全 文 ：文章编号:1000-1573(2005)05-0011-05
氮素形态和不同 pH 值对金脉
单药花生长的影响
马作敏1 , 　林　杉2 , 　游　捷1
(1.中国农业大学 农学与生物技术学院 , 北京 100094;2.中国农业大学 资源与环境学院 , 北京 100094)
摘要:在 pH 4.4 、 5.7、 7.0 的水培条件下 , 分别供应NO3 --N 、NH4 +-N 和 NH4NO3 3 种不同形态的氮源 ,研
究不同形态氮素和 pH 值对金脉单药花(Aphelandra squarrosa)生长的影响。 结果表明:金脉单药花供给
NH4NO3 时叶面积 、生物量最大 , 仅供 NH4 +-N 时叶面积 、生物量最小 , 且叶面积与生物量呈极显著正相关;在
供给 NO 3--N时开花率最小 ,供给 NH4 +-N 时开花率最大;当营养液 pH 4.4 和 5.7 时 ,氮素形态对金脉单药
花生长产生一定影响 ,表现出叶面积 、生物量均为 NH4NO 3>NO 3--N>NH4 +-N;pH 7.0 时 ,虽然施用不同的
氮肥会对其生长产生一定的影响 , 但差异并不显著。
关　键　词:NO3--N;NH4 +-N;NH4NO3;pH;金脉单药花
中图分类号:S 68　　　　　　　　文献标识码:A
Growth of Aphelandra squarrosa as affected by
N-form and nutrient solution pH
MA Zuo-min1 , LIN Shan2 , YOU Jie1
(1.College of Ag ronomy and Biotechnolo gy , China Ag riculture University , Beijing 100094 , China;
2.Co llege of Resource and Environment , China Agriculture University , Beijing 100094 , China)
Abstract:The experiment w as conducted under controlled hydroponics to investigate the grow th of
Aphelandra squarrosa as influenced by N-Form (NO3--N , NH4+-N and NH4NO3)and nutri-
ent solut ion pH (4.4 , 5.7 and 7.0).The results indicated that the leaf area of Aphelandra squar-
rosa and biomass were highest w hen NH4NO3 was the N source.While utilizing NH4+-N as the
sole N source they w ere low est.Besides , there w as a signif icantly linear relationship betw een leaf
area and biomass.The flow ering rate of Aphelandra squarrosa was obviously increased when NH4+
-N as the sole source.When solution pH was 4.4 or 5.7 , the g row th of plant was affected by N-
form in a degree.When solution pH was 7.0 , the effect of N-form on the g row th of plant was not
significant.
Key words:NO3--N;NH4+-N;NH4NO3;pH;Aphelandra squarrosa
　　NO3--N 和 NH4+-N 是植物可以直接吸收
和利用的两种氮源 ,给植物供应不同形态氮素后 ,植
株的根际 pH 值可能发生相应的变化 ,进而影响某些
微量元素的有效性 。一般而言 ,供应NO3--N时 ,使
根际 pH值上升;反之 ,供应 NH4+-N时 ,使根际 pH
值下降 。介质 pH 是影响植物生长和养分吸收的重
收稿日期:2005-03-17
基金项目:农业部“引进国外先进农业科学技术 948 项目”
作者简介:马作敏(1979-), 女 ,山东潍坊人 , 在读硕士研究生 ,研究方向为花卉营养生理.
第 28卷第 5期
2 0 0 5年 9月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICU LT URAL UNIVERSI TY OF HEBEI
　 　 Vol.28 No.5
Sep .2 0 0 5
要环境因素之一 ,过高或过低不仅影响植物的生长发
育 ,而且影响植物对铵态氮和硝态氮的吸收[ 1] 。
花卉栽培过程中 ,南方花卉栽植到北方 ,通常会
出现一些营养障碍方面的问题 ,引起植物生长发育
不良甚至死亡 。但究竟是由于北方土壤 pH 值较
高 、微量元素的有效性较低;还是北方土壤硝化作用
较强 ,土壤中主要的氮素形态以硝态氮为主 ,不适宜
南方酸性条件下所发育的花卉生长 ,是本研究所关
注的问题 。
金脉单药花(Aphelandra squarrosa)又称金脉
爵床 ,为爵床科单药花属多年生常绿亚灌木状草本
观叶观花植物 。金脉单药花具有较高的观赏价值 ,多
盆栽种植于厅堂 、会客室 、展厅等处 ,南方则种植于花
径 、花坛等处 ,与红花植物相配植 ,增添园林景观 。本
试验采用水培方法 ,研究了营养液中不同形态氮素和
pH值对金脉单药花生长和营养状况的影响 , 以便为
花卉生产中氮肥施用技术提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　植物培养
选取株高 10 cm 左右 ,生长均匀 、健壮的金脉单
药花幼苗 ,用去离子水清洗根部的介质 ,全部转移到
1/3浓度的 NH4NO3营养液中预处理 3 d ,然后转移
到装有不同处理的完全浓度营养液的通气黑色塑料
小桶中 ,每桶 3株。营养液采用改进的 Hoagland营
养液[ 2] ,每桶 4.5 L。营养液每周更换 1次 。
试验设 3个 N 形态处理 , NO3--N 、NH4+-N
和 NH4NO3;3个 pH 水平 , 4.4 、5.7 、7.0 ,每处理重
复 3次 。其中 N的总浓度为 7.14 mmol/L ,其他营
养元素的浓度分别为:K , 3.85 mmol/ L;P , 1.00
mmol/L ;Ca , 3.00 mmol/L;Mg , 2.00 mmol/ L;Fe ,
5.00 mg/L;B , 0.50 mg/L;Mn , 0.50 mg/L;Zn ,
0.05 mg/ L;Cu , 0.02 mg/ L;Mo , 0.01 mg/ L。各元
素分别由 Ca (NO3)2·4H2O 、 KNO3 、 (NH4)2SO4 、
KH2PO4 、 K2SO4 、 KCl、 CaCl2 、 MgSO4 · 7H2O 、
Fe-EDTA 、 H3BO3 、 MnCl2·4H 2O 、 ZnSO4·7H2O 、
CuSO4·5H2O 、 Na2MoO4 ·2H2O 提供 。光强为
(100±10)μmol/ (m2·s), 光/暗周期为 14 h/10
h , 白天温度 24 ～ 28 ℃, 夜间温度 18 ～ 24 ℃。每
天早 、中 、晚校正 pH 值 , 使其基本稳定在各处理
目标值范围内。
1.2　测定方法
试验一个月后进行采样。
叶片的 SPAD 值测定:采用手持叶绿素仪计
(SPAD-502型 , 日本);测定部位为由上而下数第
4叶位完全展开叶。
植株地上部和地下部干重:将金脉单药花地上
部和根系分开收获 。然后将植物用去离子水洗净 ,
装袋 ,在 105 ℃下杀青 30 min ,随后在 65 ～ 70 ℃下
烘干至恒重 ,进行称重 。
元素测定:烘干后的植物样先用粉碎机(Culat ti
Typ MFC , CZ 13 , 德国)粗粉 ,再用球磨机(MM200
型 ,德国)细粉 ,碳氮含量采用元素分析仪(EA1108
型 ,意大利)。
地上部叶面积测定采用复印法;根系参数用
SNAPSCAN 310 扫描仪和Wurzel根系图像处理软
件 。试验获得的数据采用 SAS 数据统计软件进行
统计分析(SAS8e , 1989)。
2　结果与分析
2.1　营养液中不同氮素形态和 pH值对金脉单药
花叶面积和干物质累积的影响
　　在 pH 4.4和 pH 5.7 时 ,不同形态氮素对植株
叶面积的影响表现出相同的规律 ,即供应 NH4NO3
>NO3--N>NH4+-N ,且处理间差异显著(表 1)。
pH 7.0时 ,各氮处理之间叶面积虽无显著差异 ,但变
化趋势也与前者相同。另外 ,无论供应何种氮源 ,金
脉单药花叶面积均在 pH 5.7时达到最大 ,在 pH 7.0
时最小;且在供应 NO3--N 和 NH4NO3时 , pH 5.7
和 pH 7.0时两处理间差异达到显著水平 。
表 1　氮素形态和营养液 pH值对金脉
单药花叶面积的影响
Table 1　Effect of N forms and nutrient solution pH on
the leaf area of Aphelandra squarrosa cm2/ plant
pH NO3
--N NH4NO3 NH4 +-N
4.4 282.2±16.8 cd 344.0±16.5 ab 249.0±25.0 d
5.7 316.4±19.0 bc 369.3±6.36 a 254.0±7.2 d
7.0 237.6±12.4 d 264.5±15.0 d 236.0±22.8 d
表 2　氮素形态和营养液 pH值对金脉
单药花叶绿素含量的影响
Table 2　Effect of N forms and nutrient solution
pH on SPAD of Aphelandra squarrosa SPAD 值
pH NO3
--N NH4NO3 NH4 +-N
4.4 46.09±1.64 d 51.69±1.41 bc 61.32±1.05 a
5.7 50.77±0.96 c 55.38±1.03 b 60.24±0.80 a
7.0 45.01±1.60 d 53.52±0.88 bc 54.48±1.90 bc
　　由于SPAD值与叶片叶绿素含量有很好的相关
性[ 3] ,而叶绿素的形成常常受到植物氮素营养状况
的影响[ 4] ,因此 ,很多试验中把 SPAD值作为衡量植
物氮营养的指标[ 5 , 6] 。本试验的结果间接证明:对
12　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 28卷
于叶绿素的含量而言 ,铵态氮是一种较硝态氮更高
效的无机氮源。主要表现在:pH 4.4和 pH 5.7时 ,
NH4
+-N 的加入使得金脉单药花 SPAD 值增大 ,
表现出的规律为 NH4+-N>NH 4NO3>NO3--N ,
且差异均达到显著水平(表2)。pH 7.0时 ,NO3--
N 为氮源时叶绿素的含量显著低于其他两个处理 ,
变化趋势也与前者相似。这个结果与其他类似试验
的结果是一致的[ 7] 。另外 ,当仅以 NO3--N 为氮
源时 ,pH 5.7 时 SPAD值显著高于其他两个处理;
仅供应 NH4+-N时 ,pH 7.0时叶绿素的含量显著
低于其他两个处理 。供应 NH4NO3 时 ,各 pH 值之
间叶绿素含量差别不大。
图 1　氮素形态和营养液 pH值对金脉单药花千重的影响
Fig.1　Effect of N forms and nutrient solution pH on
dry mass of Aphelandre squarrosa
金脉单药花地上部和地下部的干重变化规律大
致相同(图 1),即 pH 4.4和 pH 5.7 时 , NH4NO3≥
NO3
--N>NH4+-N;且仅供 NH4+-N 时的干重
明显低于其他两个氮处理。pH 7.0时 ,不同氮素形
态下干重变化不大。供应 NO3--N 和 NH4NO3
时 , pH 7.0时的干重显著低于其他两个 pH 值处
理 ,仅供应 NH4+-N 时 ,干重几乎不受 pH 变化的
影响 ,但地下部的干重随 pH 的升高有略微升高的
趋势。
2.2　营养液中不同氮素形态与 pH 值对金脉单药
花根系形态的影响
氮素形态是影响植物根系形态的一个重要因
素[ 8] 。根的干重对于根系吸收水分和养分的能力
只能提供有限的信息 ,相比之下 ,根长和根表面积更
有说服力 。随着营养液中氮素形态和 pH 值的变
化 ,根长和根表面积的变化趋势大致相同 ,即在同一
pH 下 ,供应 NO3--N>NH4+-N>NH4NO3 ,且根
长和根表面积均在以 NO3--N 为氮源 、营养液 pH
5.7时最大 ,在供 NH4NO3 、营养液的 pH 7.0 时达
到最小。仅供 NH4+-N 时 ,根长和根表面积有随
pH 的升高而升高的趋势 ,这与根的干重变化趋势是
一致的(表 3)。
表 3　氮素形态和营养液 pH值对金脉单药花根构型的影响
Table 3　Effect of nitrogen form and nutrient solution pH on the root morphology of Aphelandra squarrosa
pH
根长/(m·plant-1)
Roo t length
单位根系生物量的根长/(cm·g -1)
Specific root leng th
NO 3
--N NH4NO3 NH4+-N NO3--N NH4NO 3 NH4+-N
4.4 51.06±0.48 c 32.54±0.14 h 46.24±0.51 f 95.14±4.83 b 59.55±1.70 d 122.98±5.86 a
5.7 66.38±0.20 a 40.98±0.32 g 47.25±0.26 e 121.44±1.70 a 71.48±1.26 c 114.06±3.34 a
7.0 57.23±0.33 b 30.74±0.16 i 48.86±0.08 d 120.32±2.61 a 66.69±1.76 cd 116.69±3.01 a
pH
根表面积/(cm2·plant-1)
Roo t surface area
单位根系生物量的根表面积/(cm2·mg-1)
Specific root surface area
NO 3
--N NH4NO3 NH4+-N NO3--N NH4NO 3 NH4+-N
4.4 592.5±32.8 ab 478.5±18.6 cd 577.1±38.2 abc 1.10±0.02 de 0.88±0.05 f 1.53±0.04 ab
5.7 667.8±18.3 a 552.8±15.7 bcd 559.7±45.2 ab 1.24±0.01 cd 0.91±0.02 fe 1.45±0.07 ab
7.0 652.1±41.0 a 428.35±46.0 d 663.6±37.4 a 1.34±0.10 bc 0.93±0.10 fe 1.58±0.08 a
　　一般而言 ,根长和根干物质重随着氮素形态和
营养液 pH 的不同应该表现出相同的变化趋势[ 9] ,
但本试验的结果却不然 。在供应 NH4NO3 时 ,金脉
单药花的根的干重最大 ,但是根长和根表面积却是
最小。此外 ,单位根系生物量的根长和单位根系生
物量的根表面积 ,也显著低于其他两种氮处理 。供
应 NO3--N 和 NH4+-N 时 ,pH 5.7时 ,单位根系
生物量的根长最大 ,且显著大于 pH 4.4时的单位根
系生物量的根长。仅以 NH4+-N 作为氮源时 ,单
位根系生物量的根长几乎不受 pH 的影响 。在不同
pH 值下 ,3 种氮源 NO3--N 、NH4NO3 、NH4+-N
分别在 pH 5.7 、pH 5.7 、pH 4.4达到单位根系生物
13　第 5期　　　 马作敏等:氮素形态和不同 pH 值对金脉单药花生长的影响
量的最大根长。在不同氮素形态与营养液 pH 值的
交互作用下 ,不能够推出氮素形态下对根长和根物
质干的对应关系。这与玉米的研究结果是一致
的[ 9] 。
2.3　营养液中不同氮素形态与 pH 下金脉单药花
碳 、氮含量的变化以及开花情况
由表4可以看出 ,在 pH 4.4和pH 5.7时 ,金脉
单药花地上部的 N 的含量变化规律为 NH4NO3 ≥
NO3
--N >NH4+-N , C 的含量变化规律表现为
NH4
+-N ≥NH4NO3 >NO3--N;pH 7.0时 ,C 、N
的含量无显著差异 。而同一氮源下的不同 pH 之间
C 、N的含量均无差异 。
表 4　氮素形态和营养液 pH值对金脉单药花地上部 C、N 含量的影响
Table 4　Effect of nitrogen form and nutrient solution pH on the C and N content of Aphelandra squarrosa
pH
地上部 N含量　Shoot N content 地上部 C含量　Shoot C content
NO 3
--N NH4NO3 NH4+-N NO3--N NH4NO 3 NH4+-N
4.4 5.11±0.31 a 5.65±0.15 a 4.23±0.12 bcd 34.1±0.23 b 34.6±0.3 a 37.7±0.6 ab
5.7 5.08±0.11 a 5.29±0.22 a 4.02±0.13 d 34.0±0.5 b 34.6±0.3 a 37.2±0.7 ab
7.0 5.03±0.28 abc 4.99±0.24 abc 4.18±0.13 cd 35.6±3.0 ab 35.4±0.4 ab 37.0±0.5 ab
　　由图 3可见 ,供应 NH4+-N 时 ,金脉单药花的
C/N 比显著地高于其他两个 N 处理 。而同一氮源
下的不同 pH 值之间则无显著差异。
图 3　氮素形态和营养液 pH值对金脉单药花 CN的影响
Fig.3　Effect of N forms and nutrient solution pH on
the C/N of Aphelandra squarrosa
此外 ,收获时 ,NH4+-N 处理下的金脉单药花
开花率达到 80%(花蕾数 22), NH4NO3 下的开花
(花蕾数 11)率为 41%,而 NO3--N 下的开花率仅
为 15%(花蕾数 4)。
3　讨论
从上述分析可知 ,金脉单药花喜硝 ,混合态氮处
理下长势最好 ,仅供 NH4+-N , 生长受阻(图 1)。
大量试验表明 , 大部分喜硝的植物施用一定量
NH4
+-N ,植物生长会更好 。本试验中混合态氮处
理后植株的生物量最大 ,这极可能是因为增铵营养
比单一形态氮营养具有更强的氮吸收优势[ 10] ,提高
了叶片含氮量(表 4),并增大了植株叶面积(表 1),
有利于提高叶片光合速率 ,进而促进了金脉单药花
的生长。
一般来说 ,氮对叶绿素的含量影响较大 ,叶色的
深浅可以作为衡量植株体内氮素水平高低的标
志[ 4] 。但是在本试验中 , pH 4.4 和 pH 5.7 , 供应
NH4
+-N 时 ,叶色暗绿 ,叶绿素含量显著高于其它
两种氮处理 ,但地上部氮含量却显著低于其它两种
氮源。小白菜的研究结果表明 ,叶片 SPAD值与营
养液中 NH4+-N 的比例相关性很好[ 7] ,但是目前
尚未有有关机制的直接报道。有间接的结果表明:
NH4
+-N 营养提高了植物体内铁的活性[ 11] ,而叶
绿素含量与叶片中活性铁的含量有密切的相关
性[ 12] 。作者推测其机制可能是 NH4+-N 增加了
叶片中活性铁的含量 ,导致了叶绿素含量的升高 ,从
而使叶片SPAD值随铵态氮浓度的升高而增大 。
叶绿素含量高低是影响叶光合作用强度的主要
因素之一。通常情况下 ,叶绿素含量高 ,有利于植株
叶片进行光合作用 , 叶面积增大 ,生物量提高[ 4] 。
但本试验结果却恰恰相反 。pH 4.4和 5.7时 ,供应
NO3
--N 和 NH4NO3 金脉单药花的叶绿素含量都
显著低于供应 NH4+-N ,而叶面积和地上部干重
都显著高于供应 NH4+-N 的植株 。研究表明 ,植
物以 NH4+-N 为唯一氮源时 , NH4+容易扩散穿过
生物膜 ,阻碍质子驱动势的形成 ,破坏膜结构 ,诱发
氧化磷酸化和光合磷酸化与电子传递解偶联 ,降低
光合作用效率[ 13-15] 。因此 ,单一铵营养虽然显著
地提高了叶绿素的含量 ,但可能由于其光合作用效
率降低 ,引起植株生长下降 。
植物体内的营养状况可以影响植物的成花过
14　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 28卷
程。本试验中 ,植物收获时供给 NH4+-N 的金脉
单药花开花最多 ,而供 NO3--N 的金脉单药花开
花最少 ,这可能与氮的形态以及 C/N比有关。有报
道显示 , NH4+ -N 能诱导成花[ 16] ;20 世纪初 ,
KLEBS通过大量试验证明 ,对某些长日植物或者日
中性植物 ,当植物体内碳水化合物与含氮化合物的
比值高时 ,植物开花 ,而比值低时不开花或延迟开
花 ,据此提出开花的碳氮比(C/N)理论 。此后有人
用番茄做试验 ,也证实决定番茄开花的是 C/N ,比
值高则开花;反之则延迟或不开花[ 4] 。
不同氮素形态和不同 pH 对金脉单药花生长的
影响十分复杂。但是总的来看 ,在适于金脉单药花
生长的pH 下 ,如 pH 5.7 ,不同氮素形态对金脉单药
花生长产生一定影响 ,且有一定的规律。但当 pH
7.0时 ,即把喜酸的植物栽植到中性环境中 ,虽然施
用不同形态的氮肥会对其生长产生一定的影响 ,但
效果并不明显。故合理施肥虽然可以改善花卉的生
长 ,但并不能消除土壤自身 pH 变化对花卉生长所
带来的负面影响 。
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(编辑:郭桂仙)
河北省人大常委会常务副主任刘作田为《河北农业大学学报》百年刊庆题词:
百 年 办 刊　世 纪 兴 农
贺河北农业大学学报百年刊庆
刘作田
二★★五年九月
15　第 5期　　　 马作敏等:氮素形态和不同 pH 值对金脉单药花生长的影响