90 71.07±2.65
B2M0 21.31±0.71 23.58±0.80 51.61±2.94 87.79±1.68 15.4±1.17 25.73±0.84 63.62±1.68 74.17±1.57
B1M1 23.38±2.37 24.53±1.26 50.90±2.06 97.25±0.80 14.28±1.33 27.40±0.46 53.49±3.48 79.35±3.0
B1M2 30.64±1.17 26.06±1.12 66.24±4.62 118.67±4.61 20.88±1.10 36.84±0.64 81.08±2.32 123.72±6.75
B2M1 20.20±1.46 28.40±4.48 60.42±0.36 102.13±12.22 16.12±0.06 31.26±5.0 72.17±1.33 75.91±5.20
B2M2 31.44±4.63 28.67±0.95 67.7±5.36 99.24±9.26 20.70±1.44 30.58±1.04 91.12±1.03 109.43±9.74
检测变量Source of variation
生物质炭Biochar ns ns ns ns ns ns ns ns
蚯蚓粪Wormcast ** ** ns * * ** * *
生物质炭×蚯蚓粪
Biochar×warmcast		 ** ns ** * ** * *** ***

表3

生物质炭配施蚯蚓粪对水稻生长指标的影响

处理
Treatment		 株数（株/穴）Plants (plant/hole) 穗粒数Grains per panicle 结实率Seed-setting rate (%) 千粒重1000-grain weight (g)
2018 2019 2018 2019 2018 2019 2018 2019
B0M0 12.00±1.39 16.89±0.78 64.07±3.14 53.95±1.19 89.02±1.23 89.55±1.95 27.32±0.31 30.64±0.62
B1M0 10.78±0.78 15.89±0.40 49.08±2.76 55.81±2.14 91.36±1.11 90.71±1.19 27.42±0.34 31.45±0.37
B2M0 12.67±1.26 18.33±0.19 42.40±2.66 56.98±1.25 91.98±0.57 89.72±0.93 27.58±0.55 32.73±1.25
B1M1 11.55±0.40 18.22±0.22 46.03±2.92 55.58±0.96 93.10±0.60 93.03±1.65 27.44±0.16 32.12±0.89
B1M2 15.00±0.58 18.78±0.87 63.41±2.72 75.77±3.24 90.72±1.08 90.64±2.68 27.85±0.71 30.37±0.19
B2M1 12.44±0.29 17.67±1.20 46.85±0.88 59.03±2.57 91.47±1.06 90.77±0.78 27.74±0.53 30.45±0.03
B2M2 14.78±0.78 18.67±1.89 72.74±8.85 73.14±5.47 91.65±1.78 90.76±2.06 28.07±0.18 30.92±0.16
检测变量Source of variation
生物质炭Biochar ns ns ns ns ns ns ns *
蚯蚓粪Wormcast *** ns ** *** ns ns ns ns
生物质炭×蚯蚓粪
Biochar×warmcast		 * ns ** *** ns ns ns ns

表4

Uptake amounts of nitrogen, phosphorus and potassium in rice grain in 2018 and 2019 mg/盆mg/pot

处理
Treatment		 氮Nitrogen 磷Phosphorus 钾Potassium
2018 2019 2018 2019 2018 2019
B0M0 463.33±32.83 1303.33±76.88 10.00±0.00 123.33±1.51 130.00±20.82 150.00±15.28
B1M0 783.33±87.43 1270.00±65.57 6.67±3.33 153.33±8.82 130.00±5.77 130.00±10.00
B2M0 873.33±81.10 1240.00±26.46 10.00±0.00 136.67±14.53 156.67±6.67 136.67±3.33
B1M1 770.00±111.36 1276.67±43.72 13.33±3.33 136.67±3.33 130.00±5.77 133.33±3.33
B1M2 1323.33±115.66 2203.33±38.36 40.00±0.00 303.33±3.33 203.33±6.67 200.00±17.32
B2M1 1083.33±44.10 1453.33±59.25 10.00±0.00 156.67±20.28 170.00±5.77 146.67±6.67
B2M2 1640.00±87.18 2246.67±201.85 30.00±5.77 200.00±23.33 213.33±12.02 180.00±30.00
检测变量Source of variation
生物炭Biochar *** ns ** ns ns ns
蚯蚓粪Wormcast *** *** ** *** *** **
生物炭×蚯蚓粪
Biochar×wormcast		 *** *** *** *** *** ***

图1

添加不同用量的生物质炭和蚯蚓粪处理下氮(a)、磷(b)、钾(c)元素收获指数 不同小写字母表示不同处理间差异在P < 0.05水平上显著

图2

碳氮投入对水稻籽粒生物量的影响 Y1、X1和Y2、X2均代表2018年和2019年模拟值;Y为籽粒累积重模拟值,X为碳（氮）投入量模拟值

图3

生物质炭配施蚯蚓粪产生的碳氮投入量与营养元素收获指数间的关系 a、b、c分别为碳投入量与氮、磷、钾元素收获指数间的关系拟合;d、e、f分别为氮投入量与氮、磷、钾元素收获指数间的关系拟合

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