牛振明,張國(guó)斌,劉趙帆,賈豪語(yǔ),郁繼華
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,甘肅 蘭州730070)
氮素是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組成成分,對(duì)植物生命活動(dòng)以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有極其重要的影響。梁飛等[1]研究表明,追施氮肥能夠促進(jìn)鹽地堿蓬(Suaedasalsa)對(duì)鹽漬土的生物修復(fù),降低土壤中的Na+濃度及其危害。劉青林等[2]認(rèn)為適宜施氮量(221kg N/hm2)顯著增加春小麥(Triticumaestivum)籽粒產(chǎn)量,從而有利于水分利用效率的提高。劉朝巍等[3]發(fā)現(xiàn)通過(guò)適宜的施氮方式,也即底肥+拔節(jié)+穗肥(磷鉀肥作基肥,尿素折合純氮180kg/hm2拔節(jié)期追施和純氮50kg/hm2大口期追施)的施肥方式可以改善寬窄行交替種植模式玉米(Zeamays)的光合效率、減少漏光損失、延緩葉片衰老,最終達(dá)到玉米穩(wěn)產(chǎn)甚至高產(chǎn)的效果。
經(jīng)典的植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為,土壤微生物降解氨基態(tài)氮為植物可直接利用的NO3--N和NH4+-N,植物吸收利用后重新形成氨基態(tài)氮,而氮素形態(tài)不同,對(duì)植物生理代謝過(guò)程影響則不同,從而對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不同的效應(yīng)[4-5]。Reddy等[6]認(rèn)為大多數(shù)作物 NO3--N與 NH4+-N配合施用較單獨(dú)施用效果好,其最佳配比隨作物生育期不同而不同。楊月英等[7]和邱孝煊等[8]研究表明,氮肥用量與蔬菜體內(nèi)硝酸鹽含量呈顯著正相關(guān)。艾紹英等[9]利用15N示蹤技術(shù)研究了NO3--N與NH4+-N對(duì)蔬菜體內(nèi)的硝酸鹽積累的影響,發(fā)現(xiàn)增加NH4+-N的比例有利于降低蔬菜中的硝酸鹽積累量;NO3--N被吸收后根際pH值升高,易導(dǎo)致鐵和其他微量元素供應(yīng)不足,適當(dāng)增加NH4+-N比例可以減少氮淋失,降低氮素對(duì)水體的污染程度。張富倉(cāng)等[10]發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)適宜的氮素形態(tài)比例,有利于作物生長(zhǎng)和品質(zhì)提高以及對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收利用。李會(huì)合[11]認(rèn)為降低營(yíng)養(yǎng)液中NO3--N比例,增加NH4+-N比例可提高萵筍(Lactucasativavar.angustata)全氮含量,對(duì)全磷和全鉀的影響不一致。但是目前相關(guān)研究多數(shù)集中在室內(nèi)水培試驗(yàn)條件下,大田試驗(yàn)研究較少。結(jié)球甘藍(lán)(Brassicaoleraceavar.capitata)簡(jiǎn)稱甘藍(lán),是重要的甘肅省高原夏菜,在榆中縣栽培面積較大。近年來(lái),由于偏施氮肥造成其產(chǎn)量和品質(zhì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì),因此合理施氮肥對(duì)其產(chǎn)量提高具有重要的作用。目前,關(guān)于氮素形態(tài)及配比對(duì)高原夏季甘藍(lán)的生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收利用的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以春茬甘藍(lán)為試驗(yàn)材料,在等氮量的條件下,研究了不同氮素形態(tài)及配比對(duì)其生長(zhǎng)、光合作用、產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收利用的影響,旨在為高原夏季甘藍(lán)生產(chǎn)中氮肥合理施用提供理論依據(jù)。
供試作物為結(jié)球甘藍(lán),品種為京育1號(hào);供試肥料:硝酸鉀(含氮13%、含K2O 45%),碳酸氫銨(含氮17.1%),尿素(含氮46.4%),過(guò)磷酸鈣(含P2O552%),硫酸鉀(含 K2O 52%)。
試驗(yàn)地耕層(0~20cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量8.72%、全氮含量0.12%、全磷含量0.46%、全鉀含量3.05%、堿解氮含量31.35mg/kg、速效磷含量56mg/kg、速效鉀含量174mg/kg、pH 為8.03、電導(dǎo)率為250μs/cm。
田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)8個(gè)處理(表1),3次重復(fù),小區(qū)面積為7.2m×4.2m=30m2,共24個(gè)小區(qū)。
表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experiment design
試驗(yàn)設(shè)在蘭州市榆中縣三角城鄉(xiāng)化家營(yíng)村,該地區(qū)平均海拔1717m,年平均氣溫6.57℃,年降水量400mm以上,無(wú)霜期150d左右。2012年3月初進(jìn)行育苗,4月23日定植,7月中旬完成大田試驗(yàn)。采用壟栽模式,壟寬50cm,壟高20cm,溝寬30cm,壟上覆膜,雙行定植,株距20cm。過(guò)磷酸鈣80kg/667m2,硫酸鉀12kg/667m2全部作為底肥,氮肥(純氮557kg/hm2)總量的25%作為底肥,35%于蓮座期追施,40%于結(jié)球初期追施,沿壟溝交界處條施。整個(gè)生育期灌溉和病蟲害防治等管理措施一致。
1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 分別于2012年5月4日、5月15日、5月26日和6月20日測(cè)定植株的莖粗、長(zhǎng)幅投影面積和葉片數(shù)。莖粗用精確度為0.001cm電子游標(biāo)卡尺測(cè)定,部位為根頸處;長(zhǎng)幅投影面積用精確度為0.1cm的直尺測(cè)定,根據(jù)十字交叉測(cè)定長(zhǎng)幅后的乘積得出;葉片數(shù)采用觀察統(tǒng)計(jì)法。每個(gè)小區(qū)測(cè)定樣本為30株,取其平均值。
1.4.2 植株養(yǎng)分含量 于結(jié)球后期每處理隨機(jī)抽取9株樣品,取全株。取樣方法為:以植株為圓心,20cm為半徑,深度為30cm的柱狀土塊,保證根的完整性,清洗干凈。將采樣植株分為根、花球和外葉三部分,在烘箱中于105℃殺青30min后75℃烘干至恒重,用小型粉碎機(jī)將其粉成碎末后過(guò)0.25mm的細(xì)篩,氮、磷、鉀含量采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析[12]方法測(cè)定。
1.4.3 葉片氣體交換參數(shù) 用英國(guó)PP-Systems公司生產(chǎn)的CIRAS-2型光合儀測(cè)定。于結(jié)球期一個(gè)晴天早上9:00-12:00,選擇甘藍(lán)功能葉片,在自然條件下測(cè)定葉片的氣孔導(dǎo)度(Gs)、凈光合速率(Pn)、胞間 CO2濃度(Ci)。每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定5株,每個(gè)葉片記錄相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值3~5個(gè),取其平均值。
1.4.4 產(chǎn)量 待甘藍(lán)葉球達(dá)到采收標(biāo)準(zhǔn)后采收,用電子秤稱重,統(tǒng)計(jì)小區(qū)產(chǎn)量。
1.4.5 品質(zhì) 每小區(qū)隨機(jī)抽取5個(gè)甘藍(lán)葉球樣品。采用鄒琦[13]的方法測(cè)定硝酸鹽含量、抗壞血酸(Vc)、可溶性固形物含量。
采用SPSS 16.0軟件和Excel 2007對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
圖1A所示,隨著生育期的推進(jìn),氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)莖粗生長(zhǎng)的影響逐漸加大。整體來(lái)看,NH4+-N(單一 NH4+-N 和 NO3--N∶NH4+-N為3∶7)明顯促進(jìn)莖粗的增長(zhǎng),在甘藍(lán)結(jié)球后期,莖粗顯著高于對(duì)照(CK2)、單一 NO3--N、單一酰胺態(tài)氮、NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5。
圖1B所示,在整個(gè)生育期內(nèi),氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)葉片數(shù)有著明顯的影響。整體來(lái)看,單一NH4+-N和NO3--N明顯促進(jìn)葉片數(shù)的發(fā)生,葉片數(shù)顯著高于對(duì)照(CK2)、單一酰胺態(tài)氮及不同 NO3--N∶NH4+-N配比(7∶3,5∶5,3∶7)。
圖1C顯示,氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)長(zhǎng)幅投影面積的影響在前期(幼苗期)較小,后期(蓮座期以后)逐漸加大。整體來(lái)看,單一NH4+-N和酰胺態(tài)氮明顯促進(jìn)長(zhǎng)幅投影面積的增加,在甘藍(lán)結(jié)球后期,顯著高于對(duì)照(CK1)、NO3--N 及不同 NO3--N∶NH4+-N 配比(7∶3,5∶5)處理。
圖1 甘藍(lán)莖粗、葉片數(shù)和長(zhǎng)幅投影面積隨生長(zhǎng)時(shí)期的變化Fig.1 Change of cabbage stem diameter,leaf numbers and plant vertical projection area during the growth period
2.2.1 對(duì)甘藍(lán)不同器官氮素吸收的影響 如表2所示,各處理葉球中氮含量均最高,葉片次之,根系中氮含量最低,說(shuō)明葉球在同葉片和根系競(jìng)爭(zhēng)氮素吸收方面具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。單一NH4+-N和酰胺態(tài)氮促進(jìn)外葉和葉球?qū)Φ氐奈眨浜烤@著高于其他處理,NO3--N不利于外葉和葉球?qū)Φ氐奈?,其含量均隨著NO3--N∶NH4+-N的增大呈逐漸下降的趨勢(shì)。NO3--N 和 NH4+-N 配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)有利于甘藍(lán)根系對(duì)氮素的吸收,其中,含氮量以 NO3--N∶NH4+-N為5∶5時(shí)最高,隨著NO3--N或NH4+-N比例的減小,含氮量呈下降趨勢(shì),但整體上NH4+-N比例高有利于氮含量的增加;酰胺態(tài)氮對(duì)根系含氮量的影響與外葉和葉球正好相反,其不利于根系對(duì)氮素的吸收,含量最低。
2.2.2 對(duì)甘藍(lán)不同器官磷素吸收的影響 由表3可知,NO3--N有利于增加葉片中的含磷量,而NH4+-N則相反,NO3--N和 NH4+-N配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)后葉片中磷含量隨著 NO3--N∶NH4+-N比值的下降而降低。NH4+-N促進(jìn)葉球?qū)α姿氐奈?,其與 NO3--N配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)也有利于磷含量的增加,而NO3--N則不利于葉球?qū)α姿氐奈?。NO3--N與NH4+-N配施(NO3--N∶NH4+-N 為7∶3,5∶5,3∶7)可以增加根系含磷量,而NH4+-N則不利于根系對(duì)磷素的吸收。整體來(lái)看,酰胺態(tài)氮處理下甘藍(lán)外葉、葉球和根系對(duì)磷素的吸收處于居中水平。
2.2.3 對(duì)甘藍(lán)不同器官鉀吸收的影響 如表4所示,葉球?qū)︹浰鼐哂休^強(qiáng)的吸收競(jìng)爭(zhēng)力,各處理下甘藍(lán)不同部位中含鉀量最高為葉球,根次之,外葉最少。無(wú)論是外葉、葉球還是根系,NO3--N以及 NO3--N和銨態(tài)氮配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)有利于提高植株的鉀含量,而NH4+-N則不利于各器官對(duì)鉀素的吸收。酰胺態(tài)氮處理后除外葉對(duì)鉀素的吸收較低外,葉球和根系中鉀含量均處于較高水平。
由表5可知,NO3--N 及其與 NH4+-N 配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)可以提高甘藍(lán)葉片的光合速率,顯著高于對(duì)照(CK2);而NH4+-N處理下光合速率較低,顯著低于對(duì)照(CK2)。NO3--N及其與 NH4+-N配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)有利于甘藍(lán)葉片維持較高的氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度,含量均高于對(duì)照(CK2),保證了二氧化碳的充足供應(yīng)。而NH4+-N處理則抑制了氣孔開度,顯著低于對(duì)照(CK2),但胞間二氧化碳濃度卻高于對(duì)照(CK2),說(shuō)明氣孔導(dǎo)度下降并沒(méi)有引起二氧化碳供應(yīng)受阻。
圖2顯示,氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)的產(chǎn)量有顯著的影響。NO3--N和NH4+-N處理均導(dǎo)致甘藍(lán)產(chǎn)量降低,顯著低于對(duì)照(CK2)。NO3--N 與 NH4+-N 配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)具有明顯的增產(chǎn)作用,顯著高于對(duì)照(CK2),特別是NO3--N∶NH4+-N為5∶5,3∶7處理更加明顯。酰胺態(tài)氮處理下甘藍(lán)產(chǎn)量較高,顯著高于對(duì)照(CK2),但明顯低于NO3--N∶NH4+-N為5∶5,3∶7處理。
表2 氮素不同形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)不同器官氮素吸收的影響Table 2 Effects of different nitrogen forms and matching on uptake of N of the cabbage different organs g/kg
表3 氮素不同形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)不同器官磷吸收的影響Table 3 Effects of different nitrogen forms and matching on uptake of P of the cabbage different organs g P2O5/kg
表4 氮素不同形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)不同器官鉀吸收的影響Table 4 Effects of different nitrogen forms and matching on uptake of K of the cabbage different organs g K2O/kg
蔬菜體內(nèi)硝酸鹽含量是一項(xiàng)重要的衛(wèi)生指標(biāo)。圖3結(jié)果表明,不同氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)葉球中硝酸鹽的含量有顯著的影響。與CK1相比,增施氮肥顯著增加了甘藍(lán)葉球中硝酸鹽的累積量。葉球中硝酸鹽的累積量隨NO3--N∶NH4+-N比例減小呈U字狀變化,NO3--N∶NH4+-N為5∶5時(shí)最低,而單一形態(tài)的氮肥(NO3--N、NH4+-N、酰胺態(tài)氮)更容易增加硝酸鹽的累積量。
表5 氮素不同形態(tài)以及配比對(duì)甘藍(lán)葉片氣孔導(dǎo)度、光合速率和胞間CO2濃度的影響Table 5 Effects of different nitrogen forms and matching on Gs,Pnand Ciin cabbage leaves
圖2 氮素形態(tài)及配比對(duì)甘藍(lán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響Fig.2 Effects of different nitrogen forms and matching on economic yield
從圖3可以看出,CK2甘藍(lán)葉球中Vc含量除比硝態(tài)氮區(qū)略有增加外,處于最低水平。單施尿素甘藍(lán)Vc含量最高。NO3--N 與 NH4+-N 混合施氮隨NO3--N∶NH4+-N比例減小,Vc含量呈上升趨勢(shì),NO3--N∶NH4+為3∶7時(shí)最高。單施 NH4+-N甘藍(lán)Vc含量也較高,與 NO3--N∶NH4+-N為3∶7基本持平。
從圖3可以看出,單施尿素和NH4+-N甘藍(lán)葉球中的可溶性糖含量顯著低于其他氮素形態(tài)及配比。另外,可溶性糖含量隨NO3--N∶NH4+-N比例減小先升高后降低,NO3--N∶NH4+-N為5∶5時(shí)可溶性糖含量最高,配施肥中NO3--N含量在30%~70%區(qū)間時(shí),可溶性糖含量與CK1無(wú)顯著性差異,略小于CK2。
從圖3可以看出,單施尿素甘藍(lán)葉球中的可溶性固形物的含量顯著低于其他氮素形態(tài)及配比,其他氮素形態(tài)及配比之間無(wú)顯著性差異。即酰胺態(tài)氮不利于提高甘藍(lán)葉球中可溶性固形物的含量,而NO3--N、NH4+-N和兩者配施可以維持較高的可溶性固形物含量。
氮素是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸葉綠素、酶、維生素、生物堿和激素等重要有機(jī)化合物的組成成分[14],氮素形態(tài)對(duì)植物生理代謝過(guò)程的影響有差異,從而對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不同的效應(yīng)[4-5]。研究表明,大多數(shù)作物NO3--N與NH4+-N配合施用較單獨(dú)施用效果好,其最佳配比隨作物生育期不同而有差異[6]。付婷婷等[15]的研究結(jié)果表明,氮素形態(tài)及濃度對(duì)日本毛連菜(Picrisjaponica)的生長(zhǎng)具有明顯的影響。較低濃度(400mg/kg)下,NH4+-N處理毛連菜的株高、根長(zhǎng)和干物重均顯著高于NO3--N處理,而當(dāng)濃度≥400mg/kg后,NO3--N處理毛連菜的生長(zhǎng)情況明顯好于NH4+-N。黃瓜(Cucumissativus)[16]上的研究表明,單獨(dú)供給NO3--N比單獨(dú)供給NH4+-N更有利于黃瓜幼苗的生長(zhǎng),當(dāng)NO3--N∶NH4+-N為75∶25時(shí),主根長(zhǎng)度、根總表面積、根總體積、株高、莖粗、地上部干重的值最大。本試驗(yàn)中,NH4+-N和NO3--N∶NH4+-N為3∶7處理明顯促進(jìn)甘藍(lán)莖粗的增加,增長(zhǎng)速率高于其他處理,而酰胺態(tài)氮和NO3--N處理下莖粗的增加速度最小,與NO3--N∶NH4+-N為3∶7處理差異顯著;葉片發(fā)生數(shù)則以NH4+-N處理下相對(duì)較多;NO3--N和NO3--N∶NH4+-N為5∶5處理下長(zhǎng)幅投影面積較小,顯著低于其他處理。由此可知,NH4+-N處理較NO3--N處理的甘藍(lán)生長(zhǎng)狀況好,可能原因是施用氮肥濃度較低,NH4+-N對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用顯著高于NO3--N,這與付婷婷等[15]研究結(jié)果相一致。NO3--N和 NH4+-N配施有助于甘藍(lán)的生長(zhǎng),特別是較低的 NO3--N∶NH4+-N配比(3∶7)效果更加明顯,可能原因是適量的NH4+-N可以促進(jìn)甘藍(lán)對(duì)NO3--N的吸收,因?yàn)镹H4+-N是被動(dòng)擴(kuò)散到細(xì)胞質(zhì)膜上發(fā)生去質(zhì)子化作用而成NH3,并迅速被細(xì)胞所吸收,釋放的H+又能促進(jìn)NO3--N的吸收。從該試驗(yàn)看,合適的NH4+-N應(yīng)在70%左右,這和付婷婷等[15]、壽森炎等[17]、王磊等[18]報(bào)道不一致,可能原因是作物種類不同所致。
圖3 氮素形態(tài)及配比對(duì)可食部分硝酸鹽、Vc、可溶性糖和可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effects of different nitrogen forms on nitrate content,Vc content,soluble sugar content and soluble solids
大量研究結(jié)果表明,氮素形態(tài)及配比對(duì)蔬菜植株養(yǎng)分含量具有顯著的影響。NH4+-N的施用促進(jìn)了莧菜(Amaranthusmangostanus)對(duì)N,P的吸收,其含量隨著NH4+-N比例的增大而增加,但抑制葉片對(duì)K+的吸收,K+含量隨 NH4+-N比例的增大而減少[19]。而在萵筍[11]上的結(jié)果表明,NO3--N 比例減小,NH4+-N比例增大有利于萵筍對(duì)N的吸收,但對(duì)P、K的吸收基本無(wú)影響。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,NH4+-N有利于提高甘藍(lán)外葉和葉球中的含氮量,其與NO3--N配施后,含氮量隨著NO3--N比例增大呈下降趨勢(shì),而根系含氮量也以NH4+-N比例高時(shí)較大,說(shuō)明NH4+-N促進(jìn)植株氮素的積累,而NO3--N則具有相反的作用;酰胺態(tài)氮處理的甘藍(lán)外葉和葉球含氮量較高,而根系含氮量則最低,推測(cè)酰胺態(tài)氮有可能促進(jìn)甘藍(lán)地上部氮素的積累,而抑制根系氮素的積累。這與在莧菜[19]、萵筍[11]上的研究結(jié)果相一致,較高比例的NH4+-N有利于蔬菜對(duì)N的吸收,其中均以NO3--N∶NH4+-N為5∶5效果最好。氮素形態(tài)及配比處理下甘藍(lán)對(duì)N素吸收的差異可能與谷氨酰氨合成酶(GS)有關(guān),NH4+-N和較高比例NH4+-N氮處理效果更明顯,其原因在于NH4+-N是GS的底物,可以促進(jìn)GS活性的提高,GS活性的提高可帶動(dòng)氮代謝運(yùn)轉(zhuǎn)增強(qiáng),促進(jìn)氨基酸的合成和轉(zhuǎn)化,從而提高N含量[16,20]。
整體來(lái)看,NH4+-N促進(jìn)葉球?qū)α姿氐奈?,其與 NO3--N配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)也有利于磷含量的增加,而NO3--N則不利于甘藍(lán)對(duì)磷素的吸收。已有研究報(bào)道表明,N、P的吸收具有協(xié)同互作效應(yīng),NH4+-N能促進(jìn)植株對(duì)P的吸收,這可能與NH4+-N的吸收促進(jìn)根系釋放H+,降低根際pH值,從而提高磷酸鹽的溶解性有關(guān)[19]。
總體來(lái)看,NO3--N促進(jìn)外葉、葉球和根系對(duì)鉀素的吸收,主要原因是NO3-有利于促進(jìn)K+的吸收[10];而整個(gè)生育期內(nèi)銨態(tài)氮處理下甘藍(lán)鉀的積累量都相對(duì)較小,可能是由于高濃度的NH4+-N對(duì)土壤中鉀素的轉(zhuǎn)化有影響,NH4+-N導(dǎo)致土壤中鉀的釋放受到抑制,影響甘藍(lán)對(duì)土壤鉀的利用,油菜(Brassicacampestris)[21]上研究結(jié)果也表明,氯化銨、硫酸銨顯著抑制其生長(zhǎng)前期(5周時(shí))對(duì)鉀的吸收。
相關(guān)研究表明,當(dāng)生長(zhǎng)介質(zhì)中提供不同銨硝比例的混合態(tài)氮素營(yíng)養(yǎng)時(shí),會(huì)對(duì)許多作物的光合作用和碳代謝產(chǎn)生一定的影響[4,22-23],其影響程度因植物種類而異。有報(bào)道指出,施用NO3--N對(duì)植物光合碳同化的促進(jìn)作用大于施用銨態(tài)氮,而且NO3--N營(yíng)養(yǎng)有利于植物積累蔗糖,而NH4+-N營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)植物葉片累積淀粉[24]。
肖凱等[22]對(duì)小麥的研究結(jié)果表明,對(duì)于凈光合速率的促進(jìn)作用,NO3--N營(yíng)養(yǎng)大于NH4+-N營(yíng)養(yǎng)。在水稻(Oryzasativa)[25]上也報(bào)道了同樣的結(jié)果。李存東等[23]在棉花(Gossypiumhirsutum)上的研究結(jié)果則指出,單一供NH4+-N營(yíng)養(yǎng)棉花葉片凈光合速率高于單一供NO3--N營(yíng)養(yǎng)。黃瓜上的研究結(jié)果[26]表明,當(dāng)NH4+-N比例為25%時(shí)凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度均最高,氮源為單一NO3--N時(shí)最低;NH4+-N比例在25%~50%時(shí)4個(gè)參數(shù)均與單一NO3--N處理有顯著差異。說(shuō)明單一NO3--N處理由于降低了氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度而引起凈光合速率降低,而適當(dāng)?shù)腘H4+-N比例對(duì)黃瓜幼苗葉片光合作用有積極的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,NO3--N及其與銨態(tài)氮配施(NO3--N∶NH4+-N為7∶3,5∶5,3∶7)可以提高甘藍(lán)葉片的光合速率,顯著高于對(duì)照(CK2),而銨態(tài)氮處理下光合速率顯著低于對(duì)照(CK2)。這與肖凱等[22]、宋娜等[25]的研究結(jié)果基本相同,而李存東等[23]的研究結(jié)果不一致,可能是由于不同作物對(duì)NH4+-N和NO3--N的敏感性和嗜好性不同。氮素代謝與碳素代謝關(guān)系密切,其所需的碳骨架主要由糖類代謝中間產(chǎn)物生成;植物在同化銨時(shí)要大量消耗碳水化合物,NO3--N施用有利于碳水化合物的合成、分解代謝和運(yùn)輸,一方面提供了較充足的氮素同化所需要的碳骨架,另一方面有利于根部蔗糖的水解,保障根部碳水化合物的供應(yīng)[27]。
NO3--N與NH4+-N配施處理的增產(chǎn)率顯著大于單一氮肥形態(tài)的處理,其中NO3--N含量在30%~50%范圍內(nèi)時(shí)促進(jìn)增產(chǎn)的效果最佳,這與劉秀珍等[19]的研究結(jié)果一致,其利于莧菜增產(chǎn)的NO3--N∶NH4+-N比值為5∶5??赡茉蚴荖O3--N和NH4+-N聯(lián)合供應(yīng)時(shí),既能促進(jìn)細(xì)胞分裂素的合成,又能降低NO3--N的吸收和還原所消耗的能量,而且吸收NH4+-N產(chǎn)生的酸化又可以抵消吸收NO3--N時(shí)引起的根際堿化[28],從而有利于甘藍(lán)的生長(zhǎng)。由于本試驗(yàn)地土壤偏堿性,因此配施較多的NH4+-N有利于降低甘藍(lán)根際的pH值,從而減小因土壤偏堿性而造成的不利于甘藍(lán)生長(zhǎng)的因素。施肥增產(chǎn)是否會(huì)使效益增加是判斷合理施肥的重要依據(jù)。研究結(jié)果顯示配施處理甘藍(lán)的物候期比單一形態(tài)氮肥處理的早,NO3--N∶NH4+-N為5∶5處理最早進(jìn)入采收期,NO3-:NH4+-N為3∶7處理次之(本試驗(yàn)種植的春夏茬甘藍(lán)的采收期越早,甘藍(lán)的收購(gòu)價(jià)格越高)。NO3--N∶NH4+-N為5∶5和3∶7處理均可帶來(lái)高產(chǎn),這同盧鳳剛等[29]的研究結(jié)果一致。
蔬菜硝酸鹽含量受肥料供應(yīng)的影響較大[30-31]。本試驗(yàn)中,單施NO3--N較銨態(tài)氮和尿素易增加甘藍(lán)葉球硝酸鹽含量,NO3--N與NH4+-N配施可降低硝酸鹽含量,可能是由于NH4+-N被蔬菜作物吸收后,立即參與含氮有機(jī)物合成,而NO3--N則要先還原成NH4+-N,要消耗額外能量并在相應(yīng)酶參與下方能進(jìn)行,因而易在蔬菜體內(nèi)積累[32]。
酰胺態(tài)氮(尿素)有利于提高甘藍(lán)葉球中Vc含量,NO3--N與NH4+-N配施時(shí),硝態(tài)氮含量在30%~50%之間時(shí)甘藍(lán)葉球Vc、可溶性糖含量相對(duì)較高,可溶性固形物無(wú)明顯降低,而NO3--N含量較高時(shí),Vc含量較低,即NH4+-N和酰胺態(tài)氮有利于提高甘藍(lán)可食部分的Vc含量。結(jié)果還表明,Vc含量與硝酸鹽含量有一定關(guān)系,高含量的Vc能與亞硝酸迅速反應(yīng),產(chǎn)生一氧化氮,本身被氧化成脫氫抗壞血酸,從而降低蔬菜中硝酸鹽含量[33]。
NO3--N較NH4+-N更有利于促進(jìn)甘藍(lán)可食部分可溶性糖含量的增加;NO3--N與NH4+-N配合施用時(shí)具有更好的促進(jìn)效果,當(dāng)NO3-N∶NH4+-N為5∶5時(shí)促進(jìn)效果最顯著,但這與張春蘭等[33]的研究結(jié)果不一致。這有可能是作物種類不同造成的,也可能與栽培模式有關(guān)。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,NO3--N及其與NH4+-N配施促進(jìn)甘藍(lán)的生長(zhǎng),有利于提高甘藍(lán)外葉、葉球和根系的含氮、磷和鉀含量;提高甘藍(lán)葉片的光合作用;增產(chǎn)率顯著大于單一氮肥形態(tài)的處理;降低硝酸鹽含量,獲得較高的可溶性糖含量。總之,與單一氮肥形態(tài)相比,當(dāng)NO3--N∶NH4+-N處于3∶7~7∶3范圍內(nèi)時(shí)甘藍(lán)易獲得高產(chǎn)和較好的品質(zhì),其中NO3--N∶NH4+-N為5∶5是最佳比例。
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