不同铵硝配比对烤烟根系形态及氮磷钾吸收的影响

宋 科，梁洪波，徐旭光，王雅妮，赵永长，宋文静*



不同铵硝配比对烤烟根系形态及氮磷钾吸收的影响

宋 科1,2，梁洪波1，徐旭光3，王雅妮4，赵永长1,2，宋文静1*

（1.中国农业科学院烟草研究所，农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛烟草资源与环境野外科学观测试验站，青岛266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.云南烟草公司红河州公司石屏分公司，云南石屏 662200；4.玉溪师范学院资源环境学院，云南玉溪 653100）

为明确烤烟主要生长时期对不同铵硝配比的动态响应，以NC89烤烟品种为试验材料，研究了不同铵硝配比处理（NH4+-N:NO3–-N为0:100、25:75、50:50、75:25、100:0）对烤烟干物质积累、根系形态建成和主要营养元素含量的影响。结果表明，与其他铵硝配比处理相比，铵硝比50:50处理条件下，不同生育期烤烟生物量均最高，且与全铵处理相比达到显著差异；与全铵处理相比，不同铵硝混合处理均促进根系的发生和伸长，而不同处理间根系平均直径差异不显著；铵硝比75:25和全铵处理叶片氮含量随生育期的进程而减少，除团棵期以外，叶片氮含量以铵硝比50:50高于其他处理。全硝处理叶片磷含量显著低于铵硝比50:50、75:25以及全铵处理。全硝处理和铵硝比25:75根部钾含量显著高于全铵处理，除团棵期以外，叶部钾含量铵硝比50:50显著高于全铵处理。综合考虑氮素形态对于烤烟生物量和品质等各项指标的影响效应，铵硝配比适宜比例为50:50。

铵硝配比；烤烟；根系形态；元素吸收

氮素作为营养元素之一，在烤烟的生长发育中起着至关重要的作用。土壤中可被植株利用的氮源主要分为铵态氮和硝态氮[1-2]。由于两种氮素形态所带电荷不同，烤烟对其吸收途径、运输方式和同化过程也不相同，因此不同形态氮素对烤烟干物质的积累、根系的发生、营养元素的吸收有不同的影响[3-4]。许多研究表明，硝态氮有利于烤烟生长发育[5]，而铵态氮会延缓烤烟的生长，并且影响烤烟对阳离子的吸收，大部分人认为这与铵盐的毒害作用有关[6-7]。也有研究认为，与硝态氮相比，有机氮和铵态氮是更好的氮源[8]，烤烟产量、产值和含糖量随着铵态氮比例的增加都有所增加。李贵生等[9]认为，铵态氮有利于增加氨基酸含量，但这一作用在铵态氮比例过高时反而下降。在矿质元素吸收方面，施入铵态氮或硝态氮有很大差别[10]，施用硝态氮，植物钾钙镁等阳离子含量明显较高，而施用铵态氮，植物则比施用硝态氮的植物含有更多的氯和磷酸根离子。根系作为植物吸收养分和水分的主要部位，对植物的生长发育有极其重要的作用[11]。烤烟生长的中前期良好的根系生长对提高产量有积极作用。铵态氮和硝态氮对植物根系产生的生理效应不同[12]，因此对于不同氮素形态，根系形态必将做出响应。目前关于不同铵硝配比对烤烟生长代谢的影响多集中在产量和各评价指标协调性上，而不同形态氮素对烤烟各生长时期根系影响的研究较少。本研究以盆栽方式，探讨了氮素形态对烤烟团棵期、旺长期以及成熟期的生长趋势、根系形态以及氮磷钾元素吸收的影响，以期为烤烟的大田栽培提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在中国农业科学院烟草研究所试验场进行。供试土壤为棕壤土，基本理化性质为：pH 5.87，有机质10.98 g/kg，碱解氮47.88 mg/kg，有效磷10.57 mg/kg，速效钾87.65 mg/kg。

1.2 供试材料

1.2.1 烤烟品种 供试品种为NC89，选取生长均匀的6叶龄烟苗移栽。

1.2.2 肥料 磷酸二氢钾、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵、硫酸钾和硫酸铵。

1.3 试验设计

试验设5个不同铵硝配比（NH4+-N∶NO3–-N），分别为铵硝比0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0，施氮量为5 g/株，(N)∶(P2O5)∶(K2O)=1∶1∶3，施肥种类及用量见表1。采用塑料盆，规格为高30 cm，盆口直径35 cm，盆底直径30 cm。每处理30盆。于2015年6月4日移栽。装盆时底部垫入纱网，下层装入3.5 kg棕壤土，中层装入混匀肥料的3.5 kg棕壤土，上层装入3.5 kg棕壤土。选取长势均匀、健壮的幼苗移入浇足水的盆中，喷洒适量农药。

表1 不同处理肥料种类及用量

1.4 取样时期

在移栽后28 d（团棵期）、56 d（旺长期）和84 d（成熟期）分别选取具有代表性烟样5株，进行相关处理和测定。

1.5 测定内容与方法

生物量的测定：样品收获后，将根、茎、叶分离，在105 ℃下杀青30 min后，80℃烘干至恒重并分别称重，即为生物量。

根系形态指标：采用根系扫描仪WinRHI-ZO分别对根系总长、根表面积、根系直径、根体积进行扫描分析。

植株氮、磷、钾含量：经H2SO4-H2O2法消解后，全氮用凯氏定氮仪测定，全钾用火焰光度计法测定，全磷用钒钼酸铵比色法测定[13]。

1.6 统计分析

数据采用Excel 2007和SAS 9.3统计软件进行分析。

2 结 果

2.1 不同铵硝配比对烤烟生物量的影响

由表2可知，烤烟团棵期，铵硝比50∶50处理的烤烟叶部干物质积累量显著高于其他处理，而铵硝比75∶25和全铵处理均显著低于其他处理，表明铵浓度过高会抑制烤烟前期生长。

烤烟旺长期，随着烤烟生长进程的继续，各处理间烤烟叶部生物量差异继续增大。与铵硝比75∶25和全铵处理相比，铵硝比50∶50处理的烤烟茎部生物量显著增加；根部方面，铵硝比25∶75和50∶50处理与其他处理差异显著。

烤烟成熟期，除全铵处理外，铵硝比75∶25与其他3个处理在叶部、茎部和根部差异均减小，其中叶部仅比长势最快的50∶50处理低18.2%，茎部低23.7%，根部与铵硝比50∶50处理差异不显著。由此可见，铵态氮对烤烟生长后期的促进作用加强。而全铵处理依旧发育迟缓，除根部与铵硝比75∶25差异不显著以外，在叶部、茎部和总重方面均达到显著差异。可能是在生长前期铵浓度过高，对植株各方面代谢产生严重影响，导致生长后期铵态氮的促进作用不能弥补前期造成的毒害作用。

2.2 不同铵硝配比对烤烟根系形态的影响

由图1可知，在根系总根长方面，不同处理在团棵期、旺长期和成熟期表现趋势一致，均表现为铵硝比50∶50>25∶75>0∶100>75∶25>100∶0。除成熟期铵硝比50∶50总根长与全硝处理未达到显著差异外，铵硝比50∶50均显著大于全硝处理、铵硝比75∶25以及全铵处理。铵硝比75∶25和全铵处理在成熟期之前根长差异不显著，而到成熟期时，两者达到显著差异；团棵期铵硝比25∶75和50∶50处理根系表面积显著大于全铵处理，铵硝比75∶25和全硝处理与其他处理差异不显著。旺长期时铵硝比50∶50显著大于其他处理，全硝处理略大于全铵处理。到成熟期时，除铵硝比50∶50显著大于全铵处理，其他处理之间无差异；在团棵期，与全铵处理相比，铵硝比25∶75、50∶50和全硝处理根系体积显著增大。随生长进程的推进，旺长期各处理之间根系体积无明显差异。但成熟期铵硝比50∶50和75∶25显著大于全硝处理和全铵处理；在烤烟生长初期，全硝处理根系平均直径显著大于其他处理，旺长期和成熟期各处理之间无差异，但以铵比例高的2个处理根系直径略大于其他处理。以上根系形态参数表明，不同铵硝配比对烤烟根系的生长发育影响不同。在烤烟生长前期，硝态氮比例较高的处理能显著促进根系生长，尤其是根系的伸长和表面积的增大。

表2 不同铵硝配比对烤烟生物量的影响

注：同列同一时期数字后面小写字母不同表示差异显著（<0.05），下同。

2.3 不同铵硝配比对烤烟氮磷钾含量的影响

2.3.1 不同铵硝配比对烤烟氮含量的影响 氮对植株的形态建成、生长快慢、叶片大小均有重要的影响。本试验结果表明（表3），烤烟对氮素的吸收随所施铵态氮素和硝态氮素比例不同有显著差异。除旺长期根中氮含量以铵硝比25∶75最高以外，其他时期均以铵硝比75∶25最高。与全铵处理相比，铵硝比50∶50处理的烤烟各生育期茎部氮含量显著增加；与其他处理相比，铵硝比50∶50处理在旺长期和成熟期的烤烟叶片氮含量均显著增加。

2.3.2 不同铵硝配比对烤烟磷含量的影响 由表4可知，根系中全磷含量在不同时期趋势不一致，其中成熟期以铵硝比50∶50含量最高。在3个生长时期茎中全磷含量均以全硝处理最低，且在团棵期和成熟期与其他处理相比差异显著。团棵期，铵硝比75∶25处理叶片全磷含量最高。旺长期和成熟期铵硝比75∶25和全铵处理全磷含量高于其他处理，而铵硝比25∶75和全硝处理显著低于其他处理。

注：同一时期柱上不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

表3 不同处理对烤烟总氮含量的影响

2.3.3 不同铵硝配比对烤烟钾含量的影响 由表5可以看出，除团棵期以外，各处理根部钾含量差异显著，硝态氮比例越高越能促进钾元素的吸收。与其他处理相比，全铵处理显著降低了烤烟茎部钾含量；全铵处理叶部钾含量在各生长时期均低于铵硝比50∶50处理，其中旺长期与成熟期差异达到显著水平。铵态氮影响植株对钾离子的吸收，可能与其自身所带正电荷有关[14]。

表4 不同处理对烤烟磷含量的影响

表5 不同处理对烤烟钾含量的影响

3 讨 论

在施入总氮量一致的情况下，不同铵硝配比对烤烟生物量的积累有显著影响。大量研究结果表明，铵硝混合营养一般比单一氮素营养更有利于植株的生长，产量提高以及侧根的发生[14-15]。卢颖林[16]研究结果表明，铵硝比25∶75时番茄根系生物量最大，且硝态氮促进了番茄根系的伸长。饶学明[17]认为，铵硝比50∶50条件下最能促进烤烟根系生物量的增加，地上部生长状况也最优。本试验研究结果表明，硝态氮比例较高的处理根系更加发达，且在成熟期铵硝比25∶75除了根总长大于铵硝比75∶25，其他方面与后者无显著差异，这与上述相关研究结果基本一致。本文研究表明，铵硝比50∶50处理最能促进根系总长增加和总表面积增大，进而提高根系吸收能力，促进地上部生长。

由于铵态氮素和硝态氮素所带电荷不同，因此施入不同形态氮素对烤烟根系吸收离子必然产生影响。铵态氮素抑制根系对阳离子的吸收，而硝态氮素抑制对阴离子的吸收[18]。张计峰[18]研究结果表明，棉花幼苗叶片在铵硝比75∶25时氮含量最大，铵硝比25∶75和全硝处理磷含量较低，而硝态氮比例较高的处理钾含量较高。刘世亮等[19]认为，烟叶中氮和磷含量均以铵硝比70∶30最高，钾含量随硝态氮比例增高而增加。这与本研究中氮和磷含量的趋势基本一致，而钾含量规律与前者略有不同。这可能是因为水培与盆栽培养方式的不同造成的，但整体来说硝态氮能够促进根系对钾离子的吸收。另外，通过不同处理植株氮磷钾积累量比较，三者均为铵硝比50∶50积累量最大。由此更能表明不同铵硝配比对氮磷钾三大营养元素吸收存在显著影响。在后续试验中将测定其他营养元素的含量，以得出较完整的不同铵硝配比处理对烤烟营养元素吸收的特点。

综合考虑氮素形态对于烤烟生物量和品质等各项指标的影响效应，铵硝配比适宜比例为50∶50。

[1] GARIGLIO N F, PILARTI R A, BALDI B L. Using nitrogen balance to calculate fertilization in strawberries [J]. Hort Technology, 2000, 10(1): 147-150.

[2] 张延春，陈治锋，龙怀玉，等. 不同氮素形态及比例对烤烟长势、产量及部分品质因素的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2005（6）：81-86.

[3] 上官周平，李世清. 旱地作物氮素营养生理生态[M]. 北京：科学出版社，2004：32-34.

[4] 宫长荣，王娜，司辉，等. 氮素形态对烤烟烟叶TSNA含量的影响[J]. 河南农业大学学报，2003（2）：111-114.

[5] 邢瑶，孙泽东，马兴华，等. 氮素形态对烟苗根系生长及碳、氮积累的影响[J]. 中国烟草科学，2015，36（5）：13-18.

[6] WALCH-LIU P, NEUMANN G, BANGERTH F, et al. Rapid effects of nitrogen form on leaf morphogenesis in tobacco[J]. Journal of Experimental Botany, 2000, 51(343): 227-237.

[7] GERENDÁS J, ZHU Z, BENDIXEN R, et al. Physiological and biochemical processes related to ammonium toxicity in higher plants[J]. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 1997, 160: 239-251.

[8] MAJEROWICZ N, KERBAUY G B, NIEVOLA C C, et al. Growth and nitrogen metabllism of Catasetum fimbri-atum (Orchidaceae) grown withdeffient nitrogen sources[J]. Environmental and Experiment Botany, 2000, 44: 195-206.

[9] 李贵生，陈良碧. 矿质营养对烟草品质的影响[J]. 世界农业，2000（4）：31.

[10] ENGELS C, MARSCHNER H. Influence of the form of nitrogen supply on root uptake and translocation of cations in the xylem exudate of maize (Zea mays L)[J]. Journal of Experimental Botany, 1993, 44(11): 1695-1701.

[11] LIEDGENS M, SOLDATI A, STAMP P, et al. Root development of maize (L.) as observed with minirhizotrons in Lysimeters[J]. Crop Science, 2000, 40(6): 1665-1672.

[12] 乔云发，苗淑杰，韩晓增. 氮素形态对大豆根系形态性状及释放H+的影响[J]. 大豆科学，2006（3）：265-269.

[13] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000.

[14] 罗金葵，陈巍，张攀伟，等. 增铵对小白菜生长和叶绿素含量的影响[J]. 土壤学报，2005（4）：614-618.

[15] ZHANG H, FORDE B G. Regulation of Arabidopsis root development by nitrate availability[J]. Journal of experimental botany, 2000, 51(342): 51-59.

[16] 卢颖林. 铵硝营养影响番茄幼苗生长和氮素代谢的分子生理机制[D]. 南京：南京农业大学，2009.

[17] 饶学明. 不同氮素形态配比对烤烟根系生长发育的影响[D]. 郑州：河南农业大学，2003.

[18] 张计峰. 不同氮源供应条件下棉花生长早期的氮素营养生理研究[D]. 石河子：石河子大学，2007.

[19] 刘世亮，化党领，介晓磊，等. 不同铵态氮/硝态氮配比营养液对烟草矿质营养吸收与积累的影响[J]. 土壤通报，2010（6）：1423-1427.

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

中国农业科学院科技创新工程（ASTIP-TRIC03）

宋 科（1991-），男，在读硕士，研究方向：烟草栽培。E-mail：18615137539@163.com。

，E-mail：songwenjing@caas.cn

2016-09-14

2016-11-07