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        不同施氮水平對(duì)金菠蘿苗期生長及養(yǎng)分吸收的影響

        2021-06-15 12:59:11韓忠鈺金鑫鄧燕趙艷呂烈武黃順堅(jiān)李長江
        熱帶作物學(xué)報(bào) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:養(yǎng)分吸收氮素葉綠素

        韓忠鈺 金鑫 鄧燕 趙艷 呂烈武 黃順堅(jiān) 李長江

        摘? 要:氮素是影響植物生長和養(yǎng)分吸收的重要養(yǎng)分之一,為深入理解菠蘿氮素營養(yǎng)生理,本研究以金菠蘿為試驗(yàn)對(duì)象,通過盆栽試驗(yàn)研究不同施氮水平(0、25、50、100、150、300 mg/kg)對(duì)金菠蘿苗期植株生長、葉綠素和類胡蘿卜素含量以及養(yǎng)分吸收的影響。結(jié)果表明:隨施氮水平增加,金菠蘿植株的葉片數(shù)、地上部干重、根系干重和總干重都持續(xù)增加,在300 mg/kg時(shí)生長最好;D葉中葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量隨施氮水平升高呈先升后降的趨勢(shì),在100 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值;施氮水平增加提高了金菠蘿植株N、P、K的吸收;隨施氮水平升高,莖、葉中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量上升,但莖、根中Fe含量下降,除Fe以外的中微量元素吸收量呈增加趨勢(shì)。因此,本試驗(yàn)條件下,施氮水平增加促進(jìn)了金菠蘿苗期生長與養(yǎng)分吸收。

        關(guān)鍵詞:金菠蘿;氮素;葉綠素;養(yǎng)分吸收

        中圖分類號(hào):S668.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        Effects of Different Levels of Nitrogen Application on the Growth and Nutrient Uptake of Pineapple Variety ‘MD-2 at Early Growth Stage

        HAN Zhongyu1, JIN Xin1, DENG Yan2, ZHAO Yan1, LYU Liewu3, HUANG Shunjian3, LI Changjiang1*

        1. College of Tropical Crops, Hainan University / Hainan Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization of Tropical Biological Resources, Haikou, Hainan 570228, China; 2. College of Resources and Environment, Southwest University / Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin, Beipei, Chongqing 400715, China; 3. Hainan Provincial Soil and Fertilizer General Station, Haikou, Hainan 570203, China

        Abstract: Nitrogen (N) is one of the essential macro nutrients affecting plant growth and nutrient uptake. In this study, the effects of different application levels of N (0, 25, 50, 100, 150, 300 mg/kg) on plant growth, chlorophyll and carotenoid content, and nutrient uptake of pineapple variety ‘MD-2 at early growth stage were investigated in a pot experiment. The leaf number, above-ground dry weight, root dry weight and total dry weight of the ‘MD-2 pineapple plant continued to increase with the increase of N application level, and the growth was the best at 300 mg/kg. The content of chlorophyll a, b and carotenoid in D-leaf firstly increased and then decreased in response to increased N application level, reaching the maximum value at 100 mg/kg. Plant N, P and K uptake generally increased as the N application level went up. The content of Ca, Mg, Mn, Cu, and Zn increased in stem and leaves with increased N application, but the Fe content reduced, and as a result the total uptake of investigated intermediate nutrients and micronutrients except Fe increased. To sum up, under the condition of this experiment, the increase of N application level promoted the growth and uptake of most nutrients of ‘MD-2 pineapple.

        Keywords: ‘MD-2 pineapple; nitrogen; chlorophyll; nutrients

        DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.014

        菠蘿(Ananas comosus)是一種典型的熱帶作物,在生長的過程中對(duì)養(yǎng)分的需求比較大,施肥是菠蘿種植過程中重要的措施。金菠蘿(‘MD-2)是由美國夏威夷菠蘿研究院Del Monte Inc.培育的優(yōu)良鮮食品種,屬于國際貿(mào)易主流菠蘿品種之一,近年來陸續(xù)引進(jìn)到海南、廣東、廣西等菠蘿主產(chǎn)區(qū),表現(xiàn)出較好的市場(chǎng)潛力[1-2]。

        氮素作為植物必需的大量營養(yǎng)元素之一,是多種生命物質(zhì)的組成部分,對(duì)植物的生長、發(fā)育具有重要影響[3]。作為菠蘿生長中基本元素之一的氮素,它決定了菠蘿的生長和產(chǎn)量[4]。施用氮肥會(huì)增加菠蘿產(chǎn)量,也會(huì)增加植株對(duì)N、P、K及中微量元素的吸收[5];氮素供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降,但氮素過量會(huì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)和環(huán)境造成影響[6-7]。由于氮肥合理的用量對(duì)菠蘿生長有重要的影響,因此,本試驗(yàn)研究不同施氮水平下金菠蘿苗期生長及養(yǎng)分吸收的響應(yīng),為進(jìn)一步探討金菠蘿在生產(chǎn)中合理的施氮量提供參考。

        1? 材料與方法

        1.1? 材料

        盆栽試驗(yàn)于2017年12月3日至2018年7月16日在海南大學(xué)海甸校區(qū)熱帶作物學(xué)院基地的溫室大棚中進(jìn)行。試驗(yàn)用金菠蘿苗高50 cm左右。盆栽土壤為砂土(磚紅壤),土壤基礎(chǔ)理化性狀為:pH 5.2,有機(jī)質(zhì)1.02%,堿解氮32.07 mg/kg,有效磷314.64 mg/kg,速效鉀40.80 mg/kg。

        1.2? 方法

        試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)施氮水平:0、25、50、100、150、300 mg/kg,每個(gè)施氮水平設(shè)置3次重復(fù)。用NH4NO3提供氮素(底肥∶追肥=1∶1)。每個(gè)處理用作底肥的施氮量在裝盆時(shí)配制成溶液噴施,與土混勻;追肥以營養(yǎng)液形式在種植后4周施入。其他養(yǎng)分供應(yīng)為:P2O5 100 mg/kg,用KH2PO4提供;K2O 200 mg/kg,用KH2PO4和K2SO4提供;磷鉀肥(底肥∶追肥=1∶1)均以營養(yǎng)液形式施入土壤中。每盆裝風(fēng)干過2 mm篩的供試土壤15 kg,定植金菠蘿苗1株,定期進(jìn)行水分管理。

        1.2.1? 葉片數(shù)、D葉長、D葉寬、干重的測(cè)定? 取每個(gè)處理的整株樣帶回試驗(yàn)室,將植株分為根、莖、葉3部分,葉片數(shù)直接計(jì)數(shù);選擇D葉(菠蘿植株最長的功能葉)測(cè)量長度和寬度后記錄,同時(shí)取少量鮮樣用于測(cè)定葉綠素和類胡蘿卜素含量;再分別將不同部位樣品用去離子水快速清洗干凈,擦干后切成小塊放入紙袋中,在烘箱中于105 ℃殺青40 min,再在80 ℃下烘干至恒重,稱量,記錄。

        1.2.2? 葉綠素和類胡蘿卜素含量的測(cè)定? 采用乙醇浸提法測(cè)定[8],公式如下:

        上述公式中,V為提取液體積;W為鮮重;OD490、OD649、OD665分別為該波長的吸光度。

        1.2.3? 植株養(yǎng)分含量的測(cè)定? 將烘干稱重后的植株樣品分別磨碎待用。其中N采用奈氏比色法、P采用鉬銻抗比色法進(jìn)行測(cè)定、K采用火焰分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定[9]。

        1.3? 數(shù)據(jù)處理

        所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2010和IBM SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)分析。

        2? 結(jié)果與分析

        2.1? 不同施氮水平對(duì)植株生長的影響

        從圖1可以看出,隨著施氮水平的增加,金菠蘿葉片數(shù)、D葉長、D葉寬有逐漸增加的趨勢(shì)。其中葉片數(shù)在施氮和不施氮處理間差異顯著,施氮水平在25~150 mg/kg增加時(shí)對(duì)葉片數(shù)無顯著影響;300 mg/kg處理的葉片數(shù)顯著高于0~100 mg/kg的處理(圖1A)。D葉長在0~100 mg/kg時(shí)無顯著性差異,此后明顯增加,在300 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值(圖1B)。同樣,D葉寬隨施氮水平增加而持續(xù)增加,在最高施氮水平獲得最高值(圖1C)。

        從表1可以看出,施氮處理對(duì)金菠蘿生物量具有顯著影響,表現(xiàn)為根、葉和整株干重隨施氮量增加總體呈上升趨勢(shì),不施氮處理顯著低于施氮處理,施氮量在25~150 mg/kg時(shí)無顯著差異,在300 mg/kg時(shí)顯著增加;不施氮處理莖干重明顯低于施氮處理,在50~300 mg/kg范圍內(nèi)隨施氮量增加莖干重呈先升后降的趨勢(shì),在150 mg/kg時(shí)值最大;施氮量在0~150 mg/kg范圍內(nèi)對(duì)地下部和地上部的干物質(zhì)分配比例無顯著影響,但施氮量達(dá)300 mg/kg時(shí)地下部分配比例顯著高于不施氮處理。

        2.2? 不同施氮水平對(duì)葉綠素與類胡蘿卜素含量的影響

        施氮水平對(duì)金菠蘿苗期D葉的葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量的影響如圖2所示。由圖2可以看出,隨施氮水平升高,葉綠素a、b和類胡蘿卜素的響應(yīng)趨勢(shì)較為一致,即施氮量在0~50 mg/kg的含量總體低于100~300 mg/kg含量,施氮量在

        100 mg/kg時(shí)含量最高。

        2.3? 不同施氮水平對(duì)養(yǎng)分吸收的影響

        2.3.1? 大量元素? 從表2可知,葉和莖中N、P、K的含量都是在施肥量達(dá)到300 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值。隨著施氮水平的增加,金菠蘿根、莖、葉中的N含量在逐漸增加。隨著施氮量的增加,莖中P含量在0~150 mg/kg變化不顯著;根中P含量

        不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

        Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).

        不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

        Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).

        隨施氮水平的升高整體變化不明顯。隨著施氮量的增加,莖、葉中的K含量明顯升高;根中K含量則隨著施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后減少,在25 mg/kg時(shí)達(dá)到最高水平。由表2可知,金菠蘿大量元素中K含量最高,其次是N含量,最低為P含量。吸收量情況見表5。

        2.3.2? 中量元素? 從表3可以看出,隨著施氮量的增加,葉片中Ca含量在0~150 mg/kg時(shí)變化不顯著,300 mg/kg時(shí)升高,達(dá)到最大值;莖中的Ca含量隨著施氮水平的升高逐漸升高,在施氮量達(dá)300 mg/kg時(shí)與其他處理相比有顯著增加;根系中Ca含量的變化不顯著。葉片和根中Mg含量隨施氮水平增加變化不顯著;莖中Mg含量隨著施氮水平增加有逐漸上升的趨勢(shì)。由表5可知,金菠蘿對(duì)Ca的吸收量大于Mg。

        2.3.3? 微量元素? 從表4可以得出,葉片中Fe含量隨著施氮水平升高有所上升,但增長不顯著,在最高施氮處理時(shí)可達(dá)最大值;莖中Fe含量在不施氮時(shí)顯著高于施氮處理,呈下降趨勢(shì);根中Fe的含量隨施氮量的增加變化不顯著。隨著施氮量增加,葉片和莖中Mn含量總體呈上升趨勢(shì),在最高施氮處理含量最高;而在根中則有先下降再上升的趨勢(shì),在最高施氮處理含量達(dá)到最大值;施氮量在0~100 mg/kg時(shí),Mn含量表現(xiàn)為葉>莖> 根,在150~300 mg/kg時(shí),則是莖>葉>根。葉片和莖的Cu含量隨施氮量升高總體呈上升趨勢(shì),根系中Cu含量則未表現(xiàn)出明顯變化規(guī)律。隨施氮量上升,莖和葉中Zn含量總體表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢(shì),并在300 mg/kg的施氮量下達(dá)最大值;而在根中,則表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)。由表5可知,金菠蘿對(duì)微量元素的吸收量大體表現(xiàn)為Fe>Mn、Zn>Cu。

        3? 討論

        本研究中,與不施氮相比,施氮可以顯著促進(jìn)金菠蘿生長,在25~100 mg/kg的施氮量間,金菠蘿葉片數(shù)、D葉長度和寬度、生物量隨施氮水平的升高增加幅度較小,在150~300 mg/kg時(shí)則顯著增加,與譚宏偉[10]的研究結(jié)果較為一致。其他作物上研究表明,過高的氮素供應(yīng)會(huì)抑制作物生長[11-13]。本研究中最高施氮處理300 mg/kg對(duì)金菠蘿生長仍有明顯的促進(jìn)作用,這可能主要是因?yàn)楣┰囃寥篮枯^低,表明當(dāng)土壤含氮水平低時(shí),需要較高的氮素供應(yīng)才能促進(jìn)金菠蘿生長。氮素是影響光合色素合成的主要養(yǎng)分之一。隨施氮量增加,金菠蘿D葉中葉綠素和類胡蘿卜素的含量總體表現(xiàn)為先升高后略有降低的趨勢(shì),在施氮為100 mg/kg時(shí)達(dá)到最高水平。該結(jié)論與在其他作物上的相關(guān)研究中所得出的結(jié)論一致,隨施氮量升高葉綠素和類胡蘿卜素的含量表現(xiàn)為先升后降[14-15]。

        前人研究表明,施用氮肥能夠促進(jìn)某些元素的吸收且在不同作物中的表現(xiàn)規(guī)律不同。對(duì)于大量元素的吸收,齊紅巖等[16]對(duì)番茄的研究中發(fā)現(xiàn),施氮可以促進(jìn)番茄對(duì)P、K等養(yǎng)分的吸收;在對(duì)棉花的相關(guān)研究中則發(fā)現(xiàn),施氮量高低對(duì)植株含P量沒有影響,而N、K含量則隨施氮量的增加而增加[17]。對(duì)于中微量元素的吸收,劉會(huì)玲等[18]在對(duì)甜高粱的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),隨著施氮量的增加,在不同品種間,中微量元素含量的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為升高、降低或者是先升后降,沒有一致的響應(yīng)。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),施氮量的增加明顯提高了金菠蘿植株中N、P、K的含量;中微量元素方面,施氮量增加提高了莖、葉中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量,但降低了莖、根中Fe的含量,明顯促進(jìn)了除Fe以外中微量元素的吸收。金菠蘿的這種養(yǎng)分吸收響應(yīng)反映了作物差異,但菠蘿不同品種是否存在差異還需進(jìn)一步研究。

        綜合以上分析,本試驗(yàn)條件下,金菠蘿生長隨施氮水平增加呈不斷上升趨勢(shì),在最高施氮量300 mg/kg時(shí)生長最好,但D葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量則在100 mg/kg時(shí)最高,除Fe之外,其他主要養(yǎng)分吸收均隨施氮水平升高而增加。由于本研究只關(guān)注了施氮水平對(duì)金菠蘿苗期生長和養(yǎng)分吸收的影響,下一步研究需考慮生長中后期植株響應(yīng),并深入研究氮素營養(yǎng)的生理作用機(jī)制。

        參考文獻(xiàn)

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        責(zé)任編輯:白? 凈

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