王 旭，王傲雪*，周寶庫，趙 繪，高中超

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與環(huán)境資源研究所，哈爾濱 150086；3.大慶高新區(qū)華美科技有限公司，黑龍江 大慶 161090）

氮素是植物體內(nèi)重要有機(jī)化合物組分，蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶、維生素、生物堿和一些激素等都含有氮素[1－2]，是影響植物產(chǎn)量、生長發(fā)育以及改善作物品質(zhì)的重要因素。植物體內(nèi)氮素主要存在于蛋白質(zhì)和葉綠素中[3]。豆科作物含有豐富蛋白質(zhì)，含氮量高。氮素也一直是農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重點元素，施氮量、施氮時期以及化學(xué)氮肥的種類、氮肥利用率不僅關(guān)系到產(chǎn)量，而且對環(huán)境有很大影響：施氮過少會延緩植物生長過程，使蛋白質(zhì)合成受阻，導(dǎo)致蛋白質(zhì)和酶的數(shù)量下降[4]；又因葉綠體結(jié)構(gòu)遭破壞，葉綠素合成減少而使葉片黃化；維生素和必需氨基酸含量也相應(yīng)地減少。施氮過多不僅不會提高產(chǎn)量，還會引起環(huán)境污染，另外植物體內(nèi)硝酸鹽過多，也對人體有害[5]。因此，作物生長期間選擇合適氮肥、為作物供應(yīng)充足而適量氮素、提高氮肥利用率、增加產(chǎn)量尤為重要。

化學(xué)氮肥利用率不高一直是國內(nèi)外普遍存在而又難以解決的實際問題。因此在采取合理施肥技術(shù)、重視平衡施肥的基礎(chǔ)上，了解氮肥種類、性質(zhì)及其施入土壤后的變化，對在作物生長最大效果期避免氮素供應(yīng)不足[6]及減輕氮肥對環(huán)境危害，不斷提高氮肥利用率，有重要現(xiàn)實意義。在這種背景下，緩釋氮肥應(yīng)運而生。緩釋氮肥（Slow－release nitrogen fertilizer），又稱長效氮肥，這類肥料中氮的物理性質(zhì)得到有效控制，不僅顆粒強(qiáng)度增加而且在土壤中的水解速度減慢[7]，延長有效氮釋放時間，盡量使其釋放速率和時間符合作物生長對氮肥的需求模式[8]。具有肥效穩(wěn)和肥效長的特性，一次施用在一定程度上供應(yīng)作物全生育期對氮需求，且即使一次大量施用也不會對種子、植株根系或幼苗造成傷害。

本研究為進(jìn)一步明確SODm超氧化物歧化酶（一種緩釋肥料）對作物增產(chǎn)作用以及對提高氮肥利用效率作用，以水稻為試驗材料進(jìn)行田間試驗，選取蛋白質(zhì)和葉綠素含量等指標(biāo)以及產(chǎn)量進(jìn)行3次重復(fù)測定并加以比較，驗證SODm尿素對作物增產(chǎn)作用，為實現(xiàn)節(jié)約能源，減少氮肥用量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

水稻品種空育131，由黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院水稻所提供。

試驗地點選擇方正縣。進(jìn)行小區(qū)試驗，3次重復(fù)，每小區(qū)20 m2。

選取SODm尿素、尿素、二銨、氯化鉀、重過磷酸鈣等作為供試肥料。

試驗處理設(shè)不施氮肥（1）；常規(guī)施肥（2）；100%SODm尿素施肥量（3）；80%施肥量（4）；80%SODm尿素施肥量（5）。以上各處理磷鉀肥用量相同（P2O575 kg·hm－2、K2O 45 kg·hm－2）。氮肥基施50%，追返青肥30%，追蘗肥20%。

1.2 方法

選取株高、葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、光合速率、產(chǎn)量等指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.2.1 株高測定

采用米尺測量植株由根頸部到頂部之間的距離即為株高，每個處理均測量3次取其平均值進(jìn)行比較。

1.2.2 葉綠素含量測定

根據(jù)張治安、陳展宇等紫外吸收法測定[9]。

1.2.3 蛋白質(zhì)含量測定

根據(jù)張治安、陳展宇等紫外吸收法測定[9]。

1.2.4 光合速率測定

選取晴朗無風(fēng)、空氣透明度較高的上午9:00～11:00采用Li－COR公司6400光合儀進(jìn)行測定。

1.2.5 成熟期產(chǎn)量測定

采用小面積試割法，選擇有代表性小田塊，進(jìn)行全部收割、脫粒、稱濕重，然后送入干燥設(shè)備中烘干稱重。并丈量該小田塊面積，計算每667 m2產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對水稻植株株高影響

供應(yīng)充足而適量的氮素能促進(jìn)植株生長發(fā)育、促進(jìn)莖的加快生長。由表1可見，經(jīng)過不同處理，水稻株高按照不施氮肥、常規(guī)施肥、施SODm尿素次序呈現(xiàn)遞增趨勢，并以處理3顯著大于處理1、處理2、處理4；此外處理3高于處理5，處理2高于處理4，即含氮量高的化肥處理高于含氮量低的處理，且又以處理1即不施氮肥為最低。這說明所施氮肥的種類，所施氮肥量的多少以及有無對作物品質(zhì)有著明顯的影響；并且驗證SODm尿素這種緩釋肥比其他化學(xué)氮肥優(yōu)越性。

2.2 不同處理對水稻葉片葉綠素含量影響

氮素能促進(jìn)植物葉片葉綠素的合成，當(dāng)植株缺氮或者所施氮肥不能在作物需要時及時的被吸收利用，植株葉綠素含量下降，葉片黃化，光合作用強(qiáng)度減弱，光合產(chǎn)物減少，從而使作物產(chǎn)量明顯降低。因此，葉片葉綠素含量是反映植株含氮量的一個重要指標(biāo)。由圖1可知，在各種不同處理中，以處理1葉綠素含量最低，以處理3施用SODm尿素最高，常規(guī)施肥介于二者之間；并且不同處理水平其葉綠素含量也不同，即無論是SODm尿素還是常規(guī)肥料，其葉綠素含量均以100%施肥量大于80%施肥量，在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)高氮處理高于低氮處理的規(guī)律；此外，處理5即80%SODm尿素施肥量處理甚至高于處理2常規(guī)施肥處理，此為SODm尿素優(yōu)越性的最有力的證明。

表1 不同處理之間的水稻株高差異顯著性比較Table 1 Comparison of significance difference of rice plant height among different treatments

圖1 不同處理下水稻葉片葉綠素含量的變化Fig.1 Change of chrolophyl content of rice leaves under different treatments

2.3 不同處理對水稻葉片蛋白質(zhì)含量影響

氮是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)重要組分，它占蛋白質(zhì)含量16%～18%[1]。有數(shù)據(jù)考證：蛋白態(tài)氮通?？烧贾仓耆?0%～85%[2]。由此可以看出，植物體內(nèi)氮素除了存在于葉綠素中就是主要存在于蛋白質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量高低是氮素水平高低另一指標(biāo)。當(dāng)?shù)使?yīng)及時而充足時，植物葉片功能期延長，分枝（分蘗）多，營養(yǎng)體健壯，無效分蘗少，產(chǎn)量高[10]。由圖2可知，從所施化學(xué)氮肥的種類這一角度出發(fā)可看出水稻葉片中蛋白質(zhì)含量仍以處理3 SODm尿素為最高，其次是處理2常規(guī)施肥，再次是處理1不施氮肥；并且就每一種化學(xué)氮肥而言，處理水平的高低對于結(jié)果也有著明顯影響，即一定范圍內(nèi)的高氮處理高于低氮處理。

圖2 不同處理下水稻葉片蛋白質(zhì)含量的變化Fig.2 Change of protein content of rice leaves under different treatments

2.4 不同處理對水稻葉片光合速率影響

氮是植物葉綠素生物合成必需礦質(zhì)元素之一，它參與植物光合作用過程中光合電子傳遞以及水的裂解過程[1]，并且對光合作用過程中暗反應(yīng)主要酶以及光呼吸都有明顯的影響，因此氮素含量的高低對光合速率有直接影響。對不同處理植株水稻葉片進(jìn)行光合速率的比較可知，處理3 SODm尿素供肥持久且穩(wěn)固，肥料的利用效率高，流失浪費少，其光合速率比處理2常規(guī)肥料高，光合產(chǎn)物增多，提高作物品質(zhì)；而處理1不施氮肥明顯影響植物的光合速率進(jìn)而導(dǎo)致植物光合產(chǎn)物的減少（見圖3）。

2.5 不同處理對水稻產(chǎn)量影響

由圖4可知，在對水稻增產(chǎn)分析中，發(fā)現(xiàn)除對照外其他處理對水稻增產(chǎn)作用區(qū)別不大。100%SODm尿素的增產(chǎn)率低于處理2常規(guī)施肥，但是80%SODm尿素增產(chǎn)率高于80%尿素甚至高于100%SODm尿素，這說明對不同作物而言，增產(chǎn)最大值所需求的SODm尿素最大量不同。水稻施用80%SODm尿素時比100%SODm尿素增產(chǎn)幅度更大。

圖3 不同處理下水稻葉片光合速率變化Fig.3 Change of photosynthetic rate of rice leaves under different treatments

3 討論與結(jié)論

SODm尿素（緩釋肥）與其他形式化學(xué)氮肥相比能顯著提高水稻的株高、葉綠素以及蛋白質(zhì)含量，增強(qiáng)水稻光合速率；而從增產(chǎn)這一角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)80%SODm尿素施用效果優(yōu)于100%常規(guī)施肥；在一定范圍內(nèi)，高水平SODm尿素比低水平SODm尿素更能提高作物品質(zhì)。

SODm尿素這類肥料可延緩氮的釋放速率，施于土壤中可作為新生氮源來源[8]，供植物持續(xù)吸收利用，肥效長久且穩(wěn)定，可滿足作物不同生長階段對氮肥需求；另外，因SODm尿素這種緩釋肥料在土壤中的水解速度減慢，可降低土壤中氮素因降解[7]、淋失或脫氮而造成的損失，尤其適用于多雨地帶以及砂性土壤中，這有利于減少氮素浪費并且降低污染，為實現(xiàn)節(jié)能減排、農(nóng)業(yè)低碳提供良好前景。

在后續(xù)研究中，為明確SODm尿素類肥料對作物的作用，應(yīng)根據(jù)不同作物的生長特點分時期、分階段追蹤其各種品質(zhì)動態(tài)變化情況。

綜上，SODm尿素比常規(guī)氮肥增產(chǎn)效果更好，不同作物增產(chǎn)最大值所需SODm尿素最大量不同，在實際應(yīng)用中需驗證。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在采取合理的施肥技術(shù)、重視平衡施肥基礎(chǔ)上，應(yīng)重視并推廣SODm尿素等緩釋氮肥應(yīng)用。

圖4 不同氮肥處理下水稻試驗產(chǎn)量Fig.4 Yield of rice under different nitrogen fertilizer treatments

[1]潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].6版.北京:高等教育出版社,2008.

[2]姜佰文,羅盛國,彭顯龍.施氮時期對寒地水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,35(3):290－292.

[3]劉慧瑾,侯海生.氮素對黃瓜生長發(fā)育的影響[J].北方園藝,2005(5):50－51.

[4]劉恩科,趙秉強(qiáng),胡昌浩,等.長期不同施肥制度對玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(5):711－716.

[5]嚴(yán)小龍,張福鎖.植物營養(yǎng)遺傳學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997.

[6]姜佰文,王春宏,羅盛國.施氮時期對寒地不同品種水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,36(1):8－10.

[7]Bronk D A,Glibert P M,Ward B B.Nitrogen uptake,dissolved organic nitrogen release,and new production[J].Science(New York,N.Y.),1994,265(5180):1843－1846.

[8]Parton W,Silver W L,Burke I C,et al.Global－scale similarities in nitrogen release patterns during long－term decomposition[J].Science(New York,N.Y.),2007,315(5810):361－364.

[9]張志安,陳展宇.植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M].長春:吉林大學(xué)出版社,2008:7.

[10]陳洪亮,杜艷霞,侯興琴,等.不同施肥處理對水稻生長發(fā)育以及產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)技服務(wù),2010,27(2):211－226.