不同氮源配比对沙地水肥一体化玉米生长的影响

但晨歆，陈煜林，冯紫荟，丘智晃，涂攀峰，邓兰生*，赖忠明

(1.华南农业大学资源环境学院，广东广州 510642；2.仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东广州 510225；3.东莞一翔液体肥料有限公司，广东东莞 523135)

玉米属禾本科一年生草本植物，是世界重要的粮食作物，具有很强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性以及极好的环境适应性。此外，玉米不仅是畜牧业、养殖业等的重要饲料来源，同时也是食品、医疗卫生、轻工、化工等行业中不可或缺的原料之一。氮元素是玉米生长过程中吸收最多的元素，在促进玉米植株生长、器官建成、干物质积累以及光合作用方面发挥不可替代的作用。硝态氮(NO-N)和铵态氮(NH-N)是植物吸收氮素的2种主要形态，由于二者在分子形态上的差异，其对植物的促生长作用也不尽相同，从而导致部分植物在NO-N环境下生长较好，而部分植物则在NH-N环境下生长较好，表现出对不同形态氮素吸收利用的偏好性和选择性。研究表明，在非酸性土壤或淹水环境下，大多数作物在NO-N条件下的干物质积累量、产量优于NH-N条件下生长的作物。此外，不同作物对不同氮源的吸收反应也有一定差异，陶爽等研究指出，将NO-N与NH-N按不同比例混施时，部分植物的生长状况会优于单一供应NO-N或NH-N植物的生长状况，表现出氮素对植物生长的“联合效应”。因此，笔者基于前人的研究，以MC670玉米为材料，将NO-N与NH-N按不同比例混施，通过对不同处理玉米生长状况及氮磷钾积累量进行分析，讨论在沙地条件下不同氮源对玉米种植的影响，从而为沙地玉米种植在氮肥选用上提供一定参考。

1 材料与方法

供试玉米品种为MC670。供试肥料铵态氮为硫酸铵(N 21.2%)，硝态氮为硝酸钙(N 13%)，磷肥为磷酸二氢钾(PO52%，KO 34%)，钾肥为氯化钾(KO 60%)。

选用铵态氮、硝态氮2种不同氮源。并设置以下4个处理：N1(硝态氮：铵态氮=10∶0)、N2(硝态氮：铵态氮=7∶3)、N3(硝态氮：铵态氮=5∶5)、N4(硝态氮：铵态氮=3∶7)。每个处理重复4次，共16盆。

采用上底直径28 cm、高度25 cm、下底直径22 cm的塑料花盆，每盆装沙子10 kg。提前用基质育苗，待玉米幼苗长至2～3片叶时，选择长势均匀的幼苗移栽到塑料花盆中。试验盆模拟大田玉米播种株行距45 cm×45 cm均匀摆放。不施底肥，根据玉米配方肥的用量配比来制定追肥方案。具体追肥见表1。

表1 追肥方案

株高：采用刻度尺测定。茎粗：采用游标卡尺测定。地上部干物质重量、地下部干物质重量及氮磷钾含量：所有处理的地上部和地下部用清水冲洗干净并蘸干后装入牛皮纸袋，于105 ℃烘箱杀青30 min后，调至75 ℃烘至恒重，称干重。粉碎后，用HSO-HO消煮，分别用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和原子吸收分光光度法测定氮、磷、钾含量。

采用Microsoft Excel 2003进行数据处理与作图，采用SPSS 17.0软件对不同处理之间的相关数据进行显著性差异分析(<0.05)。

2 结果与分析

由表2可知，在同一水肥管理下，以不同硝铵比配施的3个处理中，硝铵比5∶5(N3)处理玉米株高最高，为153.0 cm，较硝铵比10∶0(N1)处理增加了4.9%，叶干重、茎粗分别较N1处理增加了0.18%、1.8%。此外，在硝铵比7∶3(N2)、硝铵比5∶5(N3)、硝铵比3∶7(N4)3个处理中，N2处理茎粗最粗，为22.5 cm，较N1、N4处理分别增加2.3%、6.1%。N4处理中的各项指标在4个处理中均最低，其中，株高、茎粗、茎干重、叶干重、根干重分别较N1处理降低了6.0%、3.6%、17.5%、13.1%、20.5%。由此可知，在整个试验期内，N4处理的玉米幼苗生长性状是4个处理中最弱的。经方差分析和新复极差测验可知，在0.05水平上，N3处理和N4处理的株高、叶干重存在显著差异，与其他处理无显著差异。总体而言，硝铵比为10∶0对玉米生物量积累具有明显促进作用，硝铵比为5∶5对玉米的株高和生物量积累具有促进作用。

表2 不同氮源配比处理对玉米生长性状的影响

玉米氮积累量。由图1可知，在同一水肥管理下，以不同硝铵比配施的4个处理中，植株的氮积累量硝铵比5∶5(N3)处理达到最高，为1.56 g/株，其次是硝铵比10∶0(N1)处理，为1.53 g/株，N1处理和N3处理之间不存在显著差异。在硝铵比3∶7(N4)处理中，硝态氮比例降低至30%，植株的氮积累量降至最低，相比N1、N2、N3处理，分别降低了18.3%、7.4%、19.9%。经方差分析和新复极差测验，在0.05水平上，N1处理与N3处理之间无显著差异，二者与N4处理均具有显著差异，N2处理与N4处理之间无显著差异。说明硝铵比为10∶0或硝铵比为5∶5时，能促进植株对氮素的吸收与积累。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level图1 不同氮源配比处理植株氮积累量Fig.1 Plant nitrogen accumulation in different nitrogen source ratio treatments

玉米磷积累量。由图2可知，在同一水肥管理下，以不同硝铵比配施的4个处理中，玉米植株的磷积累量在硝铵比10∶0(N1)处理达到最高。其中，硝铵比10∶0(N1)处理与硝铵比5∶5(N3)处理在0.05水平上不存在显著差异，而硝铵比3∶7(N4)处理与N1、N3处理均存在显著差异，且植株的磷积累量在N4时达到最低，为0.07 g/株，相比N1、N3处理降低了36.4%、30.0%。说明硝铵比为10∶0或硝铵比为5∶5时，能促进玉米对磷素的吸收与积累。在硝铵比7∶3(N2)处理中，硝态氮占比70%，与其他3个处理均无显著差异，但其植株的磷积累量相比N4处理增加了28.6%，N4处理的磷积累量最低，说明当铵态氮的比例过大时，将会抑制玉米植株对磷素的吸收与积累。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level图2 不同氮源配比处理植株磷积累量Fig.2 Plant phosphorus accumulation in different nitrogen source ratio treatments

玉米钾积累量。由图3可知，在同一水肥管理下，以不同氮源配比施肥的4个处理中，硝铵比3∶7(N4)处理的铵态氮占比70%，植株的钾积累量最低，为0.90 g/株，比硝铵比10∶0(N1)、硝铵比7∶3(N2)、硝铵比5∶5(N3)处理分别降低了31.8%、13.5%、26.8%。N2处理植株的钾积累量为1.04 g/株，相比N1、N3处理分别降低了21.2%、15.4%。经方差分析和新复极差测验，在0.05水平上，N1、N2、N3处理三者之间无显著差异，N1、N3处理与N4处理之间具有显著差异，说明硝铵比为10∶0或硝铵比为5∶5时，能促进植株对钾素的吸收与积累。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)Note:Different lowercases indicated significant difference between different treatments at 0.05 level图3 不同氮源配比处理植株钾积累量Fig.3 Plant potassium accumulation in different nitrogen source ratio treatments

3 讨论

不同氮素形态供应对植物生长具有一定的影响，且这种影响很大程度上与作物种类有关。研究者通过作物对不同形态氮素的吸收利用情况，将作物分为喜硝作物和喜铵作物。研究表明，施用硝态氮的作物生长状况优于铵态氮，铵态氮的供应对番茄根系有一定的毒害作用，当植物吸收的铵态氮量超过植物本身的现时利用能力后，剩余的铵态氮可能会降低番茄根系表面积、根长、根尖数，进而降低根系吸收能力，影响地上部的生长发育。此外，Claussen等研究指出，与单独供应硝态氮相比，施用铵态氮明显减少了草荀属植物的干物质积累，但增加了越橘属植物的干物质积累。李学俊等、薛艳芳等研究认为，以硝态氮为氮源时，玉米幼苗的生物量明显高于以铵态氮为氮源的植株，且植株根膜的稳定性、叶片和根系的硝酸还原酶活性均显著高于铵态氮处理。在该研究中，硝铵比10∶0(N1)处理的干物质积累量在4个处理中最高，叶干重、根干重与硝铵比3∶7(N4)处理均存在显著差异，另外，N4处理的铵态氮含量最高，其综合长势及养分积累在4个处理中均最差，说明玉米偏爱硝态氮源，这与前人的研究结论一致。

在植物生长形态上，张树杰等、范巧佳等研究了氮素形态对植物生长的影响，结果表明供应混合态氮源要比供应单一硝态氮或铵态氮更利于植物生长。刘曙光等对不同氮素形态下凤丹形态、光合及产量的影响研究中，证实以不同硝铵比混合供氮比全硝、全铵和全酰胺态氮处理下凤丹的生长及形态特征更为显著，且在硝铵比为50∶50时叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均达到最大。李海霞等也证实，与硝态氮相比，铵态氮对蒙古栎幼苗光合作用的促进作用更为显著，但混合等量的硝态氮和铵态氮更有利于蒙古栎幼苗整体光合性能。在该研究中，硝铵比5∶5(N3)处理的玉米植株株高达到峰值，较硝铵比10∶0(N1)处理增加4.9%；在硝铵比为7∶3时，玉米植株茎粗最粗，较硝铵比10∶0(N1)处理增加2.3%，而硝铵比10∶0(N1)处理下的玉米植株可能受到单一氮源的影响，其形态指标都比混合供氮处理差，这与前人得出的结论是一致的。

玉米是喜硝作物, 适当的硝态氮能够促进作物吸收, 增加根系活力进而提高肥料的利用效率。高志等研究认为，在盆栽条件下, 旱作物对不同形态氮素的利用率以硝态氮最高, 脲态氮次之, 铵态氮最低，增加硝态氮的比例对作物生物量及氮累积量有一定的促进作用。且玉米植株随着NO吸收比例的增加，Ca、Mg和K的吸收也会随之增加；随NH吸收比例的增加，Ca和Mg的吸收会出现一定程度的降低。李春春等研究指出，玉米的产量与地上部氮素吸收呈正相关，铵态氮比例过高或硝态氮比例过低均会影响玉米对氮素的积累，进而影响玉米产量的形成。在该研究中，硝铵比10∶0(N1)处理植株的磷、钾积累量均最高，硝铵比5∶5(N3)处理植株的氮积累量最高，但N1处理与N3处理之间无显著差异，综合来看，4个处理中硝铵比10∶0(N1)处理对植株的氮、磷、钾积累效果最好。这与前人的研究结果基本一致。根据这一结果，可推测是由于供试土壤为沙土，硝态氮在沙土中的移动性优于铵态氮，更容易被植株吸收，且硝态氮在作为唯一氮源植物完全吸收后剩余的硝态氮可以贮存在植物的液泡内，不参与植物的其他代谢活动。同时，研究发现，硝态氮与铵态氮按不同比例混合施用时，N4处理(铵态氮比例增加至70%)，植株内氮、磷、钾积累量均最低，且植株的生长性状、干物质积累均为4个处理中最差。铵态氮比例为30%(N2处理)、50%(N3处理)时，植株的生长性状、干物质积累及氮、磷、钾积累量均优于N4处理(铵态氮比例为70%)，说明硝态氮与铵态氮混合施用时，硝态氮对植株的促生长作用优于铵态氮，但植株的长势并不取决于施用的硝态氮肥比例大小，在该研究中硝态氮比例趋于N1(硝态氮比例100%)处理和N3(硝态氮比例50%)处理之间的N2(硝态氮比例为70%)处理，其株高和生物量积累均低于N1和N3处理，产生这种现象的原因可能是N3处理的硝铵比最适于玉米的生长，促进了N3处理玉米的生长和养分的积累。

4 结论

在沙地玉米水肥一体化种植中，硝铵比为10∶0和5∶5时，最有利于玉米植株的干物质与养分的积累，但当硝铵比为5∶5时，其地上部的农艺性状表现更佳。