生物炭施用对盐旱复合胁迫下甘蔗生长与生理特性的调控效应

这篇综述探讨了生物炭（biochar）在缓解甘蔗（Saccharum spp.）盐旱复合胁迫中的作用。研究通过盆栽实验（Split-plot设计）发现，10吨/公顷橡木生物炭（oak biochar）可显著改善甘蔗株高、茎粗、叶面积等生长指标，并增强光合效率（Fv/Fm）和叶绿素含量（SPAD），降低离子渗漏和水分饱和亏缺（WSD）。结果为沿海盐旱区甘蔗栽培提供了实用解决方案。

　　

引言

甘蔗作为全球糖业和生物燃料的重要原料，在沿海与河岸平原种植时面临盐渍化与干旱的双重胁迫。研究表明，单一生理胁迫可导致产量下降18-60%，而盐旱复合胁迫的协同效应更为严重。传统育种和化学改良存在周期长、成本高的问题，而生物炭因其多孔结构、高阳离子交换量（CEC）和持水能力，成为缓解胁迫的新兴策略。

材料与方法

实验在越南国立农业大学温室进行，采用裂区设计（Split-plot），主区为四种灌溉条件：对照（全灌溉）、干旱胁迫（DS，停灌2周）、盐胁迫（SS，100 mM NaCl灌溉7周）和盐旱复合胁迫（SS-DS）。副区为橡木生物炭（400°C热解，pH 10.17）的三种施用量（0、5、10吨/公顷）。测定指标包括形态参数（株高、茎粗）、生理指标（SPAD、Fv/Fm、离子渗漏）及根系特征（体积、干重）。

结果

生长参数：盐旱复合胁迫导致甘蔗株高降低23%，茎粗减少18%，叶面积缩减35%。10吨/公顷生物炭处理使株高恢复速度提升40%，且根系体积显著增加（p<0.05）。
生理响应：胁迫下SPAD值下降30%，Fv/Fm降低至0.55，而生物炭处理维持SPAD>40，Fv/Fm>0.7。离子渗漏率在复合胁迫下飙升至40%，但10B处理将其控制在25%以内。
剂量效应：10吨/公顷生物炭效果最优，其持水能力减少水分饱和亏缺（WSD）达50%，且促进K⁺吸收，抑制Na⁺累积。

讨论

生物炭通过改善土壤物理结构（孔隙度270.76 m²/g）和微生物活性，缓解了盐分的渗透胁迫与离子毒性。其作用机制包括：（1）提升根系水力导度；（2）增强抗氧化酶活性；（3）调节Na⁺/K⁺平衡。与单一生理胁迫相比，复合胁迫对光合系统的破坏更显著，但高剂量生物炭通过维持PSII稳定性（Fv/Fm>0.7）促进恢复。

结论

10吨/公顷橡木生物炭是沿海盐旱区甘蔗栽培的推荐剂量，其综合改善生长与生理指标的效果显著。未来需开展大田试验验证其规模化应用潜力。