不同施氮水平對金菠蘿苗期生長及養(yǎng)分吸收的影響

韓忠鈺 金鑫 鄧燕 趙艷 呂烈武 黃順堅 李長江

摘? 要：氮素是影響植物生長和養(yǎng)分吸收的重要養(yǎng)分之一，為深入理解菠蘿氮素營養(yǎng)生理，本研究以金菠蘿為試驗對象，通過盆栽試驗研究不同施氮水平（0、25、50、100、150、300 mg/kg）對金菠蘿苗期植株生長、葉綠素和類胡蘿卜素含量以及養(yǎng)分吸收的影響。結(jié)果表明：隨施氮水平增加，金菠蘿植株的葉片數(shù)、地上部干重、根系干重和總干重都持續(xù)增加，在300 mg/kg時生長最好;D葉中葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量隨施氮水平升高呈先升后降的趨勢，在100 mg/kg時達到最大值;施氮水平增加提高了金菠蘿植株N、P、K的吸收;隨施氮水平升高，莖、葉中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量上升，但莖、根中Fe含量下降，除Fe以外的中微量元素吸收量呈增加趨勢。因此，本試驗條件下，施氮水平增加促進了金菠蘿苗期生長與養(yǎng)分吸收。

關(guān)鍵詞：金菠蘿;氮素;葉綠素;養(yǎng)分吸收

中圖分類號：S668.3? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Effects of Different Levels of Nitrogen Application on the Growth and Nutrient Uptake of Pineapple Variety ‘MD-2 at Early Growth Stage

HAN Zhongyu1， JIN Xin1， DENG Yan2， ZHAO Yan1， LYU Liewu3， HUANG Shunjian3， LI Changjiang1*

1. College of Tropical Crops， Hainan University / Hainan Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization of Tropical Biological Resources， Haikou， Hainan 570228， China; 2. College of Resources and Environment， Southwest University / Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin， Beipei， Chongqing 400715， China; 3. Hainan Provincial Soil and Fertilizer General Station， Haikou， Hainan 570203， China

Abstract： Nitrogen （N） is one of the essential macro nutrients affecting plant growth and nutrient uptake. In this study， the effects of different application levels of N （0， 25， 50， 100， 150， 300 mg/kg） on plant growth， chlorophyll and carotenoid content， and nutrient uptake of pineapple variety ‘MD-2 at early growth stage were investigated in a pot experiment. The leaf number， above-ground dry weight， root dry weight and total dry weight of the ‘MD-2 pineapple plant continued to increase with the increase of N application level， and the growth was the best at 300 mg/kg. The content of chlorophyll a， b and carotenoid in D-leaf firstly increased and then decreased in response to increased N application level， reaching the maximum value at 100 mg/kg. Plant N， P and K uptake generally increased as the N application level went up. The content of Ca， Mg， Mn， Cu， and Zn increased in stem and leaves with increased N application， but the Fe content reduced， and as a result the total uptake of investigated intermediate nutrients and micronutrients except Fe increased. To sum up， under the condition of this experiment， the increase of N application level promoted the growth and uptake of most nutrients of ‘MD-2 pineapple.

Keywords： ‘MD-2 pineapple; nitrogen; chlorophyll; nutrients

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.014

菠蘿（Ananas comosus）是一種典型的熱帶作物，在生長的過程中對養(yǎng)分的需求比較大，施肥是菠蘿種植過程中重要的措施。金菠蘿（‘MD-2）是由美國夏威夷菠蘿研究院Del Monte Inc.培育的優(yōu)良鮮食品種，屬于國際貿(mào)易主流菠蘿品種之一，近年來陸續(xù)引進到海南、廣東、廣西等菠蘿主產(chǎn)區(qū)，表現(xiàn)出較好的市場潛力[1-2]。

氮素作為植物必需的大量營養(yǎng)元素之一，是多種生命物質(zhì)的組成部分，對植物的生長、發(fā)育具有重要影響[3]。作為菠蘿生長中基本元素之一的氮素，它決定了菠蘿的生長和產(chǎn)量[4]。施用氮肥會增加菠蘿產(chǎn)量，也會增加植株對N、P、K及中微量元素的吸收[5];氮素供應(yīng)不足會導(dǎo)致產(chǎn)量下降，但氮素過量會對果實品質(zhì)和環(huán)境造成影響[6-7]。由于氮肥合理的用量對菠蘿生長有重要的影響，因此，本試驗研究不同施氮水平下金菠蘿苗期生長及養(yǎng)分吸收的響應(yīng)，為進一步探討金菠蘿在生產(chǎn)中合理的施氮量提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

盆栽試驗于2017年12月3日至2018年7月16日在海南大學(xué)海甸校區(qū)熱帶作物學(xué)院基地的溫室大棚中進行。試驗用金菠蘿苗高50 cm左右。盆栽土壤為砂土（磚紅壤），土壤基礎(chǔ)理化性狀為：pH 5.2，有機質(zhì)1.02%，堿解氮32.07 mg/kg，有效磷314.64 mg/kg，速效鉀40.80 mg/kg。

1.2? 方法

試驗共設(shè)置6個施氮水平：0、25、50、100、150、300 mg/kg，每個施氮水平設(shè)置3次重復(fù)。用NH4NO3提供氮素（底肥∶追肥=1∶1）。每個處理用作底肥的施氮量在裝盆時配制成溶液噴施，與土混勻;追肥以營養(yǎng)液形式在種植后4周施入。其他養(yǎng)分供應(yīng)為：P2O5 100 mg/kg，用KH2PO4提供;K2O 200 mg/kg，用KH2PO4和K2SO4提供;磷鉀肥（底肥∶追肥=1∶1）均以營養(yǎng)液形式施入土壤中。每盆裝風(fēng)干過2 mm篩的供試土壤15 kg，定植金菠蘿苗1株，定期進行水分管理。

1.2.1? 葉片數(shù)、D葉長、D葉寬、干重的測定? 取每個處理的整株樣帶回試驗室，將植株分為根、莖、葉3部分，葉片數(shù)直接計數(shù);選擇D葉（菠蘿植株最長的功能葉）測量長度和寬度后記錄，同時取少量鮮樣用于測定葉綠素和類胡蘿卜素含量;再分別將不同部位樣品用去離子水快速清洗干凈，擦干后切成小塊放入紙袋中，在烘箱中于105 ℃殺青40 min，再在80 ℃下烘干至恒重，稱量，記錄。

1.2.2? 葉綠素和類胡蘿卜素含量的測定? 采用乙醇浸提法測定[8]，公式如下：

上述公式中，V為提取液體積;W為鮮重;OD490、OD649、OD665分別為該波長的吸光度。

1.2.3? 植株養(yǎng)分含量的測定? 將烘干稱重后的植株樣品分別磨碎待用。其中N采用奈氏比色法、P采用鉬銻抗比色法進行測定、K采用火焰分光光度計進行測定;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用原子吸收分光光度計進行測定[9]。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2010和IBM SPSS Statistics 20軟件進行整理與統(tǒng)計分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施氮水平對植株生長的影響

從圖1可以看出，隨著施氮水平的增加，金菠蘿葉片數(shù)、D葉長、D葉寬有逐漸增加的趨勢。其中葉片數(shù)在施氮和不施氮處理間差異顯著，施氮水平在25～150 mg/kg增加時對葉片數(shù)無顯著影響;300 mg/kg處理的葉片數(shù)顯著高于0～100 mg/kg的處理（圖1A）。D葉長在0～100 mg/kg時無顯著性差異，此后明顯增加，在300 mg/kg時達到最大值（圖1B）。同樣，D葉寬隨施氮水平增加而持續(xù)增加，在最高施氮水平獲得最高值（圖1C）。

從表1可以看出，施氮處理對金菠蘿生物量具有顯著影響，表現(xiàn)為根、葉和整株干重隨施氮量增加總體呈上升趨勢，不施氮處理顯著低于施氮處理，施氮量在25～150 mg/kg時無顯著差異，在300 mg/kg時顯著增加;不施氮處理莖干重明顯低于施氮處理，在50～300 mg/kg范圍內(nèi)隨施氮量增加莖干重呈先升后降的趨勢，在150 mg/kg時值最大;施氮量在0～150 mg/kg范圍內(nèi)對地下部和地上部的干物質(zhì)分配比例無顯著影響，但施氮量達300 mg/kg時地下部分配比例顯著高于不施氮處理。

2.2? 不同施氮水平對葉綠素與類胡蘿卜素含量的影響

施氮水平對金菠蘿苗期D葉的葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量的影響如圖2所示。由圖2可以看出，隨施氮水平升高，葉綠素a、b和類胡蘿卜素的響應(yīng)趨勢較為一致，即施氮量在0～50 mg/kg的含量總體低于100～300 mg/kg含量，施氮量在

100 mg/kg時含量最高。

2.3? 不同施氮水平對養(yǎng)分吸收的影響

2.3.1? 大量元素? 從表2可知，葉和莖中N、P、K的含量都是在施肥量達到300 mg/kg時達到最大值。隨著施氮水平的增加，金菠蘿根、莖、葉中的N含量在逐漸增加。隨著施氮量的增加，莖中P含量在0～150 mg/kg變化不顯著;根中P含量

不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments （P<0.05）.

不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments （P<0.05）.

隨施氮水平的升高整體變化不明顯。隨著施氮量的增加，莖、葉中的K含量明顯升高;根中K含量則隨著施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后減少，在25 mg/kg時達到最高水平。由表2可知，金菠蘿大量元素中K含量最高，其次是N含量，最低為P含量。吸收量情況見表5。

2.3.2? 中量元素? 從表3可以看出，隨著施氮量的增加，葉片中Ca含量在0～150 mg/kg時變化不顯著，300 mg/kg時升高，達到最大值;莖中的Ca含量隨著施氮水平的升高逐漸升高，在施氮量達300 mg/kg時與其他處理相比有顯著增加;根系中Ca含量的變化不顯著。葉片和根中Mg含量隨施氮水平增加變化不顯著;莖中Mg含量隨著施氮水平增加有逐漸上升的趨勢。由表5可知，金菠蘿對Ca的吸收量大于Mg。

2.3.3? 微量元素? 從表4可以得出，葉片中Fe含量隨著施氮水平升高有所上升，但增長不顯著，在最高施氮處理時可達最大值;莖中Fe含量在不施氮時顯著高于施氮處理，呈下降趨勢;根中Fe的含量隨施氮量的增加變化不顯著。隨著施氮量增加，葉片和莖中Mn含量總體呈上升趨勢，在最高施氮處理含量最高;而在根中則有先下降再上升的趨勢，在最高施氮處理含量達到最大值;施氮量在0～100 mg/kg時，Mn含量表現(xiàn)為葉>莖> 根，在150～300 mg/kg時，則是莖>葉>根。葉片和莖的Cu含量隨施氮量升高總體呈上升趨勢，根系中Cu含量則未表現(xiàn)出明顯變化規(guī)律。隨施氮量上升，莖和葉中Zn含量總體表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢，并在300 mg/kg的施氮量下達最大值;而在根中，則表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。由表5可知，金菠蘿對微量元素的吸收量大體表現(xiàn)為Fe>Mn、Zn>Cu。

3? 討論

本研究中，與不施氮相比，施氮可以顯著促進金菠蘿生長，在25～100 mg/kg的施氮量間，金菠蘿葉片數(shù)、D葉長度和寬度、生物量隨施氮水平的升高增加幅度較小，在150～300 mg/kg時則顯著增加，與譚宏偉[10]的研究結(jié)果較為一致。其他作物上研究表明，過高的氮素供應(yīng)會抑制作物生長[11-13]。本研究中最高施氮處理300 mg/kg對金菠蘿生長仍有明顯的促進作用，這可能主要是因為供試土壤含氮量較低，表明當(dāng)土壤含氮水平低時，需要較高的氮素供應(yīng)才能促進金菠蘿生長。氮素是影響光合色素合成的主要養(yǎng)分之一。隨施氮量增加，金菠蘿D葉中葉綠素和類胡蘿卜素的含量總體表現(xiàn)為先升高后略有降低的趨勢，在施氮為100 mg/kg時達到最高水平。該結(jié)論與在其他作物上的相關(guān)研究中所得出的結(jié)論一致，隨施氮量升高葉綠素和類胡蘿卜素的含量表現(xiàn)為先升后降[14-15]。

前人研究表明，施用氮肥能夠促進某些元素的吸收且在不同作物中的表現(xiàn)規(guī)律不同。對于大量元素的吸收，齊紅巖等[16]對番茄的研究中發(fā)現(xiàn)，施氮可以促進番茄對P、K等養(yǎng)分的吸收;在對棉花的相關(guān)研究中則發(fā)現(xiàn)，施氮量高低對植株含P量沒有影響，而N、K含量則隨施氮量的增加而增加[17]。對于中微量元素的吸收，劉會玲等[18]在對甜高粱的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，在不同品種間，中微量元素含量的變化趨勢表現(xiàn)為升高、降低或者是先升后降，沒有一致的響應(yīng)。本試驗中發(fā)現(xiàn)，施氮量的增加明顯提高了金菠蘿植株中N、P、K的含量;中微量元素方面，施氮量增加提高了莖、葉中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量，但降低了莖、根中Fe的含量，明顯促進了除Fe以外中微量元素的吸收。金菠蘿的這種養(yǎng)分吸收響應(yīng)反映了作物差異，但菠蘿不同品種是否存在差異還需進一步研究。

綜合以上分析，本試驗條件下，金菠蘿生長隨施氮水平增加呈不斷上升趨勢，在最高施氮量300 mg/kg時生長最好，但D葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量則在100 mg/kg時最高，除Fe之外，其他主要養(yǎng)分吸收均隨施氮水平升高而增加。由于本研究只關(guān)注了施氮水平對金菠蘿苗期生長和養(yǎng)分吸收的影響，下一步研究需考慮生長中后期植株響應(yīng)，并深入研究氮素營養(yǎng)的生理作用機制。

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