青贮玉米对滴灌制度和生物炭施用的生理反应

《Journal of Plant Growth Regulation》：Physiological Responses of Silage Maize To Drip Irrigation Regimes and Biochar Applications

干旱区生物炭与节水灌溉协同对silage玉米生理及水分利用效率的影响研究，发现20 t/ha 400℃热解稻秆与玉米秸秆混合生物炭配合75%灌溉（I75B2）最佳，节水29.8%且增收2.506美元/亩。

　　

摘要

本研究的目标是：(i) 研究在不同灌溉水平下，生物炭对土耳其半干旱地区中央安纳托利亚地区采用滴灌方式种植的青贮玉米的产量、季节性蒸散量、土壤含水量、水分生产力（WP）和灌溉水效率（IWP）的影响；(ii) 通过定期测量生长季节中的作物水分胁迫指数（CWSI）、叶片水势（LWP）、气孔导度（gs）、叶面积指数（LAI）和叶绿素含量（SPAD）来分析青贮玉米对不同灌溉水平下生物炭的生理响应。试验设置了四种生物炭施用量（0-10-20-30吨/公顷）和四种灌溉水平。灌溉水平定义如下：I100：当可利用水分消耗量达到30±5%时，对0-60厘米深的土壤进行灌溉，以补充全部水分亏缺；I75：供应I100所需水量的75%；I50：供应I100所需水量的50%；I0：自然降雨控制（不灌溉）。2021年和2022年，最高平均玉米干物质产量（34647.5千克/公顷）出现在全灌溉（I100）且施用30吨/公顷生物炭的处理组中，而最低平均玉米干物质产量（9087.9千克/公顷）出现在自然降雨（不灌溉，I0）且未施用生物炭的处理组中。生物炭的施用减轻了水分胁迫的负面影响。随着生物炭施用量的增加，水分生产力和灌溉水效率也有所提高。在所有灌溉水平下，生物炭的应用均降低了季节性平均CWSI值：I100处理组的CWSI值从0.26下降到0.20，I75处理组从0.37下降到0.30，I50处理组从0.57下降到0.49，I0处理组从0.88下降到0.78，表明随着生物炭施用量的增加，植物的水分状况得到了改善。平均叶片水势在I100处理组为-1.14至-1.70 MPa，在I75处理组为-1.43至-2.03 MPa，在I50处理组为-1.67至-2.38 MPa，在I0处理组为-2.70至-3.46 MPa。因此，在土耳其安纳托利亚地区的青贮玉米种植中，建议采用将稻草茎和玉米废弃物在400°C下热解后得到的生物炭，以20吨/公顷的施用量施用于土壤，并配合25%的水分限制（I75B2处理方式）。与不施用生物炭的全灌溉（I100B0处理）相比，该处理方式平均节水29.8%；与不施用生物炭但存在25%水分亏缺的情况（I75B0处理）相比，平均节水8.3%。推荐的I75B2处理方式每公顷可带来2506美元的净利润。