全 文 ：增铵营养对小麦氮及矿质营养含量和积累的影响*
戴廷波 曹卫星* * 孙传范
(南京农业大学农业部作物生长调控重点开放实验室,南京 210095)
Effects of enhanced ammonium nutrition on content and accumulation of nitrogen and mineral nutrients in
wheat plant. DAI T ingbo , CAO Weix ing , SUN Chuanfan ( K ey L aboratory of Crop Grow th Regulation of M i
nistry of Agr icultur e, Nanj ing Agricultural Univer sity , Nanj ing 210095) . Chin. J . A pp l. Ecol. , 2002, 13
( 3) : 382~ 384.
The hydroponics experiment w as conducted to study the nutr ition basis for growt h promotion of w heat by En
hanced Ammonium Nutr ition( EAN) . Compared w ith fertilizing NO-3 alone, EAN significantly increased N con
centration and accumulation in leaves, sheaths, and w hole plant, but there w ere not significant effects on roots.
EAN had no significant effects on concentration of P and K , but decreased that of Ca and Mg in w hole plant.
EAN increased accumulation of P, K, and Ca in w hole plant, and decreased that of Mg , w hereas single NH+4 de
creased accumulation of all mineral nutr ients. EAN had different effects on accumulation of mineral nutrients in
different g enotypes. Compared w ith fer tilizing NO-3 alone, EAN increased accumulation of P, K , and Ca of
YM158 and LZ953. For the accumulation of JDM , there was little r esponsive to EAN . T hese results indicated
that EAN promoted N absorption and increased accumulation of N , P, K, and Ca in w hole plant.
Key words Wheat, Enhanced ammonium nutrition( EAN ) , N accumulation, M ineral nutrient .
文章编号 1001- 9332( 2002) 03- 0382- 03 中图分类号 Q945, S512 101 文献标识码 A
* 国家自然科学基金资助项目( 39670428) .
* * 通讯联系人.
2000- 05- 22收稿, 2000- 12- 27接受.
1 引 言
增铵营养 ( EAN ) 即混合形态 N 营养 , 是相对于单一
NO-3 营养而提出的旱地作物 N 营养的新方法. 旱地作物在
NO-3 营养下生长优于 NH+4 营养[ 6] ,但在增铵营养下小麦等
旱地作物的干物质积累和产量显著高于两种单一形态 N 营
养[ 1~ 3, 5, 7] .同时, 我们的研究表明, 增铵营养对小麦生长的
促进效应具有明显的基因型差异[ 3] , 但其生理基础尚不明
确.由于植株对两种形态 N 的吸收和积累也影响对其它无
机离子的吸收, 因此, 在增铵营养下, 不同小麦基因型对 N
及 P、K、Ca、Mg 等营养元素的吸收和积累也会存在差异, 可
能影响小麦的生长.本研究旨在明确增铵营养对不同基因型
小麦植株离子吸收和积累的影响,探索增铵营养促进小麦生
长的营养生理机制,为小麦高产高效的 N 肥管理提供依据.
2 材料与方法
21 供试材料
为3 个对增铵营养具有差异反应的小麦基因型扬麦
158(敏感型 , YM158)、莱州 953(次敏感型, LZ953)和江东门
(迟钝型, JDM ) .
22 研究方法
221 植株培养 水培试验于 1999 年 3 月在南京农业大学
温室进行.水培容器为高 22cm、直径 24cm 的红桶, 处理为相
同总 N 浓度 ( 5 0mmolL- 1 )下不同的 NH+4 / NO-3 比例: 0/
100、50/ 50 和 100/ 0, 分别以 NO-3 、EAN 和 NH+4 表示, 每处
理 3 盆.营养液为修改了的 Hoagland营养液[ 4] ,营养液中 P、
K、Ca、Mg 和 Na 的浓度分 别为 10、3 0、1 5、10 和
0 5mmolL- 1 .为了维持营养液中NH+4 和 NO-3 的浓度及离
子平衡, 每 3d 更换 1 次营养液. 每天用 0 1mmol L - 1的
KOH 和HCl调 pH 至 5 5 左右.每天通气 2次, 每次 1h.
小麦种子经 1gL - 1的 HgCl2 消毒后置于培养皿中催
芽,芽长 1cm 时播于盛有石英砂的周转箱中 ,用 1/ 2 浓度的
单一 NO-3 营养液预培养.幼苗一叶一心时移栽.
2 2 2 取样与测定 小麦植株于六叶一心取样, 分为叶片、
茎鞘和根系, 烘干粉碎后测定 N 含量和矿质离子含量.植株
N 含量根据凯氏定氮法, P含量按磷钼蓝比色法测定, K、Ca、
Mg含量用 HP3500G 原子分光光度计测定. 根据离子含量
和生物量计算离子积累量. 所有数据均用 SAS 统计分析.
3 结果与分析
3 1 N含量和积累量
表 1 为不同形态 N 营养下植株的 N 含量和 N 积累量.
增铵营养下植株及不同器官的平均 N 含量均为最高, 且植
株、叶片和茎鞘的 N 含量显著高于 NO-3 营养, 根中 N 含量
无显著差异; NH+4 营养下叶片平均 N 含量显著高于 NO-3
营养, 而茎鞘和根中平均 N 含量无显著差异, 说明增铵营养
促进了小麦植株的 N 吸收. 此外, 增铵营养下敏感型扬麦
158 叶片 N 含量显著提高,但次敏感型莱州 953 和迟钝型江
东门叶片 N 含量与单一 NO-3 营养的未达显著差异.
应 用 生 态 学 报 2002 年 3 月 第 13 卷 第 3 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Mar. 2002, 13( 3) 382~ 384
表 1 增铵 N 营养对小麦植株 N 含量和积累量的影响
Table 1 Effects of EAN on concentration and accumulation of nitrogen in wheat plant
基因型
Genotype
处理
T reatment
N 含量 N concentrat ion ( % )
叶
Leaf
茎鞘
Sheath
根
Root
植株
Plant
N 积累量N accumulation ( mg/ plant )
叶
Leaf
茎鞘
Sheath
根
Root
植株
Plant
扬麦 158 NO-3 433b 360a 378a 402a 3283b 1414b 1169a 5866b
Yangmai 158 EAN 546a 387a 387a 471a 5364a 2035a 1315a 8714a
NH+4 449b 302a 326a 382a 2515b 1029c 651b 4195b
莱州 953 NO-3 437a 385a 331a 394a 2765b 1257b 1273a 5294b
Laizhou 953 EAN 523a 386a 376a 449a 4174a 1695a 1169a 7037a
NH+4 503a 407a 372a 447a 3000b 1194b 986a 518b江东门 NO-3 436a 339a 422a 409a 3144a 1166b 1265a 5576a
J iangdongmen EAN 508a 410a 432a 467a 3997a 1666a 109a 6753a
NH+4 516a 313a 441a 445a 3055a 965b 861a 4882a平 均 NO-3 439b 343b 395a 401b 3088b 1279b 1236a 5603b
Average EAN 526a 391a 396a 462a 4512a 1799a 1191a 7502a
NH+4 490a 341b 392a 425ab 2856b 1063a 833b 4752b
a、b为在 5%显著水平下的差异. a and b, signif icant at 5% levels of probabilit y, respectively 下同 The same below .
表 2 增铵营养对小麦植株矿质营养含量和积累量的影响
Table 2 Effects of EAN on concentration and accumulation of mineral nutrients in wheat plant
基因型
Genotype
处 理
T reatment
含量 Concentration ( % )
P K Ca Mg
积累量 Accumulat ion ( mg/ plant )
P K Ca M g
扬麦 158 NO-3 117a 279a 040a 026a 1712b 4148b 579b 380a
Yangmai 158 EAN 121a 289a 036a 020b 2222a 5414a 663a 364a
NH+4 103a 209b 027b 011c 1125c 2299c 296c 118b
莱州 953 NO-3 110a 276a 038a 024a 1468b 3700b 508b 315a
Laizhou 953 EAN 112a 276a 039a 020b 1754a 4327a 613a 316a
NH+4 106a 217b 031b 013c 1233c 2518c 362c 146b江东门 JDM NO-3 087a 286a 045a 022a 1192a 3904a 611a 301a
J iangdongmen EAN 083a 246ab 039b 014b 1205a 3574ab 558a 209b
NH+4 085a 202b 032c 009c 931b 2217b 355b 101c平 均 NO-3 105a 280a 041a 024a 1457b 3917a 566a 332a
Average EAN 105a 271a 038b 018b 1727a 4439a 611a 296a
NH+4 098a 210b 030c 011c 1096c 2345b 338b 121b
增铵营养比单一形态 N 营养显著提高植株平均总 N 积
累量(表 1) . 进一步分析表明, 增铵营养的叶和茎鞘中 N 积
累量比 NO -3 营养的显著提高, 对根 N 积累量则无显著影
响.说明增铵营养下植株 N 积累量的增加主要是提高地上
部器官的 N 积累量; NH+4 营养下各器官及植株总 N 积累量
均表现为最低的趋势. 对不同基因型的分析表明, 增铵营养
显著提高敏感型扬麦 158 和次敏感型莱州 953 的植株总 N
积累量及地上部器官叶片和茎鞘的 N 积累量, 而对迟钝型
江东门则无显著影响.
32 矿质元素吸收与积累
表 2 结果表明,植株平均 P、K 含量在 NO-3 营养和增铵
营养间没有明显的差异, 虽然增铵营养下扬麦 158 和莱州
953 表现略有提高. 植株 Ca、Mg 含量均随营养液中 NH+4 比
例的提高而降低, 但增铵营养下扬麦 158 和莱州 953 植株
Ca含量与 NO-3 营养无显著差异. 同时可以看出, NH+4 营养
下植株 K、Ca、Mg含量均显著降低. 已有研究表明, NO-3 营
养促进无机阳离子而抑制阴离子的吸收, NH+4 营养则相
反[ 6] ,与本研究结果相一致. 但在增铵营养下, 敏感型扬麦
158 和次敏感型莱州 953 植株的 K、Ca含量没有因生长介质
中 NH+4 的存在而明显降低.因此, 除 P含量外, 增铵营养下
不同品种吸收 K、Ca能力的差异可能影响植株的生长.
植株平均 P、K、Ca 积累量均呈增铵营养下最高、NH+4
营养下最低的趋势(表 2) .与 NO-3 营养相比, 增铵营养显著
提高了 P 积累量, 对 K、Ca无显著影响. 然而, 对不同基因型
的分析表明 ,增铵营养比 NO-3 营养显著提高了扬麦 158 和
莱州 953 的 P、K、Ca积累量, 而江东门的 K、Ca 积累量却略
有降低. 植株的平均 Mg 积累量随 NH+4 比例的增加呈降低
的趋势, 但扬麦 158和莱州 953 的 Mg 积累量在增铵营养和
NO-3 营养之间无显著差异, 江东门却显著降低. 因此, 增铵
营养提高了植株 P、K、Ca的积累量,促进了小麦的生长.
相关分析表明, 植株 N 积累量与矿质营养的积累量存
在正相关关系. 其中,植株 N 积累量与 P、K、Ca积累量达极
显著水平, 而与 Mg 积累量相关不显著,表明增铵营养显著
提高了植株的 N 积累量, 同时也提高了 P、K、Ca 积累量, 从
而共同影响小麦植株的生长.
4 结 论
4 1 增铵营养比 NO-3 营养促进了小麦的 N 素吸收, 显著
提高了小麦植株及叶片和茎鞘的 N 含量和 N 积累量, 对根
系无显著影响. 同时,不同品种的 N 素吸收与积累在处理间
表现明显的基因型差异.
4 2 与 NO-3 营养相比, 增铵营养下植株 P 含量没有明显
差异, K 含量保持较高水平. 增铵营养下植株 Ca、Mg 含量显
著降低, 但扬麦 158 和莱州 953维持了较高的植株 Ca含量 .
3833 期 戴廷波等:增铵营养对小麦氮及矿质营养含量和积累的影响
43 增铵营养提高了植株 P、K、Ca 积累量, 但不同基因型
的反应具有差异.增铵营养下扬麦 158 和莱州 953 的 P、K、
Ca积累量显著提高, 而江东门没有表现出明显差异. 植株
Mg 积累量随 NH+4 比例的增加而降低.
44 增铵营养促进了 N 吸收, 结果提高了 P、K、Ca的积累
量,从而共同促进了小麦的生长.
参考文献
1 Below FE, Heberer JA. 1990. T ime of availabilit y inf luences mixed
nit rogen induced in creases in grow th and yield of w heat . J Plant
Nu tr , 13: 667~ 676
2 Cao W, Tibbitt s TW. 1993. Study of various NH+4 / NO-3 mixtures for
enhancing grow th of potatoes. J Plant Nut r, 16: 1691~ 1704
3 Dai TB(戴廷波) , Cao WX(曹卫星) , Sun CF(孙传范 ) . 2000.
Responses of dif ferent w heat variet ies to mixed NH+4 / NO
-
3 nut rit ion
at early stage. J Nanj ing A gric Univ (南京农业大学学报) , 23( 1) :
14~ 18( in Chinese)
4 H ammer PA, T ibbit t s TW , Langhans RW , et al . 1978. Baseline
growth studies of ! Grand Rapids∀ lettuce in controlled en viron
m ents. J Amer S oc Hort Sci , 103: 649~ 655
5 H eberer JA, Below FE . 1989. M ixed nit rogen nut rition and produc
t ivit y of w heat grow n in hydroponics. A nn Bot , 63: 643~ 649
6 Salsac LS, MorotGaudry CJ. 1987. Nit rate and ammonium nut rit ion
in plants. Pla nt Physiol Biochem , 25: 805~ 812
7 Wang X, Below FE. 1992. Root grow th, nit rogen uptake, and t ille
ring of w heat in duced by m ixednit rogen source. Cr op S ci , 32: 997
~ 1002
作者简介 戴廷波, 男, 1969 年生, 博士, 讲师, 主要从事小
麦生理生态与生长模拟研究, 发表论文 10 余篇. T el: 025
4395713, Email: wheatph@ mail. njau. edu. cn
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4) Human exposure to ecopollutants: application to health risk
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384 应 用 生 态 学 报 13卷