蔬菜秸秆生物质炭对设施农业蔬菜生长以及品质影响的研究
摘要：生物质炭是生物质在完全或部分缺氧的情况下低温热解的固态产物。它在环境、农林以及能源方面都有较大的应用潜力。本文从蔬菜秸秆生物质炭对大棚黄瓜的影响入手进行了研究，通过分析黄瓜雌花数及株高、黄瓜果实内可溶性糖及蛋白质含量和黄瓜产量这些参数的差异最终得出生物质炭施用的影响。根据实验结果表明20t/ha的施炭水平，有利于植株的生长，对设施大棚黄瓜的品质有一定提升，不过产量方面有待进一步探究；40t/ha的施炭水平 ，对黄瓜的生长发育基本没有作用甚至有可能还会抑制其生长。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试验材料 3
1.2试验布置 3
1.3试验管理 3
1.4试验采样 3
1.5 测定指标与方法3
1.6 数据处理4
2 结果与分析4
2.1不同施炭水平对黄瓜产生的雌花数及株高的影响4
2.2不同施炭水平对黄瓜果实内可溶性糖及蛋白质含量的影响4
2.3不同施炭水平对黄瓜产量的影响5
3 结论 6
致谢7
参考文献8
蔬菜秸秆生物质炭对设施农业蔬菜生长以及品质影响的研究
引言
引言 随着中国农业不断向现代化的方向发展，化工及生物方面的重大研究突破，越来越多的新型肥料被研制出来应用于农业生产，以求提高农作物的品质和产量。众所周知，在农业生产的过程中会产生大量的废弃物也称农业废弃物(agricultural residue)，它会对农村经济的发展造成不良的影响。究其原因是由于农业废弃物可利用性很低，成分一般也较为复杂，难以再开发，同时政府的宣传引导也比较匮乏[1]。目前很大一部分的农业废弃物以焚烧这种粗放的形式处理，这不仅是一种资源上的浪费，更重要的是会环境造成较为严重的污染加剧温室效应[2]。其实在现阶段已经有了很多较为成熟的手段将这些废弃物资源化利用主要包括：废弃物还田;词料化利用;气化;固化、炭化技术;制备复合材料技术;制备化学品技术。其中固化、炭化技术是指将生物质利
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
用生物质炭化炉经过脱水固化成型的生物质进一步炭化,生成生物质炭。
随着生物质炭的问世，它在农业、环境、能源等研究领域获得了广泛的关注，同时作为一类新型的环境功能材料也能起到很大的作用[3]。生物质炭从来源上分类可分为竹炭、木炭、稻秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等[46]。它的主要成分是羧酸、纤维素、酸及酸的衍生物以及脱水糖、苯般、烧属烃及稀属经类的衍生物等[7]，主要元素为碳、氢、氧以及一些微量元素。生物质炭的成分及元素组成主要是由其制备原料以及制备条件所决定。经研究表明生物质炭具有高度芳香化结构，生物和化学性质也相当稳定，不易被矿化[8]。绝大多数的生物质炭成碱性，pH值在7.2到10.2范围内，其pH值随裂解温度的升高而升高[9]。随着研究的不断深入，生物质炭具有多孔性,比表面积大,容重小,具有较强的吸附特性,以及表面带有大量负电荷[10]等等特性被学者们发现。
由于生物质炭具有以上所诉的特性，所以在土壤中施入生物质炭对土壤具有一定的改良效果。（1）由于生物质炭的多孔性，将它施入粘性土壤中，有助于水分渗入，从而加强土壤持水能力[11]。（2）由于生物质炭本身就还有许多微量元素，在施入土壤后可以有效补充土壤中的养分，进而提高肥力。（3）有研究证实生物质炭能够有效吸附NH4+和N03 [1214]。（4）生物质炭的施入有助于微生物的成长，从而加强土壤的肥力。
目前生物质炭蔬菜影响的研究在国际、国内仍处于起步阶段，研究使用的生物质炭多种多样，研究手段不尽相同，因此研究结果相对缺乏可比性。不同材料、温度等条件制备的生物质炭性质差异很大，而且针对不同的蔬菜影响差异也很大。如李中阳等[15]在生物质炭对茄子生长及品质的影响的研究中表明施用钙镁磷肥能提高茄子产量和品质。又如Chan等[16]人发现生物质炭与其他肥料混合施用的效果明显好于单施化肥,不但提高了氮素利用效率而且增加了小萝卜的产量。另外张登晓等[17]在生物质炭对小白菜生长与硝酸盐含量及氮素利用率的影响的研究中证实将不同量的生物质炭加入温室大棚的土壤中能显著提高小白菜产量，同时降硝酸盐在小白菜植株中的含量。
虽然很多研究表明生物质炭在短期内对土壤改良有一定的效果，但其长期效应仍需进一步的研究。而且目前的研究大多是室内模拟和小规模的田间试验，在大规模推广应用之前还需考虑其大批量及廉价制备问题。生物质炭对设施农业蔬菜的效应上，目前多集中于宏观现象研究，其作用机理仍需进一步探索。
1 材料与方法
1．1 试验材料
本次试验中涉及到的试验材料有：不同施炭水平的黄瓜地（十二块），收获的黄瓜植株，采样器材，处理样品器材，后期实验室测定指标仪器等。
1．2 试验布置
本次试验的试验田位于山东半岛中部，渤海莱州湾南畔寿光市，试验所使用的生物质炭为当地蔬菜大棚生产的黄瓜蔬菜秸秆，经过450℃，1h炭化之后产生。试验对象为黄瓜以及其所在土壤。试验共有十二块地，每块地的黄瓜都采用田间大棚设施栽培。
本次试验的处理分为三个生物质炭水平：0t/ha、20t/ha和40t/ha（记为C0、C1、C2），每个处理设置4次重复，每小区20㎡，随机排列。移植黄瓜幼苗之前，将生物质炭撒施于土壤表面，人工扒匀，蔬菜生长期间的水肥及植保措施与当地管理一致。
1．3 试验管理
试验田除了正常的施肥追肥除草外，还要满足试验要求，定藤蔓定果实，保证试验结果准确。
1．4 试验采样
从黄瓜苗种下后开始，在黄瓜苗生长期间，选择开花期及结果期计数，每次每个小区随机10株的雌花总数和每株黄瓜的株高。在黄瓜成熟后每个小区随机采集4根黄瓜用相同的冷藏方式保存待测。
1．5 测定指标与方法
苯酚法测定可溶性糖：
①标准曲线的制作
取20ml刻度的试管11支，从0—10分别编号，按（0：2；0.2:1.82:0）比例加入溶液和水，然后按顺序向试管内加入1ml9%苯酚溶液，摇匀，再沿着试管壁以520s的时间加入5ml浓硫酸，摇匀。比色液总体积为8ml，在室温下放置30min，显色。然后以空白为参比，在485nm波长下比色测定，以糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，求出标准曲线方程。
②取1g左右新鲜捣碎的黄瓜样品3份分别放入三支试管中，加入510ml蒸馏水，用塑料薄膜封口，于沸水中提取30min（提取2次），提取过滤液过滤入50ml容量瓶中，反复冲洗试管及残渣，定容至刻度线。吸取0.5ml样品液于试管中（重复两次），加入1.5ml蒸馏水，再按序加入苯酚、浓硫酸溶液，显色并测定吸光度。由标准线性方程求出可溶性糖含量，从而得出样品中糖含量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试验材料 3
1.2试验布置 3
1.3试验管理 3
1.4试验采样 3
1.5 测定指标与方法3
1.6 数据处理4
2 结果与分析4
2.1不同施炭水平对黄瓜产生的雌花数及株高的影响4
2.2不同施炭水平对黄瓜果实内可溶性糖及蛋白质含量的影响4
2.3不同施炭水平对黄瓜产量的影响5
3 结论 6
致谢7
参考文献8
蔬菜秸秆生物质炭对设施农业蔬菜生长以及品质影响的研究
引言
引言 随着中国农业不断向现代化的方向发展，化工及生物方面的重大研究突破，越来越多的新型肥料被研制出来应用于农业生产，以求提高农作物的品质和产量。众所周知，在农业生产的过程中会产生大量的废弃物也称农业废弃物(agricultural residue)，它会对农村经济的发展造成不良的影响。究其原因是由于农业废弃物可利用性很低，成分一般也较为复杂，难以再开发，同时政府的宣传引导也比较匮乏[1]。目前很大一部分的农业废弃物以焚烧这种粗放的形式处理，这不仅是一种资源上的浪费，更重要的是会环境造成较为严重的污染加剧温室效应[2]。其实在现阶段已经有了很多较为成熟的手段将这些废弃物资源化利用主要包括：废弃物还田;词料化利用;气化;固化、炭化技术;制备复合材料技术;制备化学品技术。其中固化、炭化技术是指将生物质利
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
用生物质炭化炉经过脱水固化成型的生物质进一步炭化,生成生物质炭。
随着生物质炭的问世，它在农业、环境、能源等研究领域获得了广泛的关注，同时作为一类新型的环境功能材料也能起到很大的作用[3]。生物质炭从来源上分类可分为竹炭、木炭、稻秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等[46]。它的主要成分是羧酸、纤维素、酸及酸的衍生物以及脱水糖、苯般、烧属烃及稀属经类的衍生物等[7]，主要元素为碳、氢、氧以及一些微量元素。生物质炭的成分及元素组成主要是由其制备原料以及制备条件所决定。经研究表明生物质炭具有高度芳香化结构，生物和化学性质也相当稳定，不易被矿化[8]。绝大多数的生物质炭成碱性，pH值在7.2到10.2范围内，其pH值随裂解温度的升高而升高[9]。随着研究的不断深入，生物质炭具有多孔性,比表面积大,容重小,具有较强的吸附特性,以及表面带有大量负电荷[10]等等特性被学者们发现。
由于生物质炭具有以上所诉的特性，所以在土壤中施入生物质炭对土壤具有一定的改良效果。（1）由于生物质炭的多孔性，将它施入粘性土壤中，有助于水分渗入，从而加强土壤持水能力[11]。（2）由于生物质炭本身就还有许多微量元素，在施入土壤后可以有效补充土壤中的养分，进而提高肥力。（3）有研究证实生物质炭能够有效吸附NH4+和N03 [1214]。（4）生物质炭的施入有助于微生物的成长，从而加强土壤的肥力。
目前生物质炭蔬菜影响的研究在国际、国内仍处于起步阶段，研究使用的生物质炭多种多样，研究手段不尽相同，因此研究结果相对缺乏可比性。不同材料、温度等条件制备的生物质炭性质差异很大，而且针对不同的蔬菜影响差异也很大。如李中阳等[15]在生物质炭对茄子生长及品质的影响的研究中表明施用钙镁磷肥能提高茄子产量和品质。又如Chan等[16]人发现生物质炭与其他肥料混合施用的效果明显好于单施化肥,不但提高了氮素利用效率而且增加了小萝卜的产量。另外张登晓等[17]在生物质炭对小白菜生长与硝酸盐含量及氮素利用率的影响的研究中证实将不同量的生物质炭加入温室大棚的土壤中能显著提高小白菜产量，同时降硝酸盐在小白菜植株中的含量。
虽然很多研究表明生物质炭在短期内对土壤改良有一定的效果，但其长期效应仍需进一步的研究。而且目前的研究大多是室内模拟和小规模的田间试验，在大规模推广应用之前还需考虑其大批量及廉价制备问题。生物质炭对设施农业蔬菜的效应上，目前多集中于宏观现象研究，其作用机理仍需进一步探索。
1 材料与方法
1．1 试验材料
本次试验中涉及到的试验材料有：不同施炭水平的黄瓜地（十二块），收获的黄瓜植株，采样器材，处理样品器材，后期实验室测定指标仪器等。
1．2 试验布置
本次试验的试验田位于山东半岛中部，渤海莱州湾南畔寿光市，试验所使用的生物质炭为当地蔬菜大棚生产的黄瓜蔬菜秸秆，经过450℃，1h炭化之后产生。试验对象为黄瓜以及其所在土壤。试验共有十二块地，每块地的黄瓜都采用田间大棚设施栽培。
本次试验的处理分为三个生物质炭水平：0t/ha、20t/ha和40t/ha（记为C0、C1、C2），每个处理设置4次重复，每小区20㎡，随机排列。移植黄瓜幼苗之前，将生物质炭撒施于土壤表面，人工扒匀，蔬菜生长期间的水肥及植保措施与当地管理一致。
1．3 试验管理
试验田除了正常的施肥追肥除草外，还要满足试验要求，定藤蔓定果实，保证试验结果准确。
1．4 试验采样
从黄瓜苗种下后开始，在黄瓜苗生长期间，选择开花期及结果期计数，每次每个小区随机10株的雌花总数和每株黄瓜的株高。在黄瓜成熟后每个小区随机采集4根黄瓜用相同的冷藏方式保存待测。
1．5 测定指标与方法
苯酚法测定可溶性糖：
①标准曲线的制作
取20ml刻度的试管11支，从0—10分别编号，按（0：2；0.2:1.82:0）比例加入溶液和水，然后按顺序向试管内加入1ml9%苯酚溶液，摇匀，再沿着试管壁以520s的时间加入5ml浓硫酸，摇匀。比色液总体积为8ml，在室温下放置30min，显色。然后以空白为参比，在485nm波长下比色测定，以糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，求出标准曲线方程。
②取1g左右新鲜捣碎的黄瓜样品3份分别放入三支试管中，加入510ml蒸馏水，用塑料薄膜封口，于沸水中提取30min（提取2次），提取过滤液过滤入50ml容量瓶中，反复冲洗试管及残渣，定容至刻度线。吸取0.5ml样品液于试管中（重复两次），加入1.5ml蒸馏水，再按序加入苯酚、浓硫酸溶液，显色并测定吸光度。由标准线性方程求出可溶性糖含量，从而得出样品中糖含量。
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