除草剂残留下生物炭对甜菜生长的影响

发布时间：2016-10-31 15:41

  本文关键词：除草剂残留下生物炭对甜菜生长的影响，由笔耕文化传播整理发布。

农业资源与环境学报

JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment

除草剂残留下生物炭对甜菜生长的影响

2李玉梅1，，宋柏权2，刘峥宇3，王根林4*，魏

丹1*，金梁1，张磊1

2.黑龙江大学农学院，（1.黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所，黑龙江哈尔滨150086；黑龙江哈尔滨150086；3.黑龙江省绥滨农场，4.黑龙江省农业科学院畜牧研究所，黑龙江绥滨154213；黑龙江哈尔滨150086）摘

研究土壤中异噁草松残留对甜菜生长的影响，促要：采用盆栽试验，模拟除草剂土壤残留环境，阐明利用生物炭降低残留药害、

kg-1，土壤中异噁草松残留达到0.12mg当土壤中异进甜菜生长的作用。结果表明：·甜菜生长受抑制，并随残留量增加而逐渐加重；kg-1，噁草松浓度大于0.48mg·幼苗初期生长受重度药害抑制率达100%；施入一定量生物炭后，幼苗受药害症状普遍减轻或不受药含糖量平均增加1.10%，土壤中施入一害，植株生长旺盛，根冠比增加，根系形态结构改善，与未施炭处理差异显著。试验结果表明，对甜菜生长有明显的促进作用。定量的生物炭，能够降低除草剂残留对甜菜生长的抑制作用，生物炭关键词：甜菜；除草剂残留；X53中图分类号：

A文献标志码：

2095-681903-0269-06文章编号：（2015）

doi:10.13254/j.jare.2014.0366

EffectsofBio-charonSugarBeetGrowthinClomazoneResidualSoil

（1.InstituteofSoilFertilizerandEnvironmentResource,HeilongjiangAcademyofAgricultureandScience,Harbin150086,China;2.Agri原tuteofAnimalHusbandry,HeilongjiangAcademyofAgriculturalSciences,Harbin150086,China）

2LIYu-mei1，,SONGBai-quan2,LIUZheng-yu3,WANGGen-lin4*,WEIDan1*,JINLiang1,ZHANGLei1

culturalCollegeofHeilongjiangUniversity,Harbin150086,China;3.SuibinFarmofHeilongjiangProvince,Suibin154213,China;4.Insti原

beyondthisvalue,sugarbeetgrowthwasininhibitionwithclomazoneresiduesincreasedgradually;Earlyseedlinggrowthunderseverephyto原toxicityinhibitionratereached100%whenclomazoneconcentrationwasgreaterthan0.48mgkg-1;Seedlingssubjectedtoinjurysym-ptoms·generallyreducedtonophytotoxicityafterputintoacertainamountofbio-carinsoil,theplantgrowthandrootshootratioincreased.Sugarbeetroottuberyieldandtotalsugaryieldwereinfluencedafterapplyingcarbon,sugarcontentincreased1.10%,whichshowedsignificantdifferencecomparedwithCK.Itexplainedthatthebio-charcouldpromotethegrowthofsugarbeet.Applyingbiochartosoilcouldreducethebiologicalhazardoustakenbyclomazoneresidueswithincertainscope.Keywords:sugarbeet;herbicideresidual;bio-char

residuesinsoilenvironment.Theresultsshowedthatthesafetythresholdofsugarbeetgrowthwithclomazoneresidualwas0.12mg·kg-1,and

Abstract:Effectsofbiologicalcarbon（bio-char）onsugarbeetgrowthwerestudiedbypotexperimentssimulatinglongresidualherbicide

甜菜是对除草剂较为敏感的作物，尤其在幼苗

就会出现岔根、畸型根期，主根如果接触高浓度农药，异噁草松是防治大豆田顽固等严重抑制生长的现象。

刺菜等常用除草剂，研究性阔叶杂草鸭跖草、苣荬菜、

hm-2（600gL-1）异噁草松施用量达1250g·，对表明，·药害重甜菜的安全周期是16个月[1]，具有残效期长、

2014-12-23收稿日期：

基金项目：农业部产业体系项目（CARS-04-01A）；黑龙江省普通高校

甜菜遗传育种重点实验室开放课题

（1971—）作者简介：李玉梅，女，四川射洪人，博士，研究方向为污染土壤修复。E-mail:liyumeiwxyl@126.com

*通信作者：王根林E-mail:wanggenlin2005@163.com

魏丹E-mail:wd2087@163.com

有些地的特点。黑龙江省北部是我国大豆的主产区，

氟磺块连续种植大豆已达20多年，土壤受异噁草松、已经成为下茬胺草醚等长残效除草剂残留影响严重，

甜菜、马铃薯、玉米等高产作物种植的瓶颈。生物炭是生物质通过热裂解的方法在缺氧或者

含炭量高的少氧条件下制备的一种富含有孔隙结构、

土壤/沉积物中含有一种高比炭化物质[2]。研究发现，

（HSACM）表面炭类物质，无论是极性化合物还是非

极性化合物都能在HSACM上发生非线性吸附[3]。而

（秸秆灰、黑炭）生物炭木炭、中含有大量的HSACM，控制污染物在土壤环境通过对非极性有机物的吸附，

中的迁移、转化，从而降低其生物学毒性[4-5]。关于土壤

·农业资源与环境学报第32卷·第3期

中异噁草松残留对甜菜生长的影响及利用生物炭修

在前期研究基础上，开复污染土壤还少有报道，因此，展异噁草松残留下，生物炭对甜菜生长的影响研究，

调整种为今后农业生产中利用生物炭修复污染土壤，植结构提供科学依据。

kg-1生物炭；（）（10）异噁草松残留量0.72mg·

kg-1；kg-1+生（11）异噁草松0mg·（12）异噁草松0mg·300g。每处理5次重复。（C）物炭

1.2.2试验方法

1

kg-1、kg-1、kg-1、有速效磷63.2mg·速效钾187.92mg·

kg-1、pH值6.74。生物炭（C）机质34.8g·由沈阳应用

供试土壤为典型黑土，基本理化指标：全氮

0.134%、全磷0.118%、全钾2.13%、碱解氮163.0mg·

1.1供试材料

材料与方法

盆栽用桶大小为直径30cm伊高30cm，将无农药

残留土壤统一过3.0mm筛，每桶装土量20kg。采用先将异噁草松稀释成一定浓度后与土混土施药方法，

壤混拌均匀，再将生物炭与事先混合好的药土混拌、

浇水装桶、施肥、播种、覆土。每桶均匀播20粒种子，量1500mL·桶-1。

1.2.3测定项目与方法

全氮0.785%、生态研究所提供，基本理化性质：全磷

0.133%、kg-1，pH值8.56。全钾2.41%、有机质583g·

L-1。异噁草松由大连松辽公司生产，标准含量480g·供试甜菜品种为9048，单粒。底肥用量尿素0.04g·

kg-1、kg-1、kg-1，磷酸二铵0.18g·氯化钾0.61g·在甜菜1.2.1试验设计

试验于2013—2014年在黑龙江省农业科学院盆栽试验场进行。根据大豆田异噁草松标准喷施量2250mLhm-2，（土壤容重1.2~1.3g··全部残留土壤叶丛生长期和块根生长期追施氮肥。1.2试验方法

40、50d采用常规方法测定出在甜菜生长第30、

成熟期测定块苗指数、株高、生物量、叶绿素含量，含糖率等指标[6]；根重、根冠比、根系形态、叶绿素用

含糖率采用手持糖度计日本岛津自动叶绿素仪测定；测量。

根系形态特性分析：将洗净的甜菜根系样品放置并注水至3~4mm深，在30cm伊40cm树脂玻璃槽内，

（EPSONEx原使根系充分散开，用双面光源扫描系统

pression1640XL，经专美国EPSON公司）扫描根系，根体积、根表面积及平均根直径等形态指标[7]。

受抑出苗指数=处理出苗率伊100%/对照出苗率；制率=受害株数伊100%/出苗数。

1.3数据处理

（WinRhizoRegV2004a）用数字化软件分析获得根长、

cm-3，0~20cm耕层）kg-1。设计土壤中异噁为0.48mg·

（C）（1）草松残留量与添加生物炭共12个处理：异噁

kg-1；草松残留量0.06mg·（2）异噁草松残留量0.12mg·kg-1；kg-1；（3）异噁草松残留量0.24mg·（4）异噁草松

DPS6.55进行统采用Excel2003计算试验数据，

计分析。

kg-1+生物炭300（C）（7）异噁草松残留量0.12mg·

kg-1+生物炭300（C）（8）异噁草松残留量0.24mg·

kg-1+生物炭300（C）（9）异噁草松残留量0.48mg·

kg-1；kg-1；残留量0.48mg·（5）异噁草松残留量0.72mg·kg-1+生物炭300g；（C）（6）异噁草松残留量0.06mg·

g；g；g；

2

2.1生物炭对甜菜出苗的影响

结果与讨论

由土壤中除草剂残留对甜菜出苗有一定的影响。

甜菜出图1~图2可见，随着异噁草松残留量的增加，

kg-1处理第30d；kg-1+生物炭异噁草松0.06~0.72mg异噁草松0.06~0.72mg（C）左上：·左下：·处理第30d；kg-1处理第40d；kg-1+生物炭异噁草松0.06~0.72mg异噁草松0.06~0.72mg（C）中：·右：·处理第40d

Figure1Thebiologicalcharacteristicsofsugerbeetatthethirtiethandfortiethdayswith

treatments

40d生物学形态图1不同处理甜菜第30、

苗率降低，平均出苗率仅为37.91%；当土壤中异噁草

0.72mgkg-1，出苗指数松浓度达到0.48、·甜菜出苗率、61.54%和26.20%、60.46%，分别为36.67%、幼苗初期生长受重度药害抑制率达100%；当土壤中异噁草松kg-1，幼苗生长受轻度药害抑制率为达0.24mg·

出苗指数升高，受抑制率降低，残留量在0.06~0.12

mgkg-1，·甜菜幼苗均表现不受药害现象。

；-1，当土壤中异噁草松浓度达·幼苗生长

93.3%；kg-1，异噁草松浓度低于0.24mg·甜菜出苗率、

促进作物生生物炭可降低除草剂残留药害危害，

长[8-9]。由表1可见，土壤中异噁草松浓度在0~0.72

受轻度药害抑制率为25%，与同一残留浓度未加炭处理差异显著。

2.2生物炭对甜菜生长的影响

mgkg-1，幼苗株高平均增加·添加一定比例生物炭后，16.0%，随生育进程延叶绿素含量前期明显高于对照；

减轻异噁草松残留药生物炭对提高甜菜出苗率，

害，具有一定的促进作用。由图1~图2可见，土壤中

而根冠长，加炭处理株高、叶绿素增加逐渐优势减小，比增加，这与块根类作物营养生长逐渐向地下部分转

移有关；幼苗生长30~50d内，加炭处理生物量平均32.86%、52.93%，与对照差异显著，说增加120.95%、

明生物炭可消减高残留药害对甜菜生长的抑制作用，这一点与前期结果一致[9-10]。

有根冠比是影响作物养分吸收效率的重要因子。

根冠比增加，是作物对逆研究认为，环境胁迫条件下，

未境的主动适应性反应机制[11-12]。由表1和图1可见，添加生物炭处理，甜菜幼苗根冠比随着异噁草松浓度

添加生物炭后，根冠比呈增的增加而降低，差异显著。

0.72mgkg-1高残留加趋势，尤其是在异噁草松0.48、·改善了土壤处理间差异不显著，这与添加生物炭后，

降低了异噁草松残留药害有关，其机理还微域逆境，

有待于进一步研究。

2.3生物炭对甜菜根系形态的影响

平均为54.67%；当添加生物炭后，甜菜出苗率增加，0.72mgkg-1，土壤中异噁草松浓度达0.48、·甜菜出苗46.67%，93.34%，率为53.33%、出苗指数为123.09%、均高于不施炭处理；幼苗初期生长仅受轻度药害抑45.45%，制，抑制率分别为30.30%、受重度抑制率为

植物吸收养分的能力主要取决于根系的形态[12]。

根系是作物生长所需养分的主要通道，根系形态决定作物获得养分和水分的能力[13]，根长、根表面积和根体积都直接影响着作物对养分的吸收和运输能

不力[14-15]。在甜菜幼苗生长第30d，由图3~图6可见，随着异噁草松浓度的

增同处理下根系形态发生变化。

2520151050-5

0.06

0.12

0.24

0.48

0.72

CK

添加生物炭

2520151050-5

0.06

0.12

0.24

0.48

0.72

CK

添加生物炭

kg-1除草剂浓度/mg·kg-1除草剂浓度/mg·

图3不同处理甜菜根系总根长变化

beettotalrootlength

图4不同处理甜菜根系总根表面积变化Figure4Theeffectofdifferenttreatmentsonsugar

beettotalsurfacearea

Figure3Theeffectofdifferenttreatmentsonsugar

·农业资源与环境学报第32卷·第3期表1不同处理下甜菜苗期生物学指标变化

指标株高/cm

除草剂浓度/

-1

00.120.060.240.48Sd0

21.90依0.57aA21.67依0.40aA14.60依0.57cC8.20依0.98dD

0.5821.35依0.66aA

25.15依0.94bC25.50依0.73bBC26.83依0.55aA20.75依0.45cD

0.6426.30依0.65aAB

29.35依0.37abAB30.00依1.14aAB28.10依1.31bB25.26依0.44cC24.00依1.31cC48.68依0.72bcB49.60依1.47bAB46.94依1.05cBC43.65依0.87dC44.20依0.49dC82.20依1.14bB

1.6552.57依0.99aA

0.1430.75依0.69aA

30.00依0.98cB32.07依0.91abA32.43依0.64aA

30.47依0.64cC33.17依1.09bB32.50依1.14bB38.30依1.14aA

33.50依0.49aA34.07依0.33aA35.50依0.58aA34.53依0.77aA29.00依1.18bB

1.0533.87依0.91aA

19.35依0.33bB

0.72

叶绿素（SPDA）

17.10依1.14dE

31.00依0.57bcAB26.50依0.73dC

0.10

31.80依0.49abAB

27.00依1.31dD26.80依0.57dD42.45依1.40cdB43.65依0.64bcAB42.28依0.90cdB45.93依0.31aA

1.1141.03依0.28dB

0.53

43.97依0.45aA37.40依0.98bBC37.84依0.59bB35.25依0.81cC

0.7438.26依0.94bB

40.15依0.94aA40.72依1.34aA42.24依1.12aA41.23依0.40aA

44.25依0.49dC47.06依0.76abAB44.07依0.90dC45.74依0.87cB

43.85依0.69aA37.44依0.78dC38.06依0.45dC40.50依0.90cB40.96依1.09cB

0.88

0.06

0.120.240.480.72Sd0

25.15依0.44dD23.35依0.99aA

34.06依0.88bB

1.25

41.09依0.90aA

46.74依1.03bcAB105.68依1.21bB112.40依0.90aA101.60依0.65cC91.76依0.69dD86.75依0.61eE0.32依0.02dD0.44依0.02bB0.50依0.03aA

0.37依0.04cC0.36依0.01cC

1.50101.89依1.39cC

0.31

47.93依1.83aA45.51依0.69abA

42.00依0.71bA146.72依1.45cC

生物量/g·株-1

0.060.240.12

15.88依1.04bBC17.00依0.98bB14.03依0.63cC7.07依0.13dD2.20依0.16eE

0.68

30.60依0.68bcBC27.70依0.49dD15.67依0.43eE0.14依0.01aA0.12依0.01abA0.12依0.01abA0.13依0.01abA

0.12依0.02abA0.11依0.01bA

0.4029.60依0.57cC

31.70依0.65bB

43.61依0.91aA

94.05依0.88aA95.64依0.91aA74.54依1.47cC

133.95依1.50aA132.70依1.55aA67.47依2.23dD63.73依1.69eE0.50依0.03bB0.72依0.02aA0.35依0.02dD0.22依0.01eE

0.22依0.02eE0.46依0.02cC

1.1485.25依3.67cC

130.89依1.36bB

138.76依1.03dD161.05依0.77bB172.37依1.53aA169.90依2.20aA0.74依0.03abA0.74依0.04abA0.72依0.03abA0.68依0.03bB0.67依0.02bB

0.77依0.03aA

3.10

134.99依0.99eD

0.480.72

根冠比

Sd0

53.11依1.05dD50.87依1.22eE0.38依0.02aA0.39依0.02aA0.19依0.02cC0.18依0.00cC

0.25依0.00bB

0.07

0.13依0.02aA0.10依0.02bB0.08依0.01cC0.07依0.00cC

0.06

0.120.240.480.72

0.04依0.01dD0.02依0.00eD

0.16依0.01cC0.45依0.04bB

P约0.01）注：同列中不同小写、大写字母分别表示处理间达显著水平（P约0.05，。2.01.51.00.50-0.5

0.06

0.12

0.24

0.48

0.72

CK

添加生物炭

35302520151050

0.06

0.12

0.24

0.48

0.72

CK

添加生物炭

kg除草剂浓度/mg·

-1

kg除草剂浓度/mg·

-1

图5不同处理甜菜根系总根体积变化

beettotalrootvolume

图6不同处理甜菜根系根尖数变化Figure6Theeffectofdifferenttreatmentsonsugar

beettotaltipnumbers

Figure5Theeffectofdifferenttreatmentsonsugar

等：李玉梅，除草剂残留下生物炭对甜菜生长的影响

总根系体积及根分加，加炭处理总根长、总根表面积、

枝数均高于未加炭处理。当异噁草松浓度达到0.48、0.72mgkg-1，说·未加炭处理根系各形态指标均最低，添明高浓度异噁草松对甜菜生长有较强的抑制作用。

根系吸收养分和水加生物炭后，抑制作用得以缓解，

25000.0020000.0015000.0010000.005000.00

00

CK

添加生物炭

R2=0.913

甜菜是主要的糖料作物，含糖量一般为14%~

20%。平均为由图7可见，加炭处理甜菜含糖量升高，15.01%，甜菜较不加炭处理增加1.10%；未加炭处理，可能与高浓度含糖量随异噁草松浓度增加略有提高，

但差异不显著。残留下块根产量降低有关，

16.20

16.0015.8015.6015.4015.2015.0014.8014.6014.4014.2014.00

CK

添加生物炭

体积增大，根尖数分的能力增强，表现为根长增加，

增多。

2.4生物炭对甜菜产量及含糖量的影响

R2=0.309

0.20

kg-1除草剂浓度/mg·

0.400.600.80

Figure9Theeffectofdifferenttreatmentsonsugar

beettotalsugarcontent

图9不同处理甜菜产糖量变化

R2=0.340

R2=0.045

相关。

511.68（R2=0.4664），块根总产糖量符合二次曲线

y=-1587.6x2+1316.7x+738.13（R2=0.3093），均呈负

添加生物炭处理，甜菜块根产量随异噁草松浓度的增加而降低，符合二次曲线方程y=-1275.1x2+1032.2x+

y=790.75x2+22.343x+650.32（R2=0.913）未，差异显著。

0.200.400.60

-1kg除草剂浓度/mg·

0.80

3讨论

中国有近900万hm2的耕地遭受据不完全统计，

图7不同处理甜菜块根含糖率变化

Figure7Theeffectofdifferenttreatmentsonsugarbeetsugarrate

着不同程度的农药污染，各类可见性药害至少造成粮

对食减产5%~10%[16]。甜菜属于除草剂敏感的作物，

（16个月）异噁草松的安全周期较长。因此，在除草剂对于残留条件下，明确生物炭对作物生长的促进作用，

降低药害残留，增加粮食产量具有一定的科学意义。前茬除草剂残留对下茬作物是否都存在药害决

当土壤中定于除草剂在土壤中的残留量。试验表明，

kg-1，异噁草松浓度达到0.48~0.72mg·甜菜幼苗初期生长受重度药害抑制率达100%；当土壤中异噁草松

kg-1，幼苗生长受轻度药害抑制率达达0.24mg·

收获期产量调查表明，生物炭对提高甜菜块根产

由图8~图9可见，添量和产糖量有一定的促进作用。

加生物炭后，甜菜块根产量随异噁草松浓度的增加而

增加，符合二次曲线y=790.75x2+22.343x+650.32（R2=0.9251），块根总产糖量与异噁草松浓度符合二次曲线

1200.001000.00800.00600.00400.00200.00

0.20

0.40

0.60

0.80

CK

添加生物炭

R2=0.925R2=0.4644

害，生长旺盛，这一点与前期研究上一致[9-10]，生物炭

可降低除草剂残留药害对通过短时间内的吸附作用，作物的抑制[17-18]。

是相根、冠作为植株生长过程的两大功能器官，互依存相互竞争的统一体[19]。根冠比是影响作物养分

作物根冠比吸收效率的重要因子，环境胁迫条件下，已为增加，这是作物对逆境的主动适应性反应机制，甜菜幼苗的许多学者所证实[11-12]。未添加生物炭处理，根冠比随着异噁草松浓度的增加而降低，差异显著。

93.3%。添加生物炭后，甜菜受药害症状减轻或不受药

kg-1除草剂浓度/mg·

Figure8Theeffectofdifferenttreatmentsonsugarbeetyields

图8不同处理甜菜块根产量变化

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