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作物杂志,2022, 第6期: 201–207 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.029

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

生物炭用量对灌区春小麦干物质和氮素积累、转运及产量的影响

惠超(), 杨卫君(), 邓天池, 陈雨欣, 宋世龙, 张金汕, 石书兵   

  1. 新疆农业大学农学院，830052，新疆乌鲁木齐
  • 收稿日期:2021-07-18 修回日期:2022-09-27 出版日期:2022-12-15 发布日期:2022-12-21
  • 通讯作者: 杨卫君
  • 作者简介:惠超，研究方向为农田生态，E-mail：hczll1997@163.com
  • 基金资助:
    新疆维吾尔自治区自然基金面上项目(2021D01A87);新疆维吾尔自治区大学生创新创业项目

Effects of Biochar Dosage on Accumulation and Transport of Dry Matter and Nitrogen and Yield of Spring Wheat in Irrigated Area

Hui Chao(), Yang Weijun(), Deng Tianchi, Chen Yuxin, Song Shilong, Zhang Jinshan, Shi Shubing   

  1. School of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Xinjiang, China
  • Received:2021-07-18 Revised:2022-09-27 Online:2022-12-15 Published:2022-12-21
  • Contact: Yang Weijun

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178

摘要：

研究了单施不同量生物炭与氮肥减量配施生物炭对灌区春小麦干物质和氮素积累、转运及产量的影响，为化肥减量和生物炭的农业利用提供科学依据。设置4个生物炭用量水平（0、10、20、30t/hm2）和2个氮肥用量水平（0、150kg/hm2），通过2年田间定位试验，于2020年对春小麦干物质和氮素积累、分配、转运及春小麦产量进行分析。结果表明，与单纯施氮相比，施用不同量生物炭或氮肥减量配施生物炭均显著提高了春小麦产量（P<0.05），增产幅度为6.4%~20.2%，其中氮肥减量配施中量生物炭（N 150kg/hm2，生物炭20t/hm2）时，春小麦干物质积累量及转运量较对照分别提高18.8%和85.0%，转运效率也显著提升；氮素转运量及转运效率分别提高52.8%和19.8%。生物炭施用对促进春小麦干物质和氮素积累、转运效果显著，有利于春小麦产量提升。在本试验条件下，氮肥150kg/hm2配施生物炭20t/hm2的增产效果最佳。

关键词: 春小麦, 生物炭, 干物质, 分配, 积累, 产量

Abstract:

The effects of single application of different amounts of biochar and nitrogen reduction combined application of biochar on dry matter and nitrogen accumulation and translocation and yield of spring wheat in irrigated area were studied to provide scientific basis for fertilizer reduction and agricultural utilization of biochar. Four levels of biochar (0, 10, 20, 30t/ha) and two levels of nitrogen fertilizer (0, 150kg/ha) were set. Through a two-year field experiment, the dry matter, nitrogen accumulation, distribution and transportation and spring wheat yield were analyzed in 2020. The results showed that, compared with nitrogen reduction alone, application of different amounts of biochar or nitrogen reduction combined with biochar significantly increased the yield of spring wheat (P < 0.05), the increase range was 6.4%-20.2%, in which nitrogen reduction combined with medium amount of biochar (N 150kg/ha, biochar 20t/ha) had the best effect. Compared with the control, dry matter accumulation and transport amounts were increased by 18.8% and 85.0%, respectively, and transport efficiency was also significantly improved. Nitrogen transport amount and transport efficiency were increased by 52.8% and 19.8%, respectively. The effects of biochar application on dry matter and nitrogen accumulation and transport of spring wheat were significant, and were beneficial to increase the yield of spring wheat. Under the conditions of this experiment, biochar (20t/ha) combined with nitrogen (150kg/ha) had the highest yield.

Key words: Spring wheat, Biochar, Dry matter, Distribution, Accumulation, Yield

表1

田间试验各处理生物炭和氮肥用量

处理
Treatment		 生物炭
Biochar (t/hm2)		 氮肥
Nitrogen fertilizer (kg/hm2)
B0N0 (CK) 0 0
B1N0 30 0
B2N0 20 0
B3N0 10 0
B0N1 0 150
B1N1 30 150
B2N1 20 150
B3N1 10 150

表2

不同处理春小麦各生育时期干物质积累量 g/株

处理
Treatment		 拔节期
Jointing
stage		 孕穗期
Booting
stage		 开花期
Flowering
stage		 灌浆期
Filling
stage		 成熟期
Maturity
B0N0 (CK) 0.13cd 0.30e 1.73c 2.47c 3.34f
B1N0 0.16cd 0.36cde 1.98b 2.67abc 3.62de
B2N0 0.17bc 0.40bc 2.29a 3.23a 3.82bc
B3N0 0.13d 0.33de 2.17ab 2.63bc 3.54e
B0N1 0.16bcd 0.38bcd 2.23a 2.83abc 3.76cd
B1N1 0.20ab 0.44ab 2.16ab 3.04abc 3.99ab
B2N1 0.23a 0.47a 2.29a 3.13ab 4.14a
B3N1 0.18bc 0.43ab 2.10ab 2.75abc 3.90bc

表3

不同处理下春小麦干物质积累模型

处理Treatment 拟合方程Fitting equation t0/d t1/d t2/d ?t/d Vmax R2
B0N0(CK) y=3.23/(1+e7.93-0.13t) 51.75 63.73 75.70 23.94 0.10 0.9642
B1N0 y=3.46/(1+e8.04-0.13t) 49.85 61.82 73.79 23.94 0.11 0.9559
B2N0 y=3.57/(1+e13.60-0.23t) 52.47 59.05 65.63 13.17 0.18 0.9790
B3N0 y=3.11/(1+e15.34-0.27t) 50.15 56.14 62.12 11.97 0.16 0.9451
B0N1 y=3.35/(1+e13.26-0.23t) 50.95 59.73 68.51 17.56 0.14 0.9447
B1N1 y=3.83/(1+e8.24-0.13t) 51.73 58.00 64.27 12.54 0.17 0.9638
B2N1 y=3.96/(1+e8.15-0.13t) 50.02 59.43 68.84 18.81 0.18 0.9662
B3N1 y=3.80/(1+e7.02-0.11t) 53.51 59.50 65.49 11.97 0.14 0.9866

表4

不同处理春小麦成熟期干物质分配

处理
Treatment		 茎鞘Stem and sheath 叶片Leaf 颖壳Chaff 籽粒Grain
质量（g/株）
Mass (g/plant)		 比例
Ratio (%)		 质量（g/株）
Mass (g/plant)		 比例
Ratio (%)		 质量（g/株）
Mass (g/plant)		 比例
Ratio (%)		 质量（g/株）
Mass (g/plant)		 比例
Ratio (%)
B0N0(CK) 0.92c 27.66a 0.17c 5.18ab 0.66a 19.65a 1.59d 47.50c
B1N0 1.02abc 28.13a 0.19bc 5.29ab 0.57a 15.80ab 1.84c 50.76abc
B2N0 0.95bc 26.77a 0.19bc 5.27ab 0.56a 15.78b 1.85c 52.18ab
B3N0 1.05abc 27.43a 0.21ab 5.47a 0.66a 17.16ab 1.91c 49.94bc
B0N1 1.00abc 25.74a 0.19ab 4.90b 0.65a 16.63ab 2.06b 52.73ab
B1N1 1.13a 27.18a 0.21a 5.11ab 0.59a 14.17b 2.22a 53.53ab
B2N1 0.98bc 26.12a 0.19abc 5.03ab 0.53a 14.12b 2.06b 54.73a
B3N1 1.07ab 26.69a 0.21ab 5.19ab 0.65a 16.16ab 2.08b 51.95ab
B ns ns ns ns
N ns ns ns ns
B×N ns ns * *

表5

春小麦营养器官干物质运输及其对籽粒的贡献

处理
Treatment		 营养器官干重（g/株）
Vegetative organs dry weight (g/plant)		 单株粒重（g/株）
Grain weight
(g/plant)		 干物质转运量（g/株）
Dry matter transport
amount (g/plant)		 干物质转运效率
Dry matter
transport rate (%)		 干物质转运贡献率
Dry matter transport
contribution rate (%)
开花期Anthesis 成熟期Maturity
B0N0(CK) 1.78c 1.72ab 1.59d 0.06b 3.46b 3.57b
B1N0 1.98b 1.78ab 1.84c 0.19ab 9.33ab 10.61ab
B2N0 2.17ab 1.69b 1.85c 0.46a 21.02a 24.78a
B3N0 2.29a 1.91a 1.91c 0.34ab 14.76ab 17.80ab
B0N1 2.23a 1.70b 2.06b 0.42a 18.83a 20.23ab
B1N1 2.16ab 1.92a 2.08b 0.26ab 12.03ab 12.26ab
B2N1 2.29a 1.92a 2.22a 0.40a 17.46ab 18.18ab
B3N1 2.10ab 1.84ab 2.06b 0.37ab 16.74ab 17.79ab
B * ns ns ns ns ns
N * ns * ns ns ns
B×N ns ns * ns ns ns

表6

春小麦成熟期氮素积累及分配比例

处理
Treatment		 茎鞘Stem and sheath 叶片Leaf 颖壳Chaff 籽粒Grain
单株积累量
Accumulation
per plant (mg)		 比例
Ratio
(%)		 单株积累量
Accumulation
per plant (mg)		 比例
Ratio
(%)		 单株积累量
Accumulation
per plant (mg)		 比例
Ratio
(%)		 单株积累量
Accumulation
per plant (mg)		 比例
Ratio
(%)
B0N0(CK) 17.13c 12.86a 3.92e 2.94b 11.36bc 8.53a 100.72e 75.66ef
B1N0 16.95c 11.53bc 6.10c 4.15a 10.29de 7.00c 113.63d 77.32bc
B2N0 21.50b 12.59a 6.89b 4.04a 13.67a 8.01b 128.60b 75.36e
B3N0 18.19c 12.44ab 6.01c 4.11a 9.35e 6.39d 112.69d 77.05cd
B0N1 17.96c 11.10c 6.17c 3.81a 10.24de 6.33d 127.45b 78.16a
B1N1 20.70b 12.56ab 4.86d 2.95b 10.45cd 6.34d 128.86b 78.76ab
B2N1 26.88a 13.34a 8.13a 4.04a 12.77a 6.34d 153.74a 76.29de
B3N1 20.95b 13.07a 6.59bc 4.11a 11.58b 7.23c 121.06c 75.71ef
B ns ns ns ns
N * ns ns *
B×N * ** ** **

表7

春小麦氮素积累与转运

处理
Treatment		 花前营养器官
氮素积累量
Nitrogen accumulation
pre-anthesis (kg/hm2)		 成熟期氮素积累
Nitrogen accumulation at maturity (kg/hm2)		 氮素转运
Nitrogen translocation
营养器官
Vegetative part		 籽粒
Grain		 转运量
Transport amount
(kg/hm2)		 转运效率
Transport
efficiency (%)		 对籽粒的贡献率
Contribution rate
to grain (%)
B0N0(CK) 77.85f 32.41e 100.72e 45.44f 58.35d 45.14d
B1N0 107.87e 33.34e 113.63d 74.52e 69.09c 65.61c
B2N0 144.59b 42.06b 128.60b 102.53b 70.89ab 79.78a
B3N0 116.56d 33.56e 112.69d 83.00d 71.20bc 73.66b
B0N1 138.00c 34.36de 127.45b 103.64b 75.09a 81.32a
B1N1 132.45c 36.01cd 128.86b 96.44c 72.81ab 74.85b
B2N1 174.39a 47.78a 153.74a 126.61a 72.60b 82.37a
B3N1 137.77c 39.69c 121.06c 98.08c 71.26bc 81.02a
B ns ** ns ns ns ns
N * * * ns ns ns
B×N ** * ** ** ** **

表8

不同处理下春小麦产量及其构成因素

处理
Treatment		 穗数
Spike
number		 穗粒数
Grain number
per spike		 千粒重
1000-grain
weight(g)		 产量
Yield
(kg/hm2)
B0N0 (CK) 396.4c 34.8c 45.74c 5989.8d
B1N0 438.5ab 37.1ab 48.18abc 7467.6b
B2N0 446.0a 35.8bc 49.43ab 7512.6b
B3N0 410.7bc 35.1c 46.57bc 6400.7cd
B0N1 459.5a 37.8a 47.71abc 7891.1ab
B1N1 425.8abc 38.1a 48.18abc 7462.4b
B2N1 459.6a 38.8a 50.32a 8548.7a
B3N1 432.6ab 37.6ab 46.74abc 7233.2bc
B ns ns * ns
N ns * ns ns
B×N ** ns ns *
[1] 郑恩楠, 杨桦, 陈鹏, 等. 水氮管理模式下水稻碳氮吸收、土壤呼吸与产量效应. 农业机械学报, 2018, 49(6):287-295.
[2] Lehmann J, Gaunt J, Rondon M, et al. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems-a review. Mitigation and Adaption Strategies for Global Change, 2006, 11:403-427.
doi: 10.1007/s11027-005-9006-5
[3] Sohi S P, Krull E, López-Capel E, et al. A review of biochar and its use and function in soil. Advances in Agronomy, 2010, 105:47-82.
[4] Atkinson C J, Fitzgerald J D, Hipps N A, et al. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils:a review. Plant Soil, 2010, 33:1-18.
doi: 10.1007/BF01378191
[5] 王晓强, 许跃奇, 何晓冰, 等. 减氮配施生物炭基肥对豫中烤烟产质量的影响. 贵州农业科学, 2019, 47(2):32-36.
[6] 李传哲, 章欢, 姚文静, 等. 生物炭配施氮肥对典型黄河故道区土壤理化性质和冬小麦产量的影响. 应用生态学报, 2020, 31(10):3424-3432.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202010.028
[7] 孟繁昊, 于晓芳, 王志刚, 等. 生物炭配施氮肥对土壤物理性质及春玉米产量的影响. 玉米科学, 2020, 28(1):142-150.
[8] 柳瑞, 高阳, 李恩琳, 等. 减氮配施生物炭对水稻生长发育、干物质积累及产量的影响. 生态环境学报, 2020, 29(5):926-932.
[9] 张爱平, 刘汝亮, 高霁, 等. 生物炭对宁夏引黄灌区水稻产量及氮素利用率的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(5):1352-1360.
[10] 史登林, 王小利, 段建军, 等. 氮肥减量配施生物炭对黄壤稻田土壤有机碳活性组分和矿化的影响. 应用生态学报, 2020, 31(12):4117-4124.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202012.027
[11] 陈颖, 刘玉学, 陈重军, 等. 生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展. 应用生态学报, 2018, 29(1):314-320.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201801.024
[12] 尚杰, 耿增超, 陈心想, 等. 施用生物炭对旱作农田土壤有机碳、氮及其组分的影响. 农业环境科学学报, 2015, 34(3):509-517.
[13] Lehmann J, Steiner C, Nehls T, et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil, 2003, 249:343-357.
doi: 10.1023/A:1022833116184
[14] 高文翠, 杨卫君, 贺佳琪, 等. 生物炭添加对麦田土壤微生物群落代谢的影响. 生态学杂志, 2020, 39(12):3998-4004.
[15] 葛晓改, 周本智, 肖文发, 等. 生物质炭输入对土壤碳排放的激发效应研究进展. 生态环境学报, 2016, 25(2):339-345.
[16] 阚正荣, 马守田, 祁剑英, 等. 施用生物炭对冬小麦光合潜力和籽粒产量的影响. 麦类作物学报, 2019, 39(6):719-727.
[17] 戴皖宁, 王丽学, 王晓帆, 等. 秸秆覆盖和生物炭对玉米田间地温和产量的影响. 生态学杂志, 2019, 38(3):719-725.
[18] 王荣栋, 尹经章. 作物栽培学. 第1版. 北京: 高等教育出版社, 2015:79-84.
[19] 姜丽娜, 张雅雯, 朱娅林, 等. 施氮量对不同品种小麦物质积累、转运及产量的影响. 作物杂志, 2019(5):151-158.
[20] 张娜, 李佳, 刘学欢, 等. 生物炭对夏玉米生长和产量的影响. 农业环境科学学报, 2014, 33(8):1569-1574.
[21] 程效义, 张伟明, 陈温福, 等. 玉米秸秆炭对玉米物质生产及产量形成特性的影响. 玉米科学, 2016, 24(1):117-122,129.
[22] Pathy A, Ray J, Paramasivan, et al. Biochar amendments and its impact on soil biota for sustainable agriculture. Biochar, 2020, 2:287-305.
doi: 10.1007/s42773-020-00063-1
[23] 雷钧杰, 梁玉超, 薛丽华, 等. 施氮量对滴灌冬小麦干物质积累、分配与转运的影响. 麦类作物学报, 2017, 38(8):1078-1086.
[24] 刘慧屿, 娄春荣, 韩英祚, 等. 秸秆生物炭与减量氮肥配施对玉米氮素利用率及土壤结构的影响. 土壤通报, 2020, 51(5):1180-1188.
[25] 魏永霞, 石国新, 冯超, 等. 黑土区坡耕地施加生物炭对土壤结构与大豆产量的影响. 农业机械学报, 2019, 50(8):309-320.
[26] Xie Y X, Dong C, Chen Z Y, et al. Successive biochar amendment affected crop yield by regulating soil nitrogen functional microbes in wheat-maize rotation farmland. Environmental Research, 2021, 194:110671.
doi: 10.1016/j.envres.2020.110671
[27] 徐晓楠, 陈坤, 冯小杰, 等. 生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(2):444-453.
[28] 张伟明, 陈温福, 孟军, 等. 东北地区秸秆生物炭利用潜力、产业模式及发展战略研究. 中国农业科学, 2019, 52(14):2406-2424.
[29] 谢志坚, 吴佳, 段金贵, 等. 生物炭基肥与紫云英联合还田对红壤区早稻干物质累积和氮素利用特征的影响. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(9):1732-1739.
[30] 王铭浩, 王秀茹, 孙妍. 生物质覆盖对玉米植株氮素吸收和分配的影响. 中国水土保持科学, 2020, 18(2):120-129.
[31] Miana I A, Ahmada B, Khana S. Improving wheat productivity and soil quality through integrate phosphorous management with residual effect of biochar. Journal of Saudi Chemical Society, 2021, 25:101175.
doi: 10.1016/j.jscs.2020.11.008
[32] 王博, 刘扣珠, 任天宝, 等. 减氮条件下生物炭对烤烟根系发育及土壤微生物群落的影响. 中国土壤与肥料, 2021(3):45-50.
[33] 陈富彩, 耿伟, 阮志, 等. 炭基有机物料对陕南烤烟氮钾含量、光合特性、生长及质量的影响. 中国土壤与肥料, 2016(2):114-119.
[34] 王丹丹, 郑纪勇, 颜永毫, 等. 生物炭对宁南山区土壤持水性能影响的定位研究. 水土保持学报, 2013, 27(2):101-104,109.
[35] 张伟明, 孟军, 王嘉宇, 等. 生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响. 作物学报, 2013, 39(8):1445-1451.
[36] 刘宇娟, 谢迎新, 董成, 等. 秸秆生物炭对潮土区小麦产量及土壤理化性质的影响. 华北农学报, 2018, 33(3):232-238.
doi: 10.7668/hbnxb.2018.03.034
[37] Major J, Rondon M, Molina D, et al. Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol. Plant and Soil, 2010, 333:1-2.
doi: 10.1007/s11104-010-0361-y
[1] 温蕊, 陈茜午, 赵雅杰, 贾祎明, 卢旭东, 张继宏, 李焕春, 赵沛义, 张永虎. 西北黄土高原旱作区不同地膜覆盖种植模式谷田水温效应及水分利用效率研究[J]. 作物杂志, 2022, (6): 111–117
[2] 熊又升, 熊汉锋, 郭衍龙, 王海生, 刘威, 严与向, 谢媛园, 周剑雄, 杨立军. 减量施肥模式对稻麦轮作体系中小麦产量和养分利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 118–123
[3] 杨妍, 徐宁生, 潘哲超, 李燕山, 杨琼芬, 张磊. 多效唑和氮肥对马铃薯产量及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 139–144
[4] 秦猛, 崔士泽, 何孝东, 翟玲侠, 陶博, 王召君, 赵海成, 李红宇, 郑桂萍, 刘丽华. 秸秆膨化还田对水稻产量、品质及土壤养分的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 159–166
[5] 马春梅, 田阳青, 赵强, 李江余, 吴雪琴. 植物生长调节剂复配对棉花产量的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 181–185
[6] 乔江方, 张盼盼, 邵运辉, 刘京宝, 李川, 张美微, 黄璐. 不同种植密度和品种对夏玉米物质生产和产量构成的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 186–192
[7] 张明发, 张胜, 滕凯, 陈前锋, 田明慧, 江智敏, 巢进, 菅攀锋, 邓小华. 湖南花垣烟区秸秆生物炭配施量对土壤pH及烤烟根系的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 193–200
[8] 王和寿. 不同氮素水平对叶用甘薯营养品质的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 208–213
[9] 冯钰, 邢宝龙. 高寒区不同豇豆品种生长特性及饲用品质研究[J]. 作物杂志, 2022, (6): 220–225
[10] 种浩天, 尚程, 张运波, 黄礼英. 增密减氮对不同类型水稻品种颖花形成的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 226–233
[11] 史关燕, 王娟菲, 麻慧芳, 赵雄伟. 谷子杂交种产量与主要农艺性状的相关性及回归分析[J]. 作物杂志, 2022, (6): 82–87
[12] 赵斌, 季昌好, 孙皓, 朱斌, 王瑞, 陈晓东. 多棱饲用大麦品系粮、草产量及品质的鉴定与综合评价[J]. 作物杂志, 2022, (6): 93–97
[13] 历艳璐, 王俊鹏, 于欣志, 魏宏磊, 陈麒宇, 赵洪祥, 徐晨, 边少锋, 张治安. 冷凉区不同地膜覆盖对玉米干物质和氮素积累与分配的影响[J]. 作物杂志, 2022, (5): 124–129
[14] 冯常辉, 焦春海, 张友昌, 别墅, 秦鸿德, 王琼珊, 张教海, 王孝刚, 夏松波, 蓝家样, 陈全求. 基于部分NCII交配设计的陆地棉产量和纤维品质性状遗传分析[J]. 作物杂志, 2022, (5): 13–21
[15] 孙允超, 彭科研, 冯盛烨, 冀传允, 吕鹏, 鞠正春. 宽幅精播中行距与幅宽对小麦干物质积累与分配的影响[J]. 作物杂志, 2022, (5): 130–134
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