葉面追施硝態(tài)氮肥抑制菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)效應(yīng)

陳 菁，徐明崗，孫光明，石偉琦，冼皚敏，馬海洋

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶作物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524091)

菠蘿[Ananascomosus(L.)Merr]又名鳳梨，屬鳳梨科鳳梨屬草本植物，原產(chǎn)南美洲[1]。我國(guó)是世界菠蘿第四大生產(chǎn)國(guó)，主要種植在廣東、廣西、海南、云南、福建、臺(tái)灣。氮作為植物必須營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)菠蘿生長(zhǎng)起著重要作用。目前我國(guó)菠蘿果園中氮肥15%～25%通過(guò)葉面噴施，75%～85%通過(guò)土壤施用。不同形態(tài)氮素對(duì)植物養(yǎng)分吸收、生長(zhǎng)及葉綠素含量有重要影響[2-4]，但目前不同形態(tài)氮對(duì)菠蘿生長(zhǎng)和黃化影響鮮見(jiàn)報(bào)道。我國(guó)菠蘿主產(chǎn)區(qū)廣東雷州半島和海南菠蘿普遍在冬春季節(jié)和夏季高溫干旱時(shí)段出現(xiàn)黃化現(xiàn)象[5-6]，嚴(yán)重影響菠蘿生長(zhǎng)和產(chǎn)量。引起黃化的因素很多，不良生態(tài)因子(如低溫、高溫、缺水)[7]，缺乏與葉綠素合成有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)元素(如N，S、Mg、Fe)[8]，營(yíng)養(yǎng)元素不平衡(如P、Mn過(guò)多)[9-10]，過(guò)量硝態(tài)氮[11]都會(huì)造成植物黃化。本文通過(guò)不同形態(tài)氮對(duì)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及葉片黃化影響研究，為菠蘿氮肥合理施用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2015年10月28日在廣東湛江南亞熱帶作物研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行，采用盆栽試驗(yàn)方法，試驗(yàn)用盆為無(wú)紡布袋，袋高35.5 cm，內(nèi)徑29.5 cm，每盆裝土25 kg，種植前每袋施15-15-15復(fù)合肥25 g，試驗(yàn)用苗為我國(guó)菠蘿主栽品種-巴厘(托苗)，每株巴厘苗鮮重約為195 g，試驗(yàn)土壤為玄武巖發(fā)育而成磚紅壤，土壤質(zhì)地為粘土，其基本理化性質(zhì)為：pH值4.81，有機(jī)質(zhì)20.0 g·kg-1，全氮8.5 g·kg-1，堿解氮89 mg·kg-1，有效磷8.4 mg·kg-1，速效鉀100 mg·kg-1，有效鐵24.7 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，處理1：酰胺態(tài)氮+鈉處理，葉面淋施0.54%氯化鈉和0.28%尿素；處理2：硝態(tài)氮處理,葉面淋施0.79%硝酸鈉；處理3：銨態(tài)氮處理，葉面淋施0.61%硫酸銨；處理4：酰胺態(tài)氮處理，葉面淋施0.28%尿素。各處理施用純N一致,處理1(對(duì)照)和處理2施用鈉量一致。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)3盆。每處理分別于3、4、5、6、7月每盆葉面淋施1 L肥液(N 1.29 g)。植后進(jìn)行日常水分管理，在干旱季每隔4～5 d淋水一次，每次淋1.0 L，保持土壤水分含量在25%左右，并于2016年3月每盆土施磷酸二氫鉀2.52 g、硫酸鉀10.1 g；7月每盆土施磷酸二氫鉀3.53 g，硫酸鉀8.26 g。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

植后9個(gè)月分別測(cè)定各處理葉片數(shù)、黃葉數(shù)；植后11個(gè)月(催花前)采集各處理根、莖葉，然后清洗根系及莖葉灰塵，自然涼干后測(cè)定各處理根長(zhǎng)、根數(shù)目、根、莖葉鮮重；并采集各處理盆中土壤，測(cè)其pH值；采集各處理菠蘿生長(zhǎng)過(guò)程中最長(zhǎng)的一組葉片即D葉，測(cè)葉綠素、活性鐵含量；采集各處理菠蘿剛成熟葉片，用塑料刀切碎，在70℃烘箱烘干，瑪瑙研缽研碎，然后測(cè)其氮、磷、鉀、全鐵、全錳含量。

pH值:用電位法測(cè)定[12]。葉片活性鐵含量：葉片鮮樣切碎后用1 mol·L-1HCl 按1 g鮮樣加10 mL HCl的比例浸提(連續(xù)振蕩5 h)，過(guò)濾后用ICP測(cè)定[13]。全鐵、錳含量：定量稱(chēng)取烘干樣品,在電爐上預(yù)灰化后經(jīng)500℃干灰化，1.2 mol·L-1HCl溶解后,用ICP測(cè)定[12]。葉片氮、磷、鉀：定量稱(chēng)取烘干樣品，H2SO4-H2O消煮，其中氮用自動(dòng)定氮儀，磷用鉬銻抗比色法，鉀用火焰光度計(jì)測(cè)定[12]。葉綠素含量:葉片鮮樣用丙酮浸提,然后用紫外分光光度計(jì)測(cè)定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2007、SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同形態(tài)氮素對(duì)土壤pH值及菠蘿養(yǎng)分含量的影響

葉面淋施不同形態(tài)氮素對(duì)土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳都有顯著影響(P<0.05)，硝態(tài)氮(處理2)處理的土壤pH值、菠蘿葉片鉀含量顯著高于銨態(tài)氮(處理3)、酰胺態(tài)氮(處理1、4)處理。但全鐵、活性鐵含量則顯著低于銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮處理(表1)。與銨態(tài)氮相比，硝態(tài)氮處理的土壤pH值、菠蘿葉片鉀含量分別高出26.6%、6.6%，全鐵、活性鐵分別低25.9%、66.9%。硝態(tài)氮處理的菠蘿葉片氮、磷、錳含量與銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮處理的沒(méi)有顯著差異。銨態(tài)氮處理的土壤pH值低于酰胺態(tài)氮處理(處理1、4)，這表明，銨態(tài)氮比酰胺態(tài)氮具有更好的酸化能力。酰胺態(tài)氮+鈉處理(處理1)與酰胺態(tài)氮處理(處理4)在土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳含量上都沒(méi)有顯著差異，可見(jiàn)在本試驗(yàn)中添加0.54%氯化鈉對(duì)土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳含量都沒(méi)有顯著影響；硝態(tài)氮處理引起土壤pH值、菠蘿葉片氮、鉀含量升高，全鐵、活性鐵降低。

表1 不同形態(tài)氮素對(duì)土壤pH值及菠蘿葉片養(yǎng)分含量的影響

注：±后數(shù)字是標(biāo)準(zhǔn)差，小寫(xiě)字母表示同列數(shù)據(jù)間比較，字母相同者表示沒(méi)有顯著差異(鄧肯式新復(fù)極差法，P=0.05)。下同。

2.2 不同形態(tài)氮素對(duì)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及其D葉葉綠素含量的影響

葉面淋施不同形態(tài)氮素影響了菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及葉片黃化(表2)。與銨態(tài)氮(處理3)、酰胺態(tài)氮處理(處理1、4)相比，硝態(tài)氮(處理2)處理顯著降低了菠蘿葉片總數(shù)、菠蘿D葉葉綠素含量、菠蘿根長(zhǎng)、根數(shù)目、根重及莖葉重，顯著提高了黃葉數(shù)。與銨態(tài)氮處理相比，硝態(tài)氮處理的菠蘿總?cè)~數(shù)、D葉葉綠素含量、根數(shù)目、根重、莖葉重分別降低18.7%、23.2%、26.5%、49.7%和43.5%，黃葉數(shù)增加192.7%。銨態(tài)氮處理的菠蘿總?cè)~數(shù)、黃葉數(shù)、菠蘿D葉葉綠素含量、根長(zhǎng)與酰胺態(tài)氮處理的沒(méi)有顯著差異，但銨態(tài)氮處理的菠蘿總?cè)~數(shù)、菠蘿D葉葉綠素含量有高于酰胺態(tài)氮處理的趨勢(shì)，黃葉數(shù)有低于酰胺態(tài)氮處理的趨勢(shì)。銨態(tài)氮處理的菠蘿根數(shù)目、根重、莖葉重顯著高于酰胺態(tài)氮處理(處理1、4平均值)，分別高出16.4%、13.3%和10.4%，這表明，銨態(tài)氮處理在促進(jìn)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方面略?xún)?yōu)于酰胺態(tài)氮處理。

表2 不同形態(tài)氮素對(duì)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及其D葉葉綠素含量的影響

注：黃葉指的是葉1/4以上部份褪綠的葉片。

3 討論與結(jié)論

植物吸收硝態(tài)氮后，在硝酸還原酶和亞硝酸還原酶催化下,還原為氨,在此過(guò)程中,需要消耗H+,同時(shí)伴隨OH-產(chǎn)生，所產(chǎn)生的OH-，一部份用于代謝，提高了植物細(xì)胞體內(nèi)pH值，一部份由根排出體外,使根際土壤或營(yíng)養(yǎng)液的pH值上升[15],從而降低了土壤有效鐵含量和減少了植物對(duì)鐵吸收，這可能是本研究中硝態(tài)氮處理菠蘿葉片全鐵、活性鐵、葉綠素含量較其他處理低的原因。前人研究結(jié)果也表明，硝態(tài)氮增加鐵在根部積累，抑制鐵向地上部轉(zhuǎn)移，從而降低植物新葉活性鐵和葉綠素含量[16-17]，硝態(tài)氮還使植物質(zhì)外體pH值升高，降低質(zhì)外體鐵的有效性，抑制Fe3+還原，使進(jìn)入共質(zhì)體鐵減少[18]。銨態(tài)氮被植物吸收后，釋放等當(dāng)量H+，從而引起外部介質(zhì)pH值明顯下降，根際土壤明顯酸化[19]；銨態(tài)氮在土壤中也可被氧化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，釋放出H+，從而引起土壤酸化[20]。鄒春琴等[21]研究結(jié)果也表明，銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮使小麥根際pH值比土體pH值低0.4～0.5個(gè)單位，硝態(tài)氮?jiǎng)t使其提高0.4個(gè)單位。銨態(tài)氮可通過(guò)降低葉片質(zhì)外體的pH值和提高新葉質(zhì)外體可溶性鐵的濃度來(lái)改善缺鐵植物的鐵營(yíng)養(yǎng)狀況[22]。與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮提高了玉米根尖質(zhì)外體Fe2+和交換性鐵的濃度和比例，從而改善植物鐵營(yíng)養(yǎng)[23]。銨態(tài)氮的供應(yīng)使得菜豆新葉中活性鐵含量、新葉葉綠素含量及體內(nèi)鐵的再利用效率都明顯高于硝態(tài)氮處理[24]，可見(jiàn)銨態(tài)氮通過(guò)酸化土壤，提高根尖質(zhì)外體Fe2+和交換性鐵含量，被植物吸收到體內(nèi)后降低葉片質(zhì)外體的pH值，提高新葉質(zhì)外體可溶性鐵的濃度和提高植株體內(nèi)鐵再利用效率來(lái)改善植物鐵營(yíng)養(yǎng)，促使葉綠素合成，提高光合作用，從而促進(jìn)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。葉面淋施酰胺態(tài)氮尿素后，一部份被植物以分子形態(tài)直接吸收，一部份被脲酶水解為銨態(tài)氮，其作用與銨態(tài)氮肥效果相類(lèi)似，但由于其在氨化過(guò)程中形成氨濃度很大的堿性區(qū)域，其酸化土壤效果較銨態(tài)氮肥略差。與銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮相比，硝態(tài)氮顯著降低了菠蘿葉片全鐵、活性鐵、葉綠素含量，增加葉片黃化數(shù)目，減少菠蘿光合作用，從而抑制了菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)(根數(shù)目、根、莖葉重量顯著減少)。在本試驗(yàn)中，單施銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮的菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)顯著好于單施硝態(tài)氮，其中又以銨態(tài)氮肥效果略好于酰胺態(tài)氮肥，這說(shuō)明菠蘿在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，較適合施用銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮肥，特別是銨態(tài)氮肥。我國(guó)菠蘿大多種植在旱坡地，在冬春干旱季節(jié)或夏季高溫干旱時(shí)段，常出現(xiàn)菠蘿黃化現(xiàn)象，淋施銨態(tài)氮或酰胺態(tài)氮有利于減輕菠蘿黃化癥狀。在菠蘿生產(chǎn)中氮肥15%～25%通過(guò)葉面噴施，本研究結(jié)果表明，在菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，葉面噴施以銨態(tài)氮肥(如硫酸銨、磷酸一銨、二銨)或酰胺態(tài)氮肥(尿素)效果較好，單純?nèi)~面噴施硝態(tài)氮肥會(huì)抑制菠蘿生長(zhǎng)，并引起菠蘿葉片黃化，因而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，葉面噴施肥料或滴噴灌肥料中，應(yīng)少施用硝態(tài)氮肥。菠蘿大多種在旱坡地，氮在旱地主要以硝態(tài)氮存在，銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮在旱地有一部份轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，土壤施用不同形態(tài)氮肥對(duì)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有何影響，值得進(jìn)一步研究。

不同氮形態(tài)對(duì)作物生長(zhǎng)的響應(yīng)，不但受作物種類(lèi)影響，還受介質(zhì)pH值、介質(zhì)中陰陽(yáng)離子、水分和通氣狀況等環(huán)境條件影響。苗艷芳等[25]研究結(jié)果表明，相對(duì)于銨態(tài)氮，硝態(tài)氮顯著提高小麥產(chǎn)量。鄒春琴等[26]在營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮處理由于顯著提高了向日葵葉片水勢(shì)和膨壓，從而顯著促進(jìn)了向日葵營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。謝晉等[27]研究結(jié)果表明，高比例硝態(tài)氮促進(jìn)烤煙前期早發(fā)快長(zhǎng)。但與上述小麥、向日葵、烤煙不同的是，與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮由于促進(jìn)了鐵吸收和轉(zhuǎn)移，顯著促進(jìn)旱稻和水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[4]，本試驗(yàn)研究結(jié)果也表明，銨態(tài)氮由于降低了土壤pH值，促進(jìn)了鐵吸收和提高葉片活性鐵和葉綠素含量，從而促進(jìn)了菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。張強(qiáng)等[28]研究結(jié)果表明，在控制性分根交替灌溉下銨態(tài)氮對(duì)番茄前期生長(zhǎng)有利，而硝態(tài)氮?jiǎng)t促進(jìn)番茄植株后期生長(zhǎng)，并促進(jìn)果實(shí)產(chǎn)量增加。在本試驗(yàn)中，在菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期單施銨態(tài)氮顯著促進(jìn)了菠蘿根、莖葉生長(zhǎng)，而硝態(tài)氮?jiǎng)t顯著抑制了菠蘿根、莖葉生長(zhǎng)，由于菠蘿產(chǎn)量與植株莖葉重成極顯著正相關(guān)[29]，因而單施銨態(tài)氮處理的菠蘿產(chǎn)量高于單施硝態(tài)氮處理。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期施用銨態(tài)氮，在生殖生長(zhǎng)期施用硝態(tài)氮能否進(jìn)一步提高菠蘿產(chǎn)量，值得進(jìn)一步研究。與單施一種形態(tài)氮相比，混合施用多種形態(tài)氮更有利于作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量提高。劉備[30]研究結(jié)果表明，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、酰銨態(tài)氮3種形態(tài)氮素配合施用最有利于水培和基質(zhì)培中菠菜、烏塌菜、番茄、辣椒等蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)及安全性提升。周箬涵等[31]研究結(jié)果也表明，與單施硝態(tài)氮或銨態(tài)氮相比，在硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮=1∶1時(shí)顯著促進(jìn)娃娃菜生長(zhǎng)。在菠蘿生長(zhǎng)前期施用高比例銨態(tài)氮肥，中后期施用高比例硝態(tài)氮肥,能否既促進(jìn)菠蘿前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，又促進(jìn)菠蘿后期生殖生長(zhǎng)，從而提高菠蘿產(chǎn)量，也值得進(jìn)一步研究。

總的來(lái)看，在本試驗(yàn)中硝態(tài)氮通過(guò)提高土壤pH值，降低菠蘿葉片中全鐵、活性鐵、葉綠素含量，從而抑制菠蘿根、莖葉生長(zhǎng)，并引起菠蘿葉片黃化。銨態(tài)氮或酰胺態(tài)氮?jiǎng)t通過(guò)降低土壤pH值，提高菠蘿葉片中全鐵、活性鐵、葉綠素含量，從而促進(jìn)菠蘿根、莖葉生長(zhǎng)，其中銨態(tài)氮在酸化土壤，促進(jìn)菠蘿營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方面略?xún)?yōu)于酰胺態(tài)氮。