趙 輝，龐桂斌，叢 鑫，薛建文，張立志，宋立慶，董文旭，徐征和

（1.濟(jì)南大學(xué)，濟(jì)南 250022；2.山東省水利科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014；3.桓臺(tái)縣水利局，山東淄博 256400；4.中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心，石家莊 050022）

0 引 言

華北地區(qū)地處溫帶季風(fēng)區(qū)，是夏玉米的主要種植區(qū)之一[1]，也是我國(guó)重要的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，灌溉制度（如灌溉定額、灌溉頻率、灌溉時(shí)期等）勢(shì)必會(huì)影響土壤水分進(jìn)而對(duì)夏玉米生理生長(zhǎng)及產(chǎn)量產(chǎn)生影響。前人的大量研究表明，灌水量會(huì)影響作物的光合作用、產(chǎn)量及種子活力[2-4]，對(duì)某一生育階段進(jìn)行水分調(diào)控還會(huì)影響干物質(zhì)的累積和轉(zhuǎn)運(yùn)[5]。生物炭作為一種優(yōu)良的土壤改良劑，具有礦質(zhì)元素豐富、高穩(wěn)定性、疏松多孔及良好的通氣性、透水性等特點(diǎn)[6]，在土壤中添加生物炭不僅可以改良土壤的理化性質(zhì)，提升土壤質(zhì)量[7]，還能明顯增加土壤的水分含量及有機(jī)碳含量，提高土壤的保肥能力，減少氮、磷、鎂元素的淋溶損失[8-11]，提高肥料利用率。另外，生物炭中的碳元素可在土壤中長(zhǎng)期滯留，具有極佳的碳封存效果[12]。有研究表明，我國(guó)每年可利用的農(nóng)林生物質(zhì)量巨大，但很大一部分被直接焚燒，使碳元素不能有效封存在土壤中，若以生物炭形式對(duì)農(nóng)林廢棄物進(jìn)行封存，將大幅提升土壤固碳量[13]，改良土壤的理化性質(zhì)進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)。大量研究表明，生物炭對(duì)作物的生長(zhǎng)指標(biāo)、葉綠素含量、光合指標(biāo)均有正向促進(jìn)作用，可以通過(guò)減弱光合午休提升作物光合潛力，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[14-16]。還有研究認(rèn)為，生物炭還能減輕鹽脅迫對(duì)光合作用的抑制，增加干物質(zhì)積累，提升籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)[17,18]。因此，探究研究區(qū)生物炭的合理用量對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就灌水量、生物炭對(duì)作物生長(zhǎng)的影響展開(kāi)了較多研究，但將二者結(jié)合起來(lái)的研究還比較少，而且，生物炭對(duì)作物生長(zhǎng)的影響除了與施炭量和自身性質(zhì)相關(guān)還與研究區(qū)氣候、土壤類型及作物種類有關(guān)，前人的研究結(jié)果不具有普遍適用性。所以，本研究以華北平原的夏玉米為研究對(duì)象，探討水炭雙因素作用下對(duì)土壤含水率、葉綠素含量、光合特性、干物質(zhì)累積轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響，為華北平原適水種植、生物炭合理施用及作物增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

夏玉米田間試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東省濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)的山東省灌溉試驗(yàn)中心（36°34′N，116°50′E），長(zhǎng)清區(qū)地處中緯度地帶，屬于溫帶季風(fēng)氣候，季風(fēng)明顯，四季分明，年平均氣溫13.8 ℃，無(wú)霜期178 d，年日照時(shí)數(shù)1 870.9 h。三面環(huán)山的地形，令水汽和熱空氣回流聚集不宜擴(kuò)散，多于一般北方城市的夏季降水，長(zhǎng)清區(qū)年平均降水量662.2 mm，夏玉米生長(zhǎng)季的氣溫與降水情況如圖1所示。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為壤土，土壤容重在1.42～1.46 g/cm3之間，田間持水量在25.60%～28.14%之間，夏玉米播種前試驗(yàn)田0～60 cm 土層土壤平均含硝態(tài)氮4.40 mg/kg、銨態(tài)氮0.79 mg/kg、有機(jī)質(zhì)10.89 g/kg、速效磷222.57 mg/kg、速效鉀83.98 mg/kg。試驗(yàn)站內(nèi)設(shè)有36 個(gè)小區(qū)（2.0 m×3.33 m），小區(qū)之間設(shè)有2 m深襯砌墻，上覆遮雨棚。

圖1 夏玉米生育期內(nèi)氣溫、降雨變化Fig.1 Variation of temperature and rainfall during the growing period of summer maize

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，灌水量參考當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣的灌溉制度，設(shè)置一水I1（67.5 mm）、二水I2（121.5 mm）2個(gè)水平，生物炭設(shè)置不施生物炭B0、低炭B1（20 t/hm2）、高炭B2（40 t/hm2）3個(gè)水平，試驗(yàn)共6個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理3次重復(fù)，共18 個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)3.33 m、寬2 m、面積6.66 m2，各小區(qū)之間設(shè)有2 m 深襯砌墻。夏玉米生育期降雨量421.8 mm，一水處理在夏玉米出苗期一次性灌溉67.5 mm，二水處理在苗期灌溉67.5 mm，拔節(jié)期再補(bǔ)灌54 mm，總灌水量為121.5 mm。氮肥為尿素（46.4%），各處理氮肥用量均采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量200 kg/hm2，底施50%，剩余50%在拔節(jié)期追施。磷鉀肥分別采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的常用肥料過(guò)磷酸鈣（12%）和氯化鉀（60%），各處理磷肥、鉀肥的施用量均相同，分別為75 kg/hm2、128 kg/hm2，在播種前作為基肥一次性施入0～20 cm 深土壤。生物炭采用木柴生物炭，有機(jī)碳含量60.66%，pH值7.8，比表面積91.0 m2/g，鉀含量9 190 mg/kg，磷含量0.14%。供試夏玉米品種為“鄭單958”，于2020年6月23日播種，采用人工點(diǎn)播的方式，種植密度5.997 萬(wàn)株/hm2，于2020年10月4日收獲。

表1 夏玉米處理方案Tab.1 Treatment scheme for summer maize

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤含水率

每個(gè)小區(qū)內(nèi)埋設(shè)有100 cm 的聚乙烯管，通過(guò)TRIMEPICO TDR測(cè)定0～100 cm深的土壤含水率。

1.3.2 葉綠素

采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定夏玉米苗期、拔節(jié)期、灌漿期和成熟期的葉片葉綠素含量。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)選取3株玉米的9個(gè)葉片進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 光合特性指標(biāo)

在夏玉米拔節(jié)期和灌漿期，選擇晴天采用LCpro+全自動(dòng)便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)在9∶00-11∶00 之間測(cè)定凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度等生理指標(biāo)，在每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)中選取3株進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 干物質(zhì)累積

各小區(qū)選取3 株長(zhǎng)勢(shì)均等的植株，每個(gè)處理取9 株，分離每棵植株的莖、葉和果實(shí)，在實(shí)驗(yàn)室用清水洗凈后晾干，在烘箱中105 ℃殺青30 min，70 ℃烘至恒重后用電子天平稱量干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.5 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量及轉(zhuǎn)移率計(jì)算公式為：

式中：AT為營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，g/株；DWV為營(yíng)養(yǎng)器官最大干物質(zhì)重，g/株；DWG為成熟期營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)重，g/株；TE為營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率，%。

收獲指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：HI為收獲指數(shù)；YG為籽粒產(chǎn)量，g/株；BU為地上部生物量，g/株。

1.3.6 產(chǎn)量

夏玉米成熟后，每個(gè)小區(qū)選取10 株玉米進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗列數(shù)和穗粒數(shù)，放至通風(fēng)處自然風(fēng)干，待風(fēng)干后用電子天平稱百粒重并計(jì)算出樣方產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 和SPSS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用單因素ANOVA 檢驗(yàn)和Duncan 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（P＜0.05），利用OriginPro 8.5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)圖繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉定額下生物炭對(duì)0～100 cm 土壤含水率的影響

各生育期0～100 cm土壤含水率變化見(jiàn)圖2。苗期各處理的灌溉量沒(méi)有差異，土壤含水率僅受生物炭影響，各處理土壤含水率的差異主要集中在0～20 cm 土層，表層土壤含水率表現(xiàn)為隨生物炭施用量的增加而增大，I2B2 土壤含水率最大為27.69%，其次是I1B2 為26.83%，分別比同灌不施炭處理增大20.55%、18.40%。拔節(jié)期雖對(duì)I2 處理進(jìn)行補(bǔ)灌，但補(bǔ)灌后的10 天里產(chǎn)生了不同強(qiáng)度的降水，導(dǎo)致補(bǔ)灌對(duì)土壤含水率影響不顯著。相比苗期，拔節(jié)期0～20 cm 土層土壤含水率受生物炭影響更加顯著，表現(xiàn)為B2>B1>B0。20～40 cm 土層施炭處理的土壤含水率較不施炭處理也有不同程度的增大，增大幅度在3.84%～20.71%之間，但對(duì)于更深土層的土壤含水率生物炭并未表現(xiàn)出明顯影響。灌漿期各處理的土壤含水率在不同土層都產(chǎn)生明顯分化，0～60 cm 土層施炭處理的土壤含水率都大于不施炭處理，在80～100 cm 土層，施加生物炭使土壤含水率有不同程度的減小，說(shuō)明生物炭能吸持上層土壤水分，減少水分向深層土壤的遷移滲漏。

圖2 不同生育期內(nèi)各處理0～100 cm土壤含水率Fig.2 Soil moisture content of 0～100 cm under different treatments in different growth periods

2.2 不同灌溉定額下生物炭對(duì)夏玉米葉綠素含量的影響

從苗期到灌漿期，葉綠素含量逐漸增大（圖3），進(jìn)入成熟期，由于葉片枯黃凋落，葉綠素含量明顯減小。在苗期，I1和I2 處理下均是B1 的SPAD 最大，比B0 分別增大16.80%、12.72%，比B2分別增大7.29%、3.95%。拔節(jié)期后灌溉定額的增加在一定程度上增大了葉綠素含量，I2 處理的SPAD 整體大于I1處理但差異不顯著。拔節(jié)、灌漿期SPAD 隨施炭量發(fā)生波動(dòng)，處理間差異基本未達(dá)到顯著性水平。進(jìn)入成熟期后，生物炭明顯增大葉片的SPAD，但隨施用量的增加生物炭對(duì)SPAD 的影響減弱，I1B1 的SPAD 最大，為56.04，其次是I2B1，二者差異不顯著。以上分析表明由于夏季雨水充沛拔節(jié)期補(bǔ)灌對(duì)葉綠素含量影響不大，施加適量生物炭能顯著增大苗期夏玉米葉片的SPAD，減弱成熟期葉片的衰老程度，但過(guò)量施加會(huì)使效果減弱，兩種灌溉定額下均以低炭處理的效果最好，整體來(lái)看I2B1 處理的葉綠素含量在整個(gè)生育期都保持著較高水平。

圖3 夏玉米生育期內(nèi)各處理的SPAD變化Fig.3 Changes of SPAD in different treatments during the growth period of summer maize

2.3 不同灌溉定額下生物炭對(duì)夏玉米光合特性的影響

由圖4可以看出，在拔節(jié)期生物炭對(duì)Pn、Tr、Gs、Ci的影響均達(dá)到極顯著水平，具體表現(xiàn)為除Ci 與施炭量呈相反趨勢(shì)外，Pn、Tr、Gs 均隨施炭量的增加而增大。Pn 以I2B2 最大，相比同灌不施炭處理提高46.15%，但與I2B1、I1B2 差異不顯著；Tr、Gs 在不同灌溉定額下均表現(xiàn)為B2>B1>B0，B2、B1處理都顯著大于B0；施加生物炭使Ci 顯著降低，降低幅度在22.36%～30.22%之間，以上說(shuō)明生物炭能改善拔節(jié)期夏玉米的光合特性且以B2 施炭水平效果最好。另外，灌水量對(duì)Tr 無(wú)顯著影響但對(duì)Pn 和Ci 的影響達(dá)到極顯著水平，B2 處理下I1、I2的Pn 和Ci 無(wú)顯著差異，但B0 和B1 處理下I2 處理顯著減小了Ci，提高了Pn，說(shuō)明拔節(jié)期補(bǔ)灌有利于促進(jìn)胞間CO2參與光合作用，提高凈光合速率，但高炭下二水處理的優(yōu)勢(shì)不再明顯。

圖4 夏玉米生育期內(nèi)各處理的光合特性Fig.4 Photosynthetic characteristics of different treatments during the growth period of summer maize

灌漿期水和生物炭對(duì)Pn、Tr、Gs、Ci 的影響均達(dá)到極顯著水平，但水炭交互效應(yīng)對(duì)Gs、Ci 影響不顯著。同一灌溉定額下僅B2處理對(duì)Pn有顯著的提高，相比B0分別增大13.00%、4.28%，灌水量對(duì)Pn的影響與拔節(jié)期相似，高炭下灌水量的促進(jìn)作用不再顯著；Ci 隨施炭量增加而降低，降低幅度在8.64%～20.07%之間且B0、B1、B2 間差異均達(dá)到顯著水平；灌漿期的Gs相較于拔節(jié)期明顯減小，但Pn 卻明顯增大，說(shuō)明灌漿期的凈光合速率受氣孔和非氣孔因素的共同作用且非氣孔因素起主導(dǎo)作用。另外，Gs 隨施炭量和灌水量的增加而增大，但同一灌水量下B1、B2的Gs差異不顯著。

2.4 不同灌溉定額下生物炭對(duì)夏玉米干物質(zhì)累積和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表2可以看出，灌溉定額和生物炭都顯著影響干物質(zhì)累積量，不同灌溉定額下促進(jìn)干物質(zhì)累積的最佳施炭量不同，I1、I2 下分別以B2、B1 的干物質(zhì)累積量最大，且二者差異顯著；干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量主要受施炭量影響，對(duì)灌溉量的響應(yīng)不明顯，具體表現(xiàn)為：相同灌溉定額下轉(zhuǎn)移量表現(xiàn)為B1>B2>B0，I2B1 處理的轉(zhuǎn)移量最大，比B0 處理提高49.19%。I1 處理下的轉(zhuǎn)移率整體高于I2，同一灌溉定額下轉(zhuǎn)移率隨施炭量的增加而增大。以上分析說(shuō)明施加生物炭能促進(jìn)更多干物質(zhì)從營(yíng)養(yǎng)器官向籽粒中轉(zhuǎn)移，低炭有利于增大干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量而低灌高炭更有利于干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率的提升；灌溉和生物炭對(duì)收獲指數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，二者都有利于收獲指數(shù)的提高，I1、I2 下均以B1 處理的收獲指數(shù)最大，分別比B0 處理提高12.98%、19.92%，但I(xiàn)2B1大于I1B1且二者差異顯著。

表2 各處理的干物質(zhì)累積轉(zhuǎn)運(yùn)情況Tab.2 Dry matter transfer of each treatment

2.5 不同灌溉定額下生物炭對(duì)夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表3可知，各處理的穗長(zhǎng)、穗行數(shù)及百粒重不存在顯著差異，生物炭和灌水量主要影響夏玉米的穗粒數(shù)進(jìn)而影響到產(chǎn)量。同灌條件下，各處理的穗粒數(shù)表現(xiàn)為B2>B1>B0，B1、B2 間差異不顯著，但都顯著大于不施炭處理B0；同炭條件下，二水處理的穗粒數(shù)整體大于一水處理，補(bǔ)灌對(duì)穗粒數(shù)有明顯的提升效果。灌溉和生物炭都有明顯的增產(chǎn)效果，I1B2、I2B1 分別是一水、二水下提高產(chǎn)量的最優(yōu)處理，整體來(lái)看I2B1 的產(chǎn)量最高，比其他5 個(gè)處理分別增加54.93%、32.12%、15.15%、46.67%、2.79%，且差異顯著。以上分析表明灌溉和生物炭顯著增大夏玉米的穗粒數(shù)和產(chǎn)量，二水灌溉121.5 mm配施20 t/hm2生物炭是提高產(chǎn)量的最優(yōu)處理。

表3 各處理的產(chǎn)量及構(gòu)成要素Tab.3 Yield and components of each treatment

3 討 論

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭明顯增加表層土壤含水率，減少水分向深層土壤的遷移滲漏。從土壤水分運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)看，這是因?yàn)樯锾磕苡行p緩濕潤(rùn)鋒運(yùn)移進(jìn)程、抑制土壤蒸發(fā)[19]，從而降低土壤累積入滲量，增強(qiáng)土壤持水能力。葉綠素是植物吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的場(chǎng)所[20]，也是反應(yīng)葉片衰老程度的重要指標(biāo)[21]。唐光木[22]發(fā)現(xiàn)，不同灌溉定額下滴灌玉米的SPAD 隨灌溉定額的增加而增大。本研究中拔節(jié)期補(bǔ)灌后I2 處理的SPAD 雖整體大于I1 處理，但差異基本未達(dá)到顯著性水平。為使測(cè)坑試驗(yàn)與當(dāng)?shù)氐拇筇锓N植接近，所以試驗(yàn)設(shè)計(jì)在自然降雨的影響下進(jìn)行，夏季雨水充沛是研究區(qū)的氣候特點(diǎn)之一，夏玉米拔節(jié)期正值研究區(qū)多雨季，7月28日追肥補(bǔ)灌后，7月31日和8月2日分別發(fā)生不同程度的降水，豐富的降水使土壤水分充足，與拔節(jié)期補(bǔ)灌相比，未補(bǔ)灌處理沒(méi)有產(chǎn)生明顯的水分脅迫，二者的SPAD 差異不顯著，但這一結(jié)果是否與研究區(qū)當(dāng)年具體的降雨情況有關(guān)還需要多年的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。另外，本研究中生物炭對(duì)拔節(jié)期和灌漿期的SPAD 影響較小，基本未達(dá)到差異顯著性水平，可能是因?yàn)榘喂?jié)期追肥及多雨期充沛的降水使土壤的水肥條件達(dá)到作物吸收利用的上限，生物炭持水保肥的特性并未發(fā)揮出明顯優(yōu)勢(shì)，所以沒(méi)有對(duì)葉綠素含量產(chǎn)生明顯影響。張娜等[23]研究認(rèn)為，生長(zhǎng)前期較高量的生物炭（10 t/hm2）對(duì)葉綠素含量的促進(jìn)效果更好，但在生長(zhǎng)后期低量生物炭（1 t/hm2）更有利于葉片的持綠，抽雄期后高生物炭施用會(huì)使葉片明顯早衰。本試驗(yàn)結(jié)果表明，低炭處理（20 t/hm2）顯著增加夏玉米苗期和成熟期的SPAD，減弱成熟期葉片的衰老程度、延緩葉片衰老，高炭會(huì)使SPAD 有所降低，但仍大于不施炭處理。這與張娜等的研究結(jié)果有所差異，可能與生物炭性質(zhì)有關(guān)，本試驗(yàn)中所用生物炭的pH 值為7.80，高炭處理可能會(huì)造成土壤環(huán)境偏堿，產(chǎn)生的不利影響減弱了生物炭的改良潛力，所以低炭處理的效果更好。除施炭量和生物炭性質(zhì)外，試驗(yàn)設(shè)計(jì)中生物炭梯度設(shè)置的差異、土壤性質(zhì)也是影響研究結(jié)果的主要因素，多種因素的交互影響使研究結(jié)果不盡相同。

光合作用是作物合成有機(jī)物的基本生理代謝過(guò)程[24]，它所產(chǎn)生的有機(jī)物為作物提供90%～95%的干物質(zhì)積累，籽粒產(chǎn)量的20%～30%也來(lái)自于植物的光合作用[25]，可見(jiàn)光合作用與作物產(chǎn)量密切相關(guān)。劉慧敏等[26]發(fā)現(xiàn)，施用不同劑量的生物炭可顯著改善谷子幼苗的光合參數(shù)指標(biāo)。謝婷婷等[27]的研究結(jié)果表明，炭基肥通過(guò)降低非氣孔因素對(duì)光合作用的限制提升了玉米各時(shí)期的光合速率。本研究結(jié)果與前人的結(jié)論基本一致，在本研究中，施加生物炭顯著提高夏玉米的凈光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2濃度，促進(jìn)作物的光合作用，在夏玉米的各生育階段，施炭處理的光合指標(biāo)基本都優(yōu)于不施炭處理。灌溉定額對(duì)Pn 也有顯著影響，表現(xiàn)為隨灌溉定額的增加Pn 增大，這與孟凡超[28]的研究結(jié)果灌溉對(duì)玉米葉片的凈光合速率有明顯的促進(jìn)作用相一致，但本研究中高施炭量下二水處理的優(yōu)勢(shì)不再明顯，具體機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

邱海燕等[29]研究表明，生物炭施用能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高玉米的干物質(zhì)重量和產(chǎn)量。還有研究認(rèn)為，生物炭能提高冬小麥的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后干物質(zhì)積累量，促進(jìn)鹽脅迫下的冬小麥生產(chǎn)[18]。本研究中，施加生物炭能顯著提高干物質(zhì)累積量，并促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移，提高轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)移率和收獲指數(shù)，低炭處理對(duì)轉(zhuǎn)移量和收獲指數(shù)的提升幅度最大，高炭反而會(huì)使生物炭的促進(jìn)作用減弱，但高炭下轉(zhuǎn)移率最優(yōu)。Uzoma 等[30]研究發(fā)現(xiàn)施加生物炭能明顯促進(jìn)玉米產(chǎn)量，且產(chǎn)量會(huì)隨著施炭比例的增大而增加。但本研究中僅一水處理下的產(chǎn)量隨施炭量的增加而增大，二水處理下產(chǎn)量隨施炭量的增加先增大后減小，說(shuō)明灌水量與施炭量存在交互影響，不同灌溉定額下的最佳施炭量不同。生物炭的增產(chǎn)效果主要是因?yàn)樗芨牧纪寥赖睦砘再|(zhì)，增加土壤孔隙度、降低土壤容重、減少土壤礦質(zhì)氮的流失，增強(qiáng)土壤持水保肥的能力[31,32]，同時(shí)還影響土壤中微生物的豐度和群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖[33]，良好的水肥條件和土壤環(huán)境可以緩解水肥淋失對(duì)作物生長(zhǎng)及生理代謝過(guò)程產(chǎn)生的抑制，促進(jìn)夏玉米的生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累，從而提高產(chǎn)量和收獲指數(shù)。另外，從土壤含水率的分析中看出，拔節(jié)期由于降水充足I2 處理的土壤含水率與I1 處理差異并不大，但I(xiàn)2 處理下的干物質(zhì)累積轉(zhuǎn)運(yùn)和產(chǎn)量要整體優(yōu)于I1，這可能是因?yàn)镮1 處理追肥后未補(bǔ)灌影響了肥料養(yǎng)分的釋放以及作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，造成作物減產(chǎn)。

4 結(jié) 論

（1）施加生物炭明顯增加表層土壤含水率，減少水分向深層土壤的遷移滲漏，隨施炭量的增加作用越明顯。

（2）適量生物炭能顯著增大苗期夏玉米葉片的SPAD，減弱成熟期葉片的衰老程度，但過(guò)量施加會(huì)使促進(jìn)作用減弱，以施炭量20 t/hm2效果最好。

（3）生物炭和灌溉均能改善夏玉米的光合特性，生物炭顯著提升Pn、Tr、Gs，降低Ci，整體來(lái)看以高炭處理（40 t/hm2）效果最好。拔節(jié)期，增加灌水量使Pn 和Ci 分別增大和減小，灌溉定額的增加有利于促進(jìn)胞間CO2參與光合作用，提高凈光合速率，但高炭下二水處理的優(yōu)勢(shì)不再明顯；灌漿期，同一灌溉定額下僅高炭處理對(duì)Pn 有顯著的提高，灌水量對(duì)Pn的影響與拔節(jié)期相似，高炭下灌水量的促進(jìn)作用不再顯著。

（4）生物炭和灌溉都有利于夏玉米干物質(zhì)累積量及收獲指數(shù)的提高，且均以I2B1 處理最大，生物炭能促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，低炭處理對(duì)轉(zhuǎn)移量提升幅度最大，高炭反而會(huì)使生物炭的促進(jìn)作用減弱，但低灌高炭下轉(zhuǎn)移率最優(yōu)。

（5）施生物炭和增加灌水量可以提高夏玉米穗粒數(shù)和產(chǎn)量，但灌溉和生物炭對(duì)產(chǎn)量存在交互影響，不同灌溉定額下的最佳施炭量不同，I1和I2下分別以I1B2、I2B1的產(chǎn)量最高?？傮w來(lái)看I2B1（121.5 mm，20 t/hm2）的產(chǎn)量顯著高于其他處理，是夏玉米增產(chǎn)的最佳水炭組合。