淺談植物氮素營養(yǎng)診斷與防治

1、作物氮素營養(yǎng)的診斷方法與防治作物氮素營養(yǎng)的診斷方法與防治盧未蘭盧未蘭國土資源與環(huán)境學(xué)院資環(huán)國土資源與環(huán)境學(xué)院資環(huán)081摘要：摘要：氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成所必需的營養(yǎng)元素。作物在適量的氮素供應(yīng)下才能保持健康的生長(zhǎng)發(fā)育。本文在簡(jiǎn)述氮素的營養(yǎng)功能，缺氮及氮素過多表現(xiàn)同時(shí)，提出當(dāng)前的一些氮素診斷方法，針對(duì)診斷結(jié)果給出相應(yīng)防治措施，對(duì)于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：氮素營養(yǎng)、診斷方法、措施引言引言俗話說得好：“莊

2、稼一枝花，全靠肥當(dāng)家?！笨梢姺柿显谵r(nóng)業(yè)中的作用巨大。其中氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素之一，在作物體內(nèi)全氮含量約為干重的0、3%~5、0%[1]。氮素是作物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶、維生素、生物堿等。還是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)[2]。在生產(chǎn)中，缺氮時(shí)，作物地上部和根系生長(zhǎng)都顯著受到抑制，繁殖器官的形成發(fā)育也受到限制，植株提前成熟，種子和果實(shí)小而不充實(shí)，顯著影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。相反地，增施氮肥可以提高作物產(chǎn)

3、量和改善作物產(chǎn)品品質(zhì)[3、4]，因此氮肥投入量逐年增加。隨著氮肥施用的大量增加，氮肥利用率逐漸降低，而損失的氮素大部分進(jìn)入地下水和地表水，造成地下水和地表水中硝態(tài)氮不斷增加，從而引起水體富營養(yǎng)化，造成一系列環(huán)境問題如水資源和水產(chǎn)資源遭受到嚴(yán)重破壞，隨著使用價(jià)值降低，水處理的成本提高，甚至?xí){人類的健康[5、6]。因此，了解作物的氮素狀況和診斷養(yǎng)分的豐缺程度，據(jù)此來指導(dǎo)我們合理施肥，進(jìn)行科學(xué)的施肥管理措施，既在合理利用資源的同時(shí)，提高了

4、作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)，在保護(hù)環(huán)境上也有重要意義。本文就氮素營養(yǎng)及診斷方法做出簡(jiǎn)要介紹，供大家參考。1氮素的營養(yǎng)功能及吸收氮素的營養(yǎng)功能及吸收氮素的營養(yǎng)功能主要包括四個(gè)方面：蛋白質(zhì)的重要組分；核酸和核蛋白的成分；葉綠素的組分元素；還是許多酶的組分，例如張洋等[7]研究得出：不施氮處理，子粒產(chǎn)量、硝酸還原酶的活性、葉水勢(shì)、葉綠素含量明顯降低，而施氮后明顯提高。植物吸收利用的氮素主要是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。低濃度的亞硝酸鹽也能被植物吸收，但濃度較高時(shí)

5、則對(duì)植物有害。由于亞硝酸鹽在土壤中的數(shù)量很少，無實(shí)際意義。某些可溶性的有機(jī)含氮化合物，如氨基酸、酰胺和尿素，也能被植物所吸收，但數(shù)量有限，在旱地農(nóng)田中，硝態(tài)氮是作物的主要氮源。由于土壤這種的銨態(tài)氮經(jīng)硝化作用可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。所以作物吸收的NO3N常多于NH4N[2]。2作物缺氮癥狀和供氮過多的危害作物缺氮癥狀和供氮過多的危害2.1作物缺氮表現(xiàn)作物缺氮表現(xiàn)當(dāng)作物葉片出現(xiàn)淡綠色和黃色時(shí)，即表示作物有可能缺氮。作物缺氮時(shí)，由于蛋白質(zhì)合成受阻，導(dǎo)

6、致蛋白質(zhì)和酶的數(shù)量下降。同時(shí)，因葉綠體結(jié)構(gòu)遭破壞，葉綠素合成減少而使葉片變黃。與此同時(shí)，作物光和作用下降，光和產(chǎn)量不足，這些變化使植物生長(zhǎng)過程延緩。在苗期：由于作物細(xì)胞分裂減慢，苗期植株生長(zhǎng)受阻而顯得矮小、瘦弱，葉片薄而小。禾本科作物表現(xiàn)為分蘗少，莖稈細(xì)長(zhǎng)；雙子葉植物則表現(xiàn)為分枝少。到了后期，若繼續(xù)缺氮，禾本科作物則表現(xiàn)為穗粒少，籽粒不飽滿，并易出現(xiàn)早衰而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。由于許多作物在缺氮時(shí)，自身能把衰老的葉片中的蛋白質(zhì)分解，釋放出氮素并

7、運(yùn)往新生葉片中供利用。這表明氮素是可以再利用的元素，故缺氮時(shí)的顯著特征是植株下部葉片首先褪綠發(fā)黃，然后逐漸向上部葉片擴(kuò)展。例如水稻缺氮時(shí)植株矮小，分蘗少，葉片小，呈黃綠色，黃葉從葉尖開始至中脈，再擴(kuò)展到全部葉片，稻穗短小，提早成熟。但在缺氮不是分嚴(yán)重時(shí)，一般結(jié)實(shí)良好，谷草比提高，成熟提早，抗病能力增強(qiáng)，體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸正常，熟色良好，常表現(xiàn)青稈黃熟。2.2氮素過多表現(xiàn)氮素過多表現(xiàn)供應(yīng)充足的氮素能促使植物葉片和莖加快生長(zhǎng)，然而必須有適量的磷鉀

8、和其他必需元素的存在，否生等[13]研究出小麥NND快速診斷法，就是利用小麥液中硝態(tài)氮含量來指導(dǎo)的拔節(jié)肥。（3）硝酸還原酶法由于硝酸還原酶代表了氮素同化水平而僅代表體內(nèi)氮素累積水平，因此NRA作為營養(yǎng)診斷指標(biāo)更優(yōu)于NO3—濃度。[14、15]（4）氨基態(tài)氮診斷有研究表明氨基氮與葉片的全氮呈顯著正相關(guān)。認(rèn)為氨基氮可作為棉花氮營養(yǎng)的診斷指標(biāo)，并給出了初步診斷值[16]。例如張衛(wèi)健等[17]發(fā)現(xiàn)，水稻倒3葉鞘的游離氨基態(tài)氮隨氮用量的增加而上升

9、，且各器官以倒3葉鞘的差異最為明顯，以倒3葉鞘的FAN含量變化可對(duì)氮營養(yǎng)進(jìn)行快速診斷，指導(dǎo)水稻中后期定量施肥。3、2作物氮素營養(yǎng)診斷的現(xiàn)代技術(shù)作物氮素營養(yǎng)診斷的現(xiàn)代技術(shù)3、2、1葉綠素儀分析技術(shù)作物在缺氮時(shí)一般會(huì)表現(xiàn)出一些明顯的缺素癥狀，植物的葉片葉綠素含量與葉片含氮量密切相關(guān)[18]，即可通過葉片顏色的變化就可以了解作物的氮素營養(yǎng)狀況。研究發(fā)現(xiàn)，作物葉片光反射特性與葉色深淺存在定量關(guān)系，黃紹華等[19]基于頂4葉對(duì)氮反映敏感、頂3葉鈍

10、感的原理，利用SPAD提出了相對(duì)葉色差（RSPAD）的概念，初步建立了葉片（植株）含氮率的RSPAD診斷模型具有較好的普適性。張憲等[20]基于小麥的頂3葉SPAD值在不同氮素處理間變化幅度大，將其作為氮素營養(yǎng)診斷的致指示葉片，并依據(jù)作物產(chǎn)量與養(yǎng)分濃度理論，具體提出了拔節(jié)期和孕穗期的適宜及臨界SPAD值，這種方法簡(jiǎn)便、時(shí)效性強(qiáng)，尚需多年多點(diǎn)，更多試驗(yàn)進(jìn)一步修正。3、2、2葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)植物體內(nèi)發(fā)出的葉綠素?zé)晒庑盘?hào)包含了十分豐富的生物

11、信息，極易隨環(huán)境條件而發(fā)生變化，可以作為一種新型的研究方法。最新有較多學(xué)的研究了葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可以用來進(jìn)行植株?duì)I養(yǎng)診斷，但是目前報(bào)道較少，作為新的一門技術(shù)，還需要進(jìn)一步研究。已達(dá)到其簡(jiǎn)便性，快速性和實(shí)惠性。在這些診斷方法中，傳統(tǒng)的測(cè)試手段采取破壞性取樣、測(cè)定、數(shù)據(jù)分析等方面需要耗費(fèi)大量的人力、物力，且時(shí)效性差，不利于推廣應(yīng)用。所以在此基礎(chǔ)上，無損診斷技術(shù)在作物營養(yǎng)診斷及推薦施肥上得到了廣泛關(guān)注。無損診斷技術(shù)指在不破壞植物組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上

12、，利用各種手段對(duì)作物生長(zhǎng)，營養(yǎng)狀況進(jìn)行檢測(cè)[10]。此方法快速、準(zhǔn)確，傳統(tǒng)的方法有肥料窗口法和葉色卡片法。隨著科技的發(fā)展，無損技術(shù)正不斷向精確定量及智能化測(cè)試方向發(fā)展。作物葉綠素含量與其氮素的利用情況密切相關(guān)。作物氮營養(yǎng)敏感時(shí)期的葉片葉綠素含量測(cè)定可作為氮營養(yǎng)豐缺狀況的診斷指標(biāo)。據(jù)此，日本MINOLTA公司在20世紀(jì)80年代末推出便攜式葉綠素儀(SPAD)，可在田間無損傷的條件下檢測(cè)植物的葉綠素含量，目前葉綠素儀已成功地應(yīng)用于水稻氮肥推

13、薦施肥[21].當(dāng)然，就目前我們學(xué)生學(xué)習(xí)，探討氮素營養(yǎng)失調(diào)的方法就相對(duì)簡(jiǎn)單，通常在課堂上以觀看作物氮素不均衡，導(dǎo)致的生長(zhǎng)發(fā)育不良的圖片為主，在實(shí)驗(yàn)研究上，多采用傳統(tǒng)的化學(xué)診斷法較多，如測(cè)氮素時(shí)采用桃紅色偶氮染料，按紅色深淺可顯示氮素濃度，紅色越深，表明浸出液中氮素濃度越高，與標(biāo)準(zhǔn)色階相比較，即可確定植物汁液中氮素含量。[22、23]4作物合理施氮作物合理施氮要合理施氮就需要先了解作物氮素不均衡的原因，例如作物缺氮的原因就很多，其中主要包

14、括以下幾點(diǎn)：4.14.1土壤性質(zhì)及作物品種與產(chǎn)量土壤性質(zhì)及作物品種與產(chǎn)量土壤的性質(zhì)不同，所含的養(yǎng)分及其發(fā)生的生化反應(yīng)不同，對(duì)作物氮素的吸收利用也不同。土壤本身并不缺氮，但作物本身無法吸收利用有時(shí)會(huì)造成生理缺氮現(xiàn)象，這可能是因?yàn)橥寥浪诌^多，土壤有害物質(zhì)對(duì)根系毒害引起的。例如不同品種水稻對(duì)氮肥的吸收利用率就不同，晏娟等[24]研究表明：水稻種質(zhì)4007的平均氮肥表觀回收率（REN）和氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN）分別較品種WJ15高出245％和