不同施氮水平对金菠萝苗期生长及养分吸收的影响

韩忠钰 金鑫 邓燕 赵艳 吕烈武 黄顺坚 李长江

摘  要：氮素是影響植物生长和养分吸收的重要养分之一，为深入理解菠萝氮素营养生理，本研究以金菠萝为试验对象，通过盆栽试验研究不同施氮水平（0、25、50、100、150、300 mg/kg）对金菠萝苗期植株生长、叶绿素和类胡萝卜素含量以及养分吸收的影响。结果表明：随施氮水平增加，金菠萝植株的叶片数、地上部干重、根系干重和总干重都持续增加，在300 mg/kg时生长最好;D叶中叶绿素a、b和类胡萝卜素含量随施氮水平升高呈先升后降的趋势，在100 mg/kg时达到最大值;施氮水平增加提高了金菠萝植株N、P、K的吸收;随施氮水平升高，茎、叶中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量上升，但茎、根中Fe含量下降，除Fe以外的中微量元素吸收量呈增加趋势。因此，本试验条件下，施氮水平增加促进了金菠萝苗期生长与养分吸收。

关键词：金菠萝;氮素;叶绿素;养分吸收

中图分类号：S668.3      文献标识码：A

Effects of Different Levels of Nitrogen Application on the Growth and Nutrient Uptake of Pineapple Variety ‘MD-2 at Early Growth Stage

HAN Zhongyu1， JIN Xin1， DENG Yan2， ZHAO Yan1， LYU Liewu3， HUANG Shunjian3， LI Changjiang1*

1. College of Tropical Crops， Hainan University / Hainan Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization of Tropical Biological Resources， Haikou， Hainan 570228， China; 2. College of Resources and Environment， Southwest University / Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin， Beipei， Chongqing 400715， China; 3. Hainan Provincial Soil and Fertilizer General Station， Haikou， Hainan 570203， China

Abstract： Nitrogen （N） is one of the essential macro nutrients affecting plant growth and nutrient uptake. In this study， the effects of different application levels of N （0， 25， 50， 100， 150， 300 mg/kg） on plant growth， chlorophyll and carotenoid content， and nutrient uptake of pineapple variety ‘MD-2 at early growth stage were investigated in a pot experiment. The leaf number， above-ground dry weight， root dry weight and total dry weight of the ‘MD-2 pineapple plant continued to increase with the increase of N application level， and the growth was the best at 300 mg/kg. The content of chlorophyll a， b and carotenoid in D-leaf firstly increased and then decreased in response to increased N application level， reaching the maximum value at 100 mg/kg. Plant N， P and K uptake generally increased as the N application level went up. The content of Ca， Mg， Mn， Cu， and Zn increased in stem and leaves with increased N application， but the Fe content reduced， and as a result the total uptake of investigated intermediate nutrients and micronutrients except Fe increased. To sum up， under the condition of this experiment， the increase of N application level promoted the growth and uptake of most nutrients of ‘MD-2 pineapple.

Keywords： ‘MD-2 pineapple; nitrogen; chlorophyll; nutrients

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.014

菠萝（Ananas comosus）是一种典型的热带作物，在生长的过程中对养分的需求比较大，施肥是菠萝种植过程中重要的措施。金菠萝（‘MD-2）是由美国夏威夷菠萝研究院Del Monte Inc.培育的优良鲜食品种，属于国际贸易主流菠萝品种之一，近年来陆续引进到海南、广东、广西等菠萝主产区，表现出较好的市场潜力[1-2]。

氮素作为植物必需的大量营养元素之一，是多种生命物质的组成部分，对植物的生长、发育具有重要影响[3]。作为菠萝生长中基本元素之一的氮素，它决定了菠萝的生长和产量[4]。施用氮肥会增加菠萝产量，也会增加植株对N、P、K及中微量元素的吸收[5];氮素供应不足会导致产量下降，但氮素过量会对果实品质和环境造成影响[6-7]。由于氮肥合理的用量对菠萝生长有重要的影响，因此，本试验研究不同施氮水平下金菠萝苗期生长及养分吸收的响应，为进一步探讨金菠萝在生产中合理的施氮量提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

盆栽试验于2017年12月3日至2018年7月16日在海南大学海甸校区热带作物学院基地的温室大棚中进行。试验用金菠萝苗高50 cm左右。盆栽土壤为砂土（砖红壤），土壤基础理化性状为：pH 5.2，有机质1.02%，碱解氮32.07 mg/kg，有效磷314.64 mg/kg，速效钾40.80 mg/kg。

1.2  方法

试验共设置6个施氮水平：0、25、50、100、150、300 mg/kg，每个施氮水平设置3次重复。用NH4NO3提供氮素（底肥∶追肥=1∶1）。每个处理用作底肥的施氮量在装盆时配制成溶液喷施，与土混匀;追肥以营养液形式在种植后4周施入。其他养分供应为：P2O5 100 mg/kg，用KH2PO4提供;K2O 200 mg/kg，用KH2PO4和K2SO4提供;磷钾肥（底肥∶追肥=1∶1）均以营养液形式施入土壤中。每盆装风干过2 mm筛的供试土壤15 kg，定植金菠萝苗1株，定期进行水分管理。

1.2.1  叶片数、D叶长、D叶宽、干重的测定  取每个处理的整株样带回试验室，将植株分为根、茎、叶3部分，叶片数直接计数;选择D叶（菠萝植株最长的功能叶）测量长度和宽度后记录，同时取少量鲜样用于测定叶绿素和类胡萝卜素含量;再分别将不同部位样品用去离子水快速清洗干净，擦干后切成小块放入纸袋中，在烘箱中于105 ℃杀青40 min，再在80 ℃下烘干至恒重，称量，记录。

1.2.2  叶绿素和类胡萝卜素含量的测定  采用乙醇浸提法测定[8]，公式如下：

上述公式中，V为提取液体积;W为鲜重;OD490、OD649、OD665分别为该波长的吸光度。

1.2.3  植株养分含量的测定  将烘干称重后的植株样品分别磨碎待用。其中N采用奈氏比色法、P采用钼锑抗比色法进行测定、K采用火焰分光光度计进行测定;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用原子吸收分光光度计进行测定[9]。

1.3  数据处理

所有数据采用Microsoft Office Excel 2010和IBM SPSS Statistics 20软件进行整理与统计分析。

2  结果与分析

2.1  不同施氮水平对植株生长的影响

从图1可以看出，随着施氮水平的增加，金菠萝叶片数、D叶长、D叶宽有逐渐增加的趋势。其中叶片数在施氮和不施氮处理间差异显著，施氮水平在25～150 mg/kg增加时对叶片数无显著影响;300 mg/kg处理的叶片数显著高于0～100 mg/kg的处理（图1A）。D叶长在0～100 mg/kg时无显著性差异，此后明显增加，在300 mg/kg时达到最大值（图1B）。同样，D叶宽随施氮水平增加而持续增加，在最高施氮水平获得最高值（图1C）。

从表1可以看出，施氮处理对金菠萝生物量具有显著影响，表现为根、叶和整株干重随施氮量增加总体呈上升趋势，不施氮处理显著低于施氮处理，施氮量在25～150 mg/kg時无显著差异，在300 mg/kg时显著增加;不施氮处理茎干重明显低于施氮处理，在50～300 mg/kg范围内随施氮量增加茎干重呈先升后降的趋势，在150 mg/kg时值最大;施氮量在0～150 mg/kg范围内对地下部和地上部的干物质分配比例无显著影响，但施氮量达300 mg/kg时地下部分配比例显著高于不施氮处理。

2.2  不同施氮水平对叶绿素与类胡萝卜素含量的影响

施氮水平对金菠萝苗期D叶的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量的影响如图2所示。由图2可以看出，随施氮水平升高，叶绿素a、b和类胡萝卜素的响应趋势较为一致，即施氮量在0～50 mg/kg的含量总体低于100～300 mg/kg含量，施氮量在

100 mg/kg时含量最高。

2.3  不同施氮水平对养分吸收的影响

2.3.1  大量元素  从表2可知，叶和茎中N、P、K的含量都是在施肥量达到300 mg/kg时达到最大值。随着施氮水平的增加，金菠萝根、茎、叶中的N含量在逐渐增加。随着施氮量的增加，茎中P含量在0～150 mg/kg变化不显著;根中P含量

不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments （P<0.05）.

不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments （P<0.05）.

随施氮水平的升高整体变化不明显。随着施氮量的增加，茎、叶中的K含量明显升高;根中K含量则随着施氮量的增加表现为先增加后减少，在25 mg/kg时达到最高水平。由表2可知，金菠萝大量元素中K含量最高，其次是N含量，最低为P含量。吸收量情况见表5。

2.3.2  中量元素  從表3可以看出，随着施氮量的增加，叶片中Ca含量在0～150 mg/kg时变化不显著，300 mg/kg时升高，达到最大值;茎中的Ca含量随着施氮水平的升高逐渐升高，在施氮量达300 mg/kg时与其他处理相比有显著增加;根系中Ca含量的变化不显著。叶片和根中Mg含量随施氮水平增加变化不显著;茎中Mg含量随着施氮水平增加有逐渐上升的趋势。由表5可知，金菠萝对Ca的吸收量大于Mg。

2.3.3  微量元素  从表4可以得出，叶片中Fe含量随着施氮水平升高有所上升，但增长不显著，在最高施氮处理时可达最大值;茎中Fe含量在不施氮时显著高于施氮处理，呈下降趋势;根中Fe的含量随施氮量的增加变化不显著。随着施氮量增加，叶片和茎中Mn含量总体呈上升趋势，在最高施氮处理含量最高;而在根中则有先下降再上升的趋势，在最高施氮处理含量达到最大值;施氮量在0～100 mg/kg时，Mn含量表现为叶>茎> 根，在150～300 mg/kg时，则是茎>叶>根。叶片和茎的Cu含量随施氮量升高总体呈上升趋势，根系中Cu含量则未表现出明显变化规律。随施氮量上升，茎和叶中Zn含量总体表现为先增加后下降的趋势，并在300 mg/kg的施氮量下达最大值;而在根中，则表现为先上升后下降的趋势。由表5可知，金菠萝对微量元素的吸收量大体表现为Fe>Mn、Zn>Cu。

3  讨论

本研究中，与不施氮相比，施氮可以显著促进金菠萝生长，在25～100 mg/kg的施氮量间，金菠萝叶片数、D叶长度和宽度、生物量随施氮水平的升高增加幅度较小，在150～300 mg/kg时则显著增加，与谭宏伟[10]的研究结果较为一致。其他作物上研究表明，过高的氮素供应会抑制作物生长[11-13]。本研究中最高施氮处理300 mg/kg对金菠萝生长仍有明显的促进作用，这可能主要是因为供试土壤含氮量较低，表明当土壤含氮水平低时，需要较高的氮素供应才能促进金菠萝生长。氮素是影响光合色素合成的主要养分之一。随施氮量增加，金菠萝D叶中叶绿素和类胡萝卜素的含量总体表现为先升高后略有降低的趋势，在施氮为100 mg/kg时达到最高水平。该结论与在其他作物上的相关研究中所得出的结论一致，随施氮量升高叶绿素和类胡萝卜素的含量表现为先升后降[14-15]。

前人研究表明，施用氮肥能够促进某些元素的吸收且在不同作物中的表现规律不同。对于大量元素的吸收，齐红岩等[16]对番茄的研究中发现，施氮可以促进番茄对P、K等养分的吸收;在对棉花的相关研究中则发现，施氮量高低对植株含P量没有影响，而N、K含量则随施氮量的增加而增加[17]。对于中微量元素的吸收，刘会玲等[18]在对甜高粱的相关研究中发现，随着施氮量的增加，在不同品种间，中微量元素含量的变化趋势表现为升高、降低或者是先升后降，没有一致的响应。本试验中发现，施氮量的增加明显提高了金菠萝植株中N、P、K的含量;中微量元素方面，施氮量增加提高了茎、叶中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量，但降低了茎、根中Fe的含量，明显促进了除Fe以外中微量元素的吸收。金菠萝的这种养分吸收响应反映了作物差异，但菠萝不同品种是否存在差异还需进一步研究。

综合以上分析，本试验条件下，金菠萝生长随施氮水平增加呈不断上升趋势，在最高施氮量300 mg/kg时生长最好，但D叶中叶绿素和类胡萝卜素含量则在100 mg/kg时最高，除Fe之外，其他主要养分吸收均随施氮水平升高而增加。由于本研究只关注了施氮水平对金菠萝苗期生长和养分吸收的影响，下一步研究需考虑生长中后期植株响应，并深入研究氮素营养的生理作用机制。

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责任编辑：白  净