生物炭调节水稻产量和稻米品质形成的机制

生物炭指在缺氧的条件下把生物质进行高温处理，生物质中的油和气燃烧掉，剩下的就是生物炭。生物炭施入农田，可有效改善土壤理化性质，增加作物产量，促进农业可持续发展。但生物炭在稻田土壤中的作用机理还不清楚，我国在此研究领域还属空白。申请者在前期研究发现，施加生物炭后，水稻的叶片明显发绿，根系活力增加，猜测生物炭可能改善土壤中有机质数量和质量。本项目拟通过大田试验，研究生物炭对水稻产量、稻米品质和土壤团聚体分布的影响，揭示生物炭调节水稻生长发育的作用机制，阐明添加生物炭短期内对土壤有机质数量和质量的影响。本项目的开展不仅有助于揭示生物炭提升、稳定水稻产量和品质的内在机理，而且在利用生物炭培肥和改良土壤，解决稻田秸秆燃烧问题方面具有重要的应用价值。

为明确生物炭对水稻产量和品质的影响，探明生物炭在水稻生产上应用的潜力与价值，本研究通过3年连续试验研究了生物炭对土壤养分供应能力、水稻产量和品质的影响，发现：施加生物炭能够显著提高土壤的有机质含量，同时土壤C/N升高使土壤对营养元素吸持容量增大，有利于土壤肥力的改良。施入生物质炭可以提高土壤全氮和速效磷、钾的含量。生物炭降低了植株的全氮含量，但显著增加了磷、钾的含量，表明氮素是影响水稻生长发育和产量的主要限制性养分。低量生物炭处理的水稻剑叶光合特征参数和叶绿素荧光参数高于对照，适量的生物炭有利于提高水稻剑叶的光能捕获能力，增强光合作用。水稻产量年际间变化较大，随着年份变化水稻产量有增加的趋势。施用生物炭2年后稻米垩白粒率和垩白度显著降低，直链淀粉含量显著下降，淀粉RVA谱优化，稻米品质得到提升。适量生物炭能够保证或提高水稻产量，改善稻米品质，同时显著提高水稻氮素利用率，可用于水稻生产。