全 文 ：第 19 卷 第 3 期
Vol. 19 No. 3
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2011 年 5 月
M ay. 2011
盐胁迫下施氮水平对黑麦草氮素吸收的影响
李孔晨, 卢欣石, 王铁梅*
(北京林业大学, 草地资源与生态实验室,北京 100083)
摘要 : 采用15N示踪技术,研究了盐胁迫下不同施氮量对一年生黑麦草( L olium muliif lorum )氮素吸收利用及产量
的影响,以期探讨盐渍环境下氮素对其生长的影响,为进一步研究盐渍环境下黑麦草生产中氮肥的合理调控提供
一定的理论依据。结果表明:盐胁迫抑制了黑麦草的干物质和氮素累积,增施氮肥可以缓解盐胁迫的症状,提高黑
麦草的干物质和氮素累积。追肥 21 d 后,达到干物质和氮素的最大累积量。贵草 1号对于底肥的利用大于追肥的
利用。随着施氮量的增加,肥料氮和土壤氮的利用率增加 ,当施氮量超过 240 kg hm- 2时, 氮素利用率降低。综合
考虑产量、氮素利用率, 一年生黑麦草施氮量为 240 kg hm- 2效果较好。
关键词:施氮量; 15N;黑麦草; 干物质;氮素累积; 利用率
中图分类号: S543. 6; S143. 1 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2011) 03-0487-05
Effects of Different Nitrogen Fertilizer Rates on Nitrogen Absorption by
Ryegrass (Lolium muliif lorum) under Salt Stress
LI Kong-chen, LU Xin-shi, WANG T ie- mei
*
( Beijin g Foresty Un iversi ty, Lab of Rangeland Resources and E cology, Beijing, 100083, Chin a)
Abstract: Nitr ogen utilizat ion and y ield o f ryegrass ( Lol ium mul i if lor um ) in salt str ess under different n-i
t ro gen realm s w ere studied using 15N labeling techniques. Results show that salt st ress inhibited ry eg rass
dry mat ter and nit rog en accumulation. N it ro gen fert ilizer can allev iate the symptoms of salt st ress and im-
prove ry eg rass dr y mat ter and nit rog en accumulat ion. Furthermor e, ryegr ass dry matter and nit rogen
reach the maximum accumulation af ter top-dressing fert ilization for 21 day s. N it ro gen ut ilization of base
fert ilizer is higher than top-dressing fert ilizer for cultivar Guicao No. 1. T he absor pt ion of both fert ilizer
and soil nit ro gen by ry eg rass is increased w ith increasing nit rogen fert ilizer. How ever, the utilizat ion of n-i
t ro gen reduces w hen nit rog en fert ilizer is more than 240 kg hm- 2 . T hese results indicate that nit rogen
fert ilizer 240 kg hm- 2 may be opt imum amount fo r production.
Key words: Nitrog en fert ilizer rate; 15N; Dry mat ter; Nit rog en accumulat ion; U se eff iciency
饲用型一年生黑麦草( L ol ium mult if lor um )因
其优良的生长特性和品质, 以及适于集约化栽培利
用等特点,已成为目前农区种植最广、播种面积最大
的牧草之一[ 1] , 在我国适生于四川、贵州、云南等长
江流域以南地区,耐盐碱性相对较弱,限制了一年生
黑麦草向我国盐碱地区的引种发展。
盐胁迫下植物生长减慢, 同时还抑制了植物组
织和器官的生长, 加速发育进程, 缩短营养生长, 从
而显著限制植物的生长和经济产量[ 2~ 4]。沈其荣、
沈振国等[ 5~ 7] 曾经对盐胁迫下大麦( H or deum vul-
gar e )的氮素营养做过相关研究, 认为盐胁迫抑制大
麦的生长和经济产量, 及时、适量的施入氮肥可有效
缓解这种不良状况, 从而提高大麦的产量和品质。
郭淑霞等[ 8]研究不同氮肥水平下盐分对菠菜( S p i-
nacia oler acea)生长及产量的影响, 结果表明氮肥可
以提高菠菜的产量, 施氮水平和盐分对菠菜产量的
影响极显著。同时增施氮肥,有利于植株对氮素的
吸收,在一定阈值范围内,植株吸收氮素总量与施氮
量呈正相关 [ 9, 10]。本试验应用15N 标记技术研究
了施氮对NaCl盐胁迫下黑麦草干物质累积量、氮
收稿日期: 2010-01-28;修回日期: 2011- 03-27
基金项目:十一五国家科技支撑课题 优质抗逆专用草新品种选育 ( 2006BAD01A19-2 ) ; 北京林业大学新进教师科研启动项目
( blx2w 8001)资助
作者简介:李孔晨( 1986- ) ,女,安徽淮南人,硕士研究生,研究方向为优质、抗逆专用黑麦草新品种培育, E-mail: lk c861023@ 126. com; * 通
讯作者 Author for correspondence, E-m ail: alfalfa@ 126. com
草 地 学 报 第 19卷
素累积量和氮素利用率的影响, 以期探讨盐渍环境
下氮素对一年生黑麦草生长的影响,为进一步研究
盐渍环境下黑麦草生产中氮肥的合理调控提供一定
的理论依据。
1 材料和方法
1. 1 试验材料
一年生黑麦草品种贵草 1号( L olium muliif lo-
rum Lam. cv. Guicao No. 1)于2007年4月18日,通过
贵州省农作物品种审定委员会审定。因其群体性状
一致,植株生长整齐, 遗传性状稳定, 草质柔嫩、纤维
少、适口性好、富含蛋白质,成为贵州省冬春放牧、刈
割、饲喂草食家畜的首选,其价值和功能已引起国内
专家学者重视, 至今已在贵州省推广 1. 2万 hm2 , 深
受种草养殖户的喜爱,发展前景良好[ 11]。
1. 2 试验方法
试验于 2009年 3 7月在北京林业大学苗圃中
进行。选用直径 26 cm、深 17 cm 的花盆, 每个花盆
中装入 3 kg 晒干过筛的土待用。播前土壤的养分
含量为:全氮含量 0. 967 g kg- 1 ,有机质含量 4. 68
g kg- 1 ,速效氮含量 12. 25 mg kg- 1 , 速效钾含量
为 146. 53 mg kg- 1 , 速效磷含量为 10. 412 mg
kg - 1 ,试验在土质条件一样的情况下进行。设置对
照不施盐( Y0)和 100 mmo l L- 1NaCl盐中度胁迫
( Y1) [ 12] ; 同时设置 3个施氮水平分别为 150, 240,
360 kg hm- 2。底肥和追肥比例为 1 1。对于施
入的氮肥做 2 个处理, 1个处理是用1 5N 尿素作底
肥,普通尿素作追肥;另 1个处理是用普通尿素作底
肥, 15N 尿素作追肥, 3次重复。施肥前,装土花盆均
进行彻底灌溉, 以后随追肥进行灌溉,以保证黑麦草
不受土壤水分制约。15 N 形态为尿素, 丰度为
10 15%, 由上海化工研究所生产。于 2009 年 3 月
22日播种, 同时施入 NaCl盐分和底肥。4月 18 日
追肥, 分别于追肥后 7, 21, 35, 49, 63 d 采样, 70 烘
干后测定干物质累积量、全氮含量(凯氏定氮法)、15
N丰度(北京分析仪器厂生产的改进型 ZHT-03 质
谱计测定)。
1. 3 测定项目
植株吸收的氮素来源于底肥、追肥和土壤,相关
计算如下[ 13, 14] :
1. 3. 1 全氮吸收量( g m- 2 ) = 植物全氮量( % )
干物重( g m- 2 )。
1. 3. 2 植株吸收的氮素来自底施氮或追施氮的比
例( %) = [ (样品中15N丰度( 15N%) - 对照植株15N
丰度) 100] / (肥料中15N 丰度- 对照植株15 N 丰
度)。
1. 3. 3 植株吸收的氮素来自肥料氮的比例( %) =
来自底施氮的比例+ 来自追施氮的比例。
1. 3. 4 植株吸收的氮素来自肥料氮(底施氮或追施
氮)的量( g m - 2 ) = 植株吸收的总氮量 ( g m- 2 )
植株吸收的氮来源于肥料氮(底施氮或追施氮)的
比例。
1. 3. 5 植物吸收的氮素来自土壤的量= 植物吸收
的总氮量- 植物吸收的来源于底肥和追肥的氮量。
1. 3. 6 15N 氮肥利用率( % ) = 地上部分植株中肥
料氮积累量/施氮量 100%。
1. 4 数据统计
用 SPSS 13. 0 软件进行方差分析, 用 Duncan
法做多重比较,用 Excel 2003作图。
2 结果与分析
2. 1 不同施氮量对贵草 1号干物质累积量的影响
盐胁迫下黑麦草的干物质累积量受到影响,显
著低于无盐胁迫状态(表 1)。随着施氮量的增加,
干物质累积量也在逐渐增加,表现为 360 kg hm- 2
> 240 kg hm - 2> 150 kg hm- 2> CK, 高施氮量
显著促进了黑麦草的干物质累积量。同时,随着追
肥后天数的增加, 各施氮水平下干物质累积量均表
现出先增加后降低的趋势, 在营养中、盛期,干物质
累积量达到最大。
2. 2 不同施氮量对贵草 1号氮素累积量的影响
盐胁迫下氮素累积量显著低于无盐胁迫状态,
表现出与干物质累积量相同的变化趋势(图 1)。在
无盐胁迫和盐胁迫下, 氮素累积量均随着施氮量的
增加而增加,在 360 kg hm- 2的高施氮量下达到最
大。随着追肥后天数的增加,不同施氮水平下的氮
素累积量呈现出先增加后下降的趋势。追肥后 21 d
时,黑麦草的氮素累积量达到最大。追肥后 49 d
时,黑麦草的氮素累积量开始下降,直至追肥后 63 d
时,氮素累积量最低,均在 15%以下。
488
第 3期 李孔晨等:盐胁迫下施氮水平对黑麦草( L olium Mu li if l or um )氮素吸收的影响
表 1 追施氮肥后不同天数的贵草 1 号干物质累积量
Table 1 Dry matter accumulation o f Guicao No . 1 at differ ent day s after top-dressing , g
处理 Tr eatm ent 追肥后天数 Day af ter top dressing, d
7 21 35 49 63
Y0
CK 0. 694b 0. 455 b 0. 483b 0. 457b 0. 328b
150 0. 800b 1. 151 ab 1. 193a 0. 727a 0. 496a
240 0. 876b 1. 239 a 1. 259a 0. 764a 0. 591a
360 1. 338a 1. 341 a 1. 359a 0. 805a 0. 593a
Y1
CK 0. 481b 0. 499 b 0. 486b 0. 389b 0. 297b
150 0. 554b 0. 723 b 0. 738b 0. 494b 0. 345b
240 0. 891a 1. 057 a 1. 008a 0. 706a 0. 595a
360 0. 828a 1. 095 a 1. 046a 0. 835a 0. 551a
注: Y0 表示没有施盐, Y1表示 NaCl盐浓度为 100 mm ol L- 1; CK 表示没有施肥, 150, 240, 360分别表示施氮量分别为 150, 240, 360 k g
hm- 2。不同小写字母表示处理间在 0. 05水平上的差异显著性;下同
Note: Y0-no salt applied, Y1-100 mmol L- 1 NaCl; CK-n o fert ilizer applied, 150, 240, 360 rep resents n it rog en applicat ion rate of 150, 240,
360 kg hm- 2 respect ively. Different small letters in each colum n m ean signif icant dif feren ces at th e 0. 05 level. the s ame as below
图 1 追施氮肥后不同天数的贵草 1 号总氮素积累量
F ig . 1 Nitro gen accumulation in Guicao No. 1 at differ ent days after top-dressing
2. 3 贵草 1号对不同来源氮的吸收
15
N示踪试验表明(图 2) ,黑麦草贵草 1号生长
前期的氮素累积量主要来源于肥料氮, 生长后期的
氮素累积量主要来源于土壤氮。盐胁迫下, 土壤氮
的吸收量显著低于无盐胁迫状态。在整个营养期,
随着施氮量的增加,黑麦草积累的氮素中肥料氮的
比例增加,而黑麦草积累的氮素中土壤氮呈现先增
加后降低的趋势,表明施氮量增加了盐胁迫和无盐
胁迫状态下黑麦草对肥料的积累,降低了从土壤中
吸收氮素的能力。盐胁迫下, 中低施氮量下的肥料
氮和土壤氮在追肥后的 7~ 49 d表现出与无盐胁迫
下相同的变化趋势,而在追肥后63 d,表现出不同的
变化规律。盐胁迫下的高施氮量下,肥料氮和土壤
氮与无盐胁迫下表现相同,即随着追肥时间的增加,
肥料氮的利用先增加后降低。
黑麦草的氮素累积量随着施氮量的增加而显著
增加(图 3) , 表现为 360 kg hm- 2> 240 kg hm- 2
> 150 kg hm- 2。表明增加施氮量显著提高了黑
麦草对底施氮和追施氮的积累量,肥料氮对黑麦草
的生长发育有较大的促进作用。底肥的氮素积累量
随着追肥后天数的增加而逐渐降低, 而追施氮的氮
素累积量则是先增加后降低,在追肥后 21 d达到最
大。黑麦草植株吸收底施氮和追施氮的比例不同,
施氮量由低到高的顺序下,无盐胁迫时吸收的总氮
中分别有 13. 042% , 7. 925% 和 6. 422%来自底施
氮, 12. 439% , 7. 716%和 6. 032%来自追施氮,盐胁
迫下吸收的总氮中分别有 13. 838% , 7. 474% 和
5 539%来自底施氮, 13. 154%, 7. 567%和 6. 105%
来自于追施氮。虽然盐胁迫下的贵草 1号黑麦草底
施和追施的氮素累积量均显著低于无盐胁迫状态
( P< 0. 05) , 但是来自肥料氮的氮素累积比例却大
于无盐胁迫状态。低氮、中氮、高氮处理下, 来自底
肥的氮大于来自追肥的氮素累积量, 即追施氮对贵
草 1号黑麦草氮素累积的影响小于底施氮。贵草 1
号是盐敏感品种, 种植初期底施氮可以缓解盐胁迫
的压力,因此对底施氮的吸收量大于对追施氮的吸
收量。所以可以通过加大底施氮肥, 同时在追肥 21
d后适当增加氮的施入量,有利于缓解盐胁迫对于
黑麦草生长的影响,提高植株氮素累积量。
489
草 地 学 报 第 19卷
2. 4 肥料氮和土壤氮的利用率
随着施氮量的增加, 肥料氮的利用率逐渐降低,
360 kg hm- 2的高施氮量下, 无盐胁迫和盐胁迫下
氮素的利用率分别为 12. 218%和 10. 735%, 均低于
150 kg hm- 2和 240 kg hm- 2施氮量下的氮素利
用率(表 2)。而土壤氮的利用率则在 240 kg hm- 2
的中施氮量下达到了最大, 无盐胁迫和盐胁迫下分
别为 3. 231%和 2. 893% ,高施氮量下的氮素利用率
有所下降,分别为 2. 867%和 2. 182%。
3 讨论与结论
3. 1 施氮对黑麦草耐盐性的调节作用。盐胁迫对
植物的伤害作用主要是离子毒害和渗透效应[ 15] ,在
诸多栽培措施中, 施氮是最常用的提高植物产量,调
控生长的有效方法之一。本试验结果表明,增施氮
肥显著促进了盐胁迫下黑麦草的干物质和氮素累
积,提高了黑麦草的耐盐能力。这与沈其荣, 沈振
国,郭淑霞[ 5~ 8] 研究氮肥可提高盐胁迫下大麦、菠菜
的产量和品质的结果一致。
490
第 3期 李孔晨等:盐胁迫下施氮水平对黑麦草( L olium Mu li if l or um )氮素吸收的影响
表 2 肥料氮和土壤氮的利用率
Table 2 Use efficiency of fertilizer-N and so i-l N
处理
Treatment
氮肥利用率 Fnue, %
底施氮 Ndfdf 追施氮 Ndf t f 肥料氮 Ndf f
土壤氮利用率
Snue, %
Y0
150 19. 863a 21. 076a 20. 469a 2. 206b
240 14. 851b 14. 006b 14. 429b 3. 231a
360 13. 120b 11. 316c 12. 218c 2. 867b
Y1
150 14. 183a 14. 998a 14. 590a 1. 791b
240 13. 185b 12. 931b 13. 058a 2. 893a
360 10. 671c 10. 799c 10. 735b 2. 182a
注: Fnu e= Fert il izer-N use eff iciency; Snue= S oi-l N u se ef ficiency; Ndfdf : Nit rog en derived f rom dressing fertil izer; Ndf t f: Ni tr ogen de-
rived f rom top-dressin g fert il izer; Ndf f= Nit rogen derived f rom fertil izer
3. 2 有研究表明, 大量的土壤矿物氮存在于耕作
层[ 16] ; 小麦( Tr i ti cum aesti vum )一生吸收的氮素 1/
3来自肥料氮, 2/ 3 来自土壤氮 [ 17]。本试验利用15N
同位素示踪法研究得出, 追肥前 35 d植株氮素积累
量平均为 38. 55 mg ,其中 66. 81%来自肥料氮, 33.
19%来自土壤氮;追肥后 49 d和 63 d的黑麦草氮素
累积量平均为 25. 99 mg ,其中 32. 70%来自肥料氮,
67. 30%来自土壤氮。追肥后 49 d和 63 d的试验结
果与前人研究结果一致, 而追肥前 21 d的试验结果
与前人研究结果并不一致, 表明黑麦草在生长前期
以吸收肥料氮为主, 生长后期以土壤氮为主。
3. 3 本研究表明,黑麦草植株吸收底施氮和追施氮
的比例不同。随着营养进程的推进,不同施氮量处
理下的底施氮累积量逐渐下降, 在施肥前期达到最
大;追施氮累积量呈现先增加后降低的趋势。施肥
前期,底施氮可以缓解盐分的抑制作用,黑麦草对底
施氮的依赖度较大, 随着营养进程的推进,追施氮的
吸收比例逐渐增加, 增加了对追施氮的依赖。这与
石玉等[ 14]研究小麦在营养后期追肥氮的积累量显
著大于底肥氮的结果一致。
3. 4 有研究指出, 随着施氮量增加,小麦氮肥利用
率显著降低[ 14, 18] ,与本试验结果一致。未利用的肥
料氮一部分作为速效氮肥留存在土壤中供下季作物
吸收利用,一部分因蒸发、淋溶而流失, 造成了浪费
及对环境的污染。因此根据土壤养分状况及作物生
长需肥规律,制定科学合理的施肥措施,提高黑麦草
对施入氮肥的利用率,具有十分重要的意义。因此,
贵草 1号的建议施氮量为 240 kg hm - 2 , 此时, 贵
草 1号的肥料利用率为 14. 429% ,土壤氮的利用率
为 3. 321%。
参考文献
[ 1] 张磊,刘东燕,邵涛. 黑麦草的饲用价值及其应用前景[ J ] .草
业科学, 2008, 25( 4) : 64- 69
[ 2] 赵可夫,王韶唐. 作物抗性生理[ M ] . 北京:农业出版社, 1990
[ 3] 裘丽珍,黄有军,夏国华,等. 不同耐盐性植物在盐胁迫下的生
长与生理特性比较研究 [ J ] .浙江大学学报 (农业与生命科学
版) , 2006, 32( 4) : 420-427
[ 4] 李孔晨,卢欣石. 黑麦草属 9 个品种萌发及苗期耐盐性研究
[ J] .草业科学, 2008, 25( 3) : 111-115
[ 5] 沈其荣,沈振国,刘兆普,等. 盐胁迫下氮素营养对大麦幼苗吸
收 K+ 、Na+ 的影响[ J ] .土壤通报, 1992, 23( 5) : 211-212
[ 6] 沈振国,沈其荣.不同氮水平下盐胁迫对大麦幼苗中某些氮化
物积累的影响[ J] .植物生理学通讯, 1992, 28( 3) : 189-191
[ 7] 沈振国,沈其荣,管红英,等. NaCl胁迫下氮素营养与大麦幼苗
生长和离子平衡的关系[ J] .南京农业大学学报, 1994, 17( 1 ) :
22-26
[ 8] 郭淑霞,龚元石.不同氮肥水平下盐分对菠菜生长及产量的影
响[ J] .种子, 2005, 24( 6) : 37-40
[ 9] 陆成彬,张伯桥,高德荣,等. 施氮量与追肥时期对弱筋小麦扬
麦 9号产量和品质的影响[ J] . 扬州大学学报, 2006, 27( 3) : 62-
64, 75
[ 10] Lloveras J, Lopez A, Ferran J, e t al . Breda-m akin g w heat an d
soil nit rate as af fected by nit rogen fert iliz at ion in irrigated med-
iterranean condit ions [ J ] . Agronomy Journ al, 2001, 93: 1183-
1190
[ 11] 葛慧,莫本田,陈瑞祥.贵草 1号多花黑麦草栽培利用技术[ J ] .
草业与畜牧, 2008, ( 3) : 57-58
[ 12] 李孔晨,皇甫江云,卢欣石.一年生黑麦草萌发期耐盐性综合评
价[ J] .草地学报, 2010, 18( 3) : 388-393, 398
[ 13] 王小燕,于振文.不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素吸收转
运和分配的影响[ J] .中国农业科学, 2008, 41( 10) : 3015-302
[ 14] 石玉,于振文,李延奇,等. 施氮量和底追肥比例对冬小麦产量
及肥料氮去向的影响[ J] .中国农业科学, 2007, 40( 10) : 54-62
[ 15] 董丽华,兰剑,姚爱兴.草坪草抗盐、抗旱性研究进展[ J] .宁夏
农学院学报, 2004, 9( 3) : 84
[ 16] Blankenau K, Olf s H . Ef fect of dif feren t crop densit ies of w in-
ter w heat on recovery of n itr ogen in crop and soil w ithin the
grow th period [ J ] . J ou rnal of Agronomy & Crop Science,
2001, 186: 151-156
[ 17] 王月福,姜东,于振文,等. 氮素水平对小麦籽粒产量和蛋白质
含量的影响及其生理基础[ J ] .中国农业科学, 2003, 36( 5 ) :
513-520
[ 18] Ottman M J, Pop e N V. Nit rogen ferti lizer movement in the
soil as inf luenced by nit rogen rate and t imin g in irrigated wh eat
[ J] . Soil S cience Society of America Journal, 2000, 64: 1883-
1892
(责任编辑 李美娟)
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