夏桂敏 王宇佳 王淑君 楊情峰 遲道才

(沈陽農(nóng)業(yè)大學水利學院, 沈陽 110866)

0 引言

花生作為一種耐旱耐瘠的重要油料作物，是促進旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展的理想作物[1]。遼寧省是我國花生主要產(chǎn)區(qū)之一，其中約有50%的種植面積分布于遼西北風沙區(qū)[2]，該區(qū)域優(yōu)越的光熱資源和典型的干旱半干旱氣候類型，能夠為花生生長提供有利的自然條件。磷素是花生生長所必需的營養(yǎng)元素之一，主要來源于土壤有效磷的供應。作為能被直接吸收利用的土壤有效磷，其含量是評價土壤供磷能力的一個重要指標，但由于土壤對磷有著強烈的固定作用[3]，致使植株可直接吸收利用的土壤有效磷含量較低；另外，遼西北風沙區(qū)的土質(zhì)類型為砂壤土，該土壤保水保肥能力差，磷素流失容易，嚴重限制了該地區(qū)花生的生產(chǎn)潛力。因此，改善該地區(qū)土壤磷素有效性，促進花生產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

研究表明，土壤水分狀況對土壤磷素的形態(tài)轉(zhuǎn)化及有效性有著重要的影響[4]。不同灌溉方式下，土壤水分狀況表現(xiàn)不同，土壤磷素的有效性也隨之不同。這可能是因為土壤水分條件能夠影響土壤磷素遷移速率[5]以及根際土壤閉蓄態(tài)磷含量[6]，進而影響根系附近土壤有效磷含量。除水分外，施用生物炭亦可提高土壤中磷的有效性[7-9]。生物炭作為一種新型環(huán)保的吸附劑和改良劑，是生物質(zhì)在無氧條件下熱解的產(chǎn)物。施用生物炭能提高土壤磷含量，是由于生物炭的灰分中含有一定的磷，施入土壤后直接提高土壤有效磷含量；同時，生物炭具有豐富的陰陽離子交換位點，可與Al3+和Fe3+競爭吸附磷酸根離子，從而降低鐵鋁氧化物對磷的固定作用；另外，生物炭對土壤pH值的改變可提高磷素的生物可利用性[10]。CHINTALA等[11]報道了玉米秸稈生物炭對磷的吸附能力高于以其他原材料制成的生物炭。高天一等[12]通過5年連續(xù)施用生物炭發(fā)現(xiàn)，施用生物炭可顯著提高土壤中的有效磷含量。許多研究表明，生物炭對提高酸性土壤中有效磷含量的效果更為明顯[13]。生物炭對作物(玉米、小麥、苜蓿和花生)產(chǎn)量的影響已被廣泛報道，但不同生物炭施用量下作物產(chǎn)量變化卻有不同表現(xiàn)[14-17]。因此，有必要在不同區(qū)域不同作物上探究出其最佳的生物炭施用量。

作物的根系形態(tài)對土壤磷素的吸收利用發(fā)揮著重要作用，為了更多地獲取土壤中的磷，作物通過促進根系生長，以增加土壤磷的有效性[18]。然而，目前有關(guān)從根系角度研究不同灌溉方式和生物炭用量互作對作物磷素吸收利用的報道相對較少?；诖?，本試驗通過連續(xù)2年在不同灌溉方式下施用不同用量生物炭，從土壤、根系、植株方面深入探究花生各生育期根系形態(tài)、土壤有效磷含量和植株磷吸收對不同灌溉方式下生物炭施用量的響應，以期為改善遼西北風沙區(qū)土壤肥力、提高花生生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018—2019年在遼寧省阜新蒙古族自治縣實驗站(北緯41°42′～42°55′，東經(jīng)121°2′～122°54′，海拔213 m)進行。該地屬于北溫帶半干旱季風大陸性氣候區(qū)，多年平均降雨量493.1 mm，年平均氣溫7.2℃，作物生育期平均氣溫20.2℃，試驗地土壤類型為砂壤土，容重為1.45 g/cm3，pH值5.96，有機質(zhì)質(zhì)量比8.38 g/kg、全氮質(zhì)量比0.62 g/kg、有效磷質(zhì)量比18.14 mg/kg、速效鉀質(zhì)量比141.83 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用裂區(qū)設(shè)計，設(shè)置灌溉方式和生物炭施用量2因素，主區(qū)為灌溉方式，包括溝灌(F)、滴灌(D)和膜下滴灌(M)3種灌溉方式，灌溉標準為在花針期和結(jié)莢期當土壤含水率降至田間持水率的55%時，灌水至田間持水率的90%，苗期和飽果期不進行灌溉。子區(qū)為生物炭施用量，包括0 t/hm2(B0)、10 t/hm2(B10)、20 t/hm2(B20)和40 t/hm2(B40)4個水平，3次重復，共36個處理。小區(qū)面積為7.5 m×1 m。

花生品種為小白沙1016。玉米秸稈生物炭購自沈陽隆泰生物工程有限公司，該生物炭是在無氧條件下600℃高溫裂解30 min制成。生物炭pH值為8.14，碳質(zhì)量分數(shù)18.87%，全氮質(zhì)量分數(shù)0.58%，有效磷和速效鉀質(zhì)量比為0.33、4.76 g/kg。在2018年播種前，將生物炭均勻混合施入0～20 cm土壤中。采用大壟雙行種植模式，種植密度為1.67×105穴/hm2。施肥方式為播種時一次性施入N 50 kg/hm2、P2O5169.6 kg/hm2和K2O 156.0 kg/hm2。灌溉水源來自地下水，用水表控制各小區(qū)灌水量，其他管理同當?shù)靥镩g管理一致。

1.3 測定指標

1.3.1根系形態(tài)

于苗期、花針期、結(jié)莢期和飽果期，每個小區(qū)選取生長一致的代表性花生植株3株，以莖稈為中心，用平板鏟挖取(長、寬、深分別為15、15、40 cm，其中40 cm為有效根深度[19])土塊，利用緩水流洗凈，其下放置100目尼龍網(wǎng)袋以避免脫落的根被沖走。利用WinRHIZO Pro LA2400型根系掃描儀進行圖像掃描；再用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對圖像進行分析，并計算根長(cm)、根表面積(cm2)和根體積(cm3)。

1.3.2干物質(zhì)及磷素積累量

于各生育期末，采集各小區(qū)長勢一致的代表性花生植株3株，將其分成根、莖、葉、針、果5部分后置于干燥箱中，105℃殺青30 min后，再調(diào)至80℃干燥至質(zhì)量恒定，干燥冷卻后用電子天平稱取干物質(zhì)量。干燥的植株各器官經(jīng)粉碎過篩后，經(jīng)濃H2SO4-H2O2消煮至無色透明后定容過濾，利用德國SEAL AA3型連續(xù)流動分析儀測定植株各器官全磷含量。各器官磷素積累量計算式為

(1)

式中M——各器官磷素積累量，kg/hm2

Mi——各器官全磷含量(質(zhì)量比)，mg/kg

m——各器官干物質(zhì)量，g/株

N——一個小區(qū)花生數(shù)，株

S——一個小區(qū)面積，為7.5 m2

植株磷素積累量為各器官磷素積累量之和。

1.3.3土壤有效磷含量

各生育期末，在每個小區(qū)隨機采集3點0～20 cm土層土樣并混合，風干后過100目篩，用0.5 mol/L的NaHCO3浸提，利用德國SEAL AA3型連續(xù)流動分析儀測定磷含量，有效磷含量計算式為

P=CK

(2)

式中P——土壤有效磷含量(質(zhì)量比)，mg/kg

C——從標準曲線求得的磷質(zhì)量濃度，mg/L

K——浸提時的液土比，為50 mL∶2.50 g

1.3.4產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

花生成熟后，在每個小區(qū)中心選取無缺苗且長勢整齊的1 m2計產(chǎn)區(qū)，單打單收，將莢果風干至含水率為14%，再測定莢果產(chǎn)量、籽仁產(chǎn)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、總果數(shù)和飽果數(shù)，并計算出仁率、飽果率。

1.4 統(tǒng)計與分析

用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)。采用SAS 9.0軟件進行裂區(qū)方差分析，其中灌溉方式為主區(qū)，生物炭施用量為子區(qū)，利用Turkey’s HSD檢測對主因子及交互因子不同水平間均值進行多次比較(P<0.05)。采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉方式和生物炭用量對花生根系形態(tài)的影響

2.1.1灌溉方式和生物炭用量對花生根長的影響

不同灌溉方式和生物炭用量對花生全生育期根長的影響如表1所示。結(jié)果表明，灌溉方式顯著影響各生育期(除苗期外)花生根系長度，生物炭用量則極顯著影響全生育期花生根系長度，二者交互效應對花針期和2018年結(jié)莢期影響顯著(P<0.05)。同一生物炭用量(除B40外)下，膜下滴灌的花生根長始終表現(xiàn)為較高水平，各生育期(除苗期外)表現(xiàn)一致，其中花針期B10處理下的膜下滴灌花生根長顯著高于溝灌和滴灌。同一灌溉方式下，花生根長均隨著生物炭用量的增加，表現(xiàn)為先增加后降低的變化趨勢，在生物炭用量10 t/hm2或20 t/hm2時獲得較高的花生根長，2年各生育期溝灌和滴灌條件下二者差異不顯著，但2年花針期膜下滴灌下10 t/hm2生物炭處理的花生根長均顯著大于20 t/hm2。交互分析表明，各生育期花生根長最大值均出現(xiàn)在MB10處理，10 t/hm2生物炭處理較不施生物炭處理花生根長2年平均提高了31.3%(苗期)、50.1%(花針期)、52.8%(結(jié)莢期)、36.8%(飽果期)。由此說明，膜下滴灌下施用10 t/hm2生物炭對花生根長具有最佳的促進作用。

表1 不同灌溉方式和生物炭用量下全生育期花生根長Tab.1 Root length of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates cm

2.1.2灌溉方式和生物炭用量對花生根表面積的影響

不同灌溉方式和生物炭用量對花生全生育期根表面積的影響如表2所示。結(jié)果表明，灌溉方式顯著影響各生育期(除苗期外)花生根表面積，生物炭用量則極顯著影響全生育期花生根表面積，二者交互效應對結(jié)莢期影響顯著(P<0.05)。同一B10和B20處理下，各生育期(除苗期外)花生根表面積較大值均出現(xiàn)在膜下滴灌，其中花針期和結(jié)莢期B10處理下膜下滴灌花生根表面積顯著高于溝灌，且2年試驗結(jié)果表現(xiàn)一致。同一灌溉方式下，花生根表面積均隨生物炭用量的增加呈先升后降的變化規(guī)律，除花針期以外，其余各生育期溝灌條件下均在B20處理時得到較大的花生根表面積，但與B10處理的差異并不顯著，其余各生育期(除苗期外)3種灌溉方式下花生根表面積的最大值均為B10處理。交互分析表明，除苗期外的各生育期膜下滴灌條件下施用10 t/hm2生物炭對花生根表面積的提升效果最為明顯，且2年試驗結(jié)果表現(xiàn)一致。例如在結(jié)莢期，與不施生物炭處理相比，10 t/hm2生物炭處理的提高幅度(2年平均值)為33.0%(F)、30.5%(D)、44.6%(M)，并達到顯著性水平(P<0.05)。說明膜下滴灌和10 t/hm2生物炭的耦合處理對花生根表面積的提升效果最佳。

表2 不同灌溉方式和生物炭用量下全生育期花生根表面積Tab.2 Root surface area of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates cm2

2.1.3灌溉方式和生物炭用量對花生根體積的影響

不同灌溉方式和生物炭用量對花生全生育期根體積的影響如表3所示。結(jié)果表明，灌溉方式顯著影響花針期和結(jié)莢期的花生根體積，生物炭用量則極顯著影響全生育期花生根體積，二者交互效應僅對2019年結(jié)莢期影響極顯著(P<0.01)。除B0處理以外，同一生物炭用量下，花生根體積均在膜下滴灌條件下取得較大值，各生育期(除苗期外)表現(xiàn)一致，其中在B10處理下，花針期和結(jié)莢期膜下滴灌花生根體積與溝灌的差異達到顯著性水平(P<0.05)。同一灌溉方式下，花生根體積亦隨著生物炭用量的增多呈先增后減的趨勢，其中花針期和結(jié)莢期溝灌條件下施用20 t/hm2生物炭的花生根體積均高于其他生物炭處理，其余各生育期(除苗期外)不同灌溉方式下的花生根體積均在生物炭用量為10 t/hm2時達到最大，但B10和B20間的差異并不明顯。由此可知，膜下滴灌和適量的生物炭均可提高花生根體積，綜合考慮經(jīng)濟成本，10 t/hm2處理表現(xiàn)最佳。

表3 不同灌溉方式和生物炭用量下全生育期花生根體積Tab.3 Root volumn of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates cm3

2.2 灌溉方式和生物炭用量對花生干物質(zhì)積累的影響

不同灌溉方式和生物炭用量對全生育期花生干物質(zhì)積累的影響如表4所示。由表4可知，隨著生育進程的推進，花生干物質(zhì)積累量呈逐漸增加趨勢。結(jié)果表明，灌溉方式對各生育期(除苗期外)干物質(zhì)積累有顯著影響，生物炭用量則對全生育期干物質(zhì)積累均有極顯著影響，交互作用對花針期和結(jié)莢期以及2019年飽果期影響極顯著(P<0.01)。同一生物炭用量下，各生育期花生植株干物質(zhì)積累量最大值多出現(xiàn)在膜下滴灌，其中在B10水平下，植株干物質(zhì)積累量變化趨勢表現(xiàn)為在花針期至飽果期膜下滴灌顯著高于溝灌，在花針期和結(jié)莢期膜下滴灌顯著高于滴灌。同一灌溉方式下，各生育期干物質(zhì)積累量均隨生物炭用量的增加呈先增后降的變化趨勢，且在B10或B20時達到峰值，與B0處理相比，2年增幅分別為13.3%～50.2%和13.1%～60.9%。交互分析表明，花針期至飽果期干物質(zhì)積累量最大值均出現(xiàn)在MB10處理，與不施生物炭處理相比，膜下滴灌下施用生物炭10 t/hm2對花生植株干物質(zhì)積累量的提升效果最為明顯，并達到顯著性水平(P<0.05)。由此可見，MB10耦合處理更有利于提高花生干物質(zhì)的生產(chǎn)能力。

表4 不同灌溉方式和生物炭用量下花生干物質(zhì)積累量Tab.4 Dry matter accumulation of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates kg/hm2

2.3 灌溉方式和生物炭用量對花生磷素積累量的影響

圖1 不同灌溉方式和生物炭用量下全生育期花生磷素積累量Fig.1 P accumulation of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates

圖2 不同灌溉方式和生物炭用量下全生育期土壤有效磷含量Fig.2 Soil available P of peanut in whole growth period under different irrigation methods and biochar application rates

不同灌溉方式和生物炭用量對全生育期花生植株磷素積累量的影響如圖1(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同)所示。結(jié)果表明，灌溉方式和交互效應對各生育期(除苗期外)磷素積累量影響顯著，生物炭用量則對全生育期磷素積累量影響顯著(P<0.05)。由圖1可知，全生育期磷素積累量變化趨勢為：生育前期迅速增加，結(jié)莢期后則趨于平緩增加，至飽果期達到峰值，且2年表現(xiàn)一致。同一生物炭用量下，各生育期(除苗期外)花生植株磷素積累量均在膜下滴灌下取得最大值。以花針期為例，膜下滴灌較溝灌和滴灌2年平均提高了36.8%和23.3%。同一灌溉方式下，各生育期施用10 t/hm2和20 t/hm2生物炭均能促進磷素積累量的提高，其中在花針期和結(jié)莢期膜下滴灌條件下，B10處理顯著高于B20處理。交互分析表明，各生育期MB10處理對磷素積累量的提升效果最為明顯，并達到顯著性水平(P<0.05)。以飽果期為例，與B0相比，B10處理2年平均顯著提高了30.2%(F)、37.6%(D)、46.4%(M)。說明膜下滴灌和生物炭均有利于花生對磷素的吸收利用，并且以MB10耦合作用的提升效果最佳。

2.4 灌溉方式和生物炭用量對土壤有效磷含量的影響

不同灌溉方式和生物炭用量對全生育期土壤表層有效磷含量的影響如圖2所示。結(jié)果表明，灌溉方式及交互作用均顯著影響各生育期(除苗期外)土壤有效磷含量，生物炭用量則對全生育期土壤有效磷含量影響顯著(P<0.05)。同一B10和B20生物炭用量下，全生育期膜下滴灌土壤有效磷含量始終保持較高水平，與溝灌相比，2年平均顯著提高了45.1%(花針期)、35.2%(結(jié)莢期)、66.7%(飽果期)；與滴灌相比，2年平均提高了22.2%(花針期)、16.0%(結(jié)莢期)、33.7%(飽果期)。同一灌溉方式下，隨著生物炭用量的增多，各生育期土壤有效磷含量呈先升后降的變化趨勢，除飽果期溝灌條件外，各生育期3種灌溉方式下的土壤有效磷含量均在生物炭用量為10 t/hm2時達到最大值。交互分析表明，膜下滴灌下施用10 t/hm2生物炭時對土壤有效磷含量的提升幅度最大，與B0處理相比，2年增幅平均為139.3%(花針期)、155.3%(結(jié)莢期)、122.5%(飽果期)，并達到顯著性水平(P<0.05)。由此說明，膜下滴灌和生物炭對土壤有效磷含量有著較高的增幅能力，且MB10耦合處理對土壤有效磷含量的提升效果最佳。

2.5 灌溉方式和生物炭用量對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

圖3 不同灌溉方式和生物炭用量下花生產(chǎn)量Fig.3 Peanut yield under different irrigation methods and biochar application rates

不同水平下花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成多重比較分析如表5所示。從產(chǎn)量構(gòu)成分析可知，花生增產(chǎn)的原因主要是膜下滴灌和生物炭顯著影響了花生的出仁率和飽果率，一方面膜下滴灌的出仁率顯著高于其他兩種灌溉方式，另一方面與B0處理相比，B10處理可顯著提高花生的出仁率和飽果率(P<0.05)。由表5可知，灌溉方式和生物炭用量以及二者交互效應均對花生產(chǎn)量影響顯著(P<0.05)。結(jié)果表明(圖3)，同一生物炭用量下，膜下滴灌的花生產(chǎn)量均高于其他兩種灌溉方式，尤其在B10處理下，達到了顯著性水平(P<0.05)，與溝灌和滴灌相比，2年增幅平均值分別為10.9%和7.1%。同一灌溉方式下，花生產(chǎn)量隨生物炭用量的增多呈先升后降的趨勢，當生物炭用量為10 t/hm2時達到最大值，與不施生物炭處理相比，2年增幅平均值為11.9%，并達到顯著性水平(P<0.05)。交互分析表明，連續(xù)2年最高產(chǎn)量均為MB10處理(2年均值達到6 369.3 kg/hm2)，且MB10耦合處理對花生的增產(chǎn)效果最為明顯，與MB0處理相比，2年平均增產(chǎn)14.2%。

表5 各主因子不同水平下花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成多重比較分析Tab.5 Multiple comparison of peanut yield and its component among different levels of each main factor

3 討論

3.1 不同灌溉方式下施用生物炭對花生根系形態(tài)的影響

根系形態(tài)對作物吸收養(yǎng)分的能力起著決定性作用。本研究表明，各生育期(除苗期外)膜下滴灌的花生根系形態(tài)可取得較好的優(yōu)化效果，這與WANG等[20]研究結(jié)論類似。究其原因是溝灌條件下的根系層土壤水分含量相對較高，土壤通氣性較差[21]，膜下滴灌和滴灌符合“少量多次”的灌水原則，通過改善土壤孔隙度和通氣性，增加根際土壤的氧氣含量，此外，相對于不覆膜滴灌，膜下滴灌土壤水分蒸發(fā)強度較低，具有更好的增溫保墑效果，該灌溉方式下有利的生長環(huán)境，使花生根系獲得較大的根系形態(tài)參數(shù)，進而提高了花生根系獲取土壤磷素的機會。張偉明等[22]在盆栽試驗中研究發(fā)現(xiàn)，生物炭促進水稻生育前期的主根長和根體積，提高根系總吸收面積和活躍吸收面積；相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)[23]，生物炭能改變作物的根系形態(tài)，有利于細根增殖，增加比根長。本試驗結(jié)果表明，各生育期施用適量生物炭處理均能顯著優(yōu)化花生的根長、根表面積以及根體積。這是因為在土壤中施入多孔隙結(jié)構(gòu)的生物炭，能夠降低土壤容重，增加土壤孔隙，改善土壤微環(huán)境，為根系生長提供良好的空間；同時生物炭巨大比表面積和較高陽離子交換量等特性，使其可吸附、緩釋土壤和肥料中的養(yǎng)分[24-25]，以供應花生根系生長所需，進一步為優(yōu)化植株根系形態(tài)起到促進作用，使根系能從土壤中吸收更多的水分和磷素養(yǎng)分。本試驗研究還發(fā)現(xiàn)，各生育期(除苗期外)花生根系形態(tài)均以膜下滴灌和10 t/hm2生物炭耦合處理的優(yōu)化效果最佳。這說明適量的生物炭在膜下滴灌條件下更有利于促進花生根系下扎，增大根系與土壤的接觸面積，從而通過根系提高作物對水分和養(yǎng)分的吸收能力，進而促進最終產(chǎn)量的增加。

3.2 不同灌溉方式下施用生物炭對土壤有效磷的影響

土壤作為作物所需磷素的主要來源，其中的水分狀況不僅能夠影響植株根系的生長發(fā)育，還能通過影響土壤磷的有效性進而影響作物對磷素的吸收積累[26]。水分是土壤磷運移的良好載體，主要與磷在土壤中具有較差的移動性有關(guān)[27]。本研究表明，在施用一定量的生物炭時，各生育期(除苗期外)膜下滴灌的土壤有效磷含量明顯高于其他兩種灌溉方式，主要是因為相對于溝灌和滴灌，地膜覆蓋的膜下滴灌土壤含水率較高，更有利于促進磷在土壤中的擴散速率[28]，同時對提高土壤磷的有效性也有著更為積極的影響，這在朱齊超[29]的研究中也有類似結(jié)論。生物炭能夠進一步提高土壤磷素的有效性，主要是一方面生物炭自身含有豐富的磷[30]，施入土壤后可直接增加土壤有效磷含量，另一方面因為生物炭具有強吸附能力和較高的離子交換量，可有效固持土壤磷流失，并降低土壤對磷的固定作用，從而促進提高土壤磷素有效性[31-32]。本研究表明，3種灌溉方式下施用生物炭可提高土壤有效磷含量，并且有效磷含量隨生物炭用量增多呈先升高后降低的變化，其中膜下滴灌和10 t/hm2生物炭的耦合處理對土壤有效磷含量具有最為顯著的提高效果，而高生物炭用量的有效磷含量較低主要是因為生物炭自身碳氮比較高，過量施用則會導致土壤對磷的固定，反而降低了土壤磷的有效性[33-34]。因此，膜下滴灌下施用一定量的生物炭能夠明顯提升土壤有效磷含量，進而提高花生磷素吸收積累以及產(chǎn)量的增加。

3.3 不同灌溉方式下施用生物炭對花生磷素積累量及產(chǎn)量的影響

相關(guān)分析表明，根系形態(tài)、土壤有效磷與植株磷素含量具有顯著正相關(guān)關(guān)系[26,35]，說明發(fā)達的根系形態(tài)特征和充足的土壤有效磷含量是作物磷高效的重要基礎(chǔ)。研究表明，膜下滴灌或生物炭均能單獨優(yōu)化花生根系形態(tài)以及提高土壤有效磷含量，在膜下滴灌下進一步施用一定量生物炭更能協(xié)同改善土壤水、氣、熱條件，通過優(yōu)化花生根系形態(tài)加大根系與土壤的接觸面積，從而吸收更多的土壤有效磷，促進花生植株的磷吸收以及最終產(chǎn)量的形成。此外，膜下滴灌和生物炭的交互效應對土壤有效磷含量影響顯著，二者協(xié)同促進土壤有效磷的轉(zhuǎn)化，以供應花生根系生長和植株磷素的吸收積累。本研究表明，3種灌溉方式下，花針期至飽果期施生物炭處理下的花生植株磷素積累量均有所提升，并在生物炭用量為10 t/hm2時的提升效果最為顯著，張宏等[36]研究得出相似結(jié)果，即在連續(xù)2年施入生物炭后，明顯提高了土壤有效磷含量和春小麥植株磷養(yǎng)分的吸收利用，并隨生物炭施用量的增加，土壤肥力先增后減。本研究還表明，生物炭用量10 t/hm2在膜下滴灌下可得到最高的花生磷素積累量，可見MB10耦合處理的促進效果最佳。

2年試驗結(jié)果表明，施用生物炭能夠明顯提高花生產(chǎn)量，且隨生物炭用量的增多呈先增后減的趨勢，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在10 t/hm2生物炭處理，并顯著高于不施生物炭處理(P<0.05)，這與前人研究結(jié)果一致。張宏等[36]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成具有促進作用，作物產(chǎn)量隨生物炭用量的增加先增后減；孫海妮等[37]研究也發(fā)現(xiàn)，生物炭施用量并不是越多越好，當超過一定量時，產(chǎn)量表現(xiàn)為下降趨勢。由此說明生物炭的增產(chǎn)效應具有一定閾值，過量施用則會對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成產(chǎn)生不利影響。在上述結(jié)果基礎(chǔ)上，本研究表明，在膜下滴灌條件下，增施10 t/hm2生物炭可得到最高的花生產(chǎn)量，可見通過良好的土壤水分和適宜生物炭用量的共同調(diào)控，明顯優(yōu)化花生根系形態(tài)，改善土壤磷素有效性，促進花生磷素的吸收積累，提高出仁率及飽果率，對花生高產(chǎn)有著重要意義。

4 結(jié)論

(1)灌溉方式和生物炭用量存在顯著互作效應。MB10處理得到花生最高產(chǎn)量，2年平均值達到6 369.3 kg/hm2，2年平均增產(chǎn)14.2%，為本試驗最優(yōu)耦合模式。

(2)膜下滴灌和生物炭能協(xié)同創(chuàng)造花生良好的根系形態(tài)，一定量生物炭處理有利于提高全生育期花生根長、根表面積和根體積，且在膜下滴灌下的優(yōu)化效果更為明顯。

(3)施用一定量生物炭可顯著增加土壤有效磷含量，促進花生植株的磷素積累量，并在膜下滴灌下施用生物炭有著最為顯著的提升效果，對花生最終增產(chǎn)具有一定促進作用，綜合考慮，10 t/hm2為本試驗最佳的生物炭用量。