氮素肥料在甜菜生產(chǎn)應(yīng)用中的研究進(jìn)展

劉華君，王燕飛，黃 潤(rùn)，董心久

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊830091）

氮素肥料在甜菜生產(chǎn)應(yīng)用中的研究進(jìn)展

劉華君，王燕飛，黃 潤(rùn)，董心久

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊830091）

從甜菜氮肥吸收分配規(guī)律以及氮肥對(duì)甜菜根系生長(zhǎng)、根系活力、葉面積及葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響等方面介紹了氮肥在甜菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的作用。旨在為提高甜菜氮肥利用率以及塊根產(chǎn)量、改善甜菜塊根品質(zhì)尋求有效途徑。

甜菜；氮肥；生長(zhǎng)發(fā)育

氮是肥料三要素之首，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位，被稱作農(nóng)作物的“當(dāng)家肥”。氮肥的應(yīng)用極大地促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織對(duì)世界各國(guó)的化肥的統(tǒng)計(jì)報(bào)告,1961—2001年,全球氮肥用量（以元素N計(jì)）從1160萬(wàn)t增加到8100萬(wàn)t，增加了近6倍。而中國(guó)在同期內(nèi)氮肥用量增加了40倍。國(guó)內(nèi)外對(duì)氮肥在作物營(yíng)養(yǎng)中的地位以及營(yíng)養(yǎng)機(jī)理的研究非常重視。研究氮肥與作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系以及氮肥對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及提高氮肥利用率均有重大意義。甜菜是我國(guó)的主要糖料作物之一，是重要的經(jīng)濟(jì)作物，主要分布于我國(guó)西北、東北和華北等干旱與半干旱地區(qū)，這些地區(qū)土壤肥力條件差異較大。由于施氮水平、肥料種類、甜菜品種生產(chǎn)潛力以及管理水平等綜合因素的影響，多年來(lái)生產(chǎn)水平一直處于世界平均水平以下，塊根單產(chǎn)及含糖率遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，如何利用好氮肥，提高甜菜的產(chǎn)量及品質(zhì)，已經(jīng)成為我國(guó)甜菜生產(chǎn)和科研上的重要問(wèn)題之一。本文旨在介紹前人針對(duì)氮肥在甜菜生長(zhǎng)發(fā)育中的作用的研究，為提高氮肥利用率以及甜菜塊根產(chǎn)量、改善甜菜塊根品質(zhì)尋求有效途徑。

1 甜菜氮素吸收分配規(guī)律

明確甜菜對(duì)氮的吸收代謝特性是甜菜合理施氮的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者均早已開展這方面的工作。

邵金旺（1979）研究認(rèn)為甜菜吸氮強(qiáng)度從苗期到繁茂期逐漸增大，到8月上、中旬左右達(dá)到最大，后開始逐漸降低。甜菜苗期吸肥較少，約占生育期總吸氮量的20%，葉叢繁茂期、塊根成熟期分別占全生育期的71%、9%左右。曲文章（1993，1999）研究指出苗期氮的90%分配給地上部分，葉叢形成期氮的分配仍以地上部為主，占全株含氮量的85%～90%，塊根中含氮量占10%～15%。隨著生育進(jìn)程，氮在地上部的分配比例逐漸下降，進(jìn)入糖分積累期后，氮在地上、地下部的分配比例趨于平衡。

氮在甜菜植株各器官中的含量比較低，成長(zhǎng)的植株平均含氮量占總重量的1%左右，葉片、葉柄、塊根中的含氮量分別為20.32%、30.59%和5.49%。甜菜氮代謝最旺盛的時(shí)期是生育前期，各器官含氮量均以苗期最高，其葉、葉柄、根含氮量分別為4%、3%、2%左右。隨著生育進(jìn)程，氮代謝逐漸減弱，葉、葉柄、根含氮量分別為3%、1%、0.5%左右。在甜菜生長(zhǎng)期間，營(yíng)養(yǎng)器官中氮百分含量以苗期最高，其后呈遞減趨勢(shì)（鄭華平1984，蔡伯巖2004）。鄭華平（1984）認(rèn)為這一變化趨勢(shì)是由于碳水化合物積累速度快、干物質(zhì)增加了氮的吸收致使氮素“被稀釋”的結(jié)果。

2 氮肥對(duì)甜菜根系生長(zhǎng)的影響

董桂春（2003）研究表明生育前期適當(dāng)施氮能促進(jìn)不定根的發(fā)生，增加施氮量，其促進(jìn)效果更顯著，增加生育前期或短期內(nèi)增加生育中期的氮素水平可提高同期的單株根重。孫靜文（2003）研究發(fā)現(xiàn)，塊根增長(zhǎng)期是甜菜一生中根系生長(zhǎng)和活力變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，塊根增長(zhǎng)后期根系各性狀呈現(xiàn)大幅度下降趨勢(shì)，但高氮水平下根系各性狀降幅較小，這說(shuō)明適當(dāng)提高氮素供應(yīng)水平有利于維持后期根系活力，延緩根系衰老。

3 氮肥對(duì)甜菜根系活力的影響

對(duì)植物傷流液測(cè)定可從植物體內(nèi)水分和養(yǎng)分變化來(lái)反映植物吸收水分、養(yǎng)分狀況以及根系活力及根物質(zhì)代謝。根系傷流強(qiáng)度可作為根系活力的指標(biāo)，能比較準(zhǔn)確地反映根系活性的變化。有些學(xué)者認(rèn)為不同植物的傷流程度不同，同一種植物因品種和施肥量的不同傷流液量也有差異。閆志山（2000）在中國(guó)農(nóng)科院甜菜研究所試驗(yàn)區(qū)對(duì)甜菜傷流量測(cè)定結(jié)果表明：不同施肥水平對(duì)甜菜根系傷流量的影響差異較大，中高氮肥處理甜菜根系傷流量較大。根系活力方面的研究往往只注重單位根量的活力，很難反映根群的總活力，也難以反映其與產(chǎn)量的關(guān)系。

4 氮肥對(duì)甜菜葉面積及葉面積指數(shù)的影響

對(duì)于葉面積指數(shù)，大量的研究表明適當(dāng)增加葉面積指數(shù)有利于產(chǎn)量的提高，因?yàn)樗龃罅斯夂献饔玫拿娣e，使生物產(chǎn)量提高，進(jìn)而提高產(chǎn)量。施氮量對(duì)單株葉面積的影響是很明顯的，隨著施氮量的增加，單株葉面積增大。如許祖恩（1984）、高妙真（2000）試驗(yàn)表明，施氮量與甜菜葉面積指數(shù)、光合勢(shì)均呈極顯著的正相關(guān)，隨施氮量的增加，葉面積指數(shù)也隨之增加。曲文章（1999）研究表明，施氮量與葉面積大小呈極顯著正相關(guān)（r=0.998**），單株葉面積隨施氮水平提高而增加。生育初期各氮素水平處理的葉面積指數(shù)增長(zhǎng)緩慢，葉叢形成期和塊根增長(zhǎng)前期葉面積指數(shù)增長(zhǎng)最快，其后逐漸下降，葉面積指數(shù)表現(xiàn)為單峰曲線變化規(guī)律，曲線規(guī)律隨氮素水平提高而遞增。勾玲（2000）研究表明，不同施肥處理?xiàng)l件下甜菜葉面積指數(shù)生育期內(nèi)的變化趨勢(shì)大體相同，呈正態(tài)曲線。隨施氮量的增加，葉面積指數(shù)也在加大。蔡葆（1979）研究認(rèn)為適當(dāng)控制氮肥用量一般可保持30d左右，尤其是在苗期和塊根增長(zhǎng)期，這時(shí)葉面積指數(shù)與產(chǎn)量最為密切。Tsialtas，JT（2006）指出在大田條件下，在一定范圍內(nèi)，甜菜生長(zhǎng)期的葉面積越大，利用光能效率越高，產(chǎn)量和糖分也就越高，但同時(shí)又指出高產(chǎn)條件下最適葉面積指數(shù)為4左右。

5 氮肥對(duì)甜菜干物質(zhì)積累的影響

生物產(chǎn)量是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ)。要獲得高額的塊根產(chǎn)量，首先必須千方百計(jì)地提高生物產(chǎn)量，與此同時(shí)，還應(yīng)注意光合產(chǎn)物多向根部轉(zhuǎn)移，兩者結(jié)合才能最終獲得較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。研究人員對(duì)施肥量對(duì)甜菜干物質(zhì)積累的影響研究較多，但結(jié)論不一。

施氮量對(duì)甜菜單株干物質(zhì)積累有很大影響，一般認(rèn)為隨著施氮量增加有逐漸增加的趨勢(shì)。如丁偉（2001）在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站研究發(fā)現(xiàn)，施氮量對(duì)甜菜干物質(zhì)積累表現(xiàn)為干物質(zhì)的分配隨著施肥水平的增加向各時(shí)期生長(zhǎng)中心分配量增加；侯振安（2000）在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)科系試驗(yàn)站所做的試驗(yàn)表明，過(guò)量施用氮肥不利于甜菜植株干物質(zhì)的合理分配，易造成葉叢生長(zhǎng)過(guò)旺，植株根冠比（T/R）降低；蔡柏巖（2004）研究表明隨著施氮量的提高，葉片、葉柄干物質(zhì)積累量也提高，但塊根增長(zhǎng)量減小，在整個(gè)生育期隨施氮量增加T/R比明顯增加，干物質(zhì)向根部的分配量逐漸提高。也有學(xué)者認(rèn)為，隨著施肥量增加對(duì)甜菜干物質(zhì)積累不利，如曲文章（1993）試驗(yàn)表明大量增施氮肥，易造成甜菜干物質(zhì)分配失調(diào)，致使根產(chǎn)量降低。

6 氮肥對(duì)甜菜塊根產(chǎn)量及含糖率的影響

氮肥對(duì)于獲得高產(chǎn)有良好的作用，但氮肥施用過(guò)多也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。其中重要的會(huì)使甜菜體內(nèi)可溶性含氮化合物增多，進(jìn)而降低甜菜含糖率和產(chǎn)糖量（韓錦峰，董鉆1995）。氮肥用量過(guò)多最終還會(huì)影響收獲時(shí)的根產(chǎn)量。甜菜最終產(chǎn)糖量應(yīng)由單位面積株數(shù)、單株塊根重、含糖率共同決定。Lamb,JA;Rehm,GW;Bredehoeft，MW（2005）指出，要想獲得一定高產(chǎn)，最佳效益方案應(yīng)為每公頃密度84000株左右，種肥為15kg，追肥25.5kg，含糖率應(yīng)穩(wěn)定在16%以上。在氮肥量使用上不同學(xué)者對(duì)此有不同的結(jié)論。張靜（2007）研究認(rèn)為，在新疆種植條件下合理的氮磷鉀比例應(yīng)在1∶0.5～0.7∶1.2，在這種指標(biāo)下能夠獲得豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甜菜塊根。侯振安（2000）研究認(rèn)為甜菜施氮量與產(chǎn)量和產(chǎn)糖量之間呈二次曲線相關(guān)，合理施用氮肥可明顯提高甜菜產(chǎn)量和產(chǎn)糖量，施氮過(guò)量不利于塊根的糖分積累，產(chǎn)糖量顯著降低。他最終結(jié)論得出甜菜氮肥的合理施用量為120kg/hm2。氮肥顯著影響甜菜塊根糖分積累，氮肥施用量與甜菜塊根含糖率之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.9930**）。薛鴻雁（2004）在黑龍江省雙城市幸福鄉(xiāng)久援村進(jìn)行的試驗(yàn)表明在低氮條件下，隨著施氮量的增加，甜菜根產(chǎn)、含糖率和產(chǎn)糖量也隨之增加。當(dāng)?shù)厥┯昧窟_(dá)到180kg/hm2時(shí)，甜菜含糖、產(chǎn)量達(dá)到最高，分別為17.2%和70095kg/hm2。當(dāng)施氮量繼續(xù)增加時(shí)，甜菜產(chǎn)質(zhì)量不但不提高，反而呈下降趨勢(shì)。高妙真（1999）通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論，在每公頃施氮為140kg以內(nèi)時(shí)，根產(chǎn)量隨施氮量的增加而提高，繼續(xù)增施氮肥，干物質(zhì)分配失調(diào)，產(chǎn)量、塊根含糖率也隨之降低。蔡柏巖（2005）在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行的試驗(yàn)表明在每公頃施氮120kg范圍以內(nèi)，產(chǎn)糖量隨施氮量增加而提高，繼續(xù)增施氮肥，產(chǎn)糖量會(huì)降低。Fieuw S,Willerbrink J.（2006）研究指出隨施氮量增加，NR、GS、RuBPase和SS分解活力提高，蔗糖和單糖含量都下降。

7 研究展望

通過(guò)對(duì)全國(guó)農(nóng)技中心2003年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和2000年農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，充分說(shuō)明了我國(guó)氮肥施用在空間分布、品種結(jié)構(gòu)和農(nóng)作物需求狀況等方面存在的諸多問(wèn)題，農(nóng)作物氮肥施用中存在傳統(tǒng)施肥習(xí)慣影響氮肥利用率，而在甜菜生產(chǎn)中氮肥又存在施用量不足、適量和超量各占三分之一的問(wèn)題，施肥方式也影響甜菜原料生產(chǎn)過(guò)程中氮肥的利用率。目前，在全國(guó)范圍內(nèi)開展的測(cè)土配方施肥行動(dòng)和減少氮肥農(nóng)田損失的措施有效地提高了氮肥的利用率。氮素肥料的應(yīng)用研究從來(lái)都沒(méi)有間斷過(guò)，在甜菜生產(chǎn)應(yīng)用中的研究也越來(lái)越多。今天，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，先進(jìn)的技術(shù)手段和儀器設(shè)備、充足的經(jīng)費(fèi)、市場(chǎng)的需要等必將使這方面的研究會(huì)迅速發(fā)展。

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Research Progress on Nitrogen Fertilizer App lication in Sugarbeet

LIU Hua-jun,WANG Yan-fei,HUANGRun,DONG Xin-jiu
(Institute of Industrial Crops,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumchi830091,China)

The effect of nitrogen in the sugarbeet growth and development,including absorption and distribution rule of nitrogen fertilizer,and growth of beet root,root vigor,leaf area index,drymatter accumulation,yield and quality is introduced,and it aimed at improving the use ratio of N fertilizer and root yield and quality.

sugarbeet;nitrogen fertilizer;growth and development

S566.3

A

1007-2624（2011）01-0064-03

2010-08-20

國(guó)家甜菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（nycytx-25-14）；瑪納斯綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目。

劉華君（1970-），男，安徽省渦陽(yáng)縣人，助理研究員。

王燕飛，女，研究員，碩士生導(dǎo)師。