不同氮源配比對沙地水肥一體化玉米生長的影響

但晨歆，陳煜林，馮紫薈，丘智晃，涂攀峰，鄧蘭生*，賴忠明

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510642；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東廣州 510225；3.東莞一翔液體肥料有限公司，廣東東莞 523135)

玉米屬禾本科一年生草本植物，是世界重要的糧食作物，具有很強(qiáng)的耐旱性、耐寒性、耐貧瘠性以及極好的環(huán)境適應(yīng)性。此外，玉米不僅是畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等的重要飼料來源，同時也是食品、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工、化工等行業(yè)中不可或缺的原料之一。氮元素是玉米生長過程中吸收最多的元素，在促進(jìn)玉米植株生長、器官建成、干物質(zhì)積累以及光合作用方面發(fā)揮不可替代的作用。硝態(tài)氮(NO-N)和銨態(tài)氮(NH-N)是植物吸收氮素的2種主要形態(tài)，由于二者在分子形態(tài)上的差異，其對植物的促生長作用也不盡相同，從而導(dǎo)致部分植物在NO-N環(huán)境下生長較好，而部分植物則在NH-N環(huán)境下生長較好，表現(xiàn)出對不同形態(tài)氮素吸收利用的偏好性和選擇性。研究表明，在非酸性土壤或淹水環(huán)境下，大多數(shù)作物在NO-N條件下的干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量優(yōu)于NH-N條件下生長的作物。此外，不同作物對不同氮源的吸收反應(yīng)也有一定差異，陶爽等研究指出，將NO-N與NH-N按不同比例混施時，部分植物的生長狀況會優(yōu)于單一供應(yīng)NO-N或NH-N植物的生長狀況，表現(xiàn)出氮素對植物生長的“聯(lián)合效應(yīng)”。因此，筆者基于前人的研究，以MC670玉米為材料，將NO-N與NH-N按不同比例混施，通過對不同處理玉米生長狀況及氮磷鉀積累量進(jìn)行分析，討論在沙地條件下不同氮源對玉米種植的影響，從而為沙地玉米種植在氮肥選用上提供一定參考。

1 材料與方法

供試玉米品種為MC670。供試肥料銨態(tài)氮為硫酸銨(N 21.2%)，硝態(tài)氮為硝酸鈣(N 13%)，磷肥為磷酸二氫鉀(PO52%，KO 34%)，鉀肥為氯化鉀(KO 60%)。

選用銨態(tài)氮、硝態(tài)氮2種不同氮源。并設(shè)置以下4個處理：N1(硝態(tài)氮：銨態(tài)氮=10∶0)、N2(硝態(tài)氮：銨態(tài)氮=7∶3)、N3(硝態(tài)氮：銨態(tài)氮=5∶5)、N4(硝態(tài)氮：銨態(tài)氮=3∶7)。每個處理重復(fù)4次，共16盆。

采用上底直徑28 cm、高度25 cm、下底直徑22 cm的塑料花盆，每盆裝沙子10 kg。提前用基質(zhì)育苗，待玉米幼苗長至2～3片葉時，選擇長勢均勻的幼苗移栽到塑料花盆中。試驗(yàn)盆模擬大田玉米播種株行距45 cm×45 cm均勻擺放。不施底肥，根據(jù)玉米配方肥的用量配比來制定追肥方案。具體追肥見表1。

表1 追肥方案

株高：采用刻度尺測定。莖粗：采用游標(biāo)卡尺測定。地上部干物質(zhì)重量、地下部干物質(zhì)重量及氮磷鉀含量：所有處理的地上部和地下部用清水沖洗干凈并蘸干后裝入牛皮紙袋，于105 ℃烘箱殺青30 min后，調(diào)至75 ℃烘至恒重，稱干重。粉碎后，用HSO-HO消煮，分別用凱氏定氮法、鉬銻抗比色法和原子吸收分光光度法測定氮、磷、鉀含量。

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖，采用SPSS 17.0軟件對不同處理之間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析(<0.05)。

2 結(jié)果與分析

由表2可知，在同一水肥管理下，以不同硝銨比配施的3個處理中，硝銨比5∶5(N3)處理玉米株高最高，為153.0 cm，較硝銨比10∶0(N1)處理增加了4.9%，葉干重、莖粗分別較N1處理增加了0.18%、1.8%。此外，在硝銨比7∶3(N2)、硝銨比5∶5(N3)、硝銨比3∶7(N4)3個處理中，N2處理莖粗最粗，為22.5 cm，較N1、N4處理分別增加2.3%、6.1%。N4處理中的各項(xiàng)指標(biāo)在4個處理中均最低，其中，株高、莖粗、莖干重、葉干重、根干重分別較N1處理降低了6.0%、3.6%、17.5%、13.1%、20.5%。由此可知，在整個試驗(yàn)期內(nèi)，N4處理的玉米幼苗生長性狀是4個處理中最弱的。經(jīng)方差分析和新復(fù)極差測驗(yàn)可知，在0.05水平上，N3處理和N4處理的株高、葉干重存在顯著差異，與其他處理無顯著差異。總體而言，硝銨比為10∶0對玉米生物量積累具有明顯促進(jìn)作用，硝銨比為5∶5對玉米的株高和生物量積累具有促進(jìn)作用。

表2 不同氮源配比處理對玉米生長性狀的影響

玉米氮積累量。由圖1可知，在同一水肥管理下，以不同硝銨比配施的4個處理中，植株的氮積累量硝銨比5∶5(N3)處理達(dá)到最高，為1.56 g/株，其次是硝銨比10∶0(N1)處理，為1.53 g/株，N1處理和N3處理之間不存在顯著差異。在硝銨比3∶7(N4)處理中，硝態(tài)氮比例降低至30%，植株的氮積累量降至最低，相比N1、N2、N3處理，分別降低了18.3%、7.4%、19.9%。經(jīng)方差分析和新復(fù)極差測驗(yàn)，在0.05水平上，N1處理與N3處理之間無顯著差異，二者與N4處理均具有顯著差異，N2處理與N4處理之間無顯著差異。說明硝銨比為10∶0或硝銨比為5∶5時，能促進(jìn)植株對氮素的吸收與積累。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level圖1 不同氮源配比處理植株氮積累量Fig.1 Plant nitrogen accumulation in different nitrogen source ratio treatments

玉米磷積累量。由圖2可知，在同一水肥管理下，以不同硝銨比配施的4個處理中，玉米植株的磷積累量在硝銨比10∶0(N1)處理達(dá)到最高。其中，硝銨比10∶0(N1)處理與硝銨比5∶5(N3)處理在0.05水平上不存在顯著差異，而硝銨比3∶7(N4)處理與N1、N3處理均存在顯著差異，且植株的磷積累量在N4時達(dá)到最低，為0.07 g/株，相比N1、N3處理降低了36.4%、30.0%。說明硝銨比為10∶0或硝銨比為5∶5時，能促進(jìn)玉米對磷素的吸收與積累。在硝銨比7∶3(N2)處理中，硝態(tài)氮占比70%，與其他3個處理均無顯著差異，但其植株的磷積累量相比N4處理增加了28.6%，N4處理的磷積累量最低，說明當(dāng)銨態(tài)氮的比例過大時，將會抑制玉米植株對磷素的吸收與積累。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level圖2 不同氮源配比處理植株磷積累量Fig.2 Plant phosphorus accumulation in different nitrogen source ratio treatments

玉米鉀積累量。由圖3可知，在同一水肥管理下，以不同氮源配比施肥的4個處理中，硝銨比3∶7(N4)處理的銨態(tài)氮占比70%，植株的鉀積累量最低，為0.90 g/株，比硝銨比10∶0(N1)、硝銨比7∶3(N2)、硝銨比5∶5(N3)處理分別降低了31.8%、13.5%、26.8%。N2處理植株的鉀積累量為1.04 g/株，相比N1、N3處理分別降低了21.2%、15.4%。經(jīng)方差分析和新復(fù)極差測驗(yàn)，在0.05水平上，N1、N2、N3處理三者之間無顯著差異，N1、N3處理與N4處理之間具有顯著差異，說明硝銨比為10∶0或硝銨比為5∶5時，能促進(jìn)植株對鉀素的吸收與積累。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level圖3 不同氮源配比處理植株鉀積累量Fig.3 Plant potassium accumulation in different nitrogen source ratio treatments

3 討論

不同氮素形態(tài)供應(yīng)對植物生長具有一定的影響，且這種影響很大程度上與作物種類有關(guān)。研究者通過作物對不同形態(tài)氮素的吸收利用情況，將作物分為喜硝作物和喜銨作物。研究表明，施用硝態(tài)氮的作物生長狀況優(yōu)于銨態(tài)氮，銨態(tài)氮的供應(yīng)對番茄根系有一定的毒害作用，當(dāng)植物吸收的銨態(tài)氮量超過植物本身的現(xiàn)時利用能力后，剩余的銨態(tài)氮可能會降低番茄根系表面積、根長、根尖數(shù)，進(jìn)而降低根系吸收能力，影響地上部的生長發(fā)育。此外，Claussen等研究指出，與單獨(dú)供應(yīng)硝態(tài)氮相比，施用銨態(tài)氮明顯減少了草荀屬植物的干物質(zhì)積累，但增加了越橘屬植物的干物質(zhì)積累。李學(xué)俊等、薛艷芳等研究認(rèn)為，以硝態(tài)氮為氮源時，玉米幼苗的生物量明顯高于以銨態(tài)氮為氮源的植株，且植株根膜的穩(wěn)定性、葉片和根系的硝酸還原酶活性均顯著高于銨態(tài)氮處理。在該研究中，硝銨比10∶0(N1)處理的干物質(zhì)積累量在4個處理中最高，葉干重、根干重與硝銨比3∶7(N4)處理均存在顯著差異，另外，N4處理的銨態(tài)氮含量最高，其綜合長勢及養(yǎng)分積累在4個處理中均最差，說明玉米偏愛硝態(tài)氮源，這與前人的研究結(jié)論一致。

在植物生長形態(tài)上，張樹杰等、范巧佳等研究了氮素形態(tài)對植物生長的影響，結(jié)果表明供應(yīng)混合態(tài)氮源要比供應(yīng)單一硝態(tài)氮或銨態(tài)氮更利于植物生長。劉曙光等對不同氮素形態(tài)下鳳丹形態(tài)、光合及產(chǎn)量的影響研究中，證實(shí)以不同硝銨比混合供氮比全硝、全銨和全酰胺態(tài)氮處理下鳳丹的生長及形態(tài)特征更為顯著，且在硝銨比為50∶50時葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均達(dá)到最大。李海霞等也證實(shí)，與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮對蒙古櫟幼苗光合作用的促進(jìn)作用更為顯著，但混合等量的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮更有利于蒙古櫟幼苗整體光合性能。在該研究中，硝銨比5∶5(N3)處理的玉米植株株高達(dá)到峰值，較硝銨比10∶0(N1)處理增加4.9%；在硝銨比為7∶3時，玉米植株莖粗最粗，較硝銨比10∶0(N1)處理增加2.3%，而硝銨比10∶0(N1)處理下的玉米植株可能受到單一氮源的影響，其形態(tài)指標(biāo)都比混合供氮處理差，這與前人得出的結(jié)論是一致的。

玉米是喜硝作物, 適當(dāng)?shù)南鯌B(tài)氮能夠促進(jìn)作物吸收, 增加根系活力進(jìn)而提高肥料的利用效率。高志等研究認(rèn)為，在盆栽條件下, 旱作物對不同形態(tài)氮素的利用率以硝態(tài)氮最高, 脲態(tài)氮次之, 銨態(tài)氮最低，增加硝態(tài)氮的比例對作物生物量及氮累積量有一定的促進(jìn)作用。且玉米植株隨著NO吸收比例的增加，Ca、Mg和K的吸收也會隨之增加；隨NH吸收比例的增加，Ca和Mg的吸收會出現(xiàn)一定程度的降低。李春春等研究指出，玉米的產(chǎn)量與地上部氮素吸收呈正相關(guān)，銨態(tài)氮比例過高或硝態(tài)氮比例過低均會影響玉米對氮素的積累，進(jìn)而影響玉米產(chǎn)量的形成。在該研究中，硝銨比10∶0(N1)處理植株的磷、鉀積累量均最高，硝銨比5∶5(N3)處理植株的氮積累量最高，但N1處理與N3處理之間無顯著差異，綜合來看，4個處理中硝銨比10∶0(N1)處理對植株的氮、磷、鉀積累效果最好。這與前人的研究結(jié)果基本一致。根據(jù)這一結(jié)果，可推測是由于供試土壤為沙土，硝態(tài)氮在沙土中的移動性優(yōu)于銨態(tài)氮，更容易被植株吸收，且硝態(tài)氮在作為唯一氮源植物完全吸收后剩余的硝態(tài)氮可以貯存在植物的液泡內(nèi)，不參與植物的其他代謝活動。同時，研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮按不同比例混合施用時，N4處理(銨態(tài)氮比例增加至70%)，植株內(nèi)氮、磷、鉀積累量均最低，且植株的生長性狀、干物質(zhì)積累均為4個處理中最差。銨態(tài)氮比例為30%(N2處理)、50%(N3處理)時，植株的生長性狀、干物質(zhì)積累及氮、磷、鉀積累量均優(yōu)于N4處理(銨態(tài)氮比例為70%)，說明硝態(tài)氮與銨態(tài)氮混合施用時，硝態(tài)氮對植株的促生長作用優(yōu)于銨態(tài)氮，但植株的長勢并不取決于施用的硝態(tài)氮肥比例大小，在該研究中硝態(tài)氮比例趨于N1(硝態(tài)氮比例100%)處理和N3(硝態(tài)氮比例50%)處理之間的N2(硝態(tài)氮比例為70%)處理，其株高和生物量積累均低于N1和N3處理，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是N3處理的硝銨比最適于玉米的生長，促進(jìn)了N3處理玉米的生長和養(yǎng)分的積累。

4 結(jié)論

在沙地玉米水肥一體化種植中，硝銨比為10∶0和5∶5時，最有利于玉米植株的干物質(zhì)與養(yǎng)分的積累，但當(dāng)硝銨比為5∶5時，其地上部的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)更佳。