沿海地区氮肥形态对藜麦生长和单株籽粒干质量的影响

李斌 陈满霞 马萌萌 王伟义 费月跃 崔必波 晏军 顾闽峰 隆小华

摘要：为研究沿海地区铵态氮、硝态氮这2种不同形态的氮肥对藜麦生长和产量的影响，以苏藜一号藜麦作为试验材料，根据尿素（100%铵态氮）、尿素和硝酸铵钙混合（50%铵态氮+50%硝态氮）、硝酸铵钙（91%硝态氮+9%铵态氮肥料）这3种施氮差异和是否添加硝化抑制劑3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）设置6个处理，比较不同处理间藜麦的性状、生物量积累和分配的差异，分析不同氮肥对藜麦生长和产量影响。结果表明，与不施氮肥（CK）相比，施用氮肥能明显促进藜麦植株的横向扩展，改变藜麦叶形，增加单株生物量（增幅达101%～146%）和单株籽粒干质量（增幅达102%～194%）;在硝态氮处理下，藜麦的地上部生物量、籽粒干质量和收获指数最高，表明硝态氮是更适宜藜麦生长的氮源。

关键词：藜麦;铵态氮源;硝态氮源;叶形指数;生物量;籽粒干质量;收获指数

中图分类号：S512.906  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）23-0087-06

收稿日期：2021-05-09

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（19）3116]。

作者简介：李 斌（1991—），男，江苏溧阳人，硕士，研究实习员，从事农作物营养研究。E-mail：muwenlibin@163.com。

通信作者：顾闽峰，研究员，从事耐盐作物新品种选育与栽培技术研究，E-mail：ycgmf@126.com;隆小华，博士，副教授，从事盐碱地改造和开发利用研究，E-mail：longxiaohua@njau.edu.cn。

藜麦是原产自南美洲安第斯山脉的藜科作物，其蛋白质含量高且氨基酸种类丰富，易被人体吸收、能够满足人体的需求，因而被称为“全营养食品”[1-3]。藜麦栽培时较为注重对氮素养分的补充，因而目前对藜麦的施肥多强调氮肥和有机肥的统筹运用。施用氮肥可以促进藜麦生长，但是相关研究发现，藜麦可能是对氮肥需求量较低的作物，合适的施氮量为100～150 kg/hm2，施氮过多有可能使藜麦晚熟和易倒伏，从而造成减产[4-6]。在我国，藜麦种植面积较大的省份有山西省、吉林省、甘肃省、青海省及河北省，此外西藏自治区、黑龙江省、内蒙古自治区、四川省、山东省、江苏省、安徽省、贵州省也开展了不同规模的藜麦种植及栽培育种研究[1]。这些研究侧重于藜麦对氮肥的需求，而针对藜麦养分需求的研究相对较少。用于藜麦的含氮化肥多为复合肥和铵态氮肥，硝态氮运用得较少[7-12]。

铵态氮和硝态氮都可以作为植物的补充氮源。研究发现，小麦、水稻、白菜、辣椒、烟草等多种作物面对铵态氮、硝态氮处理时存在生长差异[13-18]，植物对铵态氮、硝态氮的吸收可能具有倾向性[19]。因此本研究分析江苏沿海地区氮肥施用对藜麦生长和产量的影响，探究藜麦对铵、硝氮肥吸收的倾向性，明确其选择偏好，从而为沿海地区藜麦专用肥的研制和藜麦高质高产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点设在盐城市新洋农业试验站试验基地，地处盐城市东郊，地势平坦，气候为北亚热带和暖温带的过渡区域，年平均气温为14  ℃，年降水量为1 000 mm左右。土壤耕作层有机质含量 20.5 mg/kg，碱解氮含量114 mg/kg，速效钾含量 163 mg/kg，速效磷含量25.0 mg/kg，pH值8.5，盐分含量为0.2%。取耕层土进行盆栽试验。盆面为48 cm×34 cm，均匀种下6株藜麦。

1.2 试验材料

1.2.1 植物材料 供试材料苏藜1号，由盐城市新洋农业试验站选育，是中早熟品种，植株呈扫帚状，根系发达，主穗蓬松，成熟时穗呈橘红色。全生育期约 107 d，株高1.57～1.76 m，主穗长29～36 cm。籽粒白色，圆形药片状，直径约为2 mm，千粒质量约为3.04 g。

1.2.2 肥料 本试验所用肥料为氮肥（尿素、硝酸铵钙）、磷肥（过磷酸钙，P2O5含量为14%）、钾肥（硫酸钾，K2O含量为52%）。其中尿素作为酰胺态氮源，含氮量为46%，经过土壤中的脲酶作用后向藜麦提供铵根离子。硝酸铵钙中含14.4%硝态氮、1.1%铵态氮，将其作为硝态氮氮源。尿素与硝酸铵钙混合后作为混合氮源。

1.3 试验设计

本试验于2020年3—7月进行。2020年3月27日藜麦育苗，4月29日移栽，按藜麦生长需求进行水肥和病虫害管理，7月10日完成收获。

按氮源的种类和是否加入硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）设置如下6个处理：处理A，尿素（100%铵态氮）;处理B，尿素+DMPP（100%铵态氮+DMPP）;处理C，尿素+硝酸铵钙（50%铵态氮+50%硝态氮）;处理D，尿素+硝酸铵钙+DMPP（50%铵态氮+50%硝态氮+DMPP）;处理E，硝酸铵钙（91%硝态氮+9%铵态氮）;处理F，硝酸铵钙+DMPP（91%硝态氮+9%铵态氮+DMPP）。另设CK（不添加氮源肥料）（表1）。

各氮肥施用处理采用随机区组设计，设4个重复。按纯氮施用量120 kg/hm2等量换算，氮肥按照2 ∶1的基追比在藜麦显序期进行追肥，磷钾肥（分别以P2O5和K2O计，用量均设为80 kg/hm2）各处理等量作为基肥一次性施入。按照120 kg/hm2的纯氮施用量和耕层土深度20 cm计算，盆栽土体积为40 L，输入的纯氮量应为2.4 g/盆。

1.4 测定内容与方法

（1）株高。主茎基部土面至植株尖端（人工扶直），cm。（2）茎粗。从地面开始株高1/3处主茎，使用游标卡尺测量，mm。（3）冠径。分枝在水平方向上延展程度最大处的冠径，cm。（4）分枝长度。选取从地面开始株高1/2处较近且具有代表性的分枝，测长度，cm。（5）生物量（以干质量计）。藜麦成熟后收取藜麦地上部整株，用手撸下穗，剩下的分为主茎和分枝，叶片按照着生部位分别归入主茎和分枝进行分样，完成后在烘箱中以50 ℃烘干至恒质量后称质量;穗烘干后用手细细揉碎后剔除碎枝，过20目筛，存留下藜麦籽粒作为籽粒干质量。（6）收获指数。收获指数=籽粒干质量/地上部干质量。（7）叶长、叶宽和叶片的叶绿素含量（以SPAD值计）。选定从地面开始株高2/3处较近主茎上的叶片，用便携式叶绿素仪（SPAD-502PLUS）测定SPAD值;将该叶片在平面上压平，用直尺测定叶长和叶宽，cm。（8）叶面积。将压平后的叶片放在边长为1 cm的方格纸上，数方格数粗略测定叶面积，cm2。（9）叶形指数。叶形指数=叶长/叶宽[20]。

1.5 数据处理

采用Excel 2016和SPSS 22.0进行数据处理和分析，使用SPSS 22.0进行单因素方差分析（ANOVA）时采用Duncans比对标准。采用Graphpad Prism 进行作图，图表中不同小写字母表示同一指标的各个处理结果间存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 氮肥形态对藜麦形态的影响

各施肥处理与CK在株高上没有显著差异（表2）。与CK相比，各施肥处理（A～F）的茎粗提高了17%～25%，冠径提高了34%～44%，分枝长度提高了357%～457%（表2），表明施用氮肥能够促进藜麦在水平方向上的伸展，增加藜麦植株的受光面积。此外，各施氮处理的叶色更绿（图1），SPAD值更高（表2），表明施肥处理下藜麦叶片中含有更多的叶绿素，这有利于藜麦在弱光条件下增强光合作用。

2.2 氮肥形态对藜麦叶形的影响

与CK相比，施用氮肥能够促使藜麦叶片向四周伸展，各施肥处理下藜麦的叶长、叶宽都有显著增加。大部分施肥处理的叶宽增加值高于叶长增加值，大部分施肥处理的叶宽增加比例（以CK的变幅作为比较基准）高于叶长（表3）。藜麦叶片在主脈方向、主脉垂直方向上延长幅度的差异造成藜麦叶片的叶形指数发生改变，从而造成藜麦叶形发生变化（图2）。

施用氮肥能够使藜麦的叶长、叶宽增加，从而增加叶面积，这有利于增加叶片的受光面积。施氮处理能够促使藜麦分枝延长、冠幅增大，从而有利于藜麦整株在空间上加强受光优势（表2）。当藜麦整株受光优势、单张叶片受光面积和叶绿素含量同时增加时，可以增强整株藜麦的光合作用。

2.3 氮肥形态对藜麦生物量积累和分配的影响

施用氮肥能够使藜麦穗、分枝、主茎3个部分的生物量均有较大幅度的提高。增幅最大的是E处理（硝态氮），单株穗干质量增加了194%，分枝干质量增加了462%，主茎干质量增加了60%，最终使得地上部单株干质量增加了146%（表4）。籽粒干质量的增加趋势与穗干质量的增加趋势大体一致。与CK相比，施用氮肥能够显著增加藜麦籽粒干质量，各施氮处理的籽粒干质量相较CK增加了 109%～203%，增幅最高的依旧是E处理（图3）。各施氮处理下藜麦的收获指数与CK相比没有一致的趋势，这表明施氮处理不影响藜麦的收获指数。

同时，根据处理是否添加DMPP进行区分和对比，发现添加DMPP处理的单株和穗干质量增幅总体上稍低于不添加DMPP的处理。

从生物量分配的角度来看，与CK相比，各施氮处理下的穗干质量占比趋势不一致，表明施用氮肥并没有提高或者降低穗干质量占比的统一规律（图4-a）。 与CK相比， 各施氮处理（A～E）的分枝干质量占比显著提高，提高幅度为144%～195%（图4-b），而主茎干质量占比显著降低，降低幅度为14%～33%（图4-c）。其中与CK差异最大的是E处理（硝态氮），穗干质量占比提高了16%，分枝干质量占比提高了119%，主茎干质量占比降低了33%。

3 讨论

3.1 氮摄入对藜麦形态的改变

当种植密度适中时，藜麦可以获得相对充足的光照，因而无需在竖直方向上延伸植株以获得更好的光照资源。因此，无论是否增施氮肥，藜麦在株高上都没有显著差异，而氮素摄入的差异在水平方向上有所体现。与CK上几乎不可见的分枝不同，施氮处理下较为充分的氮素供给使得藜麦的分枝得到明显延长，延长后的分枝极大地扩展了藜麦植株的冠径，对于藜麦充分接受光照具有重要意义。同时，藜麦也以增加主茎茎粗的方式来适应更大冠幅。

冠径增大会带来更好的光照资源，使植株获得更大的生物量和更高的单株籽粒产量[21-22]。与此同时，冠径增大也可能带来一些问题。其一，众所周知，合适密度的作物栽培可以带来较高的产量[23-27]，藜麦栽培时也必须加大株距以适应增大的冠径，单株产量提高的利与栽培密度降低的弊孰轻孰重仍是一个值得探究的问题。其二，风速加大会增大植株倒伏风险[28-30]，藜麦冠径增加也意味着植株受风面积的增加，沿海地区雨后土质松软，若恰逢强风雨天气，冠径增大或会增加植株倒伏风险。也有研究发现，矮壮素的使用或可以缓解植株倒伏问题[31-32]。

3.2 氮摄入对于藜麦叶形的改变

氮素与叶片叶绿素具有密切关系，这点许多研究均有提及[33-39]。在各施氮处理下，藜麦叶色翠绿，SPAD值较高，表明施氮处理能够提高藜麦叶片的叶绿素含量，从而增强藜麦叶片的光吸收能力，增强光合作用。藜麦在本地区春播的生育期大致为3—7月，高温高光照造成的呼吸休眠现象[40-41]还不明显，此时增强藜麦光合作用有助于提高藜麦的生物量和产量。与CK相比，各施氮处理的叶长、叶宽均显著提高，这使得藜麦叶片面积增大，有利于提高藜麦的光合作用。

同时，本研究发现氮素摄入会改变藜麦的叶形。从长宽增加值和增加比例上看，相应的P值差异暗示了氮素摄入促使藜麦叶片在叶脉垂直方向上有更大幅度的延长，这与各施氮处理下叶片的长宽比下降是吻合的。营养条件造成叶形的变化也在其他相关报道中提及[20，42]。

3.3 藜麦对氮源铵态氮、硝态氮吸收的倾向性

对比CK和各施氮处理发现，各施氮处理的干质量相比于CK在穗、分枝、主茎3个部分都有显著增加，这意味着无论是铵态氮还是硝态氮都对藜麦生长具有作用，铵态氮、硝态氮都可以作为藜麦生长的补充氮源。本研究发现，在单纯施用硝态氮的处理（E处理）下，单株和穗干质量最高。对比同样施肥处理下是否添加DMPP的2个组别（A与B、C与D、E与F）发现，普遍出现不添加硝化抑制剂处理的单株和穗干质量大于添加硝化抑制剂的处理，这意味着硝化抑制剂可能会阻碍藜麦的氮素吸收。在本试验中，硝化抑制剂的存在对藜麦可吸收的氮素量影响较小，但是会阻碍铵态氮被转化为硝态氮。由此可见，硝态氮更适于作为藜麦的补充氮源。

施肥会影响植株的营养和干物质分配[43-45]。本研究发现，在以硝态氮作为氮源的条件（E处理）下，藜麦的干物质会更加倾向于向穗中分配，从而削减其在分枝和主茎中的分配比例，提高收获指数。由此可见，在以收获籽粒作为栽培目的时，可能要更加注重硝态氮的运用，在调制各地区藜麦专用肥时可以优先考虑使用硝态氮肥。

4 结论

施用氮肥能够显著提高藜麦植株的茎粗和分枝长度，从而提高植株冠径，扩大植株受光面积，同时还能使藜麦叶绿素含量提高，叶面积增大。叶宽增加幅度大于叶长增幅，这种增幅的差异使得藜麦的叶形发生变化。在叶面积扩大、叶片叶绿素含量提高、植株冠径增大三者共同作用下，藜麦的光合能力得到提高。此外，施用氮肥能够使藜麦穗、分枝、主茎3个部分的生物量均有较大幅度的提高。在施氮处理下，藜麦在进行生物量分配时会倾向于向分枝中分配更多的生物量。与CK相比，各施氮处理分枝的干质量占比显著提高，主茎干质量占比降低。

铵态氮、硝态氮都对藜麦的生长具有促进作用，都可以作为藜麦生长的补充氮源。对比各施氮处理产量数据和是否添加硝化抑制剂DMPP可以看出，硝态氮适合作为藜麦的补充氮源，以硝态氮作为氮源时，藜麦的地上部、籽粒干质量及收获指数较高。

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