王國棟，肖元松，彭福田，張亞飛，郜懷峰，孫希武，賀月

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尿素配施不同用量納米碳對桃幼樹生長及氮素吸收利用的影響

王國棟，肖元松，彭福田，張亞飛，郜懷峰，孫希武，賀月

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，山東泰安 271018）

【目的】明確納米碳對桃樹生長的作用并篩選出納米碳與尿素配施的最佳比例，為果樹栽培過程中施用納米碳材料及提高氮素肥效提供理論依據(jù)。【方法】試驗采用同位素示蹤技術(shù)，以2年生‘瑞蟠21’/毛桃為試材，在盆栽條件下利用15N尿素配施不同用量（設(shè)5個處理：CK：0，T1：5 mL，T2：10 mL，T3：15 mL，T4：20 mL）的納米碳溶膠進(jìn)行試驗，探究納米碳對土壤理化性狀、桃樹生長發(fā)育及氮素吸收利用的影響。測定盆土的pH、氧化還原電位、電導(dǎo)率，植株嫁接口上部2 cm處干徑及植株各器官干重，葉片的葉綠素SPAD值、凈光合速率，根系構(gòu)型、植株各部分全氮含量及15N豐度?！窘Y(jié)果】施用納米碳顯著降低了土壤pH，提高了土壤氧化還原電位，影響了土壤溶液的氧化還原狀態(tài)；土壤電導(dǎo)率隨納米碳用量的增加呈現(xiàn)處理前期降低后期增大的趨勢。納米碳的施用促進(jìn)了桃幼樹須根系的生長；顯著提高了桃樹葉片凈光合速率、葉綠素含量及干徑增量；桃幼樹總物質(zhì)積累量以T3處理最高，為778.0 g，比對照提高了28.4%。納米碳的施用提高了桃樹細(xì)根、粗根、側(cè)枝、春梢葉等器官的Ndff值；與對照相比，T1處理顯著提高了主干、中心干的氮素分配率，T3、T4處理降低了主干的氮素分配率；施用納米碳對桃植株的氮素利用率均有顯著提高，以T3處理的植株氮素利用率最高，為45.2%，比對照提高了66.5%；隨納米碳用量增加，土壤氮素殘留率顯著提高，T1、T2、T3、T4處理分別為對照的1.06、1.35、1.62和1.70倍，氮素?fù)p失率明顯降低?！窘Y(jié)論】尿素配施納米碳可改善土壤理化性狀，有效吸附土壤中的氮素，顯著降低氮素?fù)p失率，顯著提高植株氮素利用率和土壤氮素殘留率，促進(jìn)桃樹須根系的生長和植株形態(tài)建成。

納米碳；桃幼樹；15N；氮素利用率；氮素?fù)p失率

0 引言

【研究意義】氮素是果樹必需礦質(zhì)元素中的核心元素，氮素的合理吸收和分配對果樹生長發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)起重要作用[1-2]，氮素的吸收和分配一直是果樹生產(chǎn)研究的熱點(diǎn)[3]。當(dāng)前尿素的過量施用十分普遍[4-5]，而氮素易揮發(fā)、淋溶，氮肥利用率低不僅造成了資源浪費(fèi)和直接經(jīng)濟(jì)損失，還帶來了土壤質(zhì)量下降、地表水富營養(yǎng)化，地下水硝態(tài)氮超標(biāo)等一系列的環(huán)境問題[6-8]。因此，如何科學(xué)施肥，減少氮肥用量進(jìn)而提高作物養(yǎng)分吸收利用效率，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效及可持續(xù)發(fā)展的重大課題。納米材料由于自身具有小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),不同于傳統(tǒng)宏觀和微觀離子、分子及原子的性質(zhì)[9]，目前已在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而其能否應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展和變革，成為近年來眾多學(xué)者研究的重大課題[10-13]。【前人研究進(jìn)展】相關(guān)研究表明，納米材料能夠刺激種子萌發(fā)，促進(jìn)作物根系發(fā)育[14]。KHODAKOVSKAYA等[15]研究發(fā)現(xiàn)，多壁碳納米管能夠誘導(dǎo)煙草的水分運(yùn)輸基因、細(xì)胞形成相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)植株生長。此外，納米材料能夠調(diào)節(jié)植物體內(nèi)多種反應(yīng)酶的活性，影響植株葉片的發(fā)育[16-17]。當(dāng)前，眾多研究人員關(guān)注納米碳材料對作物發(fā)育及生理影響，試驗材料的用量和受試作物的培養(yǎng)條件，都與自然土壤環(huán)境有著較大差別，得到的研究結(jié)果難以反映真實(shí)自然條件下的情形。另外，納米碳對作物生長的影響很大程度上取決于受試作物的種類，材料的類型、劑量和性質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】探究納米碳對作物生長發(fā)育的影響，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中施用納米碳材料趨利避害，這方面的研究還比較欠缺[13]。桃樹是我國分布范圍廣、栽培面積大、產(chǎn)量較高的多年生落葉果樹之一[18]，目前關(guān)于納米碳材料是否能對桃樹的生長發(fā)育起調(diào)控作用，納米碳對桃樹氮素吸收利用及植株生長發(fā)育影響的研究未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在前期研究的基礎(chǔ)上，以盆栽桃樹幼苗為試材，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)，研究尿素配施不同用量的納米碳對土壤理化性狀、桃樹氮素吸收利用及植株生長發(fā)育的影響，明確納米碳能否對桃樹生長起促進(jìn)作用并篩選納米碳與尿素的最佳施用比例，為果樹栽培過程中施用納米碳材料提供新的思路和有益的參考。

1 材料與方法

試驗于2017年4—9月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗站進(jìn)行。

1.1 試驗材料與設(shè)計

本試驗以2年生桃品種‘瑞蟠21’/山毛桃（(carr) Franch）嫁接苗為試材。試驗所用的納米碳溶液購自北京奈艾斯新材料有限公司，純度＞95 wt%，灰分＜2.0 wt%，粒徑為10—40 nm，用水分散劑連續(xù)超聲30 min后離心制得，濃度為3‰，可在室溫下長期穩(wěn)定分散，施用前紫外輻射滅菌1 h。

盆栽用土為棕壤土，采集0—20 cm表層園土，供試土壤基本理化性狀為：pH6.83，堿解氮45.48 mg?kg-1，全氮1.18 g?kg-1，有機(jī)質(zhì)10.21 g?kg-1，速效磷36.73 mg?kg-1，速效鉀82.54 mg?kg-1。供試化肥為普通尿素（N含量46%）、15N尿素（上海化工研究院生產(chǎn)，豐度10.16%）、磷酸氫二銨（P2O546%，N含量18%）、硫酸鉀（K2O含量50%）。

選取生長勢基本一致(嫁接口上部2 cm處直徑1 cm，株高1 m)，無病蟲害的桃苗50株，栽植于盆（規(guī)格為：直徑50 cm，高45 cm）中，每盆1株。將園土自然風(fēng)干后去除植物殘體和石塊，過篩后每盆裝45 kg，每盆均勻施入有機(jī)肥（0.3 kg牛糞，風(fēng)干基養(yǎng)分含量為N 1.560%、P 0.382%、K 0.898%）作為底肥，將盆半埋于地下，上沿距地表面5 cm。待桃幼樹緩苗結(jié)束正常生長后（5月10日）進(jìn)行施肥試驗，距樹干外側(cè)8 cm處挖深15 cm的施肥溝，澆施相同質(zhì)量尿素（10.87 g，含15N尿素0.5 g）溶液配施不同用量的納米碳，共設(shè)5個處理：CK（0）、T1（5 mL）、T2（10 mL）、T3（15 mL）、T4（20 mL），單株為1次重復(fù)，每處理重復(fù)10次，完全隨機(jī)。根據(jù)桃幼樹生長過程中的需肥規(guī)律，于6月15日、7月20日將3.72 g磷酸氫二銨和8.33 g硫酸鉀作為追肥分兩次等量施入盆內(nèi)。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 土壤pH、氧化還原電位、電導(dǎo)率測定 于6月15日、7月9日、8月15日、9月26日（施肥后36、60、97和139 d）用土鉆在距樹干外側(cè)15 cm處選取4個位置采集0—30 cm土樣，混合采取后將多余盆土填回取樣孔中，測定盆土pH（電位法[19]，Seven Compact pH計s210），于6月24日、8月8日、9月22日（施肥后45、90和135 d）3個時期測定盆土氧化還原電位（鉑電極直接測定法[19]，HACH H170-BNDL，美國）和電導(dǎo)率（電導(dǎo)法[19]，DDBJ-350，上海雷磁），每處理3次重復(fù)，結(jié)果取平均值。

1.2.2 植株解析樣品測定 桃幼樹新梢停長后（9月30日），每個處理隨機(jī)選取3株，破壞性整株取樣，采用水沖土洗根法將植株從土壤中完整沖出，將根系沖洗干凈，使用專業(yè)版WinRHIZO根系分析系統(tǒng)測定根系構(gòu)型參數(shù)，整株解析分為細(xì)根（直徑≤2 mm）、粗根（直徑＞2 mm）、主干、中心干、側(cè)枝、春梢葉、秋梢葉7部分。樣品按清水→洗滌劑→清水→0.1%鹽酸→3次去離子水順序沖洗后，在105℃下殺青30 min，隨后在80℃下烘干至恒重，用電子天平稱量各器官干物質(zhì)積累量，然后用不銹鋼粉碎機(jī)分別粉碎，過80目篩后放入封口塑料袋中保存于干燥處備用；同時用四分法采集土樣，自然風(fēng)干后過篩備用。植株樣品全氮用凱氏定氮法測定[20]。15N豐度由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能所用MAT-251質(zhì)譜計測定。每處理3次重復(fù)，結(jié)果取其平均值。

1.2.3 植株干莖粗度、葉片葉綠素SPAD值和凈光合水平測定 于5月10日、6月24日、7月25日、9月14日4個時期使用游標(biāo)卡尺測定各植株嫁接口上部2 cm處干徑（mm）；于6月16日、7月25日、9月15日3個時期，每株桃幼樹均勻選取高度在1 m左右的一次梢中段外圍、光照良好、葉片發(fā)育基本相同的10片功能葉進(jìn)行標(biāo)記，采用便攜式葉綠素計測定葉片葉綠素SPAD值（SPAD-502，日本）；均勻選取高度在1.2 m左右，充分接受光照且無阻擋的單葉面積在3.75 cm2左右的一次梢中段上6片發(fā)育良好的功能葉進(jìn)行標(biāo)記，于6月25日、7月25日（晴朗無風(fēng)的上午9: 00—11: 00）避開主葉脈采用CIRAS-3便攜式光合作用測定系統(tǒng)測定葉片凈光合速率（PP System英國)，測定時溫度為（30±2）℃，空氣中CO2濃度約為（360±10）μmol·mol-1。

1.3 計算公式

Ndff（%）=（植物樣品中15N豐度–15N自然豐度）/（肥料15N豐度–15N自然豐度）×100；

氮肥利用率（%）=（Ndff×器官全氮量（g）/施肥量（g）×100；

氮肥分配率（%）=各器官從氮肥中吸收的15N氮量（g）/總吸收15N氮量（g）×100；

土層氮肥殘留率（%）=土壤15N殘留量（g）/15N施用量（g）×100；

氮肥表觀損失率（%）= 1–15N利用率（%）–15N殘留率（%）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，應(yīng)用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析及最小顯著差異性檢驗（Duncan’s新復(fù)極差法，<0.05）。

2 結(jié)果

2.1 納米碳對土壤理化性狀的影響

土壤是作物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，其理化狀況對作物根系的生長發(fā)育及植株對養(yǎng)分水分的吸收利用影響很大。由圖1可知，施用納米碳后，土壤的pH明顯降低，隨納米碳施用量的增加，降低越顯著（圖1-A）。土壤電導(dǎo)率隨桃幼樹的生長發(fā)育及施肥時間的延長發(fā)生顯著變化。結(jié)果表明，與對照相比，各處理隨納米碳施用量的增加土壤電導(dǎo)率呈現(xiàn)前期降低后期升高的趨勢且差異顯著（＜0.05，下同），施肥后45 d，以對照處理的土壤電導(dǎo)率最高，分別比T1、T2、T3、T4處理高12.2%、11.3%、10.9%、5.8%；隨后，土壤電導(dǎo)率隨納米碳用量的增加而增大，至施肥后135 d，T1、T2、T3、T4處理比對照分別提高了3.9%、10.6%、28.9%、33.9%，差異顯著（圖1-B）。施用納米碳顯著提高了土壤氧化還原電位，表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，影響了土壤溶液中氧化還原狀態(tài)，土壤透氣性增加（圖1-C）。

不同小寫字母表示同一時期各處理間差異達(dá)0.05顯著水平。下同

2.2 納米碳對桃幼樹生長的影響

2.2.1 對桃幼樹根系生長的影響 桃樹主要通過根系將水分、養(yǎng)分和其他生理活性物質(zhì)輸導(dǎo)至地上部，也將地上部的制造的光合產(chǎn)物、有機(jī)養(yǎng)分和生理活性物質(zhì)運(yùn)輸?shù)降叵虏浚瑫r根系起固定和支撐等重要作用，根系的發(fā)育狀況對桃樹生長至關(guān)重要[21]。須根是根系中最活躍的部位，是桃樹吸收氮素的主要部位。由圖2可見，納米碳的施用影響了桃樹根系的發(fā)育形態(tài)，納米碳對桃幼樹根系生長的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在促進(jìn)了須根系的生長。根系表面積和根尖數(shù)在根系對氮素的吸收利用中至關(guān)重要，與對照相比，施用納米碳顯著增加了桃幼樹根系的根尖數(shù)、分枝數(shù)、總表面積和根系總長度，而一級側(cè)根和二級側(cè)根的平均長度顯著減小，各處理間差異明顯。

2.2.2 對桃幼樹主干增長量的影響 桃樹的干莖增量與植株的整體生長狀況有密切的相關(guān)性。由圖3可知，與對照相比，施用納米碳對桃主干的直徑增加量均有顯著提高，植株生長前期以T3處理增加量最大，生長后期以T4處理增加量最大，9月14日測定結(jié)果顯示，T1、T2、T3、T4處理植株主干直徑增加量比CK處理分別提高了11.4%、35.4%、38.6%、45.2%，差異顯著。

2.2.3 對桃幼樹各器官干物質(zhì)積累量的影響 統(tǒng)計分析表明，不同處理桃樹植株的各器官及總干物質(zhì)積累量存在明顯差異，其中細(xì)根、粗根、主干和地下部分以T4處理干物質(zhì)量最多，總體趨勢為T4＞T3＞T2＞T1＞CK（<0.05）；中心干、春梢葉、秋梢葉和地上部分以T3處理干物質(zhì)量最多，分別是CK的1.25倍、1.33倍、1.33倍、1.32倍；植株總物質(zhì)量以T3處理最多，比CK、T1、T2、T4處理分別提高了28.4%、21.3%、10.7%、4.4%，差異顯著；由表1可知,與納米碳對桃幼樹地上部器官生長的促進(jìn)作用相比，高用量的納米碳（T4處理）對根系部分生長的促進(jìn)更顯著。

圖2 不同納米碳用量對桃樹根系發(fā)育的影響

Fig. 2 Effects of different amounts of nano- carbon on root development of young peach trees

圖3 不同納米碳用量對桃樹主干直徑增長量的影響

2.2.4 對桃幼樹葉片凈光合速率及葉綠素SPAD值的影響 葉綠素是重要的含氮化合物[22]，葉綠素SPAD值在一定程度上反映出植株體內(nèi)當(dāng)時的氮素營養(yǎng)狀況[23]，施用不同用量的納米碳后，桃葉片葉綠素SPAD值表現(xiàn)出明顯的差異（表2）。在同一施氮水平處理下，納米碳的施用使桃樹葉片一直保持相對較高的葉綠素含量，其中，以T3處理的SPAD值最高，3個時間分別是對照的1.07倍、1.10倍、1.05倍，差異顯著。納米碳的施用對桃樹葉片凈光合速率（Pn）的影響顯著，均以T3處理為最高，分別為14.6 μmol·m-2·s-1和20.8 μmol·m-2·s-1，比對照分別提高了27.0%和18.9%。

2.3 納米碳對桃幼樹氮素吸收利用的影響

2.3.1 對桃幼樹各器官的Ndff值和15N分配率的影響 器官的Ndff值是指植株器官15N肥料中吸收分配到的15N量對該器官全氮量的貢獻(xiàn)率，它反映了植株器官對肥料15N的吸收征調(diào)能力[24]。由表3可知，各施用納米碳處理桃樹植株的細(xì)根、粗根、側(cè)枝、春梢葉等器官中Ndff值均顯著高于對照，以T4處理最高；與對照相比，T1、T2、T3處理的桃樹主干、中心干的Ndff值提高了27.7%、27.7%、15.3%和16.0%、25.9%、18.5%；春梢葉中T2、T3、T4處理比對照提高了17.9%、19.6%、21.4%，差異顯著。表明納米碳的施用提高了桃樹各器官對氮肥的吸收征調(diào)能力。

表1 不同納米碳用量對桃植株各器官干物質(zhì)積累量的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一部位處理間差異達(dá)0.05顯著水平。下同

The data in the table are means of three replicates. Values followed by lower case letters for the same column mean significant at the 5% levels. The same as below

表2 不同納米碳用量對桃樹葉片凈光合速率及葉綠素SPAD值的影響

各器官中15N占全株15N總量的百分率反映了肥料氮在樹體內(nèi)的分布及在各器官遷移的規(guī)律[25]。不同處理的植株部分器官氮肥分配率存在明顯差異，與對照相比，T1處理顯著提高了主干、中心干的氮素分配率，提高分別達(dá)15.7%、9.92%，T2處理降低了粗根的氮素分配率，達(dá)5.0%，T3、T4處理降低了主干的氮素分配率，說明納米碳的施用影響了氮素在桃樹植株各器官中的分配。

2.3.2 對桃幼樹氮素吸收、土壤氮素殘留及損失的影響 不同用量的納米碳處理，桃樹植株的15N利用率不同。由圖5可知，與對照相比，施用納米碳后桃植株的氮素利用率均顯著提高，表現(xiàn)為：T3＞T4＞T2＞T1＞CK（<0.05），以T3處理的植株氮素利用率最高，為45.2%，分別較CK、T1、T2、T4處理提高了66.5%、41.7%、20.14%、5.8%。統(tǒng)計結(jié)果表明，隨納米碳用量增加，土壤氮素殘留率顯著提高，T1、T2、T3、T4處理分別為對照的1.06倍、1.35倍、1.62倍和1.70倍。各處理中T3處理的氮素?fù)p失率最低，為25.78%，分別比CK、T1、T2、T4處理降低113.1% 、90.2% 、48.1%、3.7%?？梢姡┯眉{米碳有利于桃幼樹對氮素的吸收利用，有利于剩余氮素在土壤中保留，氮素的損失減少，其中，以T3處理作用效果最顯著。

3 討論

3.1 納米碳影響土壤理化性狀

納米材料對植物和環(huán)境的影響可能在很大程度上決定其應(yīng)用方向及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的潛力[26]。梁太波等[27]的研究表明納米碳溶膠能夠明顯降低堿性土壤pH，活化土壤養(yǎng)分，有效減少養(yǎng)分淋失，顯現(xiàn)出良好的改良堿性土壤的效果。在本試驗中，添加納米碳在一定程度上降低了盆土的pH，這可能是因為尿素水解過程中產(chǎn)生的NH4+會吸收土壤中的H＋，導(dǎo)致土壤pH出現(xiàn)短暫的升高，而納米碳的施用減緩了這一過程，導(dǎo)致盆土的pH比對照低。與對照相比，在施肥后的較短時間內(nèi)，施納米碳各處理電導(dǎo)率呈降低趨勢，這可能是由于納米碳吸附土壤中養(yǎng)分離子，形成以納米碳為膠核的膠體顆粒導(dǎo)致土壤微團(tuán)聚體重組，土壤電導(dǎo)率降低；之后，隨降雨和澆水增多，對照中的養(yǎng)分隨水分淋失嚴(yán)重，而納米碳則將吸附的養(yǎng)分緩慢釋放，土壤中的離子濃度增大，土壤電位差增大。此外，納米碳的施用顯著提高了土壤氧化還原電位，影響了土壤透氣性，土壤質(zhì)地改善。桃根系對養(yǎng)分的吸收，涉及復(fù)雜的電化學(xué)過程，納米碳可能參與并影響了這一過程，使土壤理化狀況呈現(xiàn)有利于桃樹生長發(fā)育的狀態(tài)[28]。

表3 不同納米碳施用量對桃樹各器官Ndff值、15N分配率的影響

圖4 不同納米碳施用量對桃樹各器官氮素吸收、土壤氮素殘留及損失率的影響

3.2 納米碳影響桃樹植株生長及氮素吸收利用

桃樹為淺根系果樹，試驗以半埋于地下的盆栽形式進(jìn)行，根系主要集中分布在10—40 cm深的土層內(nèi)，須根系是吸收土壤氮素的主要部位，土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況直接影響到桃樹根系的吸收與生長以及地上部的生長發(fā)育[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，納米碳的施用促進(jìn)了桃幼樹須根系的生長發(fā)育，有效改善根系分布與結(jié)構(gòu)，影響了根冠比，根系生長狀況良好能進(jìn)一步促進(jìn)植株對養(yǎng)分的吸收利用。此外，納米碳的施用顯著提高了桃樹葉片的葉綠素含量及凈光合速率，對各器官及植株整體干物質(zhì)積累量影響顯著。這可能是由于納米碳影響了植株體內(nèi)相關(guān)蛋白基因的表達(dá)，增強(qiáng)了葉片葉綠體的光合作用活性和電子轉(zhuǎn)移速率[30]，制造出更多的光合產(chǎn)物，進(jìn)而促進(jìn)了桃植株各器官的生長，這與LIU等[31]在煙草細(xì)胞、SERAG等[32]在擬南芥中得到的結(jié)果一致。

KHODAKOVSKAYA等[33]將番茄種子暴露于含有納米碳材料的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)納米碳會影響種子萌發(fā)和幼苗的生長，透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)小于20 nm的納米碳能進(jìn)入番茄根系細(xì)胞中，提高根系吸收養(yǎng)分的能力。劉安勛等[34]研究發(fā)現(xiàn)，納米材料能提高作物活性，影響水分子能態(tài)，植株吸收水分的過程中增加了對養(yǎng)分的吸收。桃樹的成枝力強(qiáng)，營養(yǎng)生長十分旺盛，特別是2—4年生的桃幼樹營養(yǎng)生長更為強(qiáng)旺，整個生長季需要大量持續(xù)而穩(wěn)定的氮素供應(yīng)以用于器官和形態(tài)的形成。本試驗研究表明，納米碳的施用顯著提高了桃樹各器官的Ndff值和植株的氮素利用率，影響了氮素在植株體內(nèi)的分配，促進(jìn)了桃樹對氮素的吸收利用，這可能與氮素被桃根系吸收后在植株體內(nèi)向地上部轉(zhuǎn)移有關(guān)，不同納米碳施用量影響了植株對氮素吸收的數(shù)量，進(jìn)而影響了氮素在植株內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和在各器官的分配。另外，施用納米碳有利于剩余氮素保留在土壤中，減少了氮素的揮發(fā)和淋溶，降低了氮素的損失率，這可能與納米碳的小尺寸和巨大表面積有關(guān)，表明納米碳有較強(qiáng)的吸附性能，土壤氮素緩慢持續(xù)地釋放，被桃樹根系吸收，較低濃度而持久供應(yīng)的氮素有助于植株的利用，降低肥料損失，這與李淑敏等[35]在玉米上的研究結(jié)果相符。此外，作為一種具有高表面能的小尺寸材料，納米碳可能會吸附尿素共同被根系吸收，在植株體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)并發(fā)揮作用，影響作物代謝過程、促進(jìn)植株生長發(fā)育并表現(xiàn)出良好的效果，有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

納米碳可以改善土壤理化性狀，有效吸附土壤中的氮素，有效減低氮素?fù)p失，顯著提高植株氮素利用率和土壤氮素殘留率，并顯著促進(jìn)桃樹根系的生長和植株形態(tài)建成。本試驗中，以10.87 g尿素配施15 mL納米碳溶膠效果最好。

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Effects of Urea Application Combined with Different Amounts of Nano-Carbon on Plant Growth Along with Nitrogen Absorption and Utilization in Young Peach Trees

WANG GuoDong, XIAO YuanSong, PENG FuTian, ZHANG YaFei, GAO HuaiFeng, SUN XiWu, HE Yue

(College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong)

【Objective】In order to clarify whether carbon nanoscale could promote the growth of peach trees and to screen out the optimum application ratio of carbon and urea, it was expected to provide a theoretical basis for the application of carbon nanomaterials to improve the nitrogen fertilizer efficiency in the process of fruit tree cultivation. 【Method】The experiment was conducted by using isotope tracer technology. The 2-year-old Rui pan 21/peaches was used as a test material and15N urea was used in different doses under potting conditions (5 treatments: CK: 0 mL, T1: 5 mL, T2: 10 mL, T3: 15 mL, and T4: 20 mL). And the nano-carbon sol was tested to investigate the effects of nanocarbon on soil physical and chemical properties, peach growth and development, and nitrogen absorption and utilization. The pH value, redox potential and electrical conductivity of the soil, the dry diameter of 2 cm at the upper part of the plant and the dry weight of each part of the plant, the chlorophyll SPAD value of the leaf, the net photosynthetic rate, the structure of the root system, the total N content, and the15N abundance of each part of the plant were measured. 【Result】Application of nano-carbon significantly reduced soil pH value, increased soil oxidation-reduction potential, and affected the redox state of soil solution; with the increase of the amount of nano-carbon, the soil conductivity showed a tendency of decreasing at the early stage of treatment and increasing at a later stage. The application of nano-carbon promoted the growth of the root system of young peach trees. The net photosynthetic rate, chlorophyll content of peach leaves and diameter were increased. The total biomass accumulation of peach trees was highest under T3 treatment, which was 778 g and was 28.4% higher than that under CK. The application of nano-carbon increased the Ndff value of fine roots, coarse roots, lateral branches, spring shoot leaves and other organs of peach trees. Compared with CK, T1 treatment significantly increased the nitrogen distribution rate of the main trunk and the central trunk, while T3 and T4 treatment decreased the nitrogen distribution rate of the main trunk. The nitrogen utilization rate of peach plants was increased significantly with the application of nano-carbon, and the treated with T3 was the highest, being 45.2%, which was 66.5% higher than that under CK. With the increase the amount of carbon nanoscale, the nitrogen residue rate of soil increased. The treatments of T1, T2, T3 and T4 were 1.06 times, 1.35 times, 1.62 times and 1.70 times of CK, respectively, and the nitrogen loss rate decreased significantly. 【Conclusion】The application of urea with nano-carbon could improve soil physical and chemical properties, effectively adsorb nitrogen in soil, significantly reduce nitrogen loss rate, increase plant nitrogen utilization and soil nitrogen residue, and promote root growth and plant morphology of peach trees.

nano-carbon; peach;15N; nitrogen utilization rate; nitrogen loss rate

2018-06-05；

2018-07-27

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金（CARS-30-2-02）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2018YFD0201407）、山東省自然科學(xué)基金（ZR2017BC017）、山東省“雙一流”建設(shè)獎補(bǔ)資金（SYL2017YSTD10）

王國棟，E-mail：18706388358@ 163.com。

彭福田，E-mail：pft@ sdau.edu.cn。通信作者肖元松，E-mail：ysxiao@sdau.edu.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.24.010

（責(zé)任編輯 趙伶俐）