生物炭对连作黄瓜幼苗根系生化特性的影响

马光莲; 张亚婷; 张焕锦; 张时豪; 刘奇航; 马光恕; 廉华

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.006

安徽农学通报 >

2024 , Vol. 30 >Issue 19: 27 - 30

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.006

经济作物

生物炭对连作黄瓜幼苗根系生化特性的影响

马光莲 ,
张亚婷 ,
张焕锦 ,
张时豪 ,
刘奇航 ,
马光恕 ,
廉华

展开

黑龙江八一农垦大学园艺园林学院，黑龙江大庆 163319

廉华（1970—），女，黑龙江密山人，硕士，教授，从事蔬菜栽培生理研究；

马光恕（1969—），男，山东海阳人，硕士，教授，从事蔬菜栽培生理研究。

马光莲（2002—），男，黑龙江鸡西人，从事蔬菜栽培生理研究。

Copy editor: 李媛

收稿日期: 2024-05-26

网络出版日期: 2024-10-14

基金资助

黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(S202310223160)

收起

Effects of biochar on the biochemical characteristics of continuous cropping cucumber seedling roots

MA Guanglian ,
ZHANG Yating ,
ZHANG Huanjin ,
ZHANG Shihao ,
LIU Qihang ,
MA Guangshu ,
LIAN Hua

Expand

College of Horticulture and Landscape Architecture, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China

Received date: 2024-05-26

Online published: 2024-10-14

Fold

摘要

为明确生物炭对黄瓜幼苗根系生化特性的影响，试验设5个生物炭（0、10、20、60和80 g/kg）栽培黄瓜处理，分别测定黄瓜幼苗根系可溶性糖、蔗糖、还原糖、可溶性蛋白、硝态氮、脯氨酸和氨基酸含量等生化指标。结果表明，基质中添加生物炭，可使黄瓜幼苗根系的可溶性糖、可溶性蛋白、硝态氮、蔗糖、还原糖、脯氨酸和氨基酸含量增加。其中，以生物炭用量为60 g/kg（B₃）时，应用效果最佳。在黄瓜出苗后25 d，B₃黄瓜幼苗根系中的可溶性糖、蔗糖、还原糖、可溶性蛋白、硝态氮、脯氨酸和氨基酸含量分别比CK增加了59.49%、62.50%、89.65%、95.95%、5.91%、86.21%和122.30%。

关键词： 黄瓜; 生物炭; 根系; 生化特性

本文引用格式

马光莲 , 张亚婷 , 张焕锦 , 张时豪 , 刘奇航 , 马光恕 , 廉华 . 生物炭对连作黄瓜幼苗根系生化特性的影响[J]. 安徽农学通报, 2024 , 30(19) : 27 -30 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.006

Abstract

To clarify the effects of biochar on the biochemical characteristics of the root system of cucumber seedlings, five biochar cultivation cucumber treatments (0, 10, 20, 60, and 80 g/kg) were set up in the experiment, biochemical indexes such as soluble sugar, sucrose, reducing sugar, soluble protein, nitrate nitrogen, proline content and amino acid content of cucumber seedlings were determined. The results showed that adding biochar to the substrate could increase the content of soluble sugars, sucrose, reducing sugar, soluble proteins, nitrate nitrogen, proline, and amino acid content of the roots of cucumber seedlings. Among them, the application effect is best when the dosage of biochar is 60 g/kg (B₃). At 25 days after cucumber emergence, soluble sugar content, soluble protein content, nitrate nitrogen, sucrose, reducing sugar, proline, and amino acid in the root system of cucumber seedlings increased by 59.49%, 62.50%, 89.65%, 95.95%, 5.91%, 86.21%, and 122.30%, respectively, compared with CK.

Key words： cucumber; biochar; root system; biochemical characteristics

黄瓜是葫芦科黄瓜属一年生蔓生或攀缘性草本植物^[1]。随着经济高速发展和市场需求变化，黄瓜种植面积逐年增加^[2]。惠成章等^[3]对黄瓜产业高质量发展展开研究，指出其栽培面积逐年增加，随着黄瓜食用、营养和药用价值的不断开发，市场对其产品的消费需求不断增加，给相关产业发展带来了机遇。

生物炭是利用农业废弃物，如秸秆、污泥和动物粪便等有机物料经高温碳化得到的一种产品，可为土壤微生物提供栖息场所^[4]。马光恕等^[5]研究表明，适当施用生物炭可促进黄瓜幼苗根系活力，有利于提高幼苗代谢能力；杨雪等^[6]研究表明，施加生物炭处理明显提高了黄瓜幼苗的株高、根系干重、总根长、根表面积和根体积；程效义等^[7]研究表明，适当施用生物炭有利于改良连作设施土壤，促进黄瓜根系发育。

为明确生物炭对黄瓜幼苗根系生化特性的影响，本试验以黄瓜品种香农4号为材料，设置5个生物炭处理，通过测定幼苗根系的可溶性糖、蔗糖、还原糖、可溶性蛋白、硝态氮、脯氨酸和氨基酸含量等主要生化指标，研究生物炭对黄瓜幼苗根系生化特性的作用效果。为黄瓜幼苗调控技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试黄瓜品种为香农4号，购于哈尔滨香农种业有限公司。供试生物炭以玉米秸秆为原料制备而成，由沈阳隆泰生物工程有限公司提供。

1.2 试验地基本情况

试验在黑龙江八一农垦大学园艺园林学院试验基地的塑料大棚内进行。大棚内土壤类型为草甸黑钙土，试验地为黄瓜连作地块，前3年均种植黄瓜。

1.3 试验设计

试验取大棚内20 cm土壤风干，将土壤和生物炭过2 mm筛，与化肥混匀后做育苗基质备用。化肥施用0.075 g/kg磷酸二胺、0.225 g/kg硫酸钾和0.125 g/kg尿素。

盆栽试验，设5个处理，即生物炭含量分别占风干土壤质量0（CK）、10（B₁）、20（B₂）、60（B₃）和80 g/kg（B₄）。将土壤和一定比例的生物炭装入塑料材质的育苗盘（34.5 cm × 24.0 cm × 11.0 cm）中，每盘基质重2.5 kg。

2023年4月17日，每盘播种催芽后的黄瓜种子80粒，出苗后根据长势选留50株。随机区组设计，每个处理8盘，重复4次。在黄瓜出苗后10和25 d，每个处理选取40株（每个重复10株）黄瓜幼苗，用于测定根系生化指标。

1.4 测定指标与方法

可溶性糖含量和蔗糖含量采用蒽酮比色法^[8]测定；还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸法^[9]测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮兰G-250染色法^[10]测定；硝态氮含量采用水杨酸－硫酸法^[11]测定；脯氨酸含量和氨基酸含量采用茚三酮显色法^[12]测定。

1.5 数据统计分析

利用DPS 7.05软件进行数据统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 根系可溶性糖含量

由表1可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃、B₂和B₄的根系可溶性含量分别比CK高59.64%、35.43%和19.73%，差异具有统计学意义（P<0.05）。B₁的根系可溶性糖含量与CK间差异无统计学意义（P>0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃的黄瓜幼苗根系可溶性糖含量最高，为4.96 mg/g；B₃、B₂、B₄和B₁的根系可溶性糖含量分别比CK高59.49%、57.24%、34.41%和15.43%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系可溶性糖含量。

表1 生物炭对黄瓜幼苗根系可溶性糖含量的影响 (mg/g)

处理	可溶性糖含量
处理	10 d	25 d
CK	2.23±0.05 d	3.11±0.09 d
B₁	2.39±0.09 d	3.59±0.07 c
B₂	3.02±0.13 b	4.89±0.13 a
B₃	3.56±0.22 a	4.96±0.27 a
B₄	2.67±0.14 c	4.18±0.19 b

注：表中的数值为平均值±标准差，同列数据后不同小写字母表示处理间差异在0.05水平具有统计学意义。

2.2 根系蔗糖含量

由表2可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃、B₂的根系蔗糖含量分别较CK高42.55%、36.17%，分别较B₁高28.85%、23.08%，分别较B₄高26.42%、20.75%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₃与B₂间差异无统计学意义（P>0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃、B₂的根系蔗糖含量分别较CK高62.50%、59.38%，分别较B₁高48.57%、45.71%，分别较B₄高23.81%、21.43%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂与B₃间差异无统计学意义（P>0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系蔗糖含量。

表2 生物炭对黄瓜幼苗根系蔗糖含量的影响 (μg/g)

处理	蔗糖含量
处理	10 d	25 d
CK	0.047±0.000 2 c	0.032±0.000 1 c
B₁	0.052±0.000 1 b	0.035±0.000 2 c
B₂	0.064±0.000 1 a	0.051±0.000 1 a
B₃	0.067±0.000 2 a	0.052±0.000 1 a
B₄	0.053±0.000 1 b	0.042±0.000 1 b

2.3 根系还原糖含量

由表3可知，出在黄瓜出苗后10 d，B₃的根系还原糖含量分别较CK、B₁、B₂和B₄高29.77%、16.29%、9.81%和11.64%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃、B₂的根系还原糖含量分别较CK高89.65%、80.53%，分别较B₁高63.23%、55.38%，分别较B₄高21.14%、15.31%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂与B₃间差异无统计学意义（P>0.05）。B₄分别较CK、B₁高56.56%和34.74%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₁较CK高16.19%，差异具有统计学意义（P<0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系还原糖含量。

表3 生物炭对黄瓜幼苗根系还原糖含量的影响 (μg/g)

处理	还原糖含量
处理	10 d	25 d
CK	0.165 6±0.002 7 c	0.097 6±0.001 9 c
B₁	0.184 8±0.003 2 b	0.113 4±0.002 8 c
B₂	0.195 7±0.005 1 b	0.176 2±0.002 6 a
B₃	0.214 9±0.004 7 a	0.185 1±0.001 8 a
B₄	0.192 5±0.006 2 b	0.152 8±0.003 1 b

2.4 根系可溶性蛋白含量

由表4可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃、B₂的根系可溶性蛋白含量分别较CK高195.10%、188.11%，分别较B₁高138.42%、132.77%，分别较B₄高58.65%、54.89%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₃与B₂间差异无统计学意义（P>0.05）；B₄分别较CK、B₁高86.01%、50.28%，差异具有统计学意义（P<0.05）；在黄瓜出苗后25 d，B₃、B₂的根系可溶性蛋白含量分别较CK高95.95%、86.60%，分别较B₁高70.92%、62.77%，分别较B₄高41.03%、34.30%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系可溶性蛋白含量。

表4 生物炭对黄瓜幼苗根系可溶性蛋白含量的影响 (μg/g)

处理	可溶性蛋白含量
处理	10 d	25 d
CK	1.43±0.06 d	3.21±0.01 e
B₁	1.77±0.05 c	3.68±0.03 d
B₂	4.12±0.03 a	5.99±0.03 b
B₃	4.22±0.05 a	6.29±0.02 a
B₄	2.66±0.02 b	4.46±0.03 c

2.5 根系硝态氮含量

由表5可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃的根系硝态氮含量分别较CK、B₁和B₂高5.72%、4.93%和3.36%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₄分别比CK、B₁高3.16%、2.40%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃的根系硝态氮含量分别较CK、B₁和B₂高5.91%、5.45%和2.07%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₄分别较CK、B₁高4.58%、4.12%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₃与B₄间差异无统计学意义（P>0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系硝态氮含量。

表5 生物炭对黄瓜幼苗根系硝态氮含量的影响 (μg/g)

处理	硝态氮含量
处理	10 d	25 d
CK	1 187.43±23.14 c	2 205.66±32.14 b
B₁	1 196.32±52.31 c	2 215.32±25.67 b
B₂	1 214.57±27.62 b	2 288.69±26.81 b
B₃	1 255.32±23.87 a	2 336.02±27.64 a
B₄	1 224.99±34.58 b	2 306.61±29.87 a

2.6 根系脯氨酸含量

由表6可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃、B₂的根系脯氨酸含量分别较CK高91.61%、62.38%，分别较B₁高54.14%、30.63%，分别较B₄高38.04%、16.98%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃分别较CK、B₁、B₂和B₄高86.21%、51.77%、28.73%和38.44%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂分别较CK、B₁高44.66%、17.90%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂与B₄间差异无统计学意义（P>0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系脯氨酸含量。

表6 生物炭对黄瓜幼苗根系脯氨酸含量的影响单位：（μg/g）

处理	脯氨酸含量
处理	10 d	25 d
CK	55.66±3.65 e	75.44±3.62 d
B₁	69.19±1.36 d	92.56±5.61 c
B₂	90.38±6.15 b	109.13±6.51 b
B₃	106.65±6.31 a	140.48±7.61 a
B₄	77.26±2.65 c	101.47±6.35 b

2.7 根系氨基酸含量

由表7可知，在黄瓜出苗后10 d，B₃的根系氨基酸含量分别较CK、B₁、B₂和B₄高79.28%、37.37%、9.53%和14.85%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂分别较CK、B₁高63.68%、25.41%，差异均具有统计学意义（P<0.05），B₂与B₄间差异无统计学意义（P>0.05）。在黄瓜出苗后25 d，B₃的根系氨基酸含量分别较CK、B₁、B₂和B₄高122.30%、40.67%、11.18%和18.86%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₂分别较CK、B₁高99.96%、26.53%，差异均具有统计学意义（P<0.05），B₂与B₄间差异无统计学意义（P>0.05）；B₄分别较CK、B₁高87.03%、18.35%，差异均具有统计学意义（P<0.05）；B₁较CK高58.03%，差异具有统计学意义（P<0.05）。表明基质中施加生物炭可提高黄瓜幼苗根系氨基酸含量。

表7 生物炭对黄瓜幼苗根系氨基酸含量的影响 (μg/g)

处理	氨基酸含量
处理	10 d	25 d
CK	15.83±1.38 d	24.21±1.28 d
B₁	20.66±2.57 c	38.26±1.57 c
B₂	25.91±2.25 b	48.41±1.82 b
B₃	28.38±1.36 a	53.82±2.36 a
B₄	24.71±2.29 b	45.28±2.18 b

3 结论与讨论

崔雨菲菲等^[13]研究发现，适当添加生物炭，可以明显提高苦瓜幼苗的株高、茎粗、壮苗指数、叶绿素含量以及净光合速率，促进苦瓜幼苗生长；文慧宝等^[14]研究发现，施用生物炭可以提高白菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量，降低纤维素含量，改善了白菜品质。本试验结果显示，在黄瓜出苗后10和25 d，添加生物炭处理的黄瓜幼苗根系可溶性糖、可溶性蛋白、硝态氮、蔗糖、还原糖、脯氨酸和氨基酸含量均有所增加。

综上，生物炭添加量在0～60 g/kg时，可促进黄瓜幼苗根系的可溶性糖、蔗糖、还原糖、可溶性蛋白、硝态氮、脯氨酸和氨基酸含量的提高。其中以生物炭添加量为60 g/kg（B₃）时，促进作用最好。黄瓜出苗后25 d，B₃的黄瓜幼苗根系可溶性糖、可溶性蛋白、硝态氮、蔗糖、还原糖、脯氨酸和氨基酸含量分别较CK增加了59.49%、62.50%、89.65%、95.95%、5.91%、86.21%和122.30%。

参考文献

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