水分和氮肥形态对盆栽茼蒿产量及Ca、Fe含量的影响

刘秀珍,郭丽娜,2

(1.山西农业大学 资源环境学院,山西 太谷 030801;2.山西省经济研究中心,山西 太原 030001)

水分和氮肥形态对盆栽茼蒿产量及Ca、Fe含量的影响

刘秀珍1,郭丽娜1,2

(1.山西农业大学 资源环境学院,山西 太谷 030801;2.山西省经济研究中心,山西 太原 030001)

通过盆栽试验,研究了不同水分和不同形态氮肥配比对茼蒿产量及Ca、Fe含量的影响。结果表明:同一水分条件下,茼蒿的Fe含量随NH4-N比例的增大而增加;Ca含量随NH4-N比例的增大而减小。茼蒿的产量、叶绿素含量随NO3-N比例的增大而降低。同一施肥条件下,茼蒿的Ca、Fe含量,叶绿素含量,产量均以中水(W2)处理最高。

水分;氮肥形态;茼蒿;养分吸收

绿叶蔬菜在农业生产和人类营养方面起着重要的作用。随着生活水平的提高,人们对优质蔬菜的市场需求也日益增加。茼蒿中含有特殊香味的挥发油,可消食开胃。含有丰富的维生素、胡萝卜素及多种氨基酸,可以养心安神、降压补脑,清血化痰,润肺补肝,稳定情绪,防止记忆力减退。逐渐为大多数人所喜食,成为饮食文化的新时尚。人类栽培和利用蔬菜除了获得必需的维生素外,还可补充大量人体必需的矿质元素营养[1]。

硝态氮和铵态氮是植物直接吸收的两种主要的氮源,其吸收速率都很快,而且吸收到体内的这两种氮源都可以迅速同化为氨基酸和蛋白质,也就是说硝态氮和铵态氮具有同样的生理功效。美国植物营养学家Arnon研究认为:无论是铵态氮还是硝态氮都可以作为植物生长和高产的良好氮源[2]。而前苏联著名农业化学家普良尼斯尼可夫得出的结论是:假如为每种氮源提供最适的条件,那么在原则上它们具有同样的营养价值[3]。而如果在某一条件下比较这两种氮源对植物的优越性,则需视提供的条件而异[1]。本试验以茼蒿为研究材料,通过盆载试验,研究了不同形态氮肥配比,以及不同灌水量对茼蒿养分吸收与产量的影响,以期为建立茼蒿生产提供合理的水氮管理依据。

1 材料与方法

盆栽试验在山西农业大学温室内进行,供试土壤为石灰性褐土,有机质含量为11.6 g◦kg-1,全氮含量 0.79 g◦kg-1,全磷 0.77 g◦kg-1,全钾21.92 g◦kg-1,碱解氮 37.68 mg◦kg-1,速效磷10.15 mg◦kg-1,速效钾193.22 mg◦kg-1,田间持水量22.18%。供试肥料为KH2PO4,Ca(N03)2和(NH4)2SO4。供试蔬菜为茼蒿(Chrysanthe-mum coronariumL.)品种为大叶茼蒿。试验设肥料和水分两个因子。施肥处理(N:0.2 g◦kg-1土,P:0.1 g◦kg-1土)设 F1:NO3-N∶NH4-N=10∶0,F2:NO3-N∶NH4-N=7∶3,F3:NO3-N∶NH4-N=5∶5三个水平。水分处理(占田间持水量的%)设W1:低水(相对含量55%～65%),W2:中水(相对含量65%～75%),W3:高水(相对含量75%～85%)。每个处理重复6次,随机排列。试验盆钵为27.5 cm×18.0 cm,每盆装土5 kg,底部装入石砾0.5 kg,在石砾中插入一根PVC管用于灌水,肥料按试验要求称好与土壤混匀后按土壤容重1.3 g◦cm-3装土。浇水至田间持水量的80%。于2006年4月12日播种,生长期间按试验要求称重浇水,同时依次轮换盆钵位置,按常规方法管理,于2006年5月25日收获,取地上部分,称重计产。植物样取地上部分洗净,用吸水纸将表面水分吸干,鲜样测定叶绿素含量。干样于100～105℃恒温箱中杀青20 min,然后降温至65℃,继续烘干,粉碎后测定Ca、Fe含量。全钙:EDTA络合滴定法;全铁:干灰化原子吸收分光光度法[4];叶绿素:丙酮乙醇混合液法[5]。采用SAS和Excel软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同水分与不同形态氮素配比对茼蒿Ca含量的影响

钙是植物生长的必需营养元素之一,蔬菜属于喜钙作物。钙有利于植物体内新陈代谢和同化产物的运输。钙参与人体组织的构成,调节人体生理机能,为人体不可缺少的常量元素[6]。

图1 不同水氮处理对茼蒿全Ca含量的影响Fig.1 Chrysanthemum total Ca content at different water and nitrogen treatment

由图1可以看出,不同施肥处理茼蒿Ca含量随着硝态氮比例的升高而增加,说明硝态氮对Ca2+的吸收有促进作用,与张富仓等[7]的研究一致。茼蒿的Ca含量以F1W2处理最高为1.50%。

在水分处理相同的条件下,茼蒿Ca含量随着硝态氮比例的增大而增加,在低水(W1)条件下,茼蒿全硝态氮(F1)的Ca含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别提高35.1%和 13.0%;在中水(W2)条件下,茼蒿全硝态氮(F1)的Ca含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别提高33.7%和19.0%;在高水(W3)条件下,茼蒿硝态氮(F1)的Ca含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别提高41.3%和20.1%;其中全硝态氮(F1)的Ca含量显著高于硝铵等量(F3)处理的。

在施肥处理相同的条件下,茼蒿的Ca含量以中水(W2)最高,低水(W1)次之,高水(W3)最低,在全硝态氮(F1)条件下,中水(W2)的Ca含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高 18.4%和12.4%;高硝低铵(F2)条件下,中水(W2)的Ca含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高19.5%和6.8%;硝铵等量(F3)条件下,中水(W2)的 Ca含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高25.1%和13.5%。说明中水(W2)条件下最适宜茼蒿对Ca的吸收。

2.2 不同水分与不同形态氮素配比对茼蒿Fe含量的影响

不同蔬菜体内的含铁量差异较大。铁是叶绿素合成的必需元素,同时还影响所有捕获光能的器官,包括叶绿体、叶绿素蛋白复合物、类胡萝卜素等,参与植株体内氧化还原反应和电子传递,是一些与呼吸作用有关酶的组成成分,参与植物细胞的呼吸作用。铁元素在人体中主要集中分布于血液中,但所有的人体活细胞也含有铁,铁作为氧和二氧化碳的载体,是人体能量代谢所必需的元素。同时参与血红蛋白的合成,对造血功能有很大影响。

一般而言,铁能够以Fe2+或Fe3+螯合物的形式被植物根系所吸收,但主要以Fe2+的形式被吸收,而介质pH因素则对铁的吸收有明显的影响。氮素形态通过对根际pH变化的影响(供应铵态氮时根系pH降低,供应硝态氮时根系pH升高)从而一定程度上影响了蔬菜对铁的吸收。铵态氮可明显提高蔬菜作物新叶中Fe或活性Fe含量,提高其利用效率,而硝态氮则起相反的作用[8～10]。

图2 不同水氮处理对茼蒿全Fe含量的影响Fig.2 Chrysanthemum total Fe content at different water and nitrogen treatment

从图2可以看出,配施铵态氮的Fe含量显著高于全硝态氮的,且含铁量随着铵态氮比例的增大而呈增加趋势。说明铵态氮的供应可较大程度地促进铁向地上部转移[8～10]。

在施肥处理相同的条件下,茼蒿的Fe含量以中水(W2)最高,在全硝态氮(F1)条件下,中水(W2)的Fe含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高5.2%和24.9%;在高硝低铵(F2)条件下,中水(W2)的Fe含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高8.1%和 29.4%;硝铵等量(F3)条件下,中水(W2)的Fe含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高7.0%和25.2%。其中中水(W2)与高水(W3)之间无显著差异,但与低水(W1)处理间差异显著。

2.3 不同水分与不同形态氮素配比对茼蒿叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的重要物质,叶绿素的多少直接影响到光合作用,进而影响到生物量。叶绿素的含量在一定程度上能反应光合强度,而且也直接关系着作物的光合同化过程。

图3 不同水氮处理对茼蒿叶绿素含量的影响Fig.3 Chrysanthemum chlorophyll at different water and nitrogen treatment

由图3可以看出,茼蒿叶绿素含量以硝铵等量(F3)中水(W2)最高达1.79 mg◦g-1,显著高于其它处理。由于叶绿素含量直接影响到叶片的光合速率,这也可能是造成F3W2处理茼蒿产量高的原因之一。

在水分处理相同的条件下,茼蒿的叶绿素含量随着硝态氮比例的增大而降低,硝态氮被吸收后根际pH升高,容易造成铁和其它微量元素供应不足,叶绿素含量降低[11,12]。在低水(W1)条件下,全硝态氮(F1)的叶绿素含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低26.4%和 15.6%,在中水(W2)条件下,全硝态氮(F1)的叶绿素含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低 35.6%和23.1%,在高水(W3)条件下,全硝态氮(F1)的叶绿素含量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低22.2%和12.5%,其中硝铵等量(F3)的叶绿素含量显著高于全硝态氮(F1)和高硝低铵(F2)。

在施肥处理相同的条件下,茼蒿的叶绿素含量以中水(W2)最高,在全硝态氮(F1)条件下,茼蒿中水(W2)的叶绿素含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高12.1%和 10.1%;高硝低铵(F2)条件下,茼蒿中水(W2)的叶绿素含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高29.6%和22.7%;硝铵等量(F3)条件下,茼蒿中水(W2)的叶绿素含量比高水(W3)和低水(W1)分别提高35.5%和25.9%。其中茼蒿中水(W2)的叶绿素含量显著高于高水(W3)和低水(W1),但高水(W3)与低水(W1)之间差异不显著。

2.4 不同水分与不同形态氮素配比对茼蒿产量的影响

图4 不同水氮处理对茼蒿产量的影响Fig.4 Chrysanthemum yield at different water and nitrogen treatment

由图4可以看出,在水分处理相同的条件下,茼蒿的产量随着NO3-N比例的增大而降低。在低水(W1)条件下,全硝态氮(F1)的产量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低34.4%和24.8%,在中水(W2)条件下,全硝态氮(F1)的产量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低35.6%和32.0%,在高水(W3)条件下,全硝态氮(F1)的产量比硝铵等量(F3)和高硝低铵(F2)分别降低34.2%和26.2%,且不同施肥处理间差异显著。

在前人的研究中,蔬菜产量一般是随着灌水量的增加而增加[13～15],本实验在施肥处理相同的条件下,中水(W2)的茼蒿产量显著高于低水(W1)和高水(W3)。这可能是由于高灌水量造成土壤含水量过高,从而影响到氮素的供应,造成氮素吸收受阻而使产量下降。

3 结论与讨论

(1)土壤无机氮是植物吸收最主要的氮形态,硝态氮和铵态氮则是土壤无机氮中最主要的形态。铵态氮可促进茼蒿对Fe的吸收,Fe含量随着铵态氮比例的增大而增加,但却抑制了Ca的吸收,茼蒿的Ca、Fe含量均以中水(W2)最高。

(2)茼蒿的产量、叶绿素含量随着硝态氮比例的增大而降低。茼蒿中水(W2)的产量和叶绿素含量显著高于高水(W3)和低水(W1)。说明铵态氮和硝态氮按一定比例配施是提高茼蒿产量的关键。一方面是氮素的直接作用结果,另一方面合理的氮素形态配比能够促进其他养分的吸收。说明确定硝态氮和铵态氮的比例至关重要。本试验最适宜的硝态氮与铵态氮比例为5∶5。

(3)哪种氮源更有利于植物生长既与植物的种类有关,也与植物的生长环境有关。水分供应状况直接决定着蔬菜生长发育。在本试验中中水处理既可以保持较高的养分水平,又提高了水分的利用率,从而提高了茼蒿的产量。

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Effect of Different Water and Nitrogen Forms on Content of Ca and Fe and Yield of PotChrysanthemum

LIU Xiu-zhen,GUOLi-na
(1.College of Resources and Environment,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China;2.Centre of Economy Research of Shanxi Province,Taiyuan Shanxi 030001,China)

Pot experiment was conducted to study the effect of different water and NO3-N/NH4-N ratios of content Ca and Fe and yield ofchrysanthemumby split-plot design.The results were showed as follows:under uniform water treatment,the content of Fe inchrysanthemumincreased with the increasing of NH4-N/NO3-N ratio;that of Ca decreased with the increasing of the ratio.The yield and chlorophyll content ofchrysanthemumdecreased with the increasing of the ratio.Under uniform fertilizer treatment,the W2 treatment was highest in content of Ca,Fe and chlorophyll inchrysanthemum.

Water;Nitrogen forms;Chrysanthemum;Nutrient absorption

S636. 4;S606+.2

A

1671-8151(2010)01-0001-04

2009-11-19

2009-12-05

刘秀珍(1955-),女(汉),山西忻州人,教授,硕士,主要从事土壤生态方面的研究。

山西省科技攻关项目(002016)

(编辑:武英耀)