全 文 ：文章编号 :100028551 (2000) 0320163204
稀土对碳酸氢铵增效作用的研究
朱永懿 杨俊诚 陈景坚 刘学莲
(中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京 100094)
摘要 :应用15N 示踪法研究稀土与碳铵混配的情况下稀土对碳铵氮素的增效作用。结
果表明 ,稀土碳铵促进了作物根系生长 ,使根的干物重比不添加稀土的对照提高
7134 %～2718 % ,产量提高 4117 %～6130 %。在谷子和小麦试验中 ,稀土碳铵中的
氮素利用率分别比对照提高 8184 %和 5124 % ,差异达到显著水平。表明稀土与碳铵
混配施用时 ,稀土对碳铵有增效作用。
关键词 :稀土农业应用 碳铵 15N 示踪
收稿日期 :1998208213
资金项目 :国家科委“九五”重点科技项目
作者简介 :朱永懿 (1940 —) ,女 ,广州人 ,中国农业科学院原子能利用所研究员 ,从事核技术农业应用及稀土农用研究。
“八五”期间 ,我国开始研制稀土碳铵复混肥 ,为碳铵寻找出路。通过几年的努力 ,稀土碳
铵复混肥的生产能力已达到一定规模 ,使我国稀土农用事业和碳铵的应用都取得新的进展。
虽然关于稀土的作用机理已有不少报道[1～7 ] ,但是稀土在复混肥中和在土施的情况下对氮磷
钾肥料的增效作用方面的研究报道较少。本文利用15N 示踪法研究了稀土对碳铵中的氮素的
增效作用 ,试图为稀土碳铵复混肥的开发应用提供科学依据。
1 材料和方法
111 材料
11111 土壤 供试土壤为北京地区褐土 ,其农化性状见表 1。
表 1 土壤农业化学性状
Table 1 Agrochemical property of the soil
项 目
item
有机质
organic matter
( %)
全氮
total N
( %)
水解氮
soluble N
(ppm)
速效磷
available P
(ppm)
速效钾
available K
(ppm)
p H
谷子土
millet soil
31135 01085 75173 198 57 8
小麦土
wheat soil
01699 0103 31118 25188 6412 717
11112 肥料 15N H4 HCO3 是由上海化工研究院生产 ,丰度分别为 41009 %(谷子及小麦用)和
361 核 农 学 报 2000 ,14 (3) :163～166Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
51530 %(春小麦用) 。稀土采用河南商丘冶炼厂生产的硝酸稀土 ,稀土氧化物含量 38 %。
11113 供试作物 谷子 (京谷 1 号) 、小麦 (品种 : Pavon) 。
112 试验方法
试验用盆栽方法进行。处理分为基施碳铵复混肥 (对照) 和基施稀土碳铵复混肥 ,每个处
理设 4 次重复。每盆装土 215kg ,施氮量按 18715kg/ hm2 计 ,养分配比按 N∶P2O5∶K2O = 2∶1∶
1 ,稀土按肥料重量的 011 %加入 ,与肥料充分拌匀。
113 样品处理及分析方法
在作物成熟期取样 ,经清水洗净 ,60 ℃烘干 ,磨碎后备用。样品全氮含量采用凯氏法 ,15 N
分析采用质谱法分析。
2 试验结果
211 稀土碳铵对作物产量的效应
表 2 表明 ,在碳铵复混肥中添加稀土 ,可提高谷子和小麦的产量。谷子的生物产量增加
12178 % ,籽粒增产 6130 % ;小麦生物产量增加 1158 % ,产量增加 4117 %。两种作物中 ,稀土
碳铵对根促进作用表现比较一致 ,谷子根的干物重比对照增加 27180 % ,小麦则增加 7134 %。
表 2 稀土碳铵对作物产量的影响
Table 2 Effect of rare earth2ammonium bicarbonate on output
作物
plant
处理
treatment
籽粒
seed
(g/ pot) 增产
increase ( %)
茎叶
stem
(g/ pot)
根
root
(g/ pot)
生物产量
Biomass
(g/ pot) 增产
increase ( %)
谷子 A 12170 26150 1189 41109
millet B 13150 6130 30145 2139 46134 12178
小麦 A 61896 71885 71885 151652
wheat B 71183 4117 71771 71771 151899 1158
注 :处理 A 为碳铵、B 为稀土碳铵
Note : Treatment A :carbonate ammonium , B :earth2ammonium bicarbonate
212 稀土碳铵对作物吸收氮素的影响
分析表明 ,稀土碳铵对植株中氮素的积累有促进作用。在谷子试验中 ,植株总氮量比对照
增加 12102 % ,其中茎叶中增加 13183 % ,籽粒中增加 4169 % ,谷糠中增加 28168 % ,根中
22154 %。小麦的试验结果也表现为植株各个器官中干物质含量均比对照增加 ,但是增加的幅
度比谷子小 ,变动在 1175 %～7136 %之间 (表 3) 。说明稀土有促进植物吸收氮素的作用。
表 4 结果表明 ,作物吸收的肥料氮主要分布在谷穗和小麦籽粒中 ,占植株中来自肥料氮素
含量的 5311 %～6813 %。其次是茎叶 ,约占 2815 %～4218 % ,根部最少 ,仅占 3 %左右。施用
稀土碳铵 ,促进了作物对肥料氮的吸收和积累 ,植株各个器官中肥料氮的含量均高于对照 ,其
中谷子籽粒中肥料氮的积累比对照增加 13135 % ,小麦籽粒则相应增加 17103 %。因此 ,氮肥
利用率也相应得到提高。籽粒的氮肥利用率提高 2106 %～3197 %。
461 核 农 学 报 14 卷
表 3 稀土碳铵对植株中氮素积累的影响
Table 3 Effect of rare earth2ammonium bicarbonate on the dist ribution of N
作物
plant
处理
treatment
茎叶
stem
籽粒
seed
(mgN/ pot)
谷糠
husk
根
root
总计
total
增加
increase ( %)
谷子 A 24017 28117 8019 2113 62411
millet B 27410 29419 10411 2611 69911 12102
小麦 A 8515 19313 - 915 28813
wheat B 8710 20418 - 1012 30210 4175
表 4 15 N标记肥料氮在植株各器官中的分配
Table 4 Distribution of N from 15N labelled fertilizer in plant organs
作物
plant
处理
treatment
籽粒 seed
(mgN)
利用率
utilization rate
( %)
茎叶 stem
(mgN)
利用率
utilization rate
( %)
根 root
(mgN)
利用率
utilization rate
( %)
谷糠 husk
(mgN)
利用率
utilization rate
( %)
谷子 A 6414 15144 5511 13122 4159 1110 1713 4114
millet B 7310 17150 8119 19165 7180 1187 2816 6186
小麦 A 12313 23131 5419 10138 5135 1101 - -
wheat B 14413 27128 6012 11138 6174 1127 - -
由表 5 可见 ,稀土碳铵可以提高作物对碳铵中的氮素利用率。在谷子试验中 ,施用稀土碳
铵的氮素利用率比施用碳铵的对照组提高 8184 % ,小麦则提高 5124 % ,差异达到显著水平。
从表 6 的结果来看 ,稀土碳铵对土壤中氮素损失没有什么影响 ,与没有添加稀土的对照比
较 ,氮素损失率基本相同。
表 5 稀土碳铵对植株吸收利用氮素的影响
Table 5 Effect of rare earth carbonate2ammonium on nit rogen utilization of plant
作物
plant
处理
treatment
全氮量
total N
吸收肥料氮
N from fertilizer
吸收土壤氮
N from soil
mgN/ pot
肥料氮利用率
N utilization rate
( %)
谷子 A 62416 15413 48314 37104
millet B 69911 19113 54418 45188
小麦 A 28813 18315 10418 34170
wheat B 30210 21113 9117 39194
表 6 稀土碳铵对肥料氮素平衡的影响
Table 6 Effect of rare earth carbonate2ammonium on the equilibrium of nit rogen from fertilizer
作物
plant
处理
treatment
施氮量
applied N
(mgN)
植株利用
utility by plant
(mgN) ( %)
土壤残留
remain in soil
(mgN) ( %)
氮素损失
nitrogen lose
(mgN) ( %)
小麦 A 529 18315 34170 12410 23144 22116 4119
wheat B 529 21113 39194 99133 18178 21814 4113
3 讨 论
汤锡珂等人的研究表明 ,稀土对植物根系生长有明显的促进作用[3～5 ] ,且提高了植物根
系的活力 ,促进作物对营养元素的吸收[2 ,6 ,7 ] 。杨家朴等人的研究表明 ,稀土有提高小麦叶片
561 2 期 稀土对碳酸氢铵增效作用的研究
内铵态氮含量 ,降低硝态氮含量的作用 ,其原因是经稀土处理提高了植株内的硝酸还原酶的活
性 ,促进了硝态氮向铵态氮转化[6 ,7 ] 。可认为施用稀土促进了根系生长发育 ,提高根系的活
力 ,有利于氮素等营养元素的吸收 ,植株的总氮量增加。由于硝酸还原酶活性的提高 ,使硝态
氮很快转化为铵态氮 ,带动了氮的还原代谢 ,提高了植株蛋白质含量 ,对提高产量有利。结果
表明 ,基施稀土碳铵具有良好的增效作用 ,表现在促进作物根系生长 ,根的干物重增加。同时
植株中全氮含量增加 ,说明在稀土与碳铵等肥料配合作基肥施用时 ,稀土对促进作物生长和促
进植株吸收氮素 ,与上述学者对稀土的研究结果相似。同时 ,15 N 示踪试验结果表明 ,稀土碳
铵中的氮素利用率比不添加稀土的对照提高 5124 %～8124 % ,说明稀土具有提高作物对碳铵
的利用率的增效作用。至于稀土碳铵的后效作用尚待研究。
4 小 结
碳铵添加稀土后 ,对作物的生长发育有好的作用 ,使谷子和小麦产量分别增加 6130 %和
4117 %。同时促进作物对氮素吸收 ,使碳铵中的肥料氮的利用率显著提高。其中谷子对肥料
氮的利用率比对照组提高了 8184 % ,小麦提高了 5124 %。在氮素损失方面 ,稀土碳铵与对照
无差别。可以初步说明稀土在稀土碳铵中具有增效作用 ,表现在促进作物对氮素的吸收 ,显著
提高碳铵中的氮素利用率 ,增加了植株中的干物质积累 ,为作物增产打下了基础。
参考文献 :
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INCREMENTAL EFFECT OF RARE EARTH2AMMONIUM BICARBONATE
ZHU Yong2yi YAN G J un2cheng CHEN Jing2jian L IU Xue2lian
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , CA A S , Beiji ng 100094)
ABSTRACT : The incremental effect of rare earth ammonium bicarbonate was investigated by
15 N trace technique. The results showed that since the rare earth2ammonium bicarbonate promot2
ed the growth of plant roots ,the dry weight of root increased by 7134 %～2718 % over the con2
trol and output increased by 4117 %～ 6130 %. The util ization rate of nitrogen increased by
8184 %～5124 % over that of control in the experiment with wheat and millet and the differ2
ences were signif icant. The results indicate that the rare earth elements promote the util ization of
nitrogen in ammonium bicarbonate when they are applied in the appropriate composition.
Key words :agricultural application of rare carth ; ammonium bicarbonate ; 15N tracer ; incremental
effect
661 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2000 ,14 (3) :163～166