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竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响

陈丽美 李小英 李俊龙 梁智 史亮涛

郑英茂, 刘娟, 潘成椿, 等. 九龙山国家级自然保护区鸟类组成特征分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
引用本文: 陈丽美, 李小英, 李俊龙, 等. 竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(4): 774-783. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
ZHENG Yingmao, LIU Juan, PAN Chengchun, et al. Analysis of avian composition characteristics in Jiulongshan National Nature Reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
Citation: CHEN Limei, LI Xiaoying, LI Junlong, et al. Effects of combined application of bamboo charcoal and organic fertilizer on soil fertility and growth of Brassica oleracea var. capitata f. rubra[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(4): 774-783. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723

竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
基金项目: “十三五”国家重点研发计划资助项目(2017YFC0505102-4)
详细信息
    作者简介: 陈丽美(ORCID: 0000-0002-0124-9743),从事生态环境与水土保持研究。E-mail: 2577230616@qq.com
    通信作者: 李小英(ORCID: 0000-0001-9634-688X),副教授,博士,从事生态环境与水土保持研究。E-mail: lxy92@126.com
  • 中图分类号: S153

Effects of combined application of bamboo charcoal and organic fertilizer on soil fertility and growth of Brassica oleracea var. capitata f. rubra

  • 摘要:   目的  探讨竹炭与有机肥配施对元谋坝区燥红壤土壤肥力及紫甘蓝Brassica oleracea var. capitata f. rubra生长的影响,为生物质炭在蔬菜生产中的合理施用以及改良燥红壤提供依据。  方法  设置3个竹炭(B)质量分数水平(4%、6%、8%),3个有机肥(F)用量水平(5、10、20 t·hm−2),采用3×3完全方案设计,加空白处理(对照)共10个处理。在9−12月每月底测定1次叶片光合特性,于12月底紫甘蓝收获后,采集0~20 cm土层土壤测定土壤养分质量分数,同时测定紫甘蓝产量和品质。  结果  竹炭与有机肥配施提高了土壤pH和有机质、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数,同时提高了紫甘蓝光合特性和产量及品质,且各处理间差异显著(P<0.05)。与对照相比,pH以B8F10处理最高,提高了0.9个单位;有机质和全钾质量分数以B4F10处理最高,分别提高了107.93%和46.06%;全磷以B8F5处理最高,提高了58.67%;有效磷以B6F20处理最高,提高了157.44%;速效钾以B8F20最高,提高了226.60%。与对照相比,除B8F5处理外,竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片各时期净光合速率均值提高了1.14%~23.54%;不同处理下紫甘蓝叶片各时期蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数均值分别提高了3.01%~43.52%和2.33%~9.11%;除B4F5处理外,紫甘蓝叶片各时期气孔导度均值较对照处理提高了2.33%~39.54%。增产效果、可溶性蛋白质和花青素质量分数均以B6F10处理最高。  结论  竹炭与有机肥配施为紫甘蓝生长持续供应养分,促进紫甘蓝生长,提高了紫甘蓝产量和品质,最佳配比为有机肥10 t·hm−2和竹炭6%配合施用。图4表2参34
  • 九龙山国家级自然保护区位于浙江省遂昌县西南部,与福建浦城县、浙江龙泉市接壤,总面积55.25 km2。1983 年建立,2003年升级为国家级自然保护区。保护区以黑麂Muntiacus crinifrons、黄腹角雉Tragopan caboti、伯乐树Bretschneidera sinensis和南方红豆杉Taxus mairei等珍稀野生动植物和典型的中亚热带森林生态系统为主要保护对象[1]。潘金贵等[2]结合早期研究对九龙山自然保护区的鸟类进行了全面汇总,共记录到鸟类143种;郑伟成等[1]在2012−2013年利用红外相机监测法调查保护区内鸟兽多样性,记录到鸟类10种。本研究整合了以上来源的鸟类调查记录,在此基础上结合本次调查,分析保护区内鸟类组成特征,为研究区鸟类保护和恢复提供科学依据。

    通过鸟类专项调查活动[2]和红外相机监测记录[1]收集九龙山国家级自然保护区鸟类的历史数据;通过样线法和红外相机监测记录2016−2018年保护区鸟类调查数据。

    固定距离样线法在2016−2018年繁殖季(5−8月)和越冬季(10月至次年1月)分别进行,共设置8条样线,每个季度由不同组合的观测者在1周内对每条样线进行1次(2017年繁殖季及以前)或3次(2017越冬季及以后)调查,其中屁股窟、大岩前2条样线仅在2017年越冬季和2018年繁殖季进行调查(表1)。样线单侧宽度为25 m,步行调查,平均速度为2 km·h−1,调查时间为6:00−11:00和15:00−17:00。红外相机监测法在2016年11月至2018年3月进行,以自然保护区地形图为基础将整个调查区域划出1 km×1 km的网格图,每1 km2放置1台,共63台进行网格化监测,累积有效工作时长为22 440个工作日。

    表 1  九龙山国家级自然保护区鸟类群落调查样线
    Table 1  Transect lines of bird community survey in Jiulongshan National Nature Reserve
    样线起点终点长度/km
    坐标海拔/m坐标海拔/m
    外九龙 28°22′22.16″N,118°53′26.66″E 703 28°21′53.70″N,118°52′41.38″E 1 149 2.13
    游步道 28°23′35.96″N,118°50′43.98″E 525 28°22′53.55″N,118°50′55.82″E 661 3.09
    内北坪 28°21′15.67″N,118°51′20.60″E 1 072 28°20′46.51″N,118°51′02.86″E 1 297 2.26
    中心坑 28°22′34.91″N,118°53′32.01″E 676 28°22′06.93″N,118°53′46.71″E 979 1.84
    上廖坑 28°22′05.57″N,118°51′27.68″E 765 28°22′33.15″N,118°52′01.06″E 1 082 2.18
    考坑  28°23′19.99″N,118°50′38.34″E 545 28°23′06.64″N,118°50′10.83″E 802 1.78
    屁股窟 28°22′52.72″N,118°53′21.69″E 621 28°23′15.47″N,118°53′30.10″E 756 1.75
    大岩前 28°22′32.32″N,118°53′28.91″E 667 28°21′39.10″N,118°53′29.42″E 1 143 1.88
    下载: 导出CSV 
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    鸟类分类系统的修订和居留型划分参照《中国鸟类分类与分布名录》[3]。地理型划分依据虞快等[4]、张荣祖[5]、诸葛阳[6]方法进行。IUCN濒危物种红色名录按照IUCN Red List (https://www.iucnredlist.org/)标准;中国鸟类红色名录按照中国脊椎动物红色名录[7]

    2016−2018年样线法调查到的鸟类根据DN/2LW计算种群密度,其中D为鸟类密度,N为种群数量,L为样线长度,W为样线单边宽度。鸟类数量等级划定依据相对多度,即1种鸟类的统计数量占所有被统计鸟类总个体数的百分比,相对多度≥10%的为优势种,1%~10%为常见种,<1%为偶见种。

    2016−2018年调查到81种鸟,其中样线法调查到71种,红外相机调查到24种。通过汇总历史及本次调查记录,九龙山国家级自然保护区共记录鸟类165种,隶属15目49科(表2表3);其中,雀形目Passeriformes最多,共30科105种(63.64%),其次为鹰形目Accipitriformes,1科13种(7.88%),其余各目物种数均不超过10种。

    表 2  九龙山国家级自然保护区鸟类名录
    Table 2  Species list of bird recorded in Jiulongshan National Nature Reserve
    序号 居留型 地理型 国家
    保护
    级别
    IUCN
    红色
    名录
    中国
    红色
    名录
    记录
    类型
    2016−
    2018
    历史
    1 鸡形目
    Galliformes
    雉科
    Phasianidae
    白眉山鹧鸪Arborophila gingica 留鸟 东洋界 NT VU C + +
    2 鹌鹑Coturnix japonica 冬候鸟 古北界 NT LC L +
    3 灰胸竹鸡Bambusicola thoracicus 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    4 黄腹角雉Tragopan caboti 留鸟 东洋界 VU EN LC + +
    5 勺鸡Pucrasia macrolopha 留鸟 古北界 LC LC C + +
    6 白鹇Lophura nycthemera 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    7 白颈长尾雉Syrmaticus ellioti 留鸟 东洋界 NT VU C + +
    8 环颈雉Phasianus colchicus 留鸟 古北界 LC LC L + +
    9 雁形目
    Anseriformes
    鸭科
    Anatidae
    鸳鸯Aix galericulata 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    10 普通秋沙鸭Mergus merganser 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    11 鸽形目
    Columbiformes
    鸠鸽科
    Columbidae
    山斑鸠Streptopelia orientalis 留鸟 广布种 LC LC LC +
    12 火斑鸠S. tranquebarica 留鸟 东洋界 LC LC L +
    13 夜鹰目
    Caprimulgiformes
    夜鹰科
    Caprimulgidae
    普通夜鹰Caprimulgus indicus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    14 雨燕科
    Apodidae
    白腰雨燕Apus pacificus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    15 鹃形目
    Cuculiformes
    杜鹃科
    Cuculidae
    大鹰鹃Hierococcyx sparverioides 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    16 四声杜鹃Cuculus micropterus 夏候鸟 广布种 LC LC L + +
    17 中杜鹃C. saturatus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    18 大杜鹃C. canorus 夏候鸟 广布种 LC LC L +
    19 鹤形目
    Gruiformes
    秧鸡科
    Rallidae
    灰胸秧鸡Lewinia striata 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    20 红脚田鸡Zapornia akool 留鸟 东洋界 LC LC L +
    21 鸻形目
    Charadriiformes
    鸻科
    Charadriidae
    凤头麦鸡Vanellus vanellus 冬候鸟 古北界 NT LC L +
    22 鹬科
    Scolopacidae
    白腰杓鹬Numenius arquata 冬候鸟 古北界 NT NT L +
    23 红脚鹬Tringa totanus 旅鸟 古北界 LC LC L +
    24 鹈形目
    Pelecaniformes
    鹭科
    Ardeidae
    池鹭Ardeola bacchus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    25 中白鹭Ardea intermedia 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    26 鹰形目
    Accipitriformes
    鹰科
    Accipitridae
    黑冠鹃隼Aviceda leuphotes 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    27 蛇雕Spilornis cheela 留鸟 东洋界 LC NT L +
    28 鹰雕Nisaetus nipalensis 留鸟 东洋界 LC NT L +
    29 乌雕Clanga clanga 冬候鸟 古北界 VU EN L +
    30 白腹隼雕Aquila fasciata 留鸟 东洋界 LC VU L +
    31 赤腹鹰Accipiter soloensis 留鸟 广布种 LC LC L +
    32 松雀鹰A. virgatus 留鸟 古北界 LC LC C + +
    33 雀鹰A. nisus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    34 苍鹰A. gentilis 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    35 鹰形目
    Accipitriformes
    鹰科
    Accipitridae
    黑鸢Milvus migrans 留鸟 古北界 LC LC L +
    36 灰脸鵟鹰Butastur indicus 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    37 毛脚鵟Buteo lagopus 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    38 普通鵟B. japonicus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    39 鸮形目
    Strigiformes
    鸱鸮科
    Strigidae
    领角鸮Otus lettia 留鸟 东洋界 LC LC L +
    40 红角鸮O. sunia 留鸟 东洋界 LC LC L +
    41 雕鸮Bubo bubo 留鸟 东洋界 LC NT L +
    42 领鸺鹠Glaucidium brodiei 留鸟 东洋界 LC LC L +
    43 斑头鸺鹠G. cuculoides 留鸟 东洋界 LC LC L +
    44 长耳鸮Asio otus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    45 草鸮科
    Tytonidae
    草鸮Tyto longimembris 留鸟 东洋界 LC DD L +
    46 犀鸟目
    Falconiformes
    戴胜科
    Upupidae
    戴胜Upupa epops 旅鸟 广布种 LC LC L +
    47 佛法僧目
    Coraciformes
    佛法僧科
    Coraciidae
    三宝鸟Eurystomus orientalis 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    48 白胸翡翠Halcyon smyrnensis 留鸟 东洋界 LC LC L +
    49 蓝翡翠H. pileata 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    50 普通翠鸟Alcedo atthis 留鸟 广布种 LC LC L +
    51 冠鱼狗Megaceryle lugubris 留鸟 东洋界 LC LC L +
    52 啄木鸟目
    Piciformes
    拟啄木鸟科
    Capitonidae
    大拟啄木鸟Psilopogon virens 留鸟 东洋界 LC LC L +
    53 啄木鸟科
    Picidae
    斑姬啄木鸟Picumnus innominatus 留鸟 东洋界 LC LC L +
    54 棕腹啄木鸟Dendrocopos hyperythrus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    55 星头啄木鸟D. canicapillus 留鸟 广布种 LC LC L +
    56 大斑啄木鸟D. major 留鸟 东洋界 LC LC L +
    57 灰头绿啄木鸟Picus canus 留鸟 广布种 LC LC C + +
    58 黄嘴栗啄木鸟Blythipicus pyrrhotis 留鸟 东洋界 LC LC LC +
    59 隼形目
    Falconiformes
    隼科
    Falconidae
    红隼Falco tinnunculus 留鸟 广布种 LC LC L +
    60 燕隼F. subbuteo 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    61 雀形目
    Passeriformes
    八色鸫科
    Pittidae
    蓝翅八色鸫Pitta moluccensis 迷鸟 东洋界 LC DD L +
    62 黄鹂科
    Oriolidae
    黑枕黄鹂Oriolus chinensis 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    63 莺雀科
    Vireonidae
    淡绿鵙鹛Pteruthius xanthochlorus 留鸟 东洋界 LC NT L +
    64 山椒鸟科
    Campephagidae
    小灰山椒鸟Pericrocotus cantonensis 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    65 灰喉山椒鸟P. solaris 留鸟 东洋界 LC LC L +
    66 卷尾科
    Dicruridae
    灰卷尾Dicrurus leucophaeus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    67 发冠卷尾D. hottentottus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    68 伯劳科
    Laniidae
    牛头伯劳Lanius bucephalus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    69 红尾伯劳L. cristatus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    70 棕背伯劳L. schach 留鸟 东洋界 LC LC L +
    71 鸦科
    Corvidae
    松鸦Garrulus glandarius 留鸟 古北界 LC LC LC + +
    72 红嘴蓝鹊Urocissa erythrorhyncha 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    73 灰树鹊Dendrocitta formosae 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    74 雀形目
    Passeriformes
    鸦科
    Corvidae
    喜鹊Pica pica留鸟 古北界 LC LC L +
    75 白颈鸦Corvus pectoralis 留鸟 广布种 VU NT L +
    76 大嘴乌鸦C. macrorhynchos 留鸟 广布种 LC LC L +
    77 山雀科
    Paridae
    煤山雀Periparus ater 留鸟 东洋界 LC LC L +
    78 黄腹山雀Pardaliparus venustulus 留鸟 东洋界 LC LC L + +
    79 大山雀Parus cinereus 留鸟 广布种 LC LC L + +
    80 黄颊山雀Machlolophus spilonotus 留鸟 东洋界 LC LC L + +
    81 扇尾莺科
    Cisticolidae
    褐山鹪莺Prinia polychroa 迷鸟 东洋界 LC LC L +
    82 纯色山鹪莺P. inornata 留鸟 东洋界 LC LC L +
    83 燕科
    Hirundinidae
    崖沙燕Riparia riparia留鸟 古北界 LC LC L +
    84 家燕Hirundo rustica夏候鸟 古北界 LC LC L +
    85 金腰燕Cecropis daurica夏候鸟 广布种 LC LC L +
    86 鹎科
    Pycnonotidae
    领雀嘴鹎Spizixos semitorques留鸟 东洋界 LC LC L + +
    87 黄臀鹎Pycnonotus xanthorrhous留鸟 东洋界 LC LC L + +
    88 白头鹎P. sinensis留鸟 东洋界 LC LC L + +
    89 绿翅短脚鹎Ixos mcclellandii留鸟 东洋界 LC LC L + +
    90 栗背短脚鹎Hemixos castanonotus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    91 黑短脚鹎H. leucocephalus夏候鸟 东洋界 LC LC L + +
    92 柳莺科
    Phylloscopidae
    褐柳莺Phylloscopus fuscatus旅鸟 古北界 LC LC L +
    93 巨嘴柳莺P. schwarzi旅鸟 古北界 LC LC L + +
    94 黄腰柳莺P. proregulus冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    95 黄眉柳莺P. inornatus旅鸟 古北界 LC LC L + +
    96 极北柳莺P. borealis旅鸟 古北界 LC LC L +
    97 冕柳莺P. coronatus旅鸟 古北界 LC LC L +
    98 冠纹柳莺P. claudiae夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    99 黄胸柳莺P. cantator迷鸟 东洋界 LC LC L +
    100 金眶鹟莺Seicercus burkii迷鸟 东洋界 LC LC L +
    101 栗头鹟莺S. castaniceps夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    102 树莺科
    Cettiidae
    棕脸鹟莺Abroscopus albogularis留鸟 东洋界 LC LC L + +
    103 强脚树莺Horornis fortipes留鸟 东洋界 LC LC L + +
    104 长尾山雀科
    Aegithalidae
    红头长尾山雀Aegithalos concinnus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    105 莺鹛科
    Sylviidae
    棕头鸦雀Sinosuthora webbianus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    106 绣眼鸟科
    Zosteropidae
    栗耳凤鹛Yuhina castaniceps留鸟 东洋界 LC LC L +
    107 暗绿绣眼鸟Zosterops japonicus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    108 林鹛科
    Timaliidae
    斑胸钩嘴鹛Erythrogenys gravivox留鸟 东洋界 LC LC L +
    109 棕颈钩嘴鹛Pomatorhinus ruficollis留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    110 红头穗鹛Cyanoderma ruficeps留鸟 东洋界 LC LC L + +
    111 幽鹛科
    Pellorneidae
    灰眶雀鹛Alcippe morrisonia留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    112 噪鹛科
    Leiothrichidae
    画眉Garrulax canorus留鸟 东洋界 LC NT LC + +
    113 灰翅噪鹛G. cineraceus留鸟 东洋界 LC LC C +
    114 黑脸噪鹛G. perspicillatus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    115 雀形目
    Passeriformes
    噪鹛科
    Leiothrichidae
    小黑领噪鹛G. monileger留鸟 东洋界 LC LC C + +
    116 黑领噪鹛G. pectoralis留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    117 棕噪鹛G. berthemyi留鸟 东洋界 LC LC L + +
    118 白颊噪鹛G. sannio留鸟 东洋界 LC LC L + +
    119 红嘴相思鸟Leiothrix lutea留鸟 东洋界 LC LC L + +
    120 䴓科
    Sittidae
    普通䴓Sitta europaea留鸟 古北界 LC LC L +
    121 河乌科
    Cinclidae
    褐河乌Cinclus pallasii留鸟 广布种 LC LC L + +
    122 椋鸟科
    Sturnidae
    八哥Acridotheres cristatellus留鸟 东洋界 LC LC L +
    123 鸫科
    Turdidae
    白眉地鸫Geokichla sibirica旅鸟 东洋界 LC LC C +
    124 虎斑地鸫Zoothera aurea冬候鸟 古北界 LC LC C + +
    125 灰背鸫Turdus hortulorum冬候鸟 古北界 LC LC L +
    126 乌鸫T. mandarinus留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    127 白腹鸫T. pallidus冬候鸟 古北界 LC LC C +
    128 红尾斑鸫T. naumanni旅鸟 古北界 LC LC L +
    129 鹟科
    Muscicapidae
    红胁蓝尾鸲Tarsiger cyanurus冬候鸟 古北界 LC LC LC + +
    130 鹊鸲Copsychus saularis留鸟 东洋界 LC LC L +
    131 北红尾鸲Phoenicurus auroreus冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    132 红尾水鸲Rhyacornis fuliginosa留鸟 古北界 LC LC L + +
    133 白顶溪鸲Chaimarrornis leucocephalus夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    134 紫啸鸫Myophonus caeruleus留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    135 小燕尾Enicurus scouleri留鸟 古北界 LC LC L + +
    136 黑背燕尾E. immaculatus留鸟 东洋界 LC LC L +
    137 灰背燕尾E. schistaceus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    138 白额燕尾E. leschenaulti留鸟 东洋界 LC LC L +
    139 灰林䳭Saxicola jerdoni留鸟 东洋界 LC LC L +
    140 蓝头矶鸫Monticola cinclorhyncha留鸟 古北界 LC LC L +
    141 蓝矶鸫M. solitarius留鸟 古北界 LC LC LC +
    142 北灰鹟Muscicapa dauurica旅鸟 古北界 LC LC L +
    143 白眉姬鹟Ficedula zanthopygia夏候鸟 古北界 LC LC L +
    144 白腹蓝鹟Cyanoptila cyanomelana旅鸟 古北界 LC LC L +
    145 白腹暗蓝鹟C. cumatilis旅鸟 古北界 LC LC L +
    146 白喉林鹟Cyornis brunneatus夏候鸟 东洋界 VU VU L +
    147 叶鹎科
    Chloropseidae
    橙腹叶鹎Chloropsis hardwickii留鸟 东洋界 LC LC L +
    148 梅花雀科
    Estrildidae
    白腰文鸟Lonchura striata留鸟 东洋界 LC LC L + +
    149 梅花雀科
    Estrildidae
    斑文鸟L. punctulata留鸟 东洋界 LC LC L + +
    150 雀科
    Passeridae
    山麻雀Passer cinnamomeus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    151 麻雀P. montanus留鸟 广布种 LC LC L + +
    152 鹡鸰科
    Motacillidae
    山鹡鸰Dendronanthus indicus夏候鸟 古北界 LC LC L +
    153 黄鹡鸰Motacilla tschutschensis旅鸟 古北界 LC LC L +
    154 雀形目
    Passeriformes
    鹡鸰科
    Motacillidae
    白鹡鸰M. alba留鸟 古北界 LC LC L + +
    155 树鹨Anthus hodgsoni冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    156 红喉鹨A. cervinus冬候鸟 古北界 LC LC L +
    157 燕雀科
    Fringillidae
    锡嘴雀Coccothraustes coccothraustes冬候鸟 古北界 LC LC L +
    158 黑尾蜡嘴雀Eophona migratoria冬候鸟 古北界 LC LC L +
    159 金翅雀Chloris sinica留鸟 广布种 LC LC L + +
    160 鹀科
    Emberizidae
    凤头鹀Melophus lathami留鸟 东洋界 LC LC L +
    161 三道眉草鹀Emberiza cioides留鸟 古北界 LC LC L +
    162 白眉鹀E. tristrami冬候鸟 古北界 LC NT L + +
    163 小鹀E. pusilla冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    164 田鹀E. rustica冬候鸟 古北界 VU LC L +
    165 灰头鹀E. spodocephala冬候鸟 古北界 LC LC L + +
      说明:LC表示低危;NT表示近危;VU表示易危;EN表示濒危;DD表示数据缺乏。L表示样线法观察;C表示红外相机监测。+表     示调查到此鸟
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    表 3  九龙山国家级自然保护区鸟类组成与保护级别
    Table 3  Taxonomic composition and national protection category of birds in Jiulongshan National Nature Reserve
    国家保护级别/种国家保护级别/种
    I
    鸡形目  1 8 2 2 雁形目  1 2 0 1
    鸽形目  1 2 0 0 夜鹰目  2 2 0 0
    鹃形目  1 4 0 0 鹤形目  1 2 0 0
    鸻形目  2 3 0 0 鹈形目  1 2 0 0
    鹰形目  1 13 0 13 鸮形目  2 7 0 7
    犀鸟目  1 1 0 0 佛法僧目 2 5 0 0
    啄木鸟目 2 7 0 0 隼形目  1 2 0 2
    雀形目  30 105 0 1 合计   49 165 2 26
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    九龙山国家级自然保护区记录到的165种鸟中,有国家Ⅰ级重点保护鸟类2种,分别为雉科的白颈长尾雉和黄腹角雉;国家Ⅱ级重点保护鸟类26种,主要为鹰形目(13种)和鸮形目(7种)物种;鸡形目和隼形目各2种;雁形目和雀形目各1种(表3)。

    被IUCN濒危物种红色名录列为易危(VU)的有5种;近危(NT)的有5种;其余155种为低危(LC)种。被中国濒危物种红色名录列为濒危(EN)的有2种,分别为黄腹角雉和乌雕;易危(VU)的有4种;近危(NT)的有12种;数据缺乏(DD)2种;其余145种为低危(LC)种。

    在居留型方面,留鸟最多,有93种,占九龙山国家级自然保护区鸟类总数的56.36%;夏候鸟28种,占比16.97%;冬候鸟27种,占比16.36%;旅鸟13种,占比7.88%;迷鸟4种,占比2.42%。在留鸟、夏候鸟、冬候鸟和旅鸟中,物种数最多的都是雀形目鸟类,分别为61种、14种、15种和11种,分别占留鸟、夏候鸟、冬候鸟和旅鸟物种数的65.59%、50.00%、55.56%和84.62%。

    在地理型方面,东洋界种最多(89种),占九龙山国家级自然保护区鸟类物种总数的53.94%;古北界种60种,占比36.36%;广布种16种,占比9.70%。东洋界种在留鸟和夏候鸟中占比最多,分别占72.04%和60.71%;古北界种在旅鸟和冬候鸟中占绝对优势,分别为84.62%和100%;记录到的本区域内121种繁殖鸟(即留鸟与夏候鸟之和)中,东洋界种最多,共84种,占69.42%。

    所有鸟类和繁殖鸟类,均以东洋界种占优势,因此认为九龙山国家级自然保护区鸟类地理区系以东洋界为主体,兼有东洋界向古北界过渡性的特征,更偏向于华南区的区系。

    样线法调查发现(表4):2016−2018年,九龙山国家级自然保护区共调查到鸟类71种,优势种为灰眶雀鹛(相对多度为28.39%,种群密度为199.88只·km−2)和红头长尾山雀(相对多度为10.19%,种群密度为71.75只·km−2)。常见种20种,密度为7~70只·km−2,如栗背短脚鹎、大山雀、棕脸鹟莺、山麻雀、麻雀等。其余49种为偶见种,种群密度小于7只·km−2

    表 4  九龙山国家级自然保护区鸟类种群密度和相对多度(2016−2018年)
    Table 4  Population density and relative abundance of birds in Jiulongshan National Nature Reserve (2016−2018)
    种名密度/(只·km−2)百分比/%优势度种名密度/(只·km−2)百分比/%优势度
    灰眶雀鹛   199.88 28.39 +++ 红头长尾山雀 71.75 10.19 +++
    栗背短脚鹎  63.47 9.01 ++ 大山雀    46.13 6.55 ++
    棕脸鹟莺   24.05 3.42 ++ 山麻雀    19.71 2.80 ++
    麻雀     19.71 2.80 ++ 红嘴蓝鹊   18.14 2.58 ++
    绿翅短脚鹎  17.74 2.52 ++ 红头穗鹛   16.16 2.30 ++
    黑短脚鹎   14.98 2.13 ++ 领雀嘴鹎   14.59 2.07 ++
    棕头鸦雀   13.40 1.90 ++ 红尾水鸲   11.43 1.62 ++
    白额燕尾   9.86 1.40 ++ 白鹡鸰    9.86 1.40 ++
    棕颈钩嘴鹛  9.46 1.34 ++ 松鸦     9.07 1.29 ++
    灰喉山椒鸟  8.67 1.23 ++ 白鹇     7.88 1.12 ++
    锡嘴雀    7.88 1.12 ++ 画眉     7.49 1.06 ++
    白头鹎    6.70 0.95 + 灰背燕尾   5.52 0.78 +
    小灰山椒鸟  5.52 0.78 + 灰树鹊    4.34 0.62 +
    灰胸竹鸡   3.94 0.56 + 小燕尾    3.94 0.56 +
    黑脸噪鹛   3.55 0.50 + 红嘴相思鸟  3.55 0.50 +
    强脚树莺   3.55 0.50 + 北红尾鸲   3.15 0.45 +
    红胁蓝尾鸲  3.15 0.45 + 黄颊山雀   2.37 0.34 +
    黄腰柳莺   2.37 0.34 + 环颈雉    1.97 0.28 +
    黄眉柳莺   1.97 0.28 + 棕噪鹛    1.97 0.28 +
    白眉鹀    1.58 0.22 + 斑胸钩嘴鹛  1.58 0.22 +
    冠纹柳莺   1.58 0.22 + 黄臀鹎    1.58 0.22 +
    灰头鹀    1.58 0.22 + 斑文鸟    1.18 0.17 +
    褐河乌    1.18 0.17 + 黄腹山雀   1.18 0.17 +
    极北柳莺   1.18 0.17 + 树鹨     1.18 0.17 +
    白腰文鸟   0.79 0.11 + 斑姬啄木鸟  0.79 0.11 +
    橙腹叶鹎   0.79 0.11 + 大鹰鹃    0.79 0.11 +
    黑领噪鹛   0.79 0.11 + 黄腹角雉   0.79 0.11 +
    暗绿绣眼鸟  0.39 0.06 + 白颊噪鹛   0.39 0.06 +
    大斑啄木鸟  0.39 0.06 + 红脚田鸡   0.39 0.06 +
    红脚鹬    0.39 0.06 + 黄鹡鸰    0.39 0.06 +
    黄嘴栗啄木鸟 0.39 0.06 + 金翅雀    0.39 0.06 +
    巨嘴柳莺   0.39 0.06 + 冕柳莺    0.39 0.06 +
    鹊鸲     0.39 0.06 + 四声杜鹃   0.39 0.06 +
    乌鸫     0.39 0.06 + 小鹀     0.39 0.06 +
    星头啄木鸟  0.39 0.06 + 紫啸鸫    0.39 0.06 +
    棕腹啄木鸟  0.39 0.06 +
      说明:+表示偶见种;++表示常见种;+++表示优势种
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    对比历史记录,2016−2018年的鸟类监测活动记录到的81种鸟类中,有22种为九龙山国家级自然保护区新纪录到的鸟种,均为雀形目鸟类(表2),其中19种为样线法记录到的鸟类,4种为红外相机记录到的鸟类;从地理型和居留型角度来看,新记录种中大多数为繁殖鸟类(夏候鸟和留鸟,18种)和东洋界种(13种)。

    浙江九龙山国家级自然保护区地形复杂,属中亚热带湿润季风气候,四季分明,雨水充沛,优良的生态环境使得这里的鸟类物种多样性十分丰富[2]。保护区面积仅55.25 km2,但鸟类物种数超过浙江省鸟类物种数的30%[8];森林覆盖率高(98.8%),山间多溪流而少大型湖泊,以雀形目鸟占优势(105种,63.64%),如一些噪鹛科、鹟科、柳莺科、鹎科、鹀科在本地种类较多。样线调查数据显示:灰眶雀鹛和红头长尾山雀等2种喜欢集群生活的鸟类为本地优势种。

    在中国动物地理的划分上,浙江省属于东洋界华中区的东部丘陵平原亚区,与古北界华北区黄淮平原亚区相毗邻[5],省内鸟类组成兼具古北界与东洋界成分。九龙山国家级自然保护区位于浙江省西南部较低纬度带内,绝大部分鸟类组成为东洋界种(53.94%)和古北界种(36.36%),由此认为九龙山国家级自然保护区鸟类组成具有东洋界和古北界相混杂和过渡的特征,且偏向于东洋界。研究发现:位于浙江省西北部较高纬度的天目山地区鸟类组成中,东洋界种(51.8%)占比略高于古北界种(44.04%)[9];而位于九龙山南部、浙江省较低纬度的凤阳山鸟类组成中,东洋界种(63.5%)则远高于古北界种(24.3%)[10]。由此可见,随地理位置向华南区移动,鸟类群落中东洋界成分增加。

    就居留型而言,九龙山国家级自然保护区鸟类中留鸟最多(93种),占鸟类物种数的一半以上(56.36%);夏候鸟(28种)和冬候鸟(27种)次之。除留鸟外,黑短脚鹎、三宝鸟、发冠卷尾等夏候鸟多在浙江以南的东洋界越冬而飞来此地繁殖;北红尾鸲、灰背鸫、苍鹰等冬候鸟多在古北区繁殖而飞来此地越冬。因此认为研究区鸟类组成中的夏候鸟主要是东洋界种(17种,60.71%),冬候鸟主要是古北界种(27种,100.00%)。该区旅鸟大多为古北界种(11种,84.62%),由此不难推测,该保护区是北灰鹟、褐柳莺、极北柳莺等旅鸟秋季由北向南或春季由南向北的迁徙途径地。

    研究区共观察到国家级重点保护鸟类或中国和IUCN红色名录中的受胁种37种,占本区所有物种数的22.42%。近年来,利用红外相机监测鸟类(夜行性以及地栖性鸟类)的作用突出[11],在监测对人类活动敏感或不易在样线法中发现或迅速隐秘踪影而难以辨别物种上尤其有用。2012−2013年4个月[1]和本次调查中利用红外相机监测到九龙山国家级自然保护区鸟类物种数共26种,占研究区鸟类物种总数的15.76%,包括6种雉科鸟类,7种近地面活动的鸫科鸟类,其中灰翅噪鹛、白眉地鸫、白腹鸫为红外相机单独监测到。由于红外相机可以连续24 h无干扰工作,能更全面记录区域内的物种,更真实估测雉类种群数量大小并探究其分布活动规律,因此结合红外相机监测法对黄腹角雉[12]、白颈长尾雉[13]等中国特有珍禽进行生态学研究,可为保护工作的实施拓宽思路。

    感谢浙江大学生命科学学院任鹏参与红外相机监测与物种鉴定工作;感谢曾頔、赵郁豪、李家琦、周浩楠、金挺浩等同学参与鸟类群落调查工作。

  • 图  1  竹炭与有机肥配施对土壤理化性质的影响

    Figure  1  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on soil physical and chemical properties

    图  2  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝日均光合特性的影响

    Figure  2  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on daily averaged photosynthetic characteristics of B. oleracea var. capitata f. rubra

    图  3  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝产量的影响

    Figure  3  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on yield of B. oleracea var. capitata f. rubra

    图  4  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝品质的影响

    Figure  4  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on quality of B. oleracea var. capitata f. rubra

    表  1  试验设计

    Table  1.   Design of field experiment

    处理代号竹炭(B)/%有机肥(F)/(t·hm−2)处理代号竹炭(B)/%有机肥(F)/(t·hm−2)
    对照0 0B6F10610
    B4F54 5B8F10810
    B6F56 5B4F20420
    B8F58 5B6F20620
    B4F10410B8F20820
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    表  2  方差分析

    Table  2.   Analysis of variance (P-values)

    参数双因素单因素处理
    竹炭有机肥竹炭×有机肥
    pH0.869<0.001***0.017*<0.001***
    有机质0.4190.011*<0.001***<0.001***
    全磷0.001**<0.001***<0.001***<0.001***
    有效磷0.001**<0.001***<0.001***<0.001***
    全钾0.522<0.001***<0.001***<0.001***
    速效钾<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
    净光合速率<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
    蒸腾速率<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
    气孔导度<0.001***0.902<0.001***<0.001***
    胞间二氧化碳摩尔分数<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
    产量0.081<0.001***0.199<0.001***
    维生素C0.3350.029*0.3340.005**
    还原糖0.041*0.001**<0.001***<0.001***
    可溶性蛋白质0.8070.003**0.8530.035*
    花青素0.027*0.045*0.2030.006**
      说明:*、**和***分别表示在0.05、0.01和0.001水平上差异显著
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-17
  • 修回日期:  2021-03-26
  • 网络出版日期:  2021-08-09
  • 刊出日期:  2021-08-20

竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
    基金项目:  “十三五”国家重点研发计划资助项目(2017YFC0505102-4)
    作者简介:

    陈丽美(ORCID: 0000-0002-0124-9743),从事生态环境与水土保持研究。E-mail: 2577230616@qq.com

    通信作者: 李小英(ORCID: 0000-0001-9634-688X),副教授,博士,从事生态环境与水土保持研究。E-mail: lxy92@126.com
  • 中图分类号: S153

摘要:   目的  探讨竹炭与有机肥配施对元谋坝区燥红壤土壤肥力及紫甘蓝Brassica oleracea var. capitata f. rubra生长的影响,为生物质炭在蔬菜生产中的合理施用以及改良燥红壤提供依据。  方法  设置3个竹炭(B)质量分数水平(4%、6%、8%),3个有机肥(F)用量水平(5、10、20 t·hm−2),采用3×3完全方案设计,加空白处理(对照)共10个处理。在9−12月每月底测定1次叶片光合特性,于12月底紫甘蓝收获后,采集0~20 cm土层土壤测定土壤养分质量分数,同时测定紫甘蓝产量和品质。  结果  竹炭与有机肥配施提高了土壤pH和有机质、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数,同时提高了紫甘蓝光合特性和产量及品质,且各处理间差异显著(P<0.05)。与对照相比,pH以B8F10处理最高,提高了0.9个单位;有机质和全钾质量分数以B4F10处理最高,分别提高了107.93%和46.06%;全磷以B8F5处理最高,提高了58.67%;有效磷以B6F20处理最高,提高了157.44%;速效钾以B8F20最高,提高了226.60%。与对照相比,除B8F5处理外,竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片各时期净光合速率均值提高了1.14%~23.54%;不同处理下紫甘蓝叶片各时期蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数均值分别提高了3.01%~43.52%和2.33%~9.11%;除B4F5处理外,紫甘蓝叶片各时期气孔导度均值较对照处理提高了2.33%~39.54%。增产效果、可溶性蛋白质和花青素质量分数均以B6F10处理最高。  结论  竹炭与有机肥配施为紫甘蓝生长持续供应养分,促进紫甘蓝生长,提高了紫甘蓝产量和品质,最佳配比为有机肥10 t·hm−2和竹炭6%配合施用。图4表2参34

English Abstract

郑英茂, 刘娟, 潘成椿, 等. 九龙山国家级自然保护区鸟类组成特征分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
引用本文: 陈丽美, 李小英, 李俊龙, 等. 竹炭与有机肥配施对土壤肥力及紫甘蓝生长的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(4): 774-783. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
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Citation: CHEN Limei, LI Xiaoying, LI Junlong, et al. Effects of combined application of bamboo charcoal and organic fertilizer on soil fertility and growth of Brassica oleracea var. capitata f. rubra[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(4): 774-783. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200723
  • 紫甘蓝Brassica oleracea var. capitata f. rubra是十字花科Brassicaceae芸苔属Brassica结球甘蓝B. oleracea var. capitat的一个变型,是云南干热河谷农业区冬季特色优势农产品之一,具有适应性广、速生、早结丰产、保质期长、不易腐败和经济价值高等特点。紫甘蓝在元谋坝区种植面积较广。然而,随着当地化肥农药的大量施用,加之燥红壤黏粒较多,遇降雨土壤易板结,养分易流失,导致土壤肥力下降,影响作物的产量和品质。生物质炭是良好的土壤改良剂[1],施入土壤后会改变土壤性状,同时可作为缓释肥料载体,提高作物产量[2],近年来被广泛应用于农业生产领域。有机肥能为作物生长持续供应养分,同时能够改善土壤结构,保障蔬菜优质高产,是生产有机蔬菜不可替代的肥料[3]。有研究[4]表明:生物质炭与有机肥配施比单施更益于平邑甜茶Malus hupehensis幼苗的生长发育,更好地防控苹果Malus pumila连作障碍。李喜凤等[5]研究证明:生物质炭与有机肥配施可显著增强0~40 cm土壤总有机碳、颗粒有机碳、轻质有机碳、微生物量碳、易氧化有机碳和可溶性有机碳质量分数,有助于苹果成花,促进植株生长,提高产量。张毅博等[6]研究表明:生物质炭与有机肥的配施提高了土壤有机碳和全氮含量,从而改善土壤质地,提高土壤肥效。ARIF等[7]也研究发现:在低肥力碱性土壤中,生物质炭与有机肥的配施能显著提高磷素利用率,同时提高了玉米Zea mays-小麦Triticum aestivum的生产力和农田土壤质量。SÁNCHEZ-MONEDERO等[8]的研究结果显示:与单施生物质炭相比,生物质炭与有机肥(羊粪堆肥)混施使番茄Solanum lycopersicum果实质量增加16%,直径增加9%,硬度提高8%。目前,生物质炭与有机肥配施在经济果木和作物方面均有研究,但针对云南干热河谷坝区燥红壤改良和紫甘蓝生长的研究尚未见报道。鉴于此,本研究以元谋燥红壤为研究对象,紫甘蓝为供试材料,研究竹炭与有机肥配施对燥红壤土壤肥力及紫甘蓝光合特性、产量和品质的影响,以期获得元谋坝区紫甘蓝优质高产的配施策略,为生物炭在蔬菜生产应用中提供科学依据。

    • 田间试验于2019年7−12月在云南省楚雄彝族自治州元谋县南城街150号热区生态研究所大田试验基地(25°41.5′N,101°52.6′E)进行。元谋属南亚热带干热季风气候,热量充足,年平均气温为21.9 ℃,年平均降水量613.8 mm,年日照时数2 670.4 h,无霜期302~331 d。

    • 供试土壤燥红壤(0~20 cm)基本理化性质为pH 6.60,有机质6.30 g·kg−1,全氮0.65 g·kg−1,全磷2.20 g·kg−1,全钾17.22 g·kg−1,速效磷10.67 mg·kg−1,速效钾108.41 mg·kg−1

      供试紫甘蓝品种为普罗米悠‘Puluomiyou’,是元谋干热河谷地区主要种植的紫甘蓝品种,其生长期约100~120 d,为云南省农业科学院热区生态农业研究所提供。

      供试生物质炭为竹炭,购于福建优选炭业有限责任公司。其以竹材经450~480 ℃温度炭化1 h而成。竹炭pH为11.31,有机碳质量分数为860.60 g·kg−1,全氮10.30 g·kg−1,平均孔径为2.654 43 nm。

      供试有机肥为当地农户常用的经羊粪发酵产生的堆肥,其pH为7.63,氮、五氧化二磷、氧化钾质量分数分别为46.00、14.50、9.80 g·kg−1

    • 采用3×3完全方案设计,设置竹炭用量3个水平,有机肥用量3个水平,加上空白对照(ck),共计10个处理(表1)。每个处理3次重复。

      表 1  试验设计

      Table 1.  Design of field experiment

      处理代号竹炭(B)/%有机肥(F)/(t·hm−2)处理代号竹炭(B)/%有机肥(F)/(t·hm−2)
      对照0 0B6F10610
      B4F54 5B8F10810
      B6F56 5B4F20420
      B8F58 5B6F20620
      B4F10410B8F20820

      试验地总面积为600 m2,每个小区面积为20 m2(4 m×5 m),每个处理3个重复,共30个小区。于2019年7月用旋耕机将小区土壤翻匀晾晒,并用铁板将各小区隔开。7月末按照试验设计将生物质炭和有机肥一次性施入小区(随机组合),并再次将土壤翻匀(土肥厚度约30 cm)。9月5日种植长势均一株高为6.57~7.50 cm紫甘蓝幼苗,株距为30.00 cm,行距为20.00 cm,并覆膜,保持充分灌水,后期隔3 d灌水1次。在9月底和10月底进行追肥(每个小区追施尿素300 g,磷酸二氢钾140 g),促进紫甘蓝幼苗期和莲座期生长。试验灌溉方式为地表滴灌,每株幼苗1个滴头,滴头设置在同一侧,滴头与幼苗的距离约为3 cm,滴头间距与株距相同。期间管理方式按当地方式管理。

    • 土壤:2019年12月底紫甘蓝采收后,在每个小区采用5点取样法采集0~20 cm土层土样,并将每个处理混匀带回实验室风干。一部分过1.00 mm筛,装自封袋用于土壤pH和速效成分的测定;另一部分过0.25 mm筛,装自封袋用于土壤有机质、全磷和全钾质量分数的测定。土壤理化性质参照文献[9]测定。其中,土壤pH采用pH酸度计(PHS-3C,PHS-4C 型)测定;土壤有机质质量分数采用油浴加热-重铬酸钾氧化容量法测定;全磷采用高氯酸消解-钼锑抗比色法测定;土壤有效磷采用Brayl 法(0.025~0.030 mol·L−1,氟化铵)浸提剂测定;全钾和速效钾均使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定。

      光合特性:定期观测紫甘蓝生长状况,于每月月底选择晴朗天气在11:00−16:00采用Li-6400Xt测定紫甘蓝不同生长时期(幼苗期、莲座期、结球期、成熟期)叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳摩尔分数。

      产量和品质:12月底紫甘蓝收获后称量,记录每个小区紫甘蓝产量,并在每个小区选取长势基本一致的10株,去掉外叶,进行维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素等品质分析。其中:可溶性蛋白质采用考马斯亮蓝G-250染色法测定,维生素C采用2,6-二氯酚靛比色法,还原糖采用3,5-二硝基酚水杨酸比色法测定,花青素采用质量分数为1%盐酸浸提比色法测定[10]

    • 数据采用Excel 2016进行整理,使用Origin 2017作图,采用SPSS 21.0统计分析软件进行双因素方差分析和多重比较,用Duncan法比较处理间的差异显著性(P<0.05)。

    • 图1可知:竹炭与有机肥配施对紫甘蓝地土壤pH以及有机质、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数均具有不同程度的影响。与对照相比,竹炭与有机肥配施能显著提高土壤速效钾质量分数(P<0.05),同时高量有机肥与竹炭配施显著提高了土壤有效磷质量分数(P<0.05)。其中,pH以B8F10处理最高;有机质和全钾以B4F10处理最高,分别提高了107.93%和46.06%;全磷以B8F5处理最高,提高了58.67%;有效磷以B6F20处理最高,提高了157.44%;速效钾以B8F20最高,提高了226.60%。

      图  1  竹炭与有机肥配施对土壤理化性质的影响

      Figure 1.  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on soil physical and chemical properties

      在5 t·hm−2有机肥用量条件下,土壤有机质和全磷质量分数随竹炭比例的增加而增加,全钾和有效磷以B6F5处理较高,而对速效钾无显著影响(P>0.05)。在10 t·hm−2有机肥用量下,土壤有机质和全钾质量分数以B4F10处理较高,全磷以B6F10处理较高,高比例竹炭的施用反而降低了土壤有机质和全磷质量分数,有效磷和速效钾质量分数随竹炭量的增加而增加,但对速效钾影响不显著。在20 t·hm−2有机肥用量下,土壤速效养分(有效磷和速效钾质量分数)均较高,有机质质量分数随竹炭比例的增加而增加,全磷、全钾和有效磷以B6F20处理最高,速效钾以B8F20处理最高。而在同一有机肥用量下,各处理间土壤pH均无显著差异(P>0.05)。

    • 图2可知:与对照相比,除紫甘蓝幼苗期外,竹炭和有机肥配施后紫甘蓝各生长时期的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳摩尔分数总体上有提高趋势。紫甘蓝叶片净光合速率从幼苗期到结球期不断增大,在结球期达到顶峰,成熟期逐渐减弱;叶片蒸腾速率和气孔导度(除对照外)在莲座期最大,结球期和成熟期逐渐减弱;除对照和B4F5处理外,叶片胞间二氧化碳摩尔分数在莲座期达到最大,紫甘蓝叶片光合作用从幼苗期到结球期逐渐增强,而成熟期逐渐减弱。与对照相比,除B8F5处理外,竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片4个时期净光合速率均值提高了1.14%~23.54%;竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片4个时期蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数均值较对照分别提高了3.01%~43.52%和2.33%~9.11%;除B4F5处理外,竹炭与有机肥配施对紫甘蓝叶片4个时期气孔导度均值较对照处理提高了2.33%~39.54%。

      图  2  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝日均光合特性的影响

      Figure 2.  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on daily averaged photosynthetic characteristics of B. oleracea var. capitata f. rubra

      在5 t·hm−2有机肥用量下,B6F5处理各时期叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均能维持较高水平,与另外2个处理相比,叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别增加了9.08%~24.55%、1.56%~11.28%和18.18%~23.81%,而对叶片胞间二氧化碳摩尔分数无显著差异。在10 t·hm−2有机肥用量下,各时期叶片净光合速率随竹炭比例的增加而增加,与B4F10相比,B6F10和B8F10处理的净光合速率均值分别提高了6.30%和13.84%;叶片蒸腾速率以B6F10处理较高,较B4F10和B8F10处理分别提高了16.44%和12.70%,而对叶片气孔导度和胞间二氧化碳摩尔分数无显著性差异。在20 t·hm−2有机肥用量下,叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数随竹炭量的增加而呈减弱趋势,B6F20和B8F20较B4F20处理对叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间二氧化碳摩尔分数分别降低了8.93%~19.48%、2.41%~10.68%和4.48%~5.16%,而叶片气孔导度则以B6F20处理较高,较B4F20和B8F20处理分别提高了11.11%和5.26%。

    • 与对照相比,竹炭与有机肥配施均不同程度提高了紫甘蓝产量且各处理间表现不同,增产幅度为9.28%~58.11%,其中以B6F10处理下紫甘蓝产量最高,其次为B8F10处理,紫甘蓝产量分别较对照提高了58.11%和44.16%(图3)。当有机肥用量为5和20 t·hm−2时,紫甘蓝产量随竹炭用量的增加呈现下降的趋势;当有机肥用量为10 t·hm−2时,紫甘蓝产量以B5F10处理较高,但处理间差异不显著(P>0.05)。综合来看,10 t·hm−2有机肥用量下添加6%竹炭处理对紫甘蓝增产效果最佳。

      图  3  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝产量的影响

      Figure 3.  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on yield of B. oleracea var. capitata f. rubra

    • 图4显示:与对照相比,竹炭与有机肥配施均提高了紫甘蓝维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素质量分数。紫甘蓝中维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素质量分数分别提高了13.79%~33.29%、0.06%~11.17%、5.44%~27.97%和8.00%~33.88%,其中维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素质量分数分别以B4F10、B8F5、B6F10、B6F10处理下最高。在同一有机肥用量条件下,各处理间紫甘蓝中维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素质量分数无显著差异(P>0.05),其中,在5 t·hm−2有机肥用量下,维生素C和花青素质量分数以B6F5处理较高,还原糖随竹炭量的增加略有增加,可溶性蛋白质以B4F5处理较高;在10 t·hm−2有机肥用量下,维生素C质量分数随竹炭比例的增加而略微有下降的趋势,可溶性蛋白质和花青素质量分数以B6F10处理较高,还原糖无显著差异;在20 t·hm−2有机肥用量下,维生素C、可溶性蛋白质和花青素质量分数以B6F20处理较高,而还原糖随竹炭比例的增加而降低。

      图  4  竹炭与有机肥配施对紫甘蓝品质的影响

      Figure 4.  Effects of bamboo charcoal and organic fertilizer application on quality of B. oleracea var. capitata f. rubra

    • 本研究土壤样品采集于紫甘蓝成熟期,因此,采用土壤基本理化性质、成熟期的紫甘蓝光合特性指标和产量及品质进行双因素和单因素方差分析。表2显示:竹炭添加比例对土壤速效钾、土壤全磷、有效磷质量分数和紫甘蓝光合特性有极显著影响(P<0.01),对紫甘蓝还原糖和花青素质量分数有显著影响(P<0.05);有机肥用量对土壤pH、全磷、有效磷、全钾、速效钾质量分数及紫甘蓝净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳摩尔分数、产量和紫甘蓝还原糖、可溶性蛋白质质量分数有极显著影响(P<0.01),对土壤有机质、紫甘蓝维生素C和花青素质量分数具有显著影响(P<0.05);除土壤pH外,竹炭与有机肥的交互效应对土壤pH具有显著影响(P<0.05);对土壤其他理化性质、紫甘蓝光合特性和还原糖质量分数均具有极显著影响(P<0.01),而各处理对紫甘蓝可溶性蛋白质有显著影响(P<0.05),对土壤理化性质和紫甘蓝光合特性、产量及其维生素C、还原糖、花青素均具有极显著的影响(P<0.01)。

      表 2  方差分析

      Table 2.  Analysis of variance (P-values)

      参数双因素单因素处理
      竹炭有机肥竹炭×有机肥
      pH0.869<0.001***0.017*<0.001***
      有机质0.4190.011*<0.001***<0.001***
      全磷0.001**<0.001***<0.001***<0.001***
      有效磷0.001**<0.001***<0.001***<0.001***
      全钾0.522<0.001***<0.001***<0.001***
      速效钾<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
      净光合速率<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
      蒸腾速率<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
      气孔导度<0.001***0.902<0.001***<0.001***
      胞间二氧化碳摩尔分数<0.001***<0.001***<0.001***<0.001***
      产量0.081<0.001***0.199<0.001***
      维生素C0.3350.029*0.3340.005**
      还原糖0.041*0.001**<0.001***<0.001***
      可溶性蛋白质0.8070.003**0.8530.035*
      花青素0.027*0.045*0.2030.006**
        说明:*、**和***分别表示在0.05、0.01和0.001水平上差异显著
    • 紫甘蓝适宜生长环境趋向于中性[11]。本研究中竹炭(pH 11.31)和有机肥(pH 7.63)呈碱性,与对照 (pH 6.63)相比,各竹炭与有机肥配施处理均不同程度地提高了土壤pH,使土壤趋于中性。本研究发现:竹炭与有机肥配施能显著提高土壤有机质、有效磷和速效钾质量分数,同时提高土壤全磷和全钾质量分数。其原因可能是生物质炭和有机肥之间存在互作效应[12],生物质炭通过与有机矿物的相互作用,形成有机-矿物复合物,促进有机肥中碳的稳定,增加土壤有机质质量分数;生物质炭的施用能抑制土壤中氮磷的淋失[13],有机肥也能够对氮磷进行补偿[14],从而提高了土壤氮磷养分含量,弥补生物质炭本身的养分亏缺,两者具有一定的协同作用[15]。竹炭与有机肥配施还提高了土壤中全钾和速效钾质量分数,这与贺丽群等[16]的研究结果相似。总之,从对土壤肥力性状的作用方式来看,生物质炭与有机肥配施对土壤具有一定的互补性,两者通过同化作用[17-19],改善了作物对于养分的吸收及转运,促进作物对土壤营养元素的吸收。

    • 本研究表明:竹炭与有机肥配施提高了紫甘蓝各时期净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,这说明竹炭与有机肥配施有利于改善紫甘蓝生长的生理活性强度[20],增强对外界二氧化碳的捕获,导致光合作用强度增大。这可能是因为有机肥的施用可增强植物的光合性能[21],竹炭添加提高了有机肥的利用效率,且高量(20 t·hm−2)或中量(10 t·hm−2)有机肥中添加4%或6%竹炭更利于提高紫甘蓝光合特性,提高有机物质的积累,增大光合作用强度。有机肥的施用可延缓叶片的衰老,增强叶片的光合作用和抗逆性[22],同时,有机肥的施用可提高叶绿素含量,使得叶片叶肉细胞光合作用活性增加[23],进而导致紫甘蓝光合作用强度增加。此外,竹炭与有机肥的配施为紫甘蓝生长提供了更多的养分。

    • 大多研究结果显示:生物质炭与有机肥配施使作物增产效果更佳,更益于植物的生长。应金耀等[24]研究表明:生物质炭与有机肥配合施用使青菜Brassica chinensis产量高于单施生物炭处理,在促进蔬菜生长方面优于其他处理。本研究显示:竹炭与有机肥配施处理的紫甘蓝产量均高于对照,其中施用10 t·hm−2的有机肥下添加6%生物质炭增产效果更佳,较对照增产58.11%,这与LI等[25]研究结果类似。生物质炭与有机或无机肥料配合施用,作物增产效果更佳[26]。韩晓亮等[27]研究表明:适量生物质炭的施用可提高根系代谢活动,确保作物稳定增产,在一定程度上可促进作物产量的积累,进而提高作物长势。但也有不一致的研究结果,表明生物质炭与无机或有机肥料配施可能受多种因素的影响,包括土壤类型、生物质炭种类、气候条件[28]、施用量和作物种类[29]等,导致生物质炭与有机或无机肥料配合施用的增产效应不同。

    • 紫甘蓝含有丰富的维生素C、还原糖、可溶性蛋白质、花青素等营养物质[30],施用有机肥(粪便、秸秆等)有利于提高养分的利用效率[31],促进紫甘蓝对养分的吸收,从而改善紫甘蓝品质。生物质炭与有机肥的配施能提高农作物品质,如张宇等[32]研究发现:氮肥减量60%和有机肥增加40%基础上添加生物质炭提高了大蒜Allium sativum 鳞茎及蒜薹中的游离氨基酸含量、可溶性糖及蔗糖含量;易洪海等[33]研究表明:生物质炭与有机肥配合施用使藜蒿Artemisia selengensis中维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白质分别增加4.80%~6.40%、1.86%~3.65%、0.74%~2.22%。本研究中,与对照相比,竹炭与有机肥配施均提高了紫甘蓝维生素C、还原糖、可溶性蛋白质和花青素质量分数,提高幅度分别为13.79%~33.29%、0.06%~11.17%、5.44%~27.97%和8.00%~33.88%,这可能是因为有机肥提高了土壤养分含量,尤其速效钾和全钾为紫甘蓝生长所必需的营养成分。双因素方差分析显示:有机肥对紫甘蓝品质具有极显著或显著影响,适量有机肥与生物质炭配施可以促进农作物生长发育,提高蔬菜品质[34]。本研究结果显示:6%竹炭与中量(10 t·hm−2)有机肥配施对紫甘蓝可溶性蛋白质和花青素质量分数提升效果更佳,且产量较高。这可能是因为生物质炭孔隙发达,有机肥肥效长,可为紫甘蓝的生长持续供应养分。

    • 与对照相比,竹炭与有机肥配施提高了土壤pH,同时提高了有机质、全磷、有效磷、全钾和速效钾质量分数;提高了紫甘蓝叶片除幼苗期外其他时期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳摩尔分数;总体上提高了紫甘蓝产量,同时提高了紫甘蓝维生素C、还原糖、可溶性蛋白质、花青素质量分数。从紫甘蓝增产效益来看,添加6%竹炭与10 t·hm−2的有机肥为最佳施肥配比,该处理下紫甘蓝可溶性蛋白质和花青素质量分数最高。竹炭、有机肥、竹炭与有机肥的交互效应对土壤养分质量分数与紫甘蓝叶片光合特性指标、产量、品质有极显著或显著的影响,竹炭与有机肥配施为紫甘蓝生长持续供应养分,促进紫甘蓝生长,提高紫甘蓝产量和品质。

参考文献 (34)

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