水改性生物炭及其浸提液对烤烟生长发育的影响

摘要 为探究水改性生物炭及其浸提液对烤烟生长发育与品质的影响，采取室外盆栽方式，设6个处理，新鲜生物炭（X0）、水改性生物炭（WZ）、水改性生物炭浸提液原液（W0）、水改性生物炭浸提液稀释50倍（W50）、水改性生物炭浸提液稀释100倍（W100）、常规施肥（CK）。结果表明：施用水改性生物炭和不同倍数的浸提液能够促进烤烟农艺性状、干物质积累量、烟株氮磷钾积累量等指标提升。在烤烟团棵期，WZ处理的株高和最大叶长，较CK分别增加了75.85%和20.58%，其根和叶积累量较CK分别增加89.05%和61.27%；在烤烟旺长期，WZ处理烤烟根、茎、叶生物量积累量较CK分别增长了33.89%、41.15%、46.50%；在烟株现蕾期，根体积以X0处理最优，较CK增长了69.91%；WZ处理烟株主根长达到最大值54.13 cm，较CK增长16.84%，且达到显著差异；除W0处理外，其余处理烟株根系活力均显著高于CK；W100处理的叶片氮积累量较X0处理提高了26.72%，磷积累量较CK提高118.18%；WZ处理根、叶及整株烟的钾积累量最高，与CK相比均达到显著差异，其中根和叶的钾积累量较对照组分别提升37.50%和86.09%，而浸提液不同稀释处理间叶片钾积累量差异不显著。直接施用水改性生物炭固体和浸提液可促进烤烟生长，提高产量和质量。

关键词 水改性生物炭；浸提液；烟叶品质

中图分类号 S 572  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）20-0127-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.032

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Water-modified Biochar and Its Extract on the Growth and Development of Flue-cured Tobacco

LI Guo-wei LI Yi-ke LIU Gang3 et al

（1.College of Tobacco，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201；2.Qingzhen Branch Company of Guiyang Tobacco Company，Qingzhen，Guizhou 551400； 3.Luzhou Branch of Sichuan Provincial Tobacco Company，Luzhou，Sichuan 646600）

Abstract In order to explore the effects of water-modified biochar and its extract on the growth and quality of flue-cured tobacco，six treatments were set up in this study，fresh biochar （ X0 ），water-modified biochar （ WZ ），water-modified biochar extract stock solution （ W0 ），water-modified biochar extract diluted 50 times （ W50 ），water-modified biochar extract diluted 100 times （ W100 ），conventional fertilization （ CK ）.The results showed that the application of water-modified biochar and different multiple extracts could promote the improvement of agronomic traits，dry matter accumulation，nitrogen，phosphorus and potassium accumulation of flue-cured tobacco.In the rosette stage of flue-cured tobacco，the plant height and maximum leaf length of WZ treatment increased by 75.85% and 20.58% respectively compared with CK treatment，and the accumulation of root and leaf increased by 89.05% and 61.27% respectively compared with CK treatment.In the vigorous growth period of flue-cured tobacco，the biomass accumulation of root，stem and leaf of flue-cured tobacco in WZ treatment increased by 33.89%，41.15% and 46.50% respectively compared with CK treatment.At the squaring stage of tobacco plants，the root volume of X0 treatment was the best，which increased by 69.91% compared with the control treatment.The main root length of tobacco plants treated with WZ reached the maximum value of 54.13 cm，which was 16.84% higher than that of CK treatment，and reached a significant difference.Except for W0 treatment，the root activity of tobacco plants in other treatments was significantly higher than that in CK treatment.The leaf nitrogen accumulation of  W100 treatment was 26.72% higher than that of X0 treatment，and the phosphorus accumulation was 118.18% higher than that of CK treatment.The potassium accumulation in root，leaf and whole plant of  WZ treatment was the highest，which was significantly different from that of CK.The potassium accumulation in root and leaf increased by 37.50% and 86.09%，respectively，compared with the control group.There was no significant difference in potassium accumulation in leaves among different dilutions of extract.The direct application of water modified biochar solid and extract could promote the growth of flue-cured tobacco and improve the yield and quality.

Key words Water-modified biochar;Leaching solution;Tobacco quality

生物炭（Biochar）是一种在氧气有限的环境中从生物质热化学转化中产生的多功能固体碳质材料，具有密度低，比表面积高、稳定性强等特点［1］。目前，其主要用作农业、畜牧业、园艺和环境领域的土壤改良剂［2-3］。但为了获得理想的有效反应，往往需要投入相对大量的生物炭，这不仅增加了作物改良受益者的成本，还会限制其更广泛的应用［4-5］。因此，为了实现生物质炭的有效利用，获得多种效益，以生物质炭为原料制作的产品类型及数量也在与日俱增［6-7］。其中新崛起的主要生物质炭产品有改性生物炭及其浸提液［8-9］。

生物炭的改性是指通过物理、化学或者生物途径来改良生物炭的物理化学性质，使原生物炭的孔隙度和表面积增大，表面负载容量提升的一种技术手段，一般包括表面结构改性和表面化学改性［10-11］。目前，改性生物炭在环境污染物、重金属离子的吸附性能及机理方面的研究较多［12-13］，但在农业生产的应用上研究却较少，因此，除了作为性能优秀的土壤改良剂，改性生物炭在农业上的利用途径还有待开发［1 14］。基于此，该试验以稻壳生物炭为原料，通过去离子水对其改性，制备出改性生物炭和浸提液做盆栽试验，分析增施改性生物炭与罐施浸提液对烤烟生长的影响，进而初步评估改性生物炭与浸提液应用到烟草的整个生产过程中的可行性，以期为优质烟叶的生产及改性生物炭的有效利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点

试验于2022年3—8月在云南省昆明市盘龙区云南农业大学盆栽试验场进行。该地经纬度为102°75′E，25°13′N，海拔1 943 m。盆栽试验土壤pH 5.27、有机质含量68.15 g/kg、碱解氮277.34 mg/kg、速效磷76.80 mg/kg、速效钾363.82 mg/kg。

1.2 供试材料

试验新鲜生物炭为稻壳生物炭（400 ℃厌氧制得），购自河南立泽环保科技有限公司；供试烤烟品种为K326，由玉溪中烟种子有限责任公司供种。供试肥料：施复合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶5∶28）。

1.3 试验设计与方法

1.3.1 水改性生物炭与浸提液的制备。

将新鲜生物炭粉碎，过60目筛网，按照生物炭鲜重与浸提剂1∶25的体积比例（即1 g生物炭配25 mL去离子水）混合，在（25±2）℃、100 r/min的旋转摇床上振荡24 h，过滤分离后上层清液用0.22 μm有机系尼龙微孔滤膜经循环水式真空泵抽滤，滤液则转移至聚乙烯塑料瓶中后置入4 ℃冰箱冷藏保存以待后续试验。固体残渣则置于室内自然风干，置入密封袋备用。

1.3.2 盆栽试验设计。

盆栽试验于云南农业大学后山试验场进行，试验处理如表1所示，每个处理重复15株，每个重复为1盆，总计90盆，按照施纯氮105 kg/hm2计，生物炭施用量为136.36 g/株，在移栽前需将复合肥、生物炭与土壤充分混合。浸提液各处理组以灌根的形式施入，以7 d 1次、连续49 d，每株每次200 mL的频率，其余处理则灌等量清水。

1.3.3 测定指标。

1.3.3.1

农艺性状调查。

按照烟草行业标准YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》进行农艺性状调查。在移栽后的30、60和90 d时，每个处理随机测量6株，测定的内容包括株高、茎围、有效叶片数、节距、最大叶长、最大叶宽及最大叶面积。

1.3.3.2 生物量测定。

将所选烟株以茎基为中心把周围 20 cm 根系带土取出，将根系清水冲洗干净后，将地上部分与烟株根系分开，再用吸水纸吸干根系表面的水分，分成根、茎、叶，于 105 ℃杀青 30 min，随后在 75 ℃烘干至恒重，称量各器官干重，计算单株重。

1.3.3.3 根系测定。

烟株生长至现蕾期时，每个处理随机测量6株长势一致的烤烟，测定其根系体积、主根长及活力。以茎基为中心将周围30 cm根系带土取出，冲洗干净后用吸水纸吸去根表面的水分，用排水法测定根系体积，根系活力测定方法采用红四氮唑（TTC）比色法。

1.3.3.4 氮、磷、钾含量测定。

于烤烟现蕾期，分别采集烟株叶、茎和根。叶片一次性采集；采集烟根时，先将烟株地上部分切除，后将烟根及周围土壤一同挖起，尽量保证根系的完整，小心抖落松散泥土后置于尼龙网袋中，室内静水清洗后晾干。烟株叶、茎和烟根分开后分别置入烘箱中105 ℃杀青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重，分别获取烟株根、茎、叶生物量，并检测根、茎、叶中的氮、磷、钾含量，检测方法按照NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、钾的测定》执行。烟株氮（磷、钾）积累量计算公式：

根（茎、叶）的氮 （磷、钾）累积量=氮 （磷、钾） 含量×积累量

1.3.4 数据处理。

采用Excel 2019软件对数据进行统计处理，SPSS 25.0软件进行差异显著性分析，Origin 2021软件制图。

2 结果与分析

2.1 水改性生物炭及其浸提液对烤烟农艺性状的影响

如表2所示，在团棵期，水改性生物炭与浸提液对烤烟农艺性状各指标均有促进作用，WZ处理的株高和最大叶长显著高于CK，较其分别增加了75.85%和20.58%；烟株有效叶片数以W0处理最优，相比CK与X0分别增加了25.71%与7.32%；W100处理的最大叶面积最大，较对照增大69.89%，且显著高于CK、W0和W50处理。在移栽旺长期，WZ、W0、W100处理的最大叶长显著高于CK;水改性生物炭与浸提液各处理最大叶面积均显著高于对照，以W100处理叶面积最大，较CK增长了28.20%。