硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施對番茄生長及氮代謝酶活性的影響

摘 要：在日光溫室盆栽條件下，研究了尿素（U）、硫包膜控釋尿素（SCU，控釋期4個月）和樹脂包膜控釋尿素（RCU，控釋期6個月）混施（各提供50%氮素）在同等氮素及減氮30%、50%條件下，對番茄生長、光合作用及氮代謝相關酶活性的影響。結果表明，所有取樣時期，番茄葉片中葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）和類胡蘿卜素（Car）含量、凈光合速率（Pn）及硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性均隨氮素用量減少而下降，進而表現(xiàn)為番茄株高和莖粗隨之降低。同等氮素條件下定植30 d后，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理其NR、GS和GOGAT活性均低于尿素處理，Chla、Chlb、Car含量和Pn無顯著差異；定植60 d 和90 d后，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理所有指標均高于尿素，且定植60 d后，在減氮30%條件下，其葉片中Chla、Chlb、Car含量、Pn及NR、GS和GOGAT活性與100%尿素處理差異不顯著，番茄株高和莖粗長勢良好。綜上所述，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施在番茄生長中后期養(yǎng)分釋放規(guī)律與番茄需肥規(guī)律基本一致，能促進光合色素合成和氮代謝相關酶活性，延緩葉片衰老，更有利于番茄產量的提高。

關鍵詞：番茄；硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施；光合特性；氮代謝相關酶

中圖分類號：S641.206+.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2012）10-0070-06

據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，北方設施栽培條件下，每生長季氮素施用量一般在1 000 kg/hm2以上，個別農戶近3 000 kg/hm2，超過植株需求量的幾倍[1，2]，氮素利用率低，對環(huán)境污染大。采用控釋技術生產的包膜控釋氮肥，因其在減少肥料用量，提高養(yǎng)分利用率，降低氮素向環(huán)境中的淋失風險，提高作物產量和品質等方面的突出效果[3，4]，而成為 21 世紀肥料科學的研究熱點。

氮素供應狀況與植株光合作用的關系十分密切[5]。有研究表明，施用氮肥可提高植株葉片的葉綠素含量和光合速率，延長綠葉功能期，增加光合產物的積累[6～10]。硝酸還原酶（NR）活性高低可反映植株營養(yǎng)狀況和氮素代謝水平[11]。谷氨酰胺合成酶（GS）是處于氮代謝中心的多功能酶，參與多種氮代謝的調節(jié)。GS活性的提高可帶動氮代謝運轉增強，促進氨基酸的合成和轉化[12]。衛(wèi)麗等[13]研究表明，與常規(guī)施肥技術相比，控釋肥能有效協(xié)調玉米吐絲期至成熟期植株體碳、氮代謝，葉片可溶性蛋白含量增加2.20%～10.39%， NR活性提高3.22%～32.10%。

綜上可見，施氮對作物光合特性和氮代謝相關酶的影響方面前人已做了大量研究，并取得了許多重要的結果。控釋尿素在作物上的應用效果已有大量報道，但這些研究均以單一的控釋尿素為試材，從應用效果來看，單一的控釋肥料很難滿足不同作物各生育期的需肥要求，所以應根據(jù)不同作物各生育期的需肥規(guī)律，將不同養(yǎng)分釋放速率的肥料配合施用，才能有效調節(jié)養(yǎng)分供應速率[14]。故本試驗以番茄為試材，在日光溫室盆栽條件下，研究硫包膜尿素和樹脂包膜尿素混施（即各提供50%氮素）不同用量對番茄生長、光合特性及氮代謝相關酶活性的影響，以期為硫包膜尿素和樹脂包膜尿素混施在生產上的應用提供理論和科學依據(jù)。1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

試驗于2009年8月～2010年2月在山東農業(yè)大學實驗站日光溫室內進行。供試番茄品種為‘超群粉冠’。供試土壤理化性狀為：pH值7.5，堿解氮94.2 mg/kg、速效磷103.5 mg/kg、速效鉀112.9 mg/kg。

2009年8月15日育苗，9月30日選取生長一致的5葉1心幼苗定植，采用盆栽方式。番茄氮肥用量按照每666.7m2施入純氮45 kg計算，氮、磷、鉀肥按N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.5∶ 1.75施入，每666.7m2按照150 t土計算，每盆（直徑30 cm×高25 cm瓦盆）裝入風干土11 kg。

尿素（U，含N 46%）分3次施入，用量的50%作基肥， 第一穗果坐住時施入30% ，第三穗果坐住時施入20%?？蒯屇蛩?[硫包膜尿素和樹脂包膜尿素各提供50%氮素，硫包膜尿素（SCU，含N 34%，控釋期4個月）；樹脂包膜尿素（RCU，含N 42%，控釋期6個月）（山東金正大公司生產的控釋肥）]一次性施入；磷肥（過磷酸鈣，含P2O5 12%）一次性施入；鉀肥（硫酸鉀，含K2O 52%）施用方法同尿素。

所有控釋尿素處理方式為：將每盆所需肥料（包括磷肥和鉀肥）與6 kg土充分混勻后，裝入盆中，上覆不摻任何肥料的5 kg土。尿素肥處理方式為：將每盆所需肥料（包括磷肥和鉀肥）與11 kg土混勻，裝入盆中。每行定植18盆，行距60 cm，株距35 cm，其它管理措施一致。

試驗共設7個處理：T1為不施肥（空白對照，CK）；T2為100%尿素，T3為100%包膜控釋尿素；T4為70%尿素；T5為70%包膜控釋尿素；T6為50%尿素；T7為50%包膜控釋尿素。每盆具體用量詳見表1。隨機區(qū)組排列，重復3次。

1.2 測定項目與方法

植株生長勢的測定：定植后，各處理隨機取樣5株（作好標記），測定株高和莖粗；然后于定植后30、60、90 d再分別測定上述5株番茄植株的株高和莖粗。

分別于定植后30、60、90 d取上述3～4片功能葉，進行葉綠素含量、氮代謝相關酶活性的測定。

葉綠素含量采用80%丙酮提取法[16]測定。

氮代謝相關酶活性的測定：硝酸還原酶（NR）活性采用磺胺比色法測定[16]；谷氨酰胺合成酶（GS）活性采用Shapiro等[17]方法測定；谷氨酸合成酶（GOGAT）活性采用Jiao等[18]方法測定。

凈光合速率的測定：分別于定植后30、60、90 d，用Li- 6400型光合速率測定儀（美國Li-Cor公司生產），于晴天上午9～10時，測定見光一致的植株上數(shù)第3片平展葉的凈光合速率（Pn），測定時光強約為（800±10） μmol/（m2·s）；測定溫度為（25±1）℃，CO2濃度為390 μl/L。每處理選取上述標記的5株番茄植株進行測定，即重復5次，求平均值。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003 軟件處理和繪圖，DPS 7.55軟件進行統(tǒng)計分析，用Duncan新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄株高和莖粗的影響

如圖1所示，同等氮素條件下，定植后30 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施條件下番茄株高、莖粗稍低于尿素處理，但均顯著高于空白對照（T1）。定植后60 d和90 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理的番茄株高和莖粗均高于同等用量尿素處理，且T5處理株高和莖粗增幅與T2基本相同，差異不顯著。

2.2 不同處理對番茄葉片光合色素含量和凈光合速率的影響

圖2所示，同等氮素條件下，定植后30 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理其葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和凈光合速率稍低于同等用量尿素處理，但差異不顯著；定植后60 d和90 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理其葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和凈光合速率均高于同等用量尿素處理。定植后60 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理的番茄葉片光合色素含量和凈光合速率均高于同等用量尿素處理，且T5處理增幅與T2基本相同，差異不顯著。

2.3 不同處理對番茄葉片氮代謝相關酶活性的影響

由圖3可知，所有取樣時期，NR、GS和GOGAT活性均隨氮素用量減少隨之降低，均高于空白對照（T1）。同等氮素條件下，定植后30 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理其NR、GS和GOGAT活性均低于同等用量尿素處理。定植后60 d和90 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理的NR、GS和GOGAT活性均高于同等用量尿素處理，且差異顯著。3 討論與結論

氮是植物合成蛋白質、核酸及各種生理活性物質的重要成分[19]。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是高等植物根系吸收無機氮的主要形態(tài)，有研究表明，大多數(shù)蔬菜從土壤中吸收的氮以呈高度氧化態(tài)的硝態(tài)氮為主[20]。因此，硝態(tài)氮是蔬菜所吸收氮素的主要形態(tài)，硝酸鹽進入蔬菜體內，在硝酸還原酶的作用下經過還原才能被用來合成各種含氮有機物，其還原過程主要在葉片中進行。植物葉片中的NO-3在胞質中NR的作用下形成NO-2，NO-2再進入細胞質體中經亞硝酸還原酶（NiR）的催化還原成NH+4，生成的NH+4經GS/GOGAT或GDH途徑轉化成其它氨基酸[21，22]。本試驗結果表明，所有取樣時期，番茄葉片中NR、GS和GOGAT活性均隨氮素用量減少而降低；同等氮素條件下定植后30 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理其NR、GS和GOGAT活性均低于尿素處理（圖3），其原因可能是尿素前期養(yǎng)分釋放較快，供肥充足，而NR與土壤含氮量關系密切，后者越高，植株體內NR活性也越強，氮素代謝也越旺盛[23]；趙宏偉等[24]也研究表明，隨氮素營養(yǎng)水平的提高，NR活性有增加的趨勢。同等氮素條件下定植后60 d 和90 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理的NR、GS和GOGAT活性均高于尿素處理。定植后60 d，在減氮30%的控釋肥處理（T5）條件下，其NR、GS和GOGAT活性與100%尿素（T2）處理相比，差異不顯著。以上結果表明，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施，其前期養(yǎng)分釋放較平穩(wěn)，故在定植后30 d，

其氮代謝相關酶活性（圖3）和長勢（圖1）略低于尿素處理；但在番茄生長的中后期，定植后60 d和90 d，其養(yǎng)分釋放規(guī)律更有利于促進番茄的生長發(fā)育。本試驗結果與顏冬云等[25]在控釋復合肥上的研究結果相一致。

另外，氮代謝亦是葉綠體內依賴于光合電子傳遞、僅次于CO2同化之外的另一個重要光合反應（photosynthetic reaction）[26，27]。本試驗結果表明，同等氮素用量條件下，定植后30 d，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施其葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和凈光合速率亦稍低于尿素處理，但差異不顯著（圖2）；定植后60 d，在減氮30%的硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施處理（T5）條件下，其光合色素含量及凈光合速率均與100%尿素（T2）處理無顯著差異；這與番茄葉片內氮代謝關鍵酶（圖3）及株高和莖粗（圖1）長勢變化規(guī)律基本一致，其原因可能為在番茄生育的中后期，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素混施其養(yǎng)分釋放規(guī)律與番茄需氮規(guī)律基本一致，更有利于其體內葉綠素合成，延緩其降解，進而增強光合作用。

綜上所述，硫包膜控釋尿素和樹脂包膜控釋尿素各提供50%氮素混施，一次性基施摻入盆中6 kg土中，上覆5 kg未摻肥的土在番茄上是可行的，可以滿足番茄整個生育期對氮素營養(yǎng)的需要，可在一定程度上節(jié)省勞力。且定植后60 d，在減氮30%條件下，其葉片中光合色素含量、光合作用及氮代謝相關酶活性與100%尿素處理差異不顯著，番茄株高和莖粗長勢良好。

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