生物炭用作水稻育苗基质的研究进展

水稻基质育苗是保障水稻安全育苗的重要技术措施,为水稻秧苗健康生长提供有力保证。作者立足于当前水稻育苗技术的发展现状,提出生物炭用作水稻育苗基质的新型、绿色、环保的发展方向;分析了生物炭的理化特性、物理学功效及其对水稻生长的影响;综合评述了以生物炭为核心的炭基水稻育苗基质和其他育苗基质的应用效果及存在的问题;并展望了炭基育苗技术的发展前景,以期为水稻工厂化育苗配套技术体系的建立奠定基础。     

生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响

为明确生物炭对水稻根系与产量的效应,探明生物炭在水稻生产上应用的潜力与价值。采用盆栽试验研究了生物炭对超级粳稻不同生育期根系生长、形态特征及生理特性的影响。结果表明,土壤中施入生物炭能增加水稻生育前期根系的主根长、根体积和根鲜重,提高水稻根系总吸收面积和活跃吸收面积。在水稻生育后期,生物炭在一定程度上延缓根系衰老。根系伤流速率、根系活力和可溶性蛋白在整个生育期内均高于对照,同时维持了较为适宜的根冠比,根系生理功能增强;生物炭处理的水稻产量增加,表现为每穴穗数、每穗粒数、结实率提高,比对照平均增产25.28%。以每千克干土加20 g生物炭处理的产量最高,比对照提高了33.21%。生物炭处理对水稻根系形态特征的优化与生理功能的增强具有一定的促进作用。     

育苗方式对寒地水稻秧苗素质、产量及品质的影响

基于育苗土需求量越来越大,选用基质板育苗对于农业可持续发展有着重要作用。试验以水稻品种龙粳31为材料,采用二因素随机区组设计,A因素为4个种植地区（黑龙江省查哈阳农场、富裕牧场、齐齐哈尔种畜场和泰来县）,B因素为育苗方式（基质板育苗和常规育苗）,探讨了基质板育苗和常规育苗对水稻秧苗素质及产量品质的影响。结果表明,在水稻秧苗素质比较中,试验点与育苗方式二因素互作极显著或显著影响株高、第1叶长、第2叶长和第3叶长等8个秧苗素质指标;基质板育苗除2～3叶枕间距差异不显著外,第1叶长、第2叶长和第3叶长等指标均显著或极显著高于常规育苗,其中,第1叶长、第3叶长和根长最为显著,分别提高了28.01%、29.20%和33.10%。在水稻产量及其构成因素的比较中,基质板育苗结实率显著高于常规育苗,提高了1.36%。在稻米品质指标比较中,基质板育苗各个稻米品质指标与常规育苗差异不显著。     

不同苗龄期黄瓜根系生理生化及形态指标的研究

为了确定黄瓜秧苗适宜的定植时间,为黄瓜穴盘苗的生产提供科学依据,本试验以‘津育五号’黄瓜为试验材料,采用穴盘育苗方法,研究了不同育苗时间对黄瓜根系的形态及生理生化指标的影响。这些指标包括根系的形态、根冠比、根系活力、根系保护酶活性及根系结构。本研究根据直径将黄瓜根系分为细根（<0.05 mm）,中根（0.05~0.45 mm）和粗根（>0.45 mm）。结果表明,三叶一心处理秧苗各直径根系的根长和根表面积虽然在绝对数量上占优势,但是吸收能力较强的细根的根长和根表面积占总根系的比例均低于两叶一心处理和一叶一心处理,吸收能力较差的中根比例明显高于两叶一心处理和一叶一心处理。相对于其他两个处理,三叶一心处理的秧苗鲜重增加,根冠比减小,根系活力降低,SOD、POD酶活性均升高;秧苗中导管数目增多,但单个导管直径相对较小。总之,一叶一心秧苗和两叶一心秧苗的各项指标差异不大,均可进行秧苗的定植;三叶一心秧苗由于秧龄过大,已不适宜作为适龄苗龄进行定植。     

不同制炭材料与温度对水稻生长发育影响

旨在找到适合南通地区秸秆生物质炭还田的最适条件。在南通科技职业学院试验基地，设7 组不同处理CK、3SD、4SD、5SD、3YM、4YM、5YM。测定生物质炭施用后稻田土壤的物理性状、养分含量、酶活性以及微生物群落结构的变化状况，采用水稻产量以及多指标的冗余分析评价不同制炭条件与生物质炭施用量对水稻生长发育的影响。结果表明，5SD 与5YM均能使水稻增产，分别为28.01%和29.86%，5SD对水稻增产效果更高；在成熟时期5SD与CK相比，对水稻生物量具有增产的效果增幅为65.99%；对稻田土壤微生物总量具有增幅效果为243.90%。而稻田土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤酶脲活性、土壤蔗糖酶活性均会降低，降幅为-41.01%、-82.78%、-48.92%、-57.29%。在本实验条件下施加500℃、水稻秸秆制成的生物炭对水稻的增产效果最好，而且还能改善土壤理化性质以及土壤酶活性。     

水稻秧苗素质影响因素研究进展

水稻高产稳产是推动我国“藏粮于地、藏粮于技”战略和保障粮食安全的有力举措。育秧是保障水稻高产稳产的关键基础工序。我国在育秧方式、育秧基质、播种量、育秧药剂对秧苗素质影响方面还处于探索阶段。目前,在秧苗素质选取上没有统一的评价指标,多从秧苗形态、根系形态、鲜干重、养分含量以及安全性、秧苗长势等角度设定观测指标。对于育秧方式、基质种类、播种量、药剂种类对秧苗素质的影响多以效果比较评价为主,研究选取的秧苗素质指标也不尽相同,针对不同的地域、水稻品种和土壤类型等未形成一套可复制、可推广的规范化水稻育秧模式。构建秧苗素质评价体系、地域性育秧模式、育秧基质技术体系、科学化“药剂处方”等是未来水稻育秧研究领域的重要方向。     

生物炭投入对稻田土壤微生物量碳氮及水稻品质的影响

为探讨贵州黄壤稻田中生物炭还田效应，通过田间定位试验，设置5个处理：ck(NPK)、B 1(NPK+4.0 t/hm²生物炭)、B 2(NPK+8.0 t/hm²生物炭)、B 3(NPK+12.0 t/hm²生物炭)、B 4(NPK+16.0 t/hm²生物炭),分析添加生物炭对土壤微生物量碳氮及水稻产量和品质的影响。结果表明，施用生物炭显著提高了土壤有机碳含量，对全氮含量影响不显著，降低了土壤微生物熵(qMB);SMBC、SMBN含量及SMBC/SMBN值随生物炭用量增加呈先增后减趋势，SMBC、SMBN含量以B 2处理最高。各处理的qMB、SMBC、SMBN及SMBC/SMBN和SMBN/TN相互间存在显著或极显著正相关关系。添加生物炭显著提高了水稻产量和品质，以B 2处理稻米产量和品质最高，较ck增产15.21%。本试验条件下，8.0 t/hm²生物炭与化肥配施对提高黄壤稻田土壤微生物量碳氮和水稻产量及改善水稻品质效果最好。     

生物炭替代泥炭栽培基质对铁皮石斛生长的影响

为提高农林废弃物的再利用率,缓解泥炭资源消耗问题,以竹条炭化制备的生物炭部分替代泥炭为栽培基质,进行基质泥炭替代试验。采用完全随机区组设计,以松树皮+泥炭基质作为对照组,以分别添加3%、6%和10%的竹炭（即部分替代泥炭）作为试验组,研究不同栽培基质配比对铁皮石斛生长的影响。结果表明：3%与6%的生物炭替代量没有显著影响铁皮石斛产量、株高、茎粗、节间距、叶长、叶宽、根数和根长。然而,10%的生物炭替代量在铁皮石斛株高、节间距、节数、叶数方面显著降低。另外,6%的生物炭替代量在萌芽数较对照组提高24.13%,但其移栽成活率最低。从短期来看,3%的生物炭替代泥炭可作为铁皮石斛的新基质,可为生物炭在作物栽培方面的合理利用提供参考,而长期的效果需要进一步研究。     

施用椰壳生物炭对砖红壤氮素淋失和油麦菜吸收利用的影响

为明确施用生物炭对油麦菜生长、氮素利用和淋溶的影响,通过盆栽试验,测定了不同处理条件下砖红壤-油麦菜系统土壤淋溶液不同形态氮淋失量、油麦菜农艺形态指标以及植株吸氮量。结果表明:有机氮淋溶量占砖红壤总氮淋溶量的73.8%~77.5%。常规化肥处理铵态氮、硝态氮、有机氮和总氮淋溶量最高,分别为3.9,48.3,163.2,215.4 mg/盆。椰壳生物炭(1%,2%,5%,m/m)与腐植酸肥配施处理铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮和总氮淋失量分别比常规化肥处理降低40.6%~52.4%,28.8%~54.9%,22.7%~55.5%,24.4%~55.4%。添加椰壳生物炭油麦菜生物量、氮素利用率分别比单施腐植酸肥提高9.46%~26.44%,9.86%~13.61%;但是过量施用会影响生物量的积累,抑制根系的生长。椰壳生物炭施用量为3.2%(m/m)时油麦菜生物量最大。     

不同基质培肥方式对机插秧苗期生理及产量的影响

为提高机插秧育苗基质的秧苗素质和使用效果,本研究以常规机插秧育苗基质柴米河基质为研究材料,通过不同方式添加机插秧育苗专用肥育苗伴侣,研究对基质育苗秧苗素质的影响。结果表明：使用育苗伴侣培肥机插秧育苗基质,其株高、叶龄、茎基宽、单株叶面积、SPAD值、根体积、百苗干重、壮苗指数等秧苗素质均显著提高;基质中碱解氮、速效磷含量显著提高,并提高了秧苗体内可溶性蛋白质含量,增加了GS、GPT、GOT、SOD等酶活性;移栽大田后,增产显著。其中,将育苗伴侣与基质拌和、施用于盘下苗床上效果更佳。通过育苗伴侣培肥基质,是解决目前基质易脱肥落黄、秧苗素质不稳定的有效途径,育苗伴侣使用越早效果越好。     

木薯块根解剖结构及皮层厚度与淀粉积累的关系

为对木薯块根皮层厚度及其解剖结构进行研究,以高粉品种‘新选048’、‘辐选01’和低粉品种‘华南124’为研究材料,对3 个木薯品种的块根皮层与淀粉储藏区淀粉颗粒大小、皮层厚度和皮层及淀粉储藏区多项生理指标进行了测定。结果表明：3 个品种块根储藏区中淀粉粒要比皮层中长;高粉品种淀粉粒在2 个组织中都比低粉品种‘华南124’的长;木薯皮层厚度与淀粉含量的积累呈负相关关系,这种关系在具亲缘关系的木薯品种之间尤为明显;在对块根皮层与淀粉储藏区各项生理指标的测定中,发现3 种可溶性糖及可溶性总糖在皮层中积累要远远大于淀粉储藏区,且高粉品种可溶性总糖含量在皮层与淀粉储藏区中差异最显著,这说明块根皮层对淀粉积累起了关键作用。     

粗糙龙胆根系发育形态学研究

为了解粗糙龙胆的根系特点，采用常规观察和石蜡切片法对粗糙龙胆根系的发育过程和1~4年生根的解剖结构进行研究。结果表明：1年生的实生苗多为直根系，2年以上植株发育为须根系，随着根龄的增加整个根系基本垂直向下或偏向一侧生长。不同根龄的不定根结构相似，由外至内包括表皮、皮层和次生维管组织。随着根龄的增加，表皮逐渐脱落完全，依靠外皮层和其内侧紧邻的外皮层母细胞代替表皮起到保护作用，内皮层宿存，至4龄根并未见明显周皮。维管形成层由2~5层扁平细胞构成；随着根龄的增加次生韧皮部和次生木质部的面积逐渐增大，韧皮薄壁细胞依然占主要部分，次生木质部不发达。在一些4年生根的髓部中央出现新结构即髓心内皮层。因此，粗糙龙胆根系的发育和解剖结构特点与其生长环境相适应，新结构髓心内皮层的发育过程和功能还需进一步研究。     

江西绿肥－双季稻超高产种植模式与调控技术研究 ——Ⅰ. 不同移栽方式对早稻生长发育及产量的影响

对2005年早稻的不同移栽方式进行了比较研究，揭示并阐明了抛秧早稻的生态生理特征如下：秧苗带土抛秧不伤根，返青快，促进了水稻分蘖的早生快发，以及有效穗的形成；抛秧水稻的单株叶面积要低于手插稻，但是群体的叶面积指数高，提高了水稻群体的光合速率；抛秧稻的根数、根重、根系活力都要比手插稻的显著要高，为水稻的灌浆结实积累了大量的物质。抛秧稻最终获得超高产的有效途径是在有效穗，穗粒数提高的前提下，保证结实率不下降。     

江西绿肥-双季稻超高产种植模式与调控技术研究——Ⅰ.不同移栽方式对早稻生长发育及产量的影响

对2005年早稻的不同移栽方式进行了比较研究,揭示并阐明了抛秧早稻的生态生理特征如下:秧苗带土抛秧不伤根,返青快,促进了水稻分蘖的早生快发,以及有效穗的形成;抛秧水稻的单株叶面积要低于手插稻,但是群体的叶面积指数高,提高了水稻群体的光合速率;抛秧稻的根数、根重、根系活力都要比手插稻的显著要高,为水稻的灌浆结实积累了大量的物质。抛秧稻最终获得超高产的有效途径是在有效穗,穗粒数提高的前提下,保证结实率不下降。     

生物质炭对土壤特性及葡萄幼苗植株生长的影响

试验选择河北省张家口市怀来县中法庄园酿酒葡萄苗圃种植园区,研究施用生物质炭以及生物质炭与木醋液配施对土壤肥力和葡萄幼苗植株生长的影响。结果表明：生物质炭与生物质炭和木醋液配施,显著增加土壤有机质及有效态养分含量,其中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高了31.4%~68.4%、27.3%~30.2%、145.5%~192.1%和65.3%~82.5%。施用生物质炭及其与木醋液配施还可促进土壤微生物活性,其中微生物生物量碳显著提高60.5%~89.3%,并且显著降低土壤容重,但施生物质炭对土壤肥力特性的影响与配施木醋液相比有机质含量显著增加,其余有效养分含量无明显差异。同时,施用生物质炭及其配施木醋液显著提高葡萄幼苗植株鲜重、株高、茎直径及叶片叶绿素含量。虽未增加植株总根数及中级根(1.38~2.00 mm)根数,但显著增加粗根(>2.00 mm)根数、细根(<1.38 mm)根数和根容积,且生物质炭和木醋液配施葡萄细根根数比施生物质炭植株提高22.1%。因此,施用生物质炭可明显提高土壤中植物有效态养分的含量,降低容重,改善土壤结构,促进葡萄幼苗植株的营养生长,而且配施木醋液对葡萄的细根发育有明显的刺激作用。生物质炭在葡萄生产中具有一定的生产应用潜力。     

菊芋营养器官解剖结构及其与抗旱性的关系

为了探讨菊芋适应干旱环境的解剖特征,分析菊芋植株营养器官解剖结构与抗旱性的关系,本研究采用石蜡切片和光学显微技术,对2个菊芋品种的根、地上茎、匍匐茎、叶的解剖结构进行了观察比较与参数测定。结果表明:‘青芋1号’与‘青芋2号’的根、地上茎、匍匐茎及叶的解剖结构均存在显著差异。与‘青芋2号’相比,‘青芋1号’根的表皮、皮层厚度分别显著减小35.21%、49.06%,内皮层、韧皮层厚度、韧皮部和木质部所占的比例分别是‘青芋2号’的1.23倍、1.33倍、1.34倍、1.57倍;‘青芋1号’地上茎和匍匐茎表皮的厚度分别是‘青芋2号’的1.18倍和1.38倍;在叶片的解剖结构上,‘青芋1号’的叶片厚度、上表皮、下表皮、栅栏组织厚度分别显著高于‘青芋2号’71.63μm、1.57μm、2.48μm、19.25μm。综合分析说明,‘青芋1号’通过根部表皮、皮层厚度的减小,内皮层、韧皮部的增厚及韧皮部和木质部所占比例的增加来响应干旱胁迫;通过地上茎和匍匐茎表皮厚度的增加,抵御水分流失;通过叶片、上表皮、下表皮的增厚及其内部栅栏组织的增多,利于水分的储存,从而适应干旱环境。本研究结果为菊芋抗旱性品种的鉴定提供解剖学依据。     

不同水分条件下水稻根系生长与产量变化关系研究

大田试验条件下设置常规水稻和覆草旱作水稻两个处理,研究不同水分条件下水稻根系生长对水稻产量的影响。结果表明：旱作水稻根冠比较常规水稻高23.2%。常规水稻最大根深为28cm,旱作水稻为35cm。水稻旱作后根系呼吸强度有明显增加。早造常规水稻断根后产量下降15%~23%,而旱作水稻断1/4根产量增加约20%。晚造常规水稻断根处理之间产量没有显著性差异,而旱作水稻断3/4根处理产量较不断根处理下降20.4%。早造水稻断根不利于水稻贮存物质输出而有利用于净光合产物积累。断根后旱作水稻穗增重增加,而常规水稻断根后穗增重下降。晚造旱作水稻断根后贮存物质输出减少,断1/4根处理水稻净光合生产量有升高趋势,但断根过多则引起净光合生产量下降,最终导致穗增重下降。常规水稻断根后对贮存物质的输出影响不大,断1/4根水稻净光合生产量有升高趋势,但断根过多则导致净光合生产量的下降。     

基于‘罗氏沼虾’养殖尾水灌溉条件下稻田养分利用效能提升技术研究

为了实现稻田消纳罗氏沼虾养殖尾水过程中水稻稳产及养分利用效率最大化,设置CK（空白对照）、BC（添加生物炭）、TG（添加土壤改良液）、BT（生物炭及土壤改良液分别减半）4个处理,依据养分运移状况及水稻生长指标的比较,筛选适宜材料类型。结果表明,BC、TG及BT的添加对表层土壤(0~10cm)TN累积、土壤(0~25cm)TP累积及养分损失,BC、TG对土壤(0~25cm)TN累积及养分损失均存在正面效应;TG显著促进表层土壤(0~10 cm)NO₃ ^-累积(P<0.05);除BC外,其他材料的养分表聚作用均促使TN、TP向根部运移(P<0.05);BT处理中灌浆期叶绿素含量显著高于TG和CK(P<0.05),材料处理组在第一节间长度均显著低于CK(P<0.05),其余处理间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。各处理的理论和实际产量间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。综上所述,相较于其他材料,有效截留NO₃ ^-为主氮素养分,提高养殖尾水养分利用率,降低淋洗污染风险;显著控制水稻底部节间生长,降低倒伏风险;且其对水稻生长及产量性状并无显著抑制作用,因而将其作为水稻消纳罗氏沼虾养殖尾水中养分利用效率提升材料具有一定应用潜力。