劉沖　王茂文　劉興華　丁海榮　邢錦城　趙寶泉　朱小梅　董靜　洪立洲

摘要：為明確沿海灘涂上氮肥運(yùn)籌對(duì)馬齒莧生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分的影響，通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)研究了4個(gè)氮肥運(yùn)籌水平對(duì)馬齒莧產(chǎn)量形成、植株離子分布、光合熒光以及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：施氮能顯著提高馬齒莧的鮮菜產(chǎn)量，其中N2（150 kg/hm2）處理與不施氮相比，鮮菜產(chǎn)量提高了46.3%；施用氮肥，馬齒莧根、莖、葉中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+離子積累量提高，尤其是N3 （225 kg/hm2）處理下，Na+ 比對(duì)照增加93.3%；施氮可以顯著提高馬齒莧光合熒光能力，凈光合速率、細(xì)胞間隙CO2濃度以及Fo、Fm、Fv/Fo 在N2、N3水平下顯著增加；施氮能夠增加土壤養(yǎng)分，土壤微生物氮、碳含量以及土壤全氮含量在N2（150 kg/hm2）水平下分別比對(duì)照增加74.5%、61.7%、44.4%。

關(guān)鍵詞：沿海灘涂；馬齒莧；氮肥；產(chǎn)量；葉綠素?zé)晒?；土壤養(yǎng)分

中圖分類(lèi)號(hào)： S580.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）10-0402-03

蘇北地區(qū)海涂資源十分豐富，擁有占全國(guó)1/4以上的灘涂面積，是非常寶貴的后備土地資源[1]。灘涂土壤鹽分高、養(yǎng)分低，是限制其農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。氮素既是植物最重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，又是生理代謝中最活躍、無(wú)處不在的重要物質(zhì)[2]，是作物增產(chǎn)的主要措施。氮素不僅可以增強(qiáng)植株光合作用，還可以影響其葉綠素的熒光特性，在小麥、棉花等作物上均有氮素改善熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)及適宜氮肥運(yùn)籌技術(shù)方面的研究[3]。長(zhǎng)期不同的農(nóng)業(yè)管理措施在很大程度上解釋了土壤性質(zhì)的變化，尤其是不同氮肥措施對(duì)土壤碳氮礦化、交換性離子、微生物活性等土壤性質(zhì)變化的解釋[4]；在鹽堿地上追施氮肥還具有降低土壤中的Na+ 濃度，降低鹽害，促進(jìn)對(duì)鹽堿土的生物修復(fù)的獨(dú)特功效[5]。 馬齒莧（Portulaca oleracea L.），隸屬馬齒莧科、馬齒莧屬，含豐富的蛋白質(zhì)、多糖、有機(jī)酸、礦質(zhì)元素等，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的、值得開(kāi)發(fā)的綠色食品[6]。馬齒莧對(duì)氣候、土壤等環(huán)境條件適應(yīng)性極強(qiáng)，幾乎可以在任何土壤上生長(zhǎng)[7]。本研究通過(guò)田間試驗(yàn)，探討了沿海灘涂上不同氮肥運(yùn)籌水平對(duì)馬齒莧產(chǎn)量形成、植株離子吸收累積、光合熒光特性以及土壤養(yǎng)分的影響，以期為沿海灘涂馬齒莧人工栽培中氮肥的營(yíng)養(yǎng)措施及濱海鹽堿地地力持續(xù)培育提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試土壤

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省大豐市金海農(nóng)場(chǎng)灘涂實(shí)驗(yàn)基地，東距黃海約6 km，處于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的過(guò)渡性、海洋性和季風(fēng)性，四季分明，年均降水量1 058.4 mm，主要集中在6—8月。供試土壤為沖積鹽土類(lèi)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

氮肥（純氮）處理設(shè)4個(gè)水平：CK （0 kg/hm2）、N1 （75 kg/hm2）、N2 （150 kg/hm2） 和N3 （225 kg/hm2），計(jì)4個(gè)處理，每處理3 次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)4 m，寬3 m，面積為12 m2，四邊均設(shè)有保護(hù)行，以防側(cè)滲和互溢。供試植物為馬齒莧，品種提供為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)科所培育的蘇馬齒莧1號(hào)上年采收種子。平整小區(qū)時(shí)使用尿素作為氮肥，氮肥30%、磷肥（P2O5） 135 kg/hm2作基肥。2013年4月12日播種，采用條播方式，播種量 kg/hm2，行距50 cm，播種深度1 cm。根據(jù)生長(zhǎng)期，剩余的氮肥均分3次以尿素形態(tài)分別在馬齒莧的苗期、分枝期和花期作為追肥施入。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤基本理化測(cè)定采用鮑士旦方法[8]，田間鮮菜產(chǎn)量測(cè)定采用常規(guī)法。植株離子含量的測(cè)定：樣品烘干粉碎研磨后，過(guò)60目篩，精確稱(chēng)量約0.500 0 g，用H2SO4 ∶ H2O2 = 3 ∶ 1（mL ∶ mL）消煮，定容于100 mL，經(jīng)適量稀釋?zhuān)捎肐CP-AES （美國(guó)，LEEMAN 公司Prodigy）測(cè)定含量。光合作用參數(shù)：采用英國(guó)PP_System 公司CIRAS_1 型全自動(dòng)便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定馬齒莧葉片凈光合速率（Pn）、細(xì)胞間隙CO2 濃度（Ci）。葉綠素?zé)晒鈪?shù)：采用英國(guó)Hansatech 公司生產(chǎn)的 FMS_2 便攜調(diào)制式熒光儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 氮肥運(yùn)籌對(duì)蘇北沿海灘涂馬齒莧鮮菜產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，隨著施氮量的增加，馬齒莧鮮菜產(chǎn)量均比對(duì)照顯著增加，增產(chǎn)幅度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。N1、N2、N3水平下鮮菜產(chǎn)量分別比對(duì)照增加24.2%、46.3%、263%。說(shuō)明在沿海灘涂上適當(dāng)施用氮肥可明顯促進(jìn)馬齒莧的生長(zhǎng)，有利于提高其鮮菜產(chǎn)量。

同時(shí)，馬齒莧的鮮菜產(chǎn)量與氮肥施用量之間存在一定的相關(guān)性，即鮮菜產(chǎn)量與氮肥施用量呈二階多項(xiàng)式的方程關(guān)系，y=-0.49x2+141.53x+24 107.5（y為鮮菜產(chǎn)量、x為氮肥施用量），說(shuō)明馬齒莧鮮菜產(chǎn)量與施氮量密切相關(guān)。

2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)蘇北沿海灘涂馬齒莧植株離子含量的影響

不同氮肥施用水平下，馬齒莧根、莖、葉中的Na+、K+ 含量顯著高于對(duì)照（圖2），尤其是Na+。不同氮處理下葉片中的Na+含量分別比對(duì)照增加20%、66.6%、93.3%，K+ 含量分別比對(duì)照增加11.1%、17.7%、22.2%，差異達(dá)顯著水平（P<0.05），說(shuō)明合理增施氮肥顯著提高了馬齒莧植株內(nèi)Na+、K+含量，且Na+的增長(zhǎng)幅度大于K+。另外，葉片中的Na+含量大于根，Na+在馬齒莧葉部的積累有利于增大植株地上部和地下部的滲透差，促進(jìn)水分從根部向地上部分運(yùn)輸，有利于改善地上部分的水分狀況，有利于促進(jìn)植株生長(zhǎng)。

隨著施氮量的增加，馬齒莧根、莖、葉中的Ca2+、Mg2+ 含量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在N2水平達(dá)到較大值。以葉片為例，N1、N2、N3水平下Ca2+含量分別比對(duì)照增加8.3%、25.0%、16.6%；Mg2+含量分別比對(duì)照增加7.3%、10.9%、90%，說(shuō)明高量氮肥不能進(jìn)一步提高馬齒莧Ca2+、Mg2+ 含量。 總體來(lái)看，增施氮肥可顯著提高馬齒莧植株離子含量（Pendprint

2.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)蘇北沿海灘涂馬齒莧光合及熒光效應(yīng)的影響

凈光合速率、細(xì)胞間隙CO2濃度能直接反映出植物單位葉面積的物質(zhì)生產(chǎn)能力[9]。如表1所示，氮肥可顯著提高馬齒莧凈光合速率、細(xì)胞間隙CO2濃度，N3水平下凈光合速率、細(xì)胞間隙CO2濃度分別比對(duì)照增加22.0%、8.6%。

Fo為PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開(kāi)放狀態(tài)時(shí)的熒光產(chǎn)量，與光合作用光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)有關(guān)。Fm為最大熒光，是已經(jīng)暗適應(yīng)的光合機(jī)構(gòu)全部PSⅡ中心均關(guān)閉時(shí)的熒光強(qiáng)度。Fv/Fo常用于度量PSⅡ的潛在活性，盡管Fv/Fo不是一個(gè)直接的效率指標(biāo)，但其對(duì)效率的變化很敏感，所以Fv/Fo在一些情況下是表達(dá)資料的好形式[10]。從表2可以看出，隨著氮肥水平的增加，馬齒莧葉片的Fo、Fm及Fv/Fo均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，N1水平下，各參數(shù)與對(duì)照差異不顯著，N2、N3水平下與對(duì)照相比顯著增加。以Fo為例，N1、N2、N3 水平分別比對(duì)照增加3.8%、13.2%、18.9%。

2.4 氮肥運(yùn)籌對(duì)蘇北沿海灘涂土壤養(yǎng)分的影響

氮素在作物生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用。土壤微生物可通過(guò)吸取外界的氮素以及通過(guò)自身的礦化作用來(lái)增加自身氮素含量，從而改善土壤氮素營(yíng)養(yǎng)。從表2可以看出，施氮處理后，土壤微生物氮、碳含量在N2、N3水平下顯著增加（P<005），其中土壤微生物氮含量分別比對(duì)照增加74.5%、79.4%。土壤全氮含量的變化趨勢(shì)同土壤微生物氮、碳含量。說(shuō)明土壤微生物也能夠間接為作物生長(zhǎng)提供其生長(zhǎng)所必須的氮素營(yíng)養(yǎng)。隨著施氮量的增加，土壤呼吸呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但差異不顯著。

3 討論

沿海灘涂土壤資源利用的最主要限制因素是土壤高含鹽量[11]。種植常規(guī)作物較難以完成其生活史。種植耐鹽植物便成為經(jīng)濟(jì)有效的方式之一，不僅能夠帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還能顯著降低土壤Na+含量，增加土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量和微生物數(shù)量[12]，改善沿海灘涂生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益的雙豐收。張立賓等發(fā)現(xiàn)種植堿蓬不僅能夠降低鹽堿地土壤含鹽量，還顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤氮磷鉀含量[13]。

氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一。沿海灘涂土壤中的有效氮較低，難以滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)發(fā)育的需求。增施氮肥不僅可明顯改善植物體內(nèi)的氮素養(yǎng)分狀況，還能提高耐鹽植物的耐鹽與滲透調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量積累。王界平等發(fā)現(xiàn)追施氮肥可促進(jìn)鹽角草生長(zhǎng)，提高其對(duì)土壤鹽分的累積，還可達(dá)到改良鹽堿土的目的[14]。

本試驗(yàn)系統(tǒng)研究了沿海灘涂上不同氮肥水平對(duì)馬齒莧鮮菜產(chǎn)量形成、植株離子分布、植株光和熒光效應(yīng)以及對(duì)土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沿海灘涂上追施氮肥不僅能提高馬齒莧鮮菜產(chǎn)量，還可以顯著提高馬齒莧植株全鹽含量，尤其是Na+。其中N2（150 kg/hm2）水平最利于各種離子在馬齒莧根、莖、葉中的積累（圖2）。這樣就避免了鹽堿地土壤溶液中因過(guò)高的Na+ 濃度而導(dǎo)致K+、Ca2+、Mg2+ 運(yùn)輸受到阻礙，植物體內(nèi)離子不平衡，細(xì)胞正常生理功能遭到破壞的情況。葉片的光合作用是產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此產(chǎn)量與最大凈光合速率之間呈極顯著正相關(guān)；氮是作物葉綠素的組成成分，除了葉綠素總量外，其熒光參數(shù)也與葉片的光合效率有關(guān)，而葉綠素的熒光參數(shù)在一定程度上受氮肥水平等環(huán)境條件的影響[15]。本研究中，施用氮肥可顯著提高馬齒莧光合及熒光能力，高氮水平下（N2、N3）差異顯著，這與其鮮菜產(chǎn)量的增加密不可分。

通過(guò)對(duì)土壤養(yǎng)分的進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)施用氮肥可以顯著提高土壤微生物氮、碳以及全氮含量，這與梁飛等的結(jié)果[5]一致。灘涂環(huán)境中，鹽分、水分和肥料之間存在著協(xié)同、順序加和及表現(xiàn)拮抗等作用[16]，其交互耦合現(xiàn)象是非常普遍及復(fù)雜的，不僅因植物種類(lèi)、植物生長(zhǎng)階段的不同而不同，而且對(duì)于不同的鹽分與養(yǎng)分形式，其影響也不盡相同。對(duì)于馬齒莧而言，氮肥不但能促進(jìn)其產(chǎn)量的增加，還能起到耦合土壤鹽分與養(yǎng)分的作用，從而促進(jìn)鹽漬土的生物修復(fù)效果。

綜上所述，在沿海灘涂上施用氮肥對(duì)馬齒莧的生長(zhǎng)、植株離子分布、光合熒光能力以及對(duì)土壤養(yǎng)分累積產(chǎn)生了一系列的影響，包括：隨著施氮量的增加，馬齒莧鮮菜產(chǎn)量增加；植株根、莖、葉的離子含量的積累量提高（尤其是Na+），光合熒光能力增強(qiáng)，土壤養(yǎng)分增加，且以上效果以N2（150 kg/hm2）水平最佳。

沿海灘涂土壤含有豐富的離子，作用機(jī)理比較復(fù)雜。為了能增加耐鹽植物產(chǎn)量，提高其品質(zhì)，還必須進(jìn)一步研究如何在灘涂上科學(xué)的施加肥料以及與鹽分的耦合作用機(jī)制研究，這將在以后的工作中進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚榮江，楊勁松，陳小兵，等. 蘇北海涂圍墾區(qū)土壤質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（6）：2019-2027.

[2]洪立洲，王茂文，丁海榮，等. 蘇北沿海灘涂海濱錦葵鹽肥耦合效應(yīng)研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：350-352.

[3]鄭順林，楊世民，李世林，等. 氮肥水平對(duì)馬鈴薯光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，35（1）：1-9.

[4]陳 林，張佳寶，趙炳梓，等. 施氮和灌溉管理下作物產(chǎn)量和土壤生化性質(zhì)[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，22（5）：501-508.

[5]梁 飛，田長(zhǎng)彥，田明明，等. 追施氮肥對(duì)鹽地堿蓬生長(zhǎng)及其改良鹽漬土效果研究[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（3）：234-240.

[6]王光全，孟慶杰.藥食兼用佳蔬馬齒莧栽培技術(shù)[J]. 北方園藝，2006（6）：79.

[7]趙 紅，鄧洪平，雷勝勇.南北種源馬齒莧種子在相同預(yù)處理?xiàng)l件下的萌發(fā)差異[J]. 北方園藝，2010（2）：24-27.

[8]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M]. 3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：25-69.

[9]隆小華，劉兆普，蔣云芳，等. 海水處理對(duì)不同產(chǎn)地菊芋幼苗光合作用及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30（5）：827-834.

[10]李 曉，馮 偉，曾曉春.葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2006，26（10）：2186-2196.

[11]劉廣明，楊勁松，姜 艷.江蘇典型灘涂區(qū)地下水及土壤的鹽分特征研究[J]. 土壤，2005，37（2）：163-168.

[12]Zhu K F. Desalinization of saline soils by Suaeda salsa[J]. Plant and Soil，1991，135（2）：303-305.

[13]張立賓，徐化凌，趙庚星.堿蓬的耐鹽能力及其對(duì)濱海鹽漬土的改良效果[J]. 土壤，2007，39（2）：310-313.

[14]王界平，田長(zhǎng)彥.不同氮磷水平下鹽角草生長(zhǎng)及鹽分累積特征分析[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（2）：234-243.

[15]周憶堂，馬紅群，梁麗嬌，等. 不同光照條件下長(zhǎng)春花的光合作用和葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（11）：3589-3595.

[16]王茂文，洪立洲，劉 沖，等. 海水灌溉下北美海蓬子鹽肥耦合效應(yīng)的研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27（1）：80-84. 潘 瓊，潘 峰. 湖南省冶礦城市土壤重金屬污染現(xiàn)狀及評(píng)估[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（10）：405-410.endprint