沿海地區(qū)氮肥形態(tài)對藜麥生長和單株籽粒干質(zhì)量的影響

李斌 陳滿霞 馬萌萌 王偉義 費月躍 崔必波 晏軍 顧閩峰 隆小華

摘要：為研究沿海地區(qū)銨態(tài)氮、硝態(tài)氮這2種不同形態(tài)的氮肥對藜麥生長和產(chǎn)量的影響，以蘇藜一號藜麥作為試驗材料，根據(jù)尿素（100%銨態(tài)氮）、尿素和硝酸銨鈣混合（50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮）、硝酸銨鈣（91%硝態(tài)氮+9%銨態(tài)氮肥料）這3種施氮差異和是否添加硝化抑制劑3，4-二甲基吡唑磷酸鹽（DMPP）設(shè)置6個處理，比較不同處理間藜麥的性狀、生物量積累和分配的差異，分析不同氮肥對藜麥生長和產(chǎn)量影響。結(jié)果表明，與不施氮肥（CK）相比，施用氮肥能明顯促進(jìn)藜麥植株的橫向擴展，改變藜麥葉形，增加單株生物量（增幅達(dá)101%～146%）和單株籽粒干質(zhì)量（增幅達(dá)102%～194%）;在硝態(tài)氮處理下，藜麥的地上部生物量、籽粒干質(zhì)量和收獲指數(shù)最高，表明硝態(tài)氮是更適宜藜麥生長的氮源。

關(guān)鍵詞：藜麥;銨態(tài)氮源;硝態(tài)氮源;葉形指數(shù);生物量;籽粒干質(zhì)量;收獲指數(shù)

中圖分類號：S512.906? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）23-0087-06

收稿日期：2021-05-09

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（19）3116]。

作者簡介：李 斌（1991—），男，江蘇溧陽人，碩士，研究實習(xí)員，從事農(nóng)作物營養(yǎng)研究。E-mail：muwenlibin@163.com。

通信作者：顧閩峰，研究員，從事耐鹽作物新品種選育與栽培技術(shù)研究，E-mail：ycgmf@126.com;隆小華，博士，副教授，從事鹽堿地改造和開發(fā)利用研究，E-mail：longxiaohua@njau.edu.cn。

藜麥?zhǔn)窃a(chǎn)自南美洲安第斯山脈的藜科作物，其蛋白質(zhì)含量高且氨基酸種類豐富，易被人體吸收、能夠滿足人體的需求，因而被稱為“全營養(yǎng)食品”[1-3]。藜麥栽培時較為注重對氮素養(yǎng)分的補充，因而目前對藜麥的施肥多強調(diào)氮肥和有機肥的統(tǒng)籌運用。施用氮肥可以促進(jìn)藜麥生長，但是相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，藜麥可能是對氮肥需求量較低的作物，合適的施氮量為100～150 kg/hm2，施氮過多有可能使藜麥晚熟和易倒伏，從而造成減產(chǎn)[4-6]。在我國，藜麥種植面積較大的省份有山西省、吉林省、甘肅省、青海省及河北省，此外西藏自治區(qū)、黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、四川省、山東省、江蘇省、安徽省、貴州省也開展了不同規(guī)模的藜麥種植及栽培育種研究[1]。這些研究側(cè)重于藜麥對氮肥的需求，而針對藜麥養(yǎng)分需求的研究相對較少。用于藜麥的含氮化肥多為復(fù)合肥和銨態(tài)氮肥，硝態(tài)氮運用得較少[7-12]。

銨態(tài)氮和硝態(tài)氮都可以作為植物的補充氮源。研究發(fā)現(xiàn)，小麥、水稻、白菜、辣椒、煙草等多種作物面對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮處理時存在生長差異[13-18]，植物對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的吸收可能具有傾向性[19]。因此本研究分析江蘇沿海地區(qū)氮肥施用對藜麥生長和產(chǎn)量的影響，探究藜麥對銨、硝氮肥吸收的傾向性，明確其選擇偏好，從而為沿海地區(qū)藜麥專用肥的研制和藜麥高質(zhì)高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設(shè)在鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗站試驗基地，地處鹽城市東郊，地勢平坦，氣候為北亞熱帶和暖溫帶的過渡區(qū)域，年平均氣溫為14? ℃，年降水量為1 000 mm左右。土壤耕作層有機質(zhì)含量 20.5 mg/kg，堿解氮含量114 mg/kg，速效鉀含量 163 mg/kg，速效磷含量25.0 mg/kg，pH值8.5，鹽分含量為0.2%。取耕層土進(jìn)行盆栽試驗。盆面為48 cm×34 cm，均勻種下6株藜麥。

1.2 試驗材料

1.2.1 植物材料 供試材料蘇藜1號，由鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗站選育，是中早熟品種，植株呈掃帚狀，根系發(fā)達(dá)，主穗蓬松，成熟時穗呈橘紅色。全生育期約 107 d，株高1.57～1.76 m，主穗長29～36 cm。籽粒白色，圓形藥片狀，直徑約為2 mm，千粒質(zhì)量約為3.04 g。

1.2.2 肥料 本試驗所用肥料為氮肥（尿素、硝酸銨鈣）、磷肥（過磷酸鈣，P2O5含量為14%）、鉀肥（硫酸鉀，K2O含量為52%）。其中尿素作為酰胺態(tài)氮源，含氮量為46%，經(jīng)過土壤中的脲酶作用后向藜麥提供銨根離子。硝酸銨鈣中含14.4%硝態(tài)氮、1.1%銨態(tài)氮，將其作為硝態(tài)氮氮源。尿素與硝酸銨鈣混合后作為混合氮源。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗于2020年3—7月進(jìn)行。2020年3月27日藜麥育苗，4月29日移栽，按藜麥生長需求進(jìn)行水肥和病蟲害管理，7月10日完成收獲。

按氮源的種類和是否加入硝化抑制劑3，4-二甲基吡唑磷酸鹽（DMPP）設(shè)置如下6個處理：處理A，尿素（100%銨態(tài)氮）;處理B，尿素+DMPP（100%銨態(tài)氮+DMPP）;處理C，尿素+硝酸銨鈣（50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮）;處理D，尿素+硝酸銨鈣+DMPP（50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮+DMPP）;處理E，硝酸銨鈣（91%硝態(tài)氮+9%銨態(tài)氮）;處理F，硝酸銨鈣+DMPP（91%硝態(tài)氮+9%銨態(tài)氮+DMPP）。另設(shè)CK（不添加氮源肥料）（表1）。

各氮肥施用處理采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)4個重復(fù)。按純氮施用量120 kg/hm2等量換算，氮肥按照2 ∶1的基追比在藜麥顯序期進(jìn)行追肥，磷鉀肥（分別以P2O5和K2O計，用量均設(shè)為80 kg/hm2）各處理等量作為基肥一次性施入。按照120 kg/hm2的純氮施用量和耕層土深度20 cm計算，盆栽土體積為40 L，輸入的純氮量應(yīng)為2.4 g/盆。

1.4 測定內(nèi)容與方法

（1）株高。主莖基部土面至植株尖端（人工扶直），cm。（2）莖粗。從地面開始株高1/3處主莖，使用游標(biāo)卡尺測量，mm。（3）冠徑。分枝在水平方向上延展程度最大處的冠徑，cm。（4）分枝長度。選取從地面開始株高1/2處較近且具有代表性的分枝，測長度，cm。（5）生物量（以干質(zhì)量計）。藜麥成熟后收取藜麥地上部整株，用手?jǐn)]下穗，剩下的分為主莖和分枝，葉片按照著生部位分別歸入主莖和分枝進(jìn)行分樣，完成后在烘箱中以50 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量;穗烘干后用手細(xì)細(xì)揉碎后剔除碎枝，過20目篩，存留下藜麥籽粒作為籽粒干質(zhì)量。（6）收獲指數(shù)。收獲指數(shù)=籽粒干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。（7）葉長、葉寬和葉片的葉綠素含量（以SPAD值計）。選定從地面開始株高2/3處較近主莖上的葉片，用便攜式葉綠素儀（SPAD-502PLUS）測定SPAD值;將該葉片在平面上壓平，用直尺測定葉長和葉寬，cm。（8）葉面積。將壓平后的葉片放在邊長為1 cm的方格紙上，數(shù)方格數(shù)粗略測定葉面積，cm2。（9）葉形指數(shù)。葉形指數(shù)=葉長/葉寬[20]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，使用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）時采用Duncans比對標(biāo)準(zhǔn)。采用Graphpad Prism 進(jìn)行作圖，圖表中不同小寫字母表示同一指標(biāo)的各個處理結(jié)果間存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥形態(tài)對藜麥形態(tài)的影響

各施肥處理與CK在株高上沒有顯著差異（表2）。與CK相比，各施肥處理（A～F）的莖粗提高了17%～25%，冠徑提高了34%～44%，分枝長度提高了357%～457%（表2），表明施用氮肥能夠促進(jìn)藜麥在水平方向上的伸展，增加藜麥植株的受光面積。此外，各施氮處理的葉色更綠（圖1），SPAD值更高（表2），表明施肥處理下藜麥葉片中含有更多的葉綠素，這有利于藜麥在弱光條件下增強光合作用。

2.2 氮肥形態(tài)對藜麥葉形的影響

與CK相比，施用氮肥能夠促使藜麥葉片向四周伸展，各施肥處理下藜麥的葉長、葉寬都有顯著增加。大部分施肥處理的葉寬增加值高于葉長增加值，大部分施肥處理的葉寬增加比例（以CK的變幅作為比較基準(zhǔn)）高于葉長（表3）。藜麥葉片在主脈方向、主脈垂直方向上延長幅度的差異造成藜麥葉片的葉形指數(shù)發(fā)生改變，從而造成藜麥葉形發(fā)生變化（圖2）。

施用氮肥能夠使藜麥的葉長、葉寬增加，從而增加葉面積，這有利于增加葉片的受光面積。施氮處理能夠促使藜麥分枝延長、冠幅增大，從而有利于藜麥整株在空間上加強受光優(yōu)勢（表2）。當(dāng)藜麥整株受光優(yōu)勢、單張葉片受光面積和葉綠素含量同時增加時，可以增強整株藜麥的光合作用。

2.3 氮肥形態(tài)對藜麥生物量積累和分配的影響

施用氮肥能夠使藜麥穗、分枝、主莖3個部分的生物量均有較大幅度的提高。增幅最大的是E處理（硝態(tài)氮），單株穗干質(zhì)量增加了194%，分枝干質(zhì)量增加了462%，主莖干質(zhì)量增加了60%，最終使得地上部單株干質(zhì)量增加了146%（表4）。籽粒干質(zhì)量的增加趨勢與穗干質(zhì)量的增加趨勢大體一致。與CK相比，施用氮肥能夠顯著增加藜麥籽粒干質(zhì)量，各施氮處理的籽粒干質(zhì)量相較CK增加了 109%～203%，增幅最高的依舊是E處理（圖3）。各施氮處理下藜麥的收獲指數(shù)與CK相比沒有一致的趨勢，這表明施氮處理不影響藜麥的收獲指數(shù)。

同時，根據(jù)處理是否添加DMPP進(jìn)行區(qū)分和對比，發(fā)現(xiàn)添加DMPP處理的單株和穗干質(zhì)量增幅總體上稍低于不添加DMPP的處理。

從生物量分配的角度來看，與CK相比，各施氮處理下的穗干質(zhì)量占比趨勢不一致，表明施用氮肥并沒有提高或者降低穗干質(zhì)量占比的統(tǒng)一規(guī)律（圖4-a）。 與CK相比， 各施氮處理（A～E）的分枝干質(zhì)量占比顯著提高，提高幅度為144%～195%（圖4-b），而主莖干質(zhì)量占比顯著降低，降低幅度為14%～33%（圖4-c）。其中與CK差異最大的是E處理（硝態(tài)氮），穗干質(zhì)量占比提高了16%，分枝干質(zhì)量占比提高了119%，主莖干質(zhì)量占比降低了33%。

3 討論

3.1 氮攝入對藜麥形態(tài)的改變

當(dāng)種植密度適中時，藜麥可以獲得相對充足的光照，因而無需在豎直方向上延伸植株以獲得更好的光照資源。因此，無論是否增施氮肥，藜麥在株高上都沒有顯著差異，而氮素攝入的差異在水平方向上有所體現(xiàn)。與CK上幾乎不可見的分枝不同，施氮處理下較為充分的氮素供給使得藜麥的分枝得到明顯延長，延長后的分枝極大地擴展了藜麥植株的冠徑，對于藜麥充分接受光照具有重要意義。同時，藜麥也以增加主莖莖粗的方式來適應(yīng)更大冠幅。

冠徑增大會帶來更好的光照資源，使植株獲得更大的生物量和更高的單株籽粒產(chǎn)量[21-22]。與此同時，冠徑增大也可能帶來一些問題。其一，眾所周知，合適密度的作物栽培可以帶來較高的產(chǎn)量[23-27]，藜麥栽培時也必須加大株距以適應(yīng)增大的冠徑，單株產(chǎn)量提高的利與栽培密度降低的弊孰輕孰重仍是一個值得探究的問題。其二，風(fēng)速加大會增大植株倒伏風(fēng)險[28-30]，藜麥冠徑增加也意味著植株受風(fēng)面積的增加，沿海地區(qū)雨后土質(zhì)松軟，若恰逢強風(fēng)雨天氣，冠徑增大或會增加植株倒伏風(fēng)險。也有研究發(fā)現(xiàn)，矮壯素的使用或可以緩解植株倒伏問題[31-32]。

3.2 氮攝入對于藜麥葉形的改變

氮素與葉片葉綠素具有密切關(guān)系，這點許多研究均有提及[33-39]。在各施氮處理下，藜麥葉色翠綠，SPAD值較高，表明施氮處理能夠提高藜麥葉片的葉綠素含量，從而增強藜麥葉片的光吸收能力，增強光合作用。藜麥在本地區(qū)春播的生育期大致為3—7月，高溫高光照造成的呼吸休眠現(xiàn)象[40-41]還不明顯，此時增強藜麥光合作用有助于提高藜麥的生物量和產(chǎn)量。與CK相比，各施氮處理的葉長、葉寬均顯著提高，這使得藜麥葉片面積增大，有利于提高藜麥的光合作用。

同時，本研究發(fā)現(xiàn)氮素攝入會改變藜麥的葉形。從長寬增加值和增加比例上看，相應(yīng)的P值差異暗示了氮素攝入促使藜麥葉片在葉脈垂直方向上有更大幅度的延長，這與各施氮處理下葉片的長寬比下降是吻合的。營養(yǎng)條件造成葉形的變化也在其他相關(guān)報道中提及[20，42]。

3.3 藜麥對氮源銨態(tài)氮、硝態(tài)氮吸收的傾向性

對比CK和各施氮處理發(fā)現(xiàn)，各施氮處理的干質(zhì)量相比于CK在穗、分枝、主莖3個部分都有顯著增加，這意味著無論是銨態(tài)氮還是硝態(tài)氮都對藜麥生長具有作用，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮都可以作為藜麥生長的補充氮源。本研究發(fā)現(xiàn)，在單純施用硝態(tài)氮的處理（E處理）下，單株和穗干質(zhì)量最高。對比同樣施肥處理下是否添加DMPP的2個組別（A與B、C與D、E與F）發(fā)現(xiàn)，普遍出現(xiàn)不添加硝化抑制劑處理的單株和穗干質(zhì)量大于添加硝化抑制劑的處理，這意味著硝化抑制劑可能會阻礙藜麥的氮素吸收。在本試驗中，硝化抑制劑的存在對藜麥可吸收的氮素量影響較小，但是會阻礙銨態(tài)氮被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。由此可見，硝態(tài)氮更適于作為藜麥的補充氮源。

施肥會影響植株的營養(yǎng)和干物質(zhì)分配[43-45]。本研究發(fā)現(xiàn)，在以硝態(tài)氮作為氮源的條件（E處理）下，藜麥的干物質(zhì)會更加傾向于向穗中分配，從而削減其在分枝和主莖中的分配比例，提高收獲指數(shù)。由此可見，在以收獲籽粒作為栽培目的時，可能要更加注重硝態(tài)氮的運用，在調(diào)制各地區(qū)藜麥專用肥時可以優(yōu)先考慮使用硝態(tài)氮肥。

4 結(jié)論

施用氮肥能夠顯著提高藜麥植株的莖粗和分枝長度，從而提高植株冠徑，擴大植株受光面積，同時還能使藜麥葉綠素含量提高，葉面積增大。葉寬增加幅度大于葉長增幅，這種增幅的差異使得藜麥的葉形發(fā)生變化。在葉面積擴大、葉片葉綠素含量提高、植株冠徑增大三者共同作用下，藜麥的光合能力得到提高。此外，施用氮肥能夠使藜麥穗、分枝、主莖3個部分的生物量均有較大幅度的提高。在施氮處理下，藜麥在進(jìn)行生物量分配時會傾向于向分枝中分配更多的生物量。與CK相比，各施氮處理分枝的干質(zhì)量占比顯著提高，主莖干質(zhì)量占比降低。

銨態(tài)氮、硝態(tài)氮都對藜麥的生長具有促進(jìn)作用，都可以作為藜麥生長的補充氮源。對比各施氮處理產(chǎn)量數(shù)據(jù)和是否添加硝化抑制劑DMPP可以看出，硝態(tài)氮適合作為藜麥的補充氮源，以硝態(tài)氮作為氮源時，藜麥的地上部、籽粒干質(zhì)量及收獲指數(shù)較高。

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