全 文 ：秸秆还田与施氮对水稻根系分泌物及
氮素利用的影响研究
徐国伟，李帅，赵永芳，陈明灿，李友军
（河南科技大学农学院，河南 洛阳４７１００３）
摘要：秸秆还田及适宜的施氮水平，对于提高资源的利用效率及减少环境污染有着重要的意义，本研究以徐稻３号
为材料，在盆栽条件下设置３种氮肥水平与２种秸秆处理，研究了秸秆与氮肥处理下水稻根际分泌特性的差异及
其与养分吸收利用的关系。结果表明，在同一秸秆处理下，中氮（ＮＮ）增加结实期氮素的累积，提高氮（Ｎ）素的吸收
利用率，同时，ＮＮ处理下根系分泌物中苹果酸、琥珀酸、有机酸总量、氨基酸的含量及根系活性上升。在同一氮肥
处理下，秸秆还田提高Ｎ素吸收累积，增加根系分泌物中苹果酸、琥珀酸及草酸的含量，降低柠檬酸的含量，根系分
泌物中有机酸总量、氨基酸含量及根系活性在秸秆还田后明显上升。相关分析表明，结实期根系分泌物中有机酸
总量、苹果酸、琥珀酸、氨基酸的含量以及根系活性与氮素累积量及氮素吸收利用率呈显著或极显著的正相关。
关键词：水稻；秸秆还田；施氮；根际分泌物；养分吸收利用
中图分类号：Ｓ５１１．０６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１４）０２０１４００７
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０２１７
水稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）是世界上最重要的粮食作物之一，在亚洲包括中国在内的粮食生产中具有十分突出的
地位［１］。自１９９５年起，我国水稻单产稳定在６ｔ／ｈｍ２ 以上，跨入了世界先进行列［２］，这与科学技术的不断进步密
不可分，但以高投入为手段的生产方式已成为提升我国粮食生产能力的重要途径，水肥（尤其是氮肥）投入量大，
水肥资源利用效率低是我国目前水稻生产中的一个突出问题。我国目前水稻平均氮肥施用量为１８０ｋｇ／ｈｍ２，高
出世界水稻氮肥平均施用量的７５％，氮肥的过量施用造成了氮素利用率大幅度下降、水稻倒伏、病虫害发生严重
和稻米品质变劣，也会造成严重的环境污染［３４］。根系是水稻养分吸收的主要器官，有关氮肥对水稻根系的影响，
前人已经做了大量的研究，但就不同氮肥水平对根系分泌特性的影响缺少系统的研究。根系分泌物中的维生素、
有机酸、酶、植物生长调节剂及氨基酸等物质，为植物根际微生物的生长和繁殖提供了充足的营养和能源，可以促
进土壤中有机化合物的分解和矿化作用，提高土壤中有效养分的含量，从而促进了植物养分的吸收利用［５６］。由
此可见根系分泌物中离子、有机酸和氨基酸含量等与水稻养分的吸收利用均有密切关系［７］。
农作物秸秆是一种含碳丰富的能源物质，秸秆还田对保持和提高土壤肥力以及农业的可持续发展均有重要
作用［８］。国内外农业科学工作者对秸秆还田在作物生长发育、养分特性、产量及品质等方面进行了众多的研
究［９１３］，但是，有关在秸秆还田和不同氮肥条件下对水稻根系分泌特性的研究尚未有报道。本研究较系统的观察
了在秸秆还田和不同氮肥管理条件下水稻根系分泌物及其含量的差异，分析其与氮肥吸收利用的关系，这对于丰
富作物栽培理论、提高肥料利用率具有重要的理论意义。
１ 材料与方法
１．１ 材料与试验地点
试验于２０１０－２０１２年在河南科技大学试验场进行盆栽试验，该地处东经１１１°３８′５８″，北纬３４°２５′５０″，年降雨
１４０－１４６
２０１４年４月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２３卷 第２期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
收稿日期：２０１３０４２８；改回日期：２０１３０６０６
基金项目：农业部公益性行业（农业）科研专项经费（２０１１０３００１），河南省教育厅科学技术研究重点项目（１３Ａ２１０２６６）和江苏省作物栽培生理重点
实验室开放基金（０２７３８８００３Ｋ１１００９）资助。
作者简介：徐国伟（１９７８），男，江苏建湖人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｇｗｘｕ２００７＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｋｄｌｙｊ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
量５４６ｍｍ。盆钵规格：直径２０ｃｍ，高２５ｃｍ，盆钵内
装过筛土１５ｋｇ左右。供试品种为徐稻３号，土壤为
粘壤土，土壤有机质１９．９ｇ／ｋｇ，速效氮６５．３ｍｇ／ｋｇ，
速效磷５．９ｍｇ／ｋｇ，速效钾１２０．９ｍｇ／ｋｇ。
１．２ 试验设计
进行秸秆还田×氮肥管理两因素随机处理试验。
－Ｓ为小麦秸秆不还田；＋Ｓ为小麦秸秆还田（每盆
２３．５ｇ，相当于大田７．５ｔ／ｈｍ２），还田时将秸秆切碎
（３～５ｃｍ），均匀的混入盆中。氮肥分为３种：０Ｎ：整
个生育期不施氮肥；ＮＮ：２１０ｋｇＮ／ｈｍ２；ＨＮ：３２０ｋｇ
Ｎ／ｈｍ２（表１），所有氮肥按照４∶１∶５于移栽前１ｄ、
表１ 不同试验处理简写
犜犪犫犾犲１ 犇犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犲狓狆犾犪狀犪狋犻狅狀
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
简写说明
Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ
０Ｎ－Ｓ 不施氮＋秸秆不还田Ｎｏｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｓｔｒａｗｒｅｍｏｖｅｄ
ＮＮ－Ｓ 施中氮＋秸秆不还田２１０ｋｇＮ／ｈｍ２ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｍｏｖｅｄ
ＨＮ－Ｓ 施高氮＋秸秆不还田３２０ｋｇＮ／ｈｍ２ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｍｏｖｅｄ
０Ｎ＋Ｓ 不施氮＋秸秆还田Ｎｏｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄ
ＮＮ＋Ｓ 施中氮＋秸秆还田２１０ｋｇＮ／ｈｍ２ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄ
ＨＮ＋Ｓ 施高氮＋秸秆还田３２０ｋｇＮ／ｈｍ２ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄ
移栽后７ｄ和穗分化期施用。移栽前每盆施磷酸二氢钾 （ＫＨ２ＰＯ４）０．５ｇ，５月１８日播种，６月１０日移栽，每盆
３穴，每穴２苗，共６个处理，各处理重复３０盆。抽穗前盆钵内保持浅水层，抽穗后干湿交替，全生育期严格控制
病、虫、草害。
１．３ 取样与测定
１．３．１ 取样方法 于水稻抽穗期及成熟期，剪去地上部，将盆钵内根与土倒入洗根框中（洗根框用６０目金属筛
网制成，长×宽×高为４０ｃｍ×３０ｃｍ×４０ｃｍ）先用流水冲净，然后用农用压缩喷雾器冲洗干净。冲洗干净的根
系，取部分根按章俊德等［１４］方法测定根系活力。
１．３．２ 氮素含量测定 分别于抽穗期及成熟期，每处理取３盆（与所普查的有效茎蘖平均数相等），每盆的植株
剪去根后，分茎鞘、叶和穗３部分烘干并粉碎，分别测定地上部分各器官的养分含量，用 Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２ 消煮，凯
氏定氮法测全氮［１５］。以上述测定为基础，计算氮肥的利用效率：
氮肥吸收利用率（ｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）（％）＝（成熟期施氮区地上部分吸氮量－空白区地上部吸氮量）／施氮
量×１００。
１．３．３ 根系分泌物中有机酸及氨基酸含量的测定 分别于抽穗期及成熟期，各材料取６穴，用自来水和蒸馏水
洗净后，置于装有去离子水的烧杯（８００ｍＬ）中并封上烧杯口，每杯放１穴。在光下（光强为７００～８００μｍｏｌ／
ｍ２·ｓ，冠层温度２８～３０℃）培养４ｈ，收集烧杯中的溶液，用高效液相色谱（ＨＰＬＣ，Ｗａｔｅｒｓ）测定溶液中有机酸浓
度。分析测定条件为：２４８７型紫外监测器，反相ＡｔｌａｎｔｉｓＴＭｄＣ１８柱（４．６ｍｍ×１５０．０ｍｍ，５μｍ），流动相：Ａ为２０
ｍｍｏｌ／ＬＮａＨ２ＰＯ４（ｐＨ＝２．７，磷酸调节）；Ｂ为乙腈；Ｃ为超纯水。流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ。柱温：３７℃。紫外检测波
长：２４８ｎｍ。进样量：１０μＬ。标准有机酸（苹果酸、酒石酸、琥珀酸、柠檬酸和乳酸）购自Ｓｉｇｍａ公司。
根系分泌物中氨基酸组分经衍生后用高效液相色谱法（ＨＰＬＣ）测定其浓度。吸取１０μＬ根系分泌物提取液
注入衍生小管中，加ＡｃｃＱ·Ｆｌｕｏｒ缓冲液７０μＬ，边混合边加入衍生剂（购自 Ｗａｔｅｒｓ，美国）２０μＬ，于５５℃烘箱
内保温１０ｍｉｎ，转入微量进样小瓶中，于ＨＰＬＣ（Ｗａｔｅｒｓ２６９５，美国）检测。色谱条件为２６９５分离单元，２４８７型
紫外监测器，Ｅｍｐｏｗｅｒ色谱管理系统：反相 ＡｃｃＱ·Ｔａｇ分析柱（３．９ｍｍ×１５０．０ｍｍ）；流动相 Ａ 为１４０
ｍｍｏｌ／Ｌ乙酸钠－１７ｍｍｏｌ／Ｌ三乙胺（ｐＨ＝４．９５，磷酸调节），Ｂ为乙腈（色谱纯），Ｃ为超纯水。流速为１．０
ｍＬ／ｍｉｎ，柱温３７℃，紫外检测波长２４８ｎｍ，进样量１０μＬ。
１．４ 数据分析
本试验数据用ＳＡＳ软件进行方差分析，ＳｉｇｍａＰｌｏｔ１０．０进行图表绘制。由于２年的试验结果趋势基本一
致，因此本试验是２０１２年的试验结果。
２ 结果与分析
２．１ 不同处理对水稻植株氮素吸收利用的影响
由表２可知，无论秸秆还田与否，随着施氮量的增加，植株吸氮量显著增加，但结实期氮素积累量及氮素利用
１４１第２３卷第２期 草业学报２０１４年
率并非一直增加。与ＮＮ相比较，ＨＮ处理抽穗期吸氮量增加２２．８％（秸秆未还田）及１８．９％（秸秆还田），但结
实期氮素累积量、氮吸收利用率平均降低３１．３％与１７．１％；在同一氮肥处理下，秸秆还田后氮肥累积利用的各项
指标均有所提高，氮素的累积量与利用率分别增加８．９％与２３．６％；与 ＨＮ相比较，秸秆还田后ＮＮ处理施氮量
下降３４．４％，但氮肥利用率显著提高。上述结果说明秸秆还田和ＮＮ能够明显提高氮肥利用效率。
表２ 不同处理对水稻植株氮素吸收利用的影响
犜犪犫犾犲２ 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犖犪犫狊狅狉狆狋犻狅狀犪狀犱狌狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀犻狀狉犻犮犲狆犾犪狀狋
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
总施氮量
ＴｈｅｔｏｔａｌＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
（ｋｇ／ｈｍ２）
抽穗期吸氮量
Ｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｔｈｅａｄｉｎｇ
（ｋｇ／ｈｍ２）
结实期氮积累量
Ｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｔｇｒａｉｎｆｉｌｉｎｇ
ｓｔａｇｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
氮吸收利用率
Ｎｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
（％）
０Ｎ－Ｓ（对照Ｃｏｎｔｒｏｌ） ０ ７１．６ｅ ２６．４ｅ －
ＮＮ－Ｓ ２１０ １６１．８ｄ ４８．７ａｂ ４０．９ｂ
ＨＮ－Ｓ ３２０ １９８．７ａｂ ３１．０ｄ ３３．６ｃ
０Ｎ＋Ｓ ０ ７０．１ｅ ２７．２ｅ －
ＮＮ＋Ｓ ２１０ １７６．２ｃ ５０．５ａ ５０．１ａ
ＨＮ＋Ｓ ３２０ ２０９．４ａ ３７．２ｃ ４１．９ｂ
注：不同小写字母表示在犘＜０．０５水平上与对照差异显著。下同。
Ｎｏｔｅ：Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｔ犘＜０．０５．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
２．２ 不同处理下水稻根系分泌物中有机酸的差异
不同处理明显影响水稻根系分泌物中有机酸的含量（表３）。从总体上分析，水稻根系分泌物中有机酸主要
以酒石酸、乙酸、柠檬酸、草酸、苹果酸及琥珀酸为主。无论秸秆还田与否，ＮＮ提高了根系分泌物中苹果酸及琥
珀酸的含量，草酸及柠檬酸的含量则随着施氮量的增加而降低，不同氮肥使用量处理对根系分泌物中乙酸的含量
无显著影响，施氮增加了根系分泌物中酒石酸的含量，但氮肥施用量对其无显著影响；同一氮肥处理下，秸秆还田
增加了根系分泌物中草酸、苹果酸及琥珀酸的含量，平均增加１６．５％，２１．０％及５３．４％（犘＜０．０５）；秸秆还田处
理显著降低根系分泌物中柠檬酸的含量，平均降低１９．４％，酒石酸及乙酸含量在秸秆处理间无显著变化。
从以上分析可知，秸秆还田与ＮＮ处理有利于根系分泌物中苹果酸及琥珀酸含量的增加。
表３ 结实期不同处理下根系分泌物中有机酸浓度
犜犪犫犾犲３ 犆狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳狅狉犵犪狀犻犮犪犮犻犱犻狀狋犺犲狉狅狅狋犲狓狌犱犪狋犲狊狅犳狉犻犮犲狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅狏犪狉犻狅狌狊
狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犱狌狉犻狀犵犵狉犪犻狀犳犻犾犻狀犵 ｍｇ／ｇＤＷ
处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 酒石酸Ｔａｒｔａｒｉｃａｃｉｄ 柠檬酸Ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ 乙酸Ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ 草酸Ｏｘａｌｉｃａｃｉｄ 苹果酸 Ｍａｌｉｃａｃｉｄ 琥珀酸Ｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ
０Ｎ－Ｓ ０．７２ａｂ ０．２７ａ ０．２２ａ ０．６０ａｂ ０．４４ｄ ０．１５ｄ
ＮＮ－Ｓ ０．８１ａ ０．２５ａ ０．２３ａ ０．５６ｂｃ ０．５６ｂ ０．２１ｂ
ＨＮ－Ｓ ０．８１ａ ０．２１ｂ ０．２２ａ ０．５４ｂｃ ０．５３ｂ ０．１９ｂ
０Ｎ＋Ｓ ０．６８ｂ ０．２２ｂ ０．２３ａ ０．６９ａ ０．５０ｃ ０．１８ｃ
ＮＮ＋Ｓ ０．７７ａ ０．２１ｂ ０．２４ａ ０．６５ａ ０．７０ａ ０．３５ａ
ＨＮ＋Ｓ ０．７８ａ ０．１６ｃ ０．２５ａ ０．６４ａ ０．６６ａ ０．３３ａ
２．３ 不同处理对根系分泌物中有机酸总量的影响
结实期不同氮肥处理下根系分泌物中有机酸总量明显存在差异（图１），在ＮＮ处理下有机酸总量最大，与
ＮＮ相比较，ＨＮ有机酸总量平均降低３．６％；秸秆还田后，有机酸总量高于秸秆未还田处理，平均高出９．３％，达
显著性水平。分析表明秸秆还田与ＮＮ处理有利于根系分泌物中有机酸总量的增加。
２４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．２
２．４ 不同处理对根系分泌物中氨基酸浓度的影响
图１ 结实期不同处理对水稻根系分泌物中
有机酸总量的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀狋狅狋犪犾狅狉犵犪狀犻犮犪犮犻犱
犮狅狀狋犲狀狋犻狀狋犺犲狉狅狅狋犲狓狌犱犪狋犲狊犱狌狉犻狀犵犵狉犪犻狀犳犻犾犻狀犵
根系分泌物中氨基酸的浓度在不同氮肥处理下表
现不一（图２），在ＮＮ处理下氨基酸浓度最大，与ＮＮ
相比较，ＨＮ氨基酸的浓度分别降低１８．９％（秸秆未
还田）与１９．０％（秸秆还田）；秸秆还田后，氨基酸的浓
度高于秸秆未还田处理，平均高出５．８％。分析表明
秸秆还田与ＮＮ处理有利于根系分泌物中氨基酸浓度
的增加。
２．５ 不同处理对根系活性的影响
随着施氮量的增加，根系活性先增加而后降低（图
３），与ＮＮ相比较，ＨＮ根系活性分别降低９．６％（秸
秆未还田）与１３．７％（秸秆还田）；秸秆还田后，根系活
力高于秸秆未还田处理，平均高出２０．３％，达显著性
水平。分析表明秸秆还田与ＮＮ处理有利于根系活性
的提高。
图２ 结实期不同处理下水稻根系分泌物中氨基酸的浓度
犉犻犵．２ 犃犿犻狀狅犪犮犻犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊犻狀狋犺犲狉狅狅狋犲狓狌犱犪狋犲狊狅犳
狉犻犮犲狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅狏犪狉犻狅狌狊狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犱狌狉犻狀犵犵狉犪犻狀犳犻犾犻狀犵
图３ 结实期不同处理下水稻根系活性
犉犻犵．３ 犚狅狅狋犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳狉犻犮犲狊狌犫犼犲犮狋犲犱狋狅狏犪狉犻狅狌狊
狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊犱狌狉犻狀犵犵狉犪犻狀犳犻犾犻狀犵
２．６ 结实期氮肥吸收利用与根系分泌物中有机酸、氨基酸含量及根系活性的相关性分析
相关性分析表明（表４），结实期根系分泌物中有机酸总量与氮素累积量呈显著正相关，与氮素吸收利用率呈
极显著正相关，与氮肥的施用量及抽穗期吸氮量无显著相关；各有机酸含量与氮素吸收利用的相关性不尽一致，
其中酒石酸与氮素利用率呈显著负相关，而苹果酸和琥珀酸与结实期氮素累积量和氮素吸收利用率显著正相关
（狉＝０．６４～０．７９）；根系分泌物中氨基酸浓度及根系活性与氮素累积量及氮肥利用效率呈极显著正相关（狉＝
０．７１～０．９２）。从分析可知，结实期水稻氮素的高效积累及利用与根系分泌物中有机酸总量、氨基酸浓度
及根系活性明显相关，同时与有机酸中苹果酸、琥珀酸的浓度密切关联。
３ 讨论
３．１ 秸秆还田及氮肥对根系分泌特性的影响
根系作为植物与土壤的接触面，在从土壤中吸收水分、养分的同时，通过根分泌的方式向根周围释放出各种
化合物，产生根际效应，进而调控或影响植株的生长发育［１６］。前人对不同氮肥水平下根系分泌特性的研究较少。
常二华等［１７１８］通过结实期水培试验，观察了低氮或缺氮条件对水稻根系分泌物的影响时得出：在缺氮条件下，根
３４１第２３卷第２期 草业学报２０１４年
系分泌的有机酸总量显著降低，降低的原因主要是酒石酸、乙酸、马来酸和琥珀酸含量的显著减少；在缺磷条件
下，根系分泌的有机酸总量则有明显增加，增加的原因主要是草酸、酒石酸和柠檬酸的含量显著提高。本研究表
明，在０Ｎ下根系分泌有机酸含量最低，这与常二华等［１７１８］研究结果一致，但根系分泌有机酸含量并非随着施氮
量提高而显著增加，根系有机酸总量在ＮＮ下最大，这与常二华等［１７１８］研究并不一致，主要是由于施肥方式不一
致，本试验是在施氮条件下进行，而常二华等［１７１８］是在缺氮条件下的结果。本研究表明，ＮＮ提高了根系分泌物
中苹果酸、琥珀酸、氨基酸及有机酸总量，而高氮则抑制上述各指标的含量，这与根系活性密切相关，高氮下根系
活力降低，而根系活力与植株的生长状况关系密切，根系的Ｈ＋－ＡＴＰａｓｅ活性能够影响植株的养分吸收，改变根
系分泌的特性［１８］。不同氮肥量对单一有机酸数量变化不一，其含量有增加亦有减少。如：柠檬酸随着施氮量的
提高，其浓度逐渐降低，这与张俊英等［１９］在大豆（犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓）上的研究结果相同。
表４ 结实期根系分泌的有机酸、氨基酸浓度及根系活性与施氮量、吸氮量及氮素利用率的相关性分析
犜犪犫犾犲４ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊狅犳狅狉犵犪狀犻犮犪犮犻犱，犪犿犻狀狅犪犮犻犱犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊犻狀狉狅狅狋犲狓狌犱犪狋犲狊犪狀犱狉狅狅狋犪犮狋犻狏犻狋狔狑犻狋犺狋狅狋犪犾犖犪狆狆犾犻犲犱，
犪犫狊狅狉狆狋犻狅狀，犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀犪狀犱狉犲犮狅狏犲狉狔犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔犱狌狉犻狀犵狋犺犲犵狉犪犻狀犳犻犾犻狀犵狆犲狉犻狅犱
有机酸和氨基酸
Ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄａｎｄａｍｉｎｏａｃｉｄ
总施氮量
ＴｈｅｔｏｔａｌＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
抽穗期吸氮量
Ｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｔｈｅａｄｉｎｇ
结实期氮积累量
Ｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｔｇｒａｉｎｆｉｌｉｎｇｓｔａｇｅ
氮吸收利用率
Ｎｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
有机酸总量Ｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄ ０．３０ ０．４２ ０．７５ ０．８６
酒石酸Ｔａｒｔａｒｉｃａｃｉｄ ０．２５ ０．７６ ０．３６ －０．７０
柠檬酸Ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ ０．２３ －０．４５ －０．０３ －０．０１
草酸Ｏｘａｌｉｃａｃｉｄ ０．２２ －０．１４ －０．０１ ０．７０
乙酸Ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ ０．２３ ０．２４ ０．５７ ０．４２
苹果酸 Ｍａｌｉｃａｃｉｄ ０．２５ ０．５４ ０．７３ ０．７９
琥珀酸Ｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ ０．２７ ０．４４ ０．６４ ０．７０
氨基酸Ａｍｉｎｏａｃｉｄ ０．０３ ０．５５ ０．８０ ０．９３
根系活性 Ｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙ ０．４３ ０．５５ ０．７１ ０．９２
，：分别表示在０．０５和０．０１水平上显著相关。
，：Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔ０．０５ａｎｄ０．０１ｌｅｖｅｌｓ．
关于秸秆还田效应的研究，目前大多集中在对土壤结构和肥力的影响上［９１３］，而对于根系有机酸的研究较
少。单玉华等［２０］以水稻与小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）秸秆为材料，采用淹水培养研究了甲酸、乙酸、丙酸及丁酸在
土壤中的积累及其与秸秆碳氮比、氮肥添加量的关系，结果表明随秸秆用量的增加，秸秆处理的有机酸积累均显
著增多。本研究表明，秸秆还田后根系有机酸总量明显上升，这与前人的研究基本一致，但各有机酸含量表现不
一，秸秆还田处理增加了根系草酸、苹果酸及琥珀酸的含量，但显著降低根系分泌物中柠檬酸的含量，酒石酸及乙
酸含量在秸秆处理间无明显变化，有关秸秆处理对根系各有机酸含量的影响有待进一步研究。
３．２ 根系分泌差异与养分吸收利用的关系
根系分泌物的组成和含量是植株根系生理的重要组成部分，它反映了整个植株的生理状况。前人围绕作物
根系分泌物的组分鉴定、重金属毒害的缓解、化感作用、土壤理化特性及生物种群等方面进行了众多的研
究［５６，１９２１］，但有关水稻根系分泌物与水分养分吸收利用关系的研究很少。有研究表明，根系分泌物中柠檬酸或
琥珀酸较高的品种或增施有机肥后，籽粒中的Ｋ、Ｍｇ、Ｚｎ等营养元素相对较高，根系分泌的有机酸、氨基酸、各种
离子等化学物质可能改变植株的根际环境和养分吸收状况［１７１８］。本研究表明，结实期水稻氮素的高效积累及利
用与根系有机酸总量、氨基酸浓度及根系活性显著正相关，同时与有机酸中苹果酸、琥珀酸的浓度密切关联。分
析其原因：一是根系分泌的有机酸、氨基酸和离子等各种化学物质可以通过改变根际物理、化学及其生物学性质，
提高根际土壤养分的生物有效性、促进作物的生长与肥料的利用［５］；另一方面，根系分泌的有机酸及其组分与根
系激素的产生有一定关系，根系分泌的有机酸通过影响根系激素的合成或根系分泌有机酸与激素的协同作用，调
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节作物生长及养分吸收利用［７］，另外，中氮及秸秆还田的处理水稻根系活性较大，有利于养分的吸收，而在高氮条
件下，根系活性并不高，这是由于高氮条件下根系周围ＮＨ４＋浓度较高，较高的ＮＨ４＋会使光合磷酸化、氧化磷酸
化解偶联，并能抑制光合作用水的光解，对根系产生一定的毒害作用。有关根系分泌物与养分吸收利用的机理有
待深入研究。
４ 结论
结实期秸秆还田及中氮（ＮＮ）提高了水稻根系活性、根系有机酸及氨基酸的分泌。根系分泌物中有机酸总
量、氨基酸浓度及根系活性与氮肥的高效利用呈显著正相关，同时有机酸中苹果酸、琥珀酸的浓度与养分吸收利
用密切关联。结实期不同氮素水平及秸秆还田可以改变根系分泌物的含量和组成，从而影响养分的吸收与利用。
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５４１第２３卷第２期 草业学报２０１４年
犈犳犳犲犮狋狊狅犳狊狋狉犪狑狉犲狋狌狉狀犻狀犵犪狀犱狀犻狋狉狅犵犲狀犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅狀狉狅狅狋
狊犲犮狉犲狋犻狅狀犪狀犱狀犻狋狉狅犵犲狀狌狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狅犳狉犻犮犲
ＸＵＧｕｏｗｅｉ，ＬＩＳｈｕａｉ，ＺＨＡＯＹｏｎｇｆａｎｇ，ＣＨＥＮＭｉｎｇｃａｎ，ＬＩＹｏｕｊｕｎ
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ｏｆｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｂｕｔａｌｓｏｐｏｌｕｔｅｓｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｈｅａｖｙｕｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｈａｓｂｅｃｏｍｅａ
ｓｅｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｉｎｒｉｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｏｆｒｅｔｕｒｎｉｎｇｓｔｒａｗｔｏｆｉｅｌｄｓａｎｄｏｆｕｓｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｈａｓ
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ｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｓｔｒａｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｓｉｍｉｌａｒｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｌｓｏｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｓｏｍｅｏｔｈｅｒｔｅｓｔｅｄｉｎｄｅｘｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍａ
ｌｉｃ，ｓｕｃｃｉｎｉｃ，ｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄ，ａｍｉｎｏａｃｉｄａｎｄｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｎｉｔｒｏｇｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ，Ｎａｃｃｕｍｕｌａ
ｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄａｔｇｒａｉｎｆｉｌｉｎｇｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｓｔｒａｗｒｅ
ｔｕｒｎｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｄｍａｌｉｃａｎｄｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｅｓｔｅｄｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔ．
Ｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙ，ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄａｎｄａｍｉｎｏａｃｉｄｗｅｒｅａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄ，ｍａｌｉｃ，ｓｕｃｃｉｎｉｃａｎｄａｍｉｎｏａｃｉｄａｎｄｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＮａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｔｇｒａｉｎｆｉｌｉｎｇａｎｄＮｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｐｏｓｓｉｂｌｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｏｏｔｓｅｃｒｅｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｒｉｃｅ；ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇ；ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ｒｏｏｔｓｅｃｒｅｔｉｏｎ；ｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
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