葉面追施硝態氮肥抑制菠蘿營養生長效應

陳 菁，徐明崗，孫光明，石偉琦，冼皚敏，馬海洋

(中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶作物營養重點實驗室，廣東 湛江 524091)

菠蘿[Ananascomosus(L.)Merr]又名鳳梨，屬鳳梨科鳳梨屬草本植物，原產南美洲[1]。我國是世界菠蘿第四大生產國，主要種植在廣東、廣西、海南、云南、福建、臺灣。氮作為植物必須營養元素，對菠蘿生長起著重要作用。目前我國菠蘿果園中氮肥15%～25%通過葉面噴施，75%～85%通過土壤施用。不同形態氮素對植物養分吸收、生長及葉綠素含量有重要影響[2-4]，但目前不同形態氮對菠蘿生長和黃化影響鮮見報道。我國菠蘿主產區廣東雷州半島和海南菠蘿普遍在冬春季節和夏季高溫干旱時段出現黃化現象[5-6]，嚴重影響菠蘿生長和產量。引起黃化的因素很多，不良生態因子(如低溫、高溫、缺水)[7]，缺乏與葉綠素合成有關的營養元素(如N，S、Mg、Fe)[8]，營養元素不平衡(如P、Mn過多)[9-10]，過量硝態氮[11]都會造成植物黃化。本文通過不同形態氮對菠蘿營養生長及葉片黃化影響研究，為菠蘿氮肥合理施用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2015年10月28日在廣東湛江南亞熱帶作物研究所試驗基地進行，采用盆栽試驗方法，試驗用盆為無紡布袋，袋高35.5 cm，內徑29.5 cm，每盆裝土25 kg，種植前每袋施15-15-15復合肥25 g，試驗用苗為我國菠蘿主栽品種-巴厘(托苗)，每株巴厘苗鮮重約為195 g，試驗土壤為玄武巖發育而成磚紅壤，土壤質地為粘土，其基本理化性質為：pH值4.81，有機質20.0 g·kg-1，全氮8.5 g·kg-1，堿解氮89 mg·kg-1，有效磷8.4 mg·kg-1，速效鉀100 mg·kg-1，有效鐵24.7 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗設4個處理，處理1：酰胺態氮+鈉處理，葉面淋施0.54%氯化鈉和0.28%尿素；處理2：硝態氮處理,葉面淋施0.79%硝酸鈉；處理3：銨態氮處理，葉面淋施0.61%硫酸銨；處理4：酰胺態氮處理，葉面淋施0.28%尿素。各處理施用純N一致,處理1(對照)和處理2施用鈉量一致。每處理3次重復，每重復3盆。每處理分別于3、4、5、6、7月每盆葉面淋施1 L肥液(N 1.29 g)。植后進行日常水分管理，在干旱季每隔4～5 d淋水一次，每次淋1.0 L，保持土壤水分含量在25%左右，并于2016年3月每盆土施磷酸二氫鉀2.52 g、硫酸鉀10.1 g；7月每盆土施磷酸二氫鉀3.53 g，硫酸鉀8.26 g。

1.3 測定項目與方法

植后9個月分別測定各處理葉片數、黃葉數；植后11個月(催花前)采集各處理根、莖葉，然后清洗根系及莖葉灰塵，自然涼干后測定各處理根長、根數目、根、莖葉鮮重；并采集各處理盆中土壤，測其pH值；采集各處理菠蘿生長過程中最長的一組葉片即D葉，測葉綠素、活性鐵含量；采集各處理菠蘿剛成熟葉片，用塑料刀切碎，在70℃烘箱烘干，瑪瑙研缽研碎，然后測其氮、磷、鉀、全鐵、全錳含量。

pH值:用電位法測定[12]。葉片活性鐵含量：葉片鮮樣切碎后用1 mol·L-1HCl 按1 g鮮樣加10 mL HCl的比例浸提(連續振蕩5 h)，過濾后用ICP測定[13]。全鐵、錳含量：定量稱取烘干樣品,在電爐上預灰化后經500℃干灰化，1.2 mol·L-1HCl溶解后,用ICP測定[12]。葉片氮、磷、鉀：定量稱取烘干樣品，H2SO4-H2O消煮，其中氮用自動定氮儀，磷用鉬銻抗比色法，鉀用火焰光度計測定[12]。葉綠素含量:葉片鮮樣用丙酮浸提,然后用紫外分光光度計測定[14]。

1.4 數據處理

運用Excel 2007、SPSS 13.0軟件進行數據計算及統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同形態氮素對土壤pH值及菠蘿養分含量的影響

葉面淋施不同形態氮素對土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳都有顯著影響(P<0.05)，硝態氮(處理2)處理的土壤pH值、菠蘿葉片鉀含量顯著高于銨態氮(處理3)、酰胺態氮(處理1、4)處理。但全鐵、活性鐵含量則顯著低于銨態氮、酰胺態氮處理(表1)。與銨態氮相比，硝態氮處理的土壤pH值、菠蘿葉片鉀含量分別高出26.6%、6.6%，全鐵、活性鐵分別低25.9%、66.9%。硝態氮處理的菠蘿葉片氮、磷、錳含量與銨態氮、酰胺態氮處理的沒有顯著差異。銨態氮處理的土壤pH值低于酰胺態氮處理(處理1、4)，這表明，銨態氮比酰胺態氮具有更好的酸化能力。酰胺態氮+鈉處理(處理1)與酰胺態氮處理(處理4)在土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳含量上都沒有顯著差異，可見在本試驗中添加0.54%氯化鈉對土壤pH值、菠蘿葉片氮、磷、鉀、全鐵、活性鐵、全錳含量都沒有顯著影響；硝態氮處理引起土壤pH值、菠蘿葉片氮、鉀含量升高，全鐵、活性鐵降低。

表1 不同形態氮素對土壤pH值及菠蘿葉片養分含量的影響

注：±后數字是標準差，小寫字母表示同列數據間比較，字母相同者表示沒有顯著差異(鄧肯式新復極差法，P=0.05)。下同。

2.2 不同形態氮素對菠蘿營養生長及其D葉葉綠素含量的影響

葉面淋施不同形態氮素影響了菠蘿營養生長及葉片黃化(表2)。與銨態氮(處理3)、酰胺態氮處理(處理1、4)相比，硝態氮(處理2)處理顯著降低了菠蘿葉片總數、菠蘿D葉葉綠素含量、菠蘿根長、根數目、根重及莖葉重，顯著提高了黃葉數。與銨態氮處理相比，硝態氮處理的菠蘿總葉數、D葉葉綠素含量、根數目、根重、莖葉重分別降低18.7%、23.2%、26.5%、49.7%和43.5%，黃葉數增加192.7%。銨態氮處理的菠蘿總葉數、黃葉數、菠蘿D葉葉綠素含量、根長與酰胺態氮處理的沒有顯著差異，但銨態氮處理的菠蘿總葉數、菠蘿D葉葉綠素含量有高于酰胺態氮處理的趨勢，黃葉數有低于酰胺態氮處理的趨勢。銨態氮處理的菠蘿根數目、根重、莖葉重顯著高于酰胺態氮處理(處理1、4平均值)，分別高出16.4%、13.3%和10.4%，這表明，銨態氮處理在促進菠蘿營養生長方面略優于酰胺態氮處理。

表2 不同形態氮素對菠蘿營養生長及其D葉葉綠素含量的影響

注：黃葉指的是葉1/4以上部份褪綠的葉片。

3 討論與結論

植物吸收硝態氮后，在硝酸還原酶和亞硝酸還原酶催化下,還原為氨,在此過程中,需要消耗H+,同時伴隨OH-產生，所產生的OH-，一部份用于代謝，提高了植物細胞體內pH值，一部份由根排出體外,使根際土壤或營養液的pH值上升[15],從而降低了土壤有效鐵含量和減少了植物對鐵吸收，這可能是本研究中硝態氮處理菠蘿葉片全鐵、活性鐵、葉綠素含量較其他處理低的原因。前人研究結果也表明，硝態氮增加鐵在根部積累，抑制鐵向地上部轉移，從而降低植物新葉活性鐵和葉綠素含量[16-17]，硝態氮還使植物質外體pH值升高，降低質外體鐵的有效性，抑制Fe3+還原，使進入共質體鐵減少[18]。銨態氮被植物吸收后，釋放等當量H+，從而引起外部介質pH值明顯下降，根際土壤明顯酸化[19]；銨態氮在土壤中也可被氧化為亞硝態氮和硝態氮，釋放出H+，從而引起土壤酸化[20]。鄒春琴等[21]研究結果也表明，銨態氮、酰胺態氮使小麥根際pH值比土體pH值低0.4～0.5個單位，硝態氮則使其提高0.4個單位。銨態氮可通過降低葉片質外體的pH值和提高新葉質外體可溶性鐵的濃度來改善缺鐵植物的鐵營養狀況[22]。與硝態氮相比，銨態氮提高了玉米根尖質外體Fe2+和交換性鐵的濃度和比例，從而改善植物鐵營養[23]。銨態氮的供應使得菜豆新葉中活性鐵含量、新葉葉綠素含量及體內鐵的再利用效率都明顯高于硝態氮處理[24]，可見銨態氮通過酸化土壤，提高根尖質外體Fe2+和交換性鐵含量，被植物吸收到體內后降低葉片質外體的pH值，提高新葉質外體可溶性鐵的濃度和提高植株體內鐵再利用效率來改善植物鐵營養，促使葉綠素合成，提高光合作用，從而促進菠蘿營養生長。葉面淋施酰胺態氮尿素后，一部份被植物以分子形態直接吸收，一部份被脲酶水解為銨態氮，其作用與銨態氮肥效果相類似，但由于其在氨化過程中形成氨濃度很大的堿性區域，其酸化土壤效果較銨態氮肥略差。與銨態氮和酰胺態氮相比，硝態氮顯著降低了菠蘿葉片全鐵、活性鐵、葉綠素含量，增加葉片黃化數目，減少菠蘿光合作用，從而抑制了菠蘿營養生長(根數目、根、莖葉重量顯著減少)。在本試驗中，單施銨態氮、酰胺態氮的菠蘿營養生長顯著好于單施硝態氮，其中又以銨態氮肥效果略好于酰胺態氮肥，這說明菠蘿在營養生長階段，較適合施用銨態氮、酰胺態氮肥，特別是銨態氮肥。我國菠蘿大多種植在旱坡地，在冬春干旱季節或夏季高溫干旱時段，常出現菠蘿黃化現象，淋施銨態氮或酰胺態氮有利于減輕菠蘿黃化癥狀。在菠蘿生產中氮肥15%～25%通過葉面噴施，本研究結果表明，在菠蘿營養生長期，葉面噴施以銨態氮肥(如硫酸銨、磷酸一銨、二銨)或酰胺態氮肥(尿素)效果較好，單純葉面噴施硝態氮肥會抑制菠蘿生長，并引起菠蘿葉片黃化，因而在營養生長期，葉面噴施肥料或滴噴灌肥料中，應少施用硝態氮肥。菠蘿大多種在旱坡地，氮在旱地主要以硝態氮存在，銨態氮、酰胺態氮在旱地有一部份轉化為硝態氮，土壤施用不同形態氮肥對菠蘿營養生長有何影響，值得進一步研究。

不同氮形態對作物生長的響應，不但受作物種類影響，還受介質pH值、介質中陰陽離子、水分和通氣狀況等環境條件影響。苗艷芳等[25]研究結果表明，相對于銨態氮，硝態氮顯著提高小麥產量。鄒春琴等[26]在營養液培養條件下，發現硝態氮處理由于顯著提高了向日葵葉片水勢和膨壓，從而顯著促進了向日葵營養生長。謝晉等[27]研究結果表明，高比例硝態氮促進烤煙前期早發快長。但與上述小麥、向日葵、烤煙不同的是，與硝態氮相比，銨態氮由于促進了鐵吸收和轉移，顯著促進旱稻和水稻營養生長[4]，本試驗研究結果也表明，銨態氮由于降低了土壤pH值，促進了鐵吸收和提高葉片活性鐵和葉綠素含量，從而促進了菠蘿營養生長。張強等[28]研究結果表明，在控制性分根交替灌溉下銨態氮對番茄前期生長有利，而硝態氮則促進番茄植株后期生長，并促進果實產量增加。在本試驗中，在菠蘿營養生長期單施銨態氮顯著促進了菠蘿根、莖葉生長，而硝態氮則顯著抑制了菠蘿根、莖葉生長，由于菠蘿產量與植株莖葉重成極顯著正相關[29]，因而單施銨態氮處理的菠蘿產量高于單施硝態氮處理。在營養生長期施用銨態氮，在生殖生長期施用硝態氮能否進一步提高菠蘿產量，值得進一步研究。與單施一種形態氮相比，混合施用多種形態氮更有利于作物生長和產量提高。劉備[30]研究結果表明，硝態氮、銨態氮、酰銨態氮3種形態氮素配合施用最有利于水培和基質培中菠菜、烏塌菜、番茄、辣椒等蔬菜產量、品質及安全性提升。周箬涵等[31]研究結果也表明，與單施硝態氮或銨態氮相比，在硝態氮∶銨態氮=1∶1時顯著促進娃娃菜生長。在菠蘿生長前期施用高比例銨態氮肥，中后期施用高比例硝態氮肥,能否既促進菠蘿前期營養生長，又促進菠蘿后期生殖生長，從而提高菠蘿產量，也值得進一步研究。

總的來看，在本試驗中硝態氮通過提高土壤pH值，降低菠蘿葉片中全鐵、活性鐵、葉綠素含量，從而抑制菠蘿根、莖葉生長，并引起菠蘿葉片黃化。銨態氮或酰胺態氮則通過降低土壤pH值，提高菠蘿葉片中全鐵、活性鐵、葉綠素含量，從而促進菠蘿根、莖葉生長，其中銨態氮在酸化土壤，促進菠蘿營養生長方面略優于酰胺態氮。