宋 科，梁洪波，徐旭光，王雅妮，趙永長，宋文靜*

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不同銨硝配比對烤煙根系形態(tài)及氮磷鉀吸收的影響

宋 科1,2，梁洪波1，徐旭光3，王雅妮4，趙永長1,2，宋文靜1*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，青島煙草資源與環(huán)境野外科學(xué)觀測試驗站，青島266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3.云南煙草公司紅河州公司石屏分公司，云南石屏 662200；4.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南玉溪 653100）

為明確烤煙主要生長時期對不同銨硝配比的動態(tài)響應(yīng)，以NC89烤煙品種為試驗材料，研究了不同銨硝配比處理（NH4+-N:NO3–-N為0:100、25:75、50:50、75:25、100:0）對烤煙干物質(zhì)積累、根系形態(tài)建成和主要營養(yǎng)元素含量的影響。結(jié)果表明，與其他銨硝配比處理相比，銨硝比50:50處理條件下，不同生育期烤煙生物量均最高，且與全銨處理相比達到顯著差異；與全銨處理相比，不同銨硝混合處理均促進根系的發(fā)生和伸長，而不同處理間根系平均直徑差異不顯著；銨硝比75:25和全銨處理葉片氮含量隨生育期的進程而減少，除團棵期以外，葉片氮含量以銨硝比50:50高于其他處理。全硝處理葉片磷含量顯著低于銨硝比50:50、75:25以及全銨處理。全硝處理和銨硝比25:75根部鉀含量顯著高于全銨處理，除團棵期以外，葉部鉀含量銨硝比50:50顯著高于全銨處理。綜合考慮氮素形態(tài)對于烤煙生物量和品質(zhì)等各項指標(biāo)的影響效應(yīng)，銨硝配比適宜比例為50:50。

銨硝配比；烤煙；根系形態(tài)；元素吸收

氮素作為營養(yǎng)元素之一，在烤煙的生長發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用。土壤中可被植株利用的氮源主要分為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮[1-2]。由于兩種氮素形態(tài)所帶電荷不同，烤煙對其吸收途徑、運輸方式和同化過程也不相同，因此不同形態(tài)氮素對烤煙干物質(zhì)的積累、根系的發(fā)生、營養(yǎng)元素的吸收有不同的影響[3-4]。許多研究表明，硝態(tài)氮有利于烤煙生長發(fā)育[5]，而銨態(tài)氮會延緩烤煙的生長，并且影響烤煙對陽離子的吸收，大部分人認(rèn)為這與銨鹽的毒害作用有關(guān)[6-7]。也有研究認(rèn)為，與硝態(tài)氮相比，有機氮和銨態(tài)氮是更好的氮源[8]，烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和含糖量隨著銨態(tài)氮比例的增加都有所增加。李貴生等[9]認(rèn)為，銨態(tài)氮有利于增加氨基酸含量，但這一作用在銨態(tài)氮比例過高時反而下降。在礦質(zhì)元素吸收方面，施入銨態(tài)氮或硝態(tài)氮有很大差別[10]，施用硝態(tài)氮，植物鉀鈣鎂等陽離子含量明顯較高，而施用銨態(tài)氮，植物則比施用硝態(tài)氮的植物含有更多的氯和磷酸根離子。根系作為植物吸收養(yǎng)分和水分的主要部位，對植物的生長發(fā)育有極其重要的作用[11]。烤煙生長的中前期良好的根系生長對提高產(chǎn)量有積極作用。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對植物根系產(chǎn)生的生理效應(yīng)不同[12]，因此對于不同氮素形態(tài)，根系形態(tài)必將做出響應(yīng)。目前關(guān)于不同銨硝配比對烤煙生長代謝的影響多集中在產(chǎn)量和各評價指標(biāo)協(xié)調(diào)性上，而不同形態(tài)氮素對烤煙各生長時期根系影響的研究較少。本研究以盆栽方式，探討了氮素形態(tài)對烤煙團棵期、旺長期以及成熟期的生長趨勢、根系形態(tài)以及氮磷鉀元素吸收的影響，以期為烤煙的大田栽培提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所試驗場進行。供試土壤為棕壤土，基本理化性質(zhì)為：pH 5.87，有機質(zhì)10.98 g/kg，堿解氮47.88 mg/kg，有效磷10.57 mg/kg，速效鉀87.65 mg/kg。

1.2 供試材料

1.2.1 烤煙品種 供試品種為NC89，選取生長均勻的6葉齡煙苗移栽。

1.2.2 肥料 磷酸二氫鉀、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸銨、硫酸鉀和硫酸銨。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個不同銨硝配比（NH4+-N∶NO3–-N），分別為銨硝比0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0，施氮量為5 g/株，(N)∶(P2O5)∶(K2O)=1∶1∶3，施肥種類及用量見表1。采用塑料盆，規(guī)格為高30 cm，盆口直徑35 cm，盆底直徑30 cm。每處理30盆。于2015年6月4日移栽。裝盆時底部墊入紗網(wǎng)，下層裝入3.5 kg棕壤土，中層裝入混勻肥料的3.5 kg棕壤土，上層裝入3.5 kg棕壤土。選取長勢均勻、健壯的幼苗移入澆足水的盆中，噴灑適量農(nóng)藥。

表1 不同處理肥料種類及用量

1.4 取樣時期

在移栽后28 d（團棵期）、56 d（旺長期）和84 d（成熟期）分別選取具有代表性煙樣5株，進行相關(guān)處理和測定。

1.5 測定內(nèi)容與方法

生物量的測定：樣品收獲后，將根、莖、葉分離，在105 ℃下殺青30 min后，80℃烘干至恒重并分別稱重，即為生物量。

根系形態(tài)指標(biāo)：采用根系掃描儀WinRHI-ZO分別對根系總長、根表面積、根系直徑、根體積進行掃描分析。

植株氮、磷、鉀含量：經(jīng)H2SO4-H2O2法消解后，全氮用凱氏定氮儀測定，全鉀用火焰光度計法測定，全磷用釩鉬酸銨比色法測定[13]。

1.6 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SAS 9.3統(tǒng)計軟件進行分析。

2 結(jié) 果

2.1 不同銨硝配比對烤煙生物量的影響

由表2可知，烤煙團棵期，銨硝比50∶50處理的烤煙葉部干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理，而銨硝比75∶25和全銨處理均顯著低于其他處理，表明銨濃度過高會抑制烤煙前期生長。

烤煙旺長期，隨著烤煙生長進程的繼續(xù)，各處理間烤煙葉部生物量差異繼續(xù)增大。與銨硝比75∶25和全銨處理相比，銨硝比50∶50處理的烤煙莖部生物量顯著增加；根部方面，銨硝比25∶75和50∶50處理與其他處理差異顯著。

烤煙成熟期，除全銨處理外，銨硝比75∶25與其他3個處理在葉部、莖部和根部差異均減小，其中葉部僅比長勢最快的50∶50處理低18.2%，莖部低23.7%，根部與銨硝比50∶50處理差異不顯著。由此可見，銨態(tài)氮對烤煙生長后期的促進作用加強。而全銨處理依舊發(fā)育遲緩，除根部與銨硝比75∶25差異不顯著以外，在葉部、莖部和總重方面均達到顯著差異?？赡苁窃谏L前期銨濃度過高，對植株各方面代謝產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致生長后期銨態(tài)氮的促進作用不能彌補前期造成的毒害作用。

2.2 不同銨硝配比對烤煙根系形態(tài)的影響

由圖1可知，在根系總根長方面，不同處理在團棵期、旺長期和成熟期表現(xiàn)趨勢一致，均表現(xiàn)為銨硝比50∶50>25∶75>0∶100>75∶25>100∶0。除成熟期銨硝比50∶50總根長與全硝處理未達到顯著差異外，銨硝比50∶50均顯著大于全硝處理、銨硝比75∶25以及全銨處理。銨硝比75∶25和全銨處理在成熟期之前根長差異不顯著，而到成熟期時，兩者達到顯著差異；團棵期銨硝比25∶75和50∶50處理根系表面積顯著大于全銨處理，銨硝比75∶25和全硝處理與其他處理差異不顯著。旺長期時銨硝比50∶50顯著大于其他處理，全硝處理略大于全銨處理。到成熟期時，除銨硝比50∶50顯著大于全銨處理，其他處理之間無差異；在團棵期，與全銨處理相比，銨硝比25∶75、50∶50和全硝處理根系體積顯著增大。隨生長進程的推進，旺長期各處理之間根系體積無明顯差異。但成熟期銨硝比50∶50和75∶25顯著大于全硝處理和全銨處理；在烤煙生長初期，全硝處理根系平均直徑顯著大于其他處理，旺長期和成熟期各處理之間無差異，但以銨比例高的2個處理根系直徑略大于其他處理。以上根系形態(tài)參數(shù)表明，不同銨硝配比對烤煙根系的生長發(fā)育影響不同。在烤煙生長前期，硝態(tài)氮比例較高的處理能顯著促進根系生長，尤其是根系的伸長和表面積的增大。

表2 不同銨硝配比對烤煙生物量的影響

注：同列同一時期數(shù)字后面小寫字母不同表示差異顯著（<0.05），下同。

2.3 不同銨硝配比對烤煙氮磷鉀含量的影響

2.3.1 不同銨硝配比對烤煙氮含量的影響 氮對植株的形態(tài)建成、生長快慢、葉片大小均有重要的影響。本試驗結(jié)果表明（表3），烤煙對氮素的吸收隨所施銨態(tài)氮素和硝態(tài)氮素比例不同有顯著差異。除旺長期根中氮含量以銨硝比25∶75最高以外，其他時期均以銨硝比75∶25最高。與全銨處理相比，銨硝比50∶50處理的烤煙各生育期莖部氮含量顯著增加；與其他處理相比，銨硝比50∶50處理在旺長期和成熟期的烤煙葉片氮含量均顯著增加。

2.3.2 不同銨硝配比對烤煙磷含量的影響 由表4可知，根系中全磷含量在不同時期趨勢不一致，其中成熟期以銨硝比50∶50含量最高。在3個生長時期莖中全磷含量均以全硝處理最低，且在團棵期和成熟期與其他處理相比差異顯著。團棵期，銨硝比75∶25處理葉片全磷含量最高。旺長期和成熟期銨硝比75∶25和全銨處理全磷含量高于其他處理，而銨硝比25∶75和全硝處理顯著低于其他處理。

注：同一時期柱上不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

表3 不同處理對烤煙總氮含量的影響

2.3.3 不同銨硝配比對烤煙鉀含量的影響 由表5可以看出，除團棵期以外，各處理根部鉀含量差異顯著，硝態(tài)氮比例越高越能促進鉀元素的吸收。與其他處理相比，全銨處理顯著降低了烤煙莖部鉀含量；全銨處理葉部鉀含量在各生長時期均低于銨硝比50∶50處理，其中旺長期與成熟期差異達到顯著水平。銨態(tài)氮影響植株對鉀離子的吸收，可能與其自身所帶正電荷有關(guān)[14]。

表4 不同處理對烤煙磷含量的影響

表5 不同處理對烤煙鉀含量的影響

3 討 論

在施入總氮量一致的情況下，不同銨硝配比對烤煙生物量的積累有顯著影響。大量研究結(jié)果表明，銨硝混合營養(yǎng)一般比單一氮素營養(yǎng)更有利于植株的生長，產(chǎn)量提高以及側(cè)根的發(fā)生[14-15]。盧穎林[16]研究結(jié)果表明，銨硝比25∶75時番茄根系生物量最大，且硝態(tài)氮促進了番茄根系的伸長。饒學(xué)明[17]認(rèn)為，銨硝比50∶50條件下最能促進烤煙根系生物量的增加，地上部生長狀況也最優(yōu)。本試驗研究結(jié)果表明，硝態(tài)氮比例較高的處理根系更加發(fā)達，且在成熟期銨硝比25∶75除了根總長大于銨硝比75∶25，其他方面與后者無顯著差異，這與上述相關(guān)研究結(jié)果基本一致。本文研究表明，銨硝比50∶50處理最能促進根系總長增加和總表面積增大，進而提高根系吸收能力，促進地上部生長。

由于銨態(tài)氮素和硝態(tài)氮素所帶電荷不同，因此施入不同形態(tài)氮素對烤煙根系吸收離子必然產(chǎn)生影響。銨態(tài)氮素抑制根系對陽離子的吸收，而硝態(tài)氮素抑制對陰離子的吸收[18]。張計峰[18]研究結(jié)果表明，棉花幼苗葉片在銨硝比75∶25時氮含量最大，銨硝比25∶75和全硝處理磷含量較低，而硝態(tài)氮比例較高的處理鉀含量較高。劉世亮等[19]認(rèn)為，煙葉中氮和磷含量均以銨硝比70∶30最高，鉀含量隨硝態(tài)氮比例增高而增加。這與本研究中氮和磷含量的趨勢基本一致，而鉀含量規(guī)律與前者略有不同。這可能是因為水培與盆栽培養(yǎng)方式的不同造成的，但整體來說硝態(tài)氮能夠促進根系對鉀離子的吸收。另外，通過不同處理植株氮磷鉀積累量比較，三者均為銨硝比50∶50積累量最大。由此更能表明不同銨硝配比對氮磷鉀三大營養(yǎng)元素吸收存在顯著影響。在后續(xù)試驗中將測定其他營養(yǎng)元素的含量，以得出較完整的不同銨硝配比處理對烤煙營養(yǎng)元素吸收的特點。

綜合考慮氮素形態(tài)對于烤煙生物量和品質(zhì)等各項指標(biāo)的影響效應(yīng)，銨硝配比適宜比例為50∶50。

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Effects of Different Ammonium and Nitrate Ratio on Root Morphology and Nitrogen, Phosphorus and Potassium Uptake of Flue-Cured Tobacco

SONG Ke1,2, LIANG Hongbo1, XU Xuguang3, WANG Yani4, ZHAO Yongchang1,2, SONG Wenjing1*

（1. Tobacco Research Institute, CAAS, Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Qingdao Observation Station of Tobacco Resources and Environment Field Sciences, CAAS, Qingdao 266101, China; 2. Graduate School of CAAS, Beijing 100081, China; 3. Shiping County Tobacco Company of Yunnan Province, Shiping, Yunnan 662200, China; 4. College of Environmental Resources, Yuxi Normal University, Yuxi, Yunnan 653100, China)

In order to determine the dynamic response to different nitrogen forms in the main growing period of flue-cured tobacco, with flue-cured tobacco NC89 as experimental material, we studied the effects of different ratios of NH4+∶NO3–[0∶100AN (Ammonium/Nitrate); 25∶75AN; 50∶50AN; 75∶25AN; 100∶0AN] on biomass production, root growth and the contents of main nutrient elements. The results showed that compared with other treatments, different growth period of flue-cured tobacco biomass were highest in the treatment of 50∶50AN, significantly higher than 100∶0AN. Compared to supply of sole NH4+, all the other treatments showed a significant positive effect on total roots length and number of roots, but average root diameter did not show much difference between treatments. The nitrogen content of leaves decreased with the growth stage in the treatments of 75∶25AN and 100∶0AN. Except for the rosette stage, nitrogen content of leaves in the treatment of 50∶50AN were the highest. When using sole nitrate, phosphorus content of leaves was significantly lower than 50∶50AN, 75∶25AN and 100∶0AN. Potassium contents of roots in the treatments of 0∶100AN and 25∶75AN were significantly higher than 100∶0AN. In addition, potassium contents of leaves in the treatments of 50∶50AN were significantly higher than 100∶0AN except at the rosette stage. Considering the effect of nitrogen form on biomass and quality of flue-cured tobacco, the optimum ratio of ammonium and nitrate was 50∶50.

ammonium nitrate ratio; flue cured tobacco; root morphology; element absorption

S572.062

1007-5119（2017）02-0008-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.02.002

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-TRIC03）

宋 科（1991-），男，在讀碩士，研究方向：煙草栽培。E-mail：18615137539@163.com。

，E-mail：songwenjing@caas.cn

2016-09-14

2016-11-07