生物质炭载锌对白菜产量及品质的影响

陈江博，刘元生，范成五，刘桂华，胡 岗，朱仁秀，瞿 飞，陈晓燕，秦 松*

(1. 贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；2. 贵州省农业科学院 土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；3. 贵州省农业资源与环境工程技术研究中心，贵州 贵阳 550006；4.贵州省龙里县农村工作局，贵州 龙里 551200 )

1 材料与方法

1.1 试验材料

白菜品种为晋菜三号。

生物质炭为锯末微波碳化，粉碎并过20目筛，其CEC(阳离子交换量)为8.36 cmol/kg。锌源为ZnSO4·7H2O。生物质炭载锌：分别称取0、125、250、500、750、1000 mg锌，用500 mL蒸馏水分别溶解于100 g生物质炭中，混匀风干。

供试土壤：黄砂土取自贵阳市花溪区孟关乡，黄粘土取自贵州大学南校区农学院试验地，大泥土取自贵州省农业科学院；土壤采回后，捡出石块、植物碎屑等磨碎，过10目筛备用。供试土壤基本理化性质见表1。

1.2 试验设计

盆栽试验于2016年8-10月在贵州大学试验基地进行。采用单因素(锌浓度)试验设计，6个用量水平，3次重复，即单施生物质炭100 g(对照)与1 kg土施生物质炭载锌50、100、200、300及400 mg。盆栽土壤每盆2.5 kg(干重)，将土壤分别与各浓度生物质炭载锌均匀混合装于盆中。沿盆壁注入去离子水，使土壤充分润湿，湿度达田间最大持水量。静置 24 h后每盆播种10粒白菜种子。出苗1周后间苗，每盆留 苗3株，每天保证充足的水量和光照，生长60 d后收获。

1.3 样品采集与分析测定

植株成熟后进行收割，取地上部分，用去离子水冲洗干净，用吸水纸擦去水分，晾干，称鲜重，在105 ℃下杀青30 min，75 ℃烘干至恒重。将干样磨碎测其品质指标及锌含量。

基本养分指标采用常规方法测定[13]，可溶性固体物质、水溶性总糖、维生素C含量采用张志良[14]和邹琦[15]的方法测定。植株锌含量测定：每个烘干样品过0.5 mm筛孔，准确称取0.5～1.0 g ，置于石英坩埚中在电炉上加热碳化，移入高温电炉中(500 ℃)2～3 h，灰化后冷却。准确加入1∶1硝酸溶液5 mL溶解灰分，溶解后无损移入100 mL容量瓶中，用水定容。用干滤纸过滤，滤液收集于干塑料瓶内，直接用原子吸收分光光度计测定(AAS法)。

表1 供试土壤的基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil

不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)，下同Different lowercase letters indicate significance of difference between different treatments at P<0.05 level. The same as below图1 不同浓度生物质炭载锌不同类型土壤栽培的白菜鲜重Fig.1 Fresh weight of Chinese cabbage cultivated in different soil types under different zinc concentrations of Zn absorbed to biochar

1.4 数据处理

采用Excel 2010对数据进行整理，SPASS 20.0进行分析，Origin8.6 作图。

目前，MAG○R+液硫鼓泡脱气技术已经成功应用于普光天然气净化厂的实际生产，即使在出现了各种不利条件的工况下，液硫产品质量仍然合格，具有巨大的经济效益和社会效益[6]。

2 结果与分析

2.1 白菜鲜重

从图1 看出，不同浓度生物质炭载锌对不同类型土壤种植的白菜鲜重有显著影响。白菜鲜重均随生物质炭载锌浓度的增加呈先增加后减少的趋势，相同浓度不同土壤中以黄砂土中白菜产量最佳，黄粘土次之，大泥土最后。黄砂土中，生物质炭载锌浓度为100 mg/kg时白菜鲜重(156.35 g/株)显著高于其他浓度；黄粘土中，生物质炭载锌浓度为300 mg/kg时白菜鲜量(115.97 g)显著高于其他浓度；大泥土中，生物质炭载锌浓度200 mg/kg时白菜鲜重显著高于其他浓度。

2.2 白菜的品质

从图2看出，不同浓度生物质炭载锌不同土壤类型栽培的白菜可溶性固形物含量、水溶性总糖含量和维生素C含量有显著差异。

(1)可溶性固形物含量。白菜可溶性固形物含量均随生物质炭载锌浓度的增加呈先增后减趋势。黄砂土中，生物质炭载锌浓度为100 mg/kg时白菜可溶性固形物含量显著高于其他浓度，为7.4 %；黄粘土中，生物质炭载锌浓度为50 mg/kg时，白菜可溶性固形物含量显著高于其他浓度；大泥土中，生物质炭载锌浓度100 mg/kg时白菜可溶性固形物含量为6.5 %，显著高于其他浓度，生物质炭载锌浓度在200、300和400 mg/kg时白菜可溶性固形物含量差异不显著，但200 mg/kg的可溶性固形物含量略高。相同浓度不同土壤中，黄砂土白菜可溶性固形物含量最高，黄粘土次之，大泥土最低。

(2)水溶性总糖含量。白菜水溶性总糖含量随着生物质炭载锌浓度的增加均呈现先增加后减少趋势。黄砂土与黄粘土中，100 mg/kg生物质炭载锌的白菜水溶性总糖含量分别为6.49 %和6.32 %，均显著高于其他浓度；大泥土中，生物质炭载锌浓度在100和200 mg/kg时，白菜水溶性总糖含量分别为6.67 %和6.58 %，显著高于其他浓度，两者之间差异不显著，但100 mg/kg的白菜水溶性总糖含量稍高。不同土壤同一浓度的生物质炭载锌中，白菜水溶性总糖含量大泥土中最高，黄粘土次之，黄砂土最低。

(3)维生素C含量。不同土壤类型中白菜维生素C含量均随着生物质炭载锌浓度的升高呈先升高后降低的趋势。黄砂土中白菜维生素C含量在生物质炭载锌浓度为100 mg/kg时显著高于其他浓度；黄粘土中生物质炭载锌浓度在100和200 mg/kg时白菜维生素C含量为420.4和404.4 mg/kg，显著高于其他浓度，两者之间无显著差异，以100 mg/kg的较高；大泥土中的白菜维生素C含量在物质炭载锌浓度高于100 mg/kg后无显著差异，以200 mg/kg的略高。

图2 不同浓度生物质炭载锌不同类型土壤栽培的白菜可溶性固形物含量、水溶性总糖含量和维生素C含量Fig.2 Soluble solid, water-soluble total sugar and Vc content of Chinese cabbage cultivated in different soil types under different concentration of Zn absorbed to biochar

图3 不同浓度生物质炭载锌不同类型土壤栽培的白菜氮、磷、钾含量Fig.3 Nitrogen, phosphorus and potassium content of Chinese cabbage cultivated in different soil types under different concentration of Zn absorbed to biochar

2.3 白菜的养分含量

从图3看出，不同浓度生物质炭载锌不同土壤类型栽培的白菜氮、磷、钾含量有差异，均随生物质炭载锌浓度的升高呈先升高后降低的趋势。

(1)氮含量。黄砂土与黄粘土中，生物质炭载锌浓度为200 mg/kg时白菜的氮含量分别为2.51 %与2.63 %，显著高于其他浓度，以0 mg/kg最低；大泥土中。生物质炭载锌浓度100 mg/kg时白菜含氮量2.43 %，显著高于其他浓度。相同浓度不同土壤中，浓度低于100 mg/kg，白菜含氮量大泥土中的最高，黄粘土次之，土最低；浓度为200 mg/kg时，白菜含氮量黄粘土最高，黄砂土次之，大泥土最低；浓度>200 mg/kg时，大白菜氮含量黄砂土最高，黄粘土次之，大泥土最低。

(2)磷含量。黄砂土中，生物质炭载锌浓度为100和200 mg/kg时，白菜的磷含量分别为0.2 %和0.22 %，显著高于其他浓度，两者之间差异不显著，以浓度为200 mg/kg的较高；黄粘土中，生物质炭载锌浓度分别为100和200 mg/kg时，白菜磷含量显著高于其他浓度， 两者差异不显著；大泥土中，生物质炭载锌浓度为0和400 mg/kg时白菜磷含量显著低于其他浓度，以浓度为200 mg/kg的白菜含磷量最高，为0.18 %。

(3)钾含量。黄粘土中，生物质炭载锌浓度为200和300 mg/kg时白菜钾含量为1.75 %和1.77 %，显著高于其他浓度，两者间差异不显著；黄粘土中，生物质炭载锌浓度为100和200 mg/kg时白菜钾含量显著高于其他浓度；大泥土中，生物质炭载锌浓度为200 mg/kg时，白菜钾含量为1.96 %，显著高于其他浓度。相同浓度不同土壤中，浓度低于200 mg/kg，黄粘土白菜的含钾量最高，大泥土次之，黄砂土最低；浓度为200 mg/kg时，白菜钾含量为大泥土>黄砂土>黄粘土；浓度高于200 mg/kg时，白菜钾含量为黄砂土>黄粘土>大泥土。

2.4 白菜的吸锌量

从图4看出，不同浓度生物质炭载锌对不同土壤类型白菜吸锌量有显著影响。白菜吸锌量均随生物质炭载锌浓度的增加呈现先增加后缓慢减少趋势。黄砂土中，300 mg/kg生物质炭载锌浓度的吸锌量为5.134 mg/kg，显著高于其他浓度；黄粘土中，200和300 mg/kg生物质炭载锌的白菜吸锌量分别为4.542和4.363 mg/kg，显著高于其他浓度，两者间差异不显著；大泥土中，200和400 mg/kg生物质炭载锌的吸锌量为4.407和4.397 mg/kg，显著高于其他浓度。相同浓度不同土壤中，白菜吸锌量黄砂土最高，大泥土次之，黄粘土最低。

3 讨 论

章衡等[16]研究得出，一定浓度范围内喷施锌，白菜产量会有少量增加，但锌超过一定浓度后对白菜产生毒害作用，这与本研究结果相似，但本研究中，一定浓度范围内施锌的白菜产量增加更为明显，原因可能与锌的施用方法有关，锌喷施容易淋失[17]，而本试验利用生物质炭吸附锌，使锌在土壤中缓慢释放，不仅锌不易流失，还持续提供养分。在相同浓度不同土壤中，黄砂土的白菜产量远高于大泥土，但黄砂土中养分却低于大泥土，原因可能是黄砂土属于石灰土类， pH呈弱酸性，生物质炭载锌更有利于白菜产量的提升。

图4 不同浓度生物质炭载锌不同类型土壤栽培的白菜锌吸收量Fig.4 Zinc absorption amount of Chinese cabbage cultivated in different soil types under different concentration of Zn absorbed to biochar

施用一定浓度的生物质炭载锌可以提升白菜品质，但浓度过高白菜品质降低，这与谢建志等[18-19]的研究结果一致，高浓度的锌抑制白菜合成多糖酶的活性，从而导致白菜可溶性固体形物与水溶性总糖的降低。维生素C是衡量白菜品质的重要指标[20]。人体长期缺维生素C会造成胶原蛋白合成受阻而引起坏血病及身体抗性减弱[21]，史庆馨等[22]研究发现，白菜中的维生素C含量最高为350 mg/kg，而本试验中中白菜的维生素C含量大多高于350 mg/kg，说明施用生物质炭载锌能明显提升白菜维生素C含量。

施锌肥有助于土壤养分的平衡和作物营养的协调，可以提高作物对N、P、K元素的利用率[23]。本研究得出，白菜中N、P、K含量随着生物质炭载锌浓度的升高呈先升高后降低趋势，这与许多研究结果一致[24-26]。Marschner[27]对6个葡萄品种进行磷营养研究的资料显示，P/Zn比会影响植物磷营养的吸收，但未对其结果进行讨论。本研究结果表明，一定浓度生物质炭载锌有利于白菜养分含量的增加。根据Summer[28]提出的元素间相互作用模式，结合本研究结果可以推断，低浓度生物质炭载锌有助于白菜对N、P、K营养的吸收，施用量过高反而会抑制白菜的吸收，降低白菜养分含量。因此，生产中白菜施用生物质炭载锌时既要考虑满足白菜的生长需要，还要考虑土壤养分的平衡。

人体每天所需锌的摄入量虽然很少，但其对人的生命起着至关重要的作用[29]。本研究结果表明生物质炭载锌有利于提升白菜锌含量，这与胡学玉等[29-31]人的研究结果一致。杜新民[32]等的研究将白菜锌含量提高到87.7～158.8 mg/kg，白菜锌含量虽显著提高，但远高于《国家食品安全标准GB 13106-1991》中的锌含量，锌累积过高不仅对植物造成毒害作用，在食用过程中还会危害人体健康，降低人体免疫功能，造成缺铁性贫血[33-34]。而本试验中施用生物质炭载锌提高了白菜锌含量，且符合《国家食品安全标准GB 13106-1991》的规定要求。

4 结 论

不同土壤中一定浓度的生物质炭载锌有利于提高白菜产量、品质、养分含量和锌含量。其中，黄砂土、黄粘土与大泥土生物质炭载锌浓度在100～300 mg/kg时，白菜产量最高，单株重在115.97～156.35 g；浓度在100～200 mg/kg时白菜品质最佳，可溶性固形物、水溶性总糖与维生素C含量分别在6.5～7.4 %、6.32～6.67 %和420.4～480.5 mg/kg；浓度在100～200 mg/kg时白菜养分含量最高，氮、磷、钾含量分别在2.43 %～2.63 %、0.18 %～0.22 %和1.77 %～1.96 %；浓度在200～300 mg/kg时白菜锌含量最高，在4.41～ 4.78 mg/kg。综合比较，黄砂土、黄粘土与大泥土在生物质炭载锌浓度在100～200 mg/kg时，有利于白菜生长，同时提高白菜的产量、品质、养分含量与锌含量。

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