[科普中国]-[原创]氮对农作物生长和生理特性的影响

氮是农作物生长过程中非常重要的营养元素之一，也是提高作物产量的最重要的营养元素，在农业生产中具有非常重要的地位和作用，大量的研究结果证明，在农作物生长过程中，氮肥施用量的高低直接影响农作物的生长和最终产量的形成，同时也会显著影响农作物生长过程中的生理代谢。本文重点分析氮肥对农作物的生长、产量、生理代谢以及农作物体内氮元素积累的影响，以期为农业生产中合理施用氮肥提供理论依据。1.氮对农作物生长的影响对于叶菜类作物而言，氮肥施用量高低直接影响农作物叶片的生长，在作物栽培中，提高氮肥的使用量可以有效的提高叶菜类的产量，从外观上来看，叶菜类作物叶片面积显著增加，叶片颜色更加鲜艳，对提高商品品质具有重要的作用。由于农作物的器官不同，对氮肥敏感程度也存在差异，所以施用氮肥对不同器官的促进生长作用存在差异，大量试验结果证明，氮肥对各种作物的营养器官促进生长作用最明显，特别是叶片和根系，生长量以及生长速度均显著高于不施用氮肥处理。以作物的叶片为例，使用氮肥后，叶片面积会显著增加，由此会显著增加叶片的光合面积，由此也可以显著促进作物光合产物的积累，而对于园林景观植物来说，氮肥施用量增加，提高了叶片面积，也会有效的提高绿地覆盖率。根系是氮营养的直接吸收器官，并且根系受到氮元素的影响较大，从根系干重变化上来看，氮肥对根系生长的促进效果仅次于叶片，部分对氮肥敏感的作物根系干重增加幅度可以达到10%以上；氮营养对农作物生殖器官的影响相对于营养器官来说小很多，也有些试验研究证明，施用氮肥有时可以降低作物的生殖生长，这种现象在番茄栽培中尤为常见，部分研究结果表明，当氮肥施用量达到150kg/hm2后，番茄的产量会降低5%以上，分析原因认为这可能与施用氮肥促进了番茄的营养生长，从而导致营养生长和生殖生长协调性变差，加上氮肥使得植株生长瘦弱，病虫害发生会降低生殖生长速度，这也是氮肥会导致番茄产量降低的重要原因。因此，对于以生殖器官作为主要产品的农作物而言，氮肥的使用量必须适度，在获得最高产量的同时，力求提高产品品质，同时为提高氮肥的利用率，农业生产中最好配合施用一定数量的磷钾肥。对于以收获叶片为主的作物而言，氮肥的增产效果非常明显，施用氮肥的经济效益也比较显著。从甘蓝的研究结果来看，随着氮肥施用量的增加，甘蓝的增产效应更加明显，但是也有部分处理发生了一定程度的病虫害，并且品质也有一定程度的降低，所以在氮肥施用中，一定要根据生产需要确定最佳的氮肥施用量，要根据农业生产的具体目标来确定最佳施用量。2.氮对不同农作物生理特性的影响农作物种类很多，不同作物生理特性不同，由此导致各种作物对氮肥的敏感程度存在较大差异，前人大量试验研究认为，不同作物种类均有一个适宜的氮肥施用量范围，在这个范围内，随着氮肥施用量的增加，作物的产量会呈现出增加的变化，但是氮肥施用过量后，氮肥施用后的增产效果并不显著，例如，小麦对氮肥的敏感程度显著高于玉米，白菜敏感程度显著高于小麦，这与不同作物生理特性的不同有直接关系。氮元素对作物生理特性的影响受到多种因素的影响。从氮肥施用量变化上来看，过多的氮肥施用量会导致农作物生理失调，代谢紊乱，部分作物如白菜植株内的亚硝酸盐含量会显著升高，但是由于亚硝酸盐对人体有害，所以应当尽最大可能降低作物体内的亚硝酸盐含量，这就需要控制施用氮肥，或者采取平衡施肥或者定量施用氮肥的方式来提高产量。在灌水条件下，氮元素对植物生理特性的影响表现比较显著。大量试验结果证明，在施用氮肥后，随着灌水量的增加，农作物的蒸腾速率和光合效率会显著升高，还会促进光合产物在作物体内的运输，而农作物最直观的外在表现就是生长量增加，加上生长后期灌水可以促进光合产物向籽粒内运输，这对提高和谷类作物产量具有重要的作用。在对小麦的研究中发现，氮营养可以显著提高小麦叶片内的叶绿素含量，叶绿素含量的增加显著的提高了小麦的光合速率，与没有施用氮肥的处理相比，施用氮肥处理的小麦叶片内叶绿素含量显著升高，并且光合速率可以提高2～3倍，在试验结果模型运算结果中，小麦的净光合速率与氮肥施用量在一定范围内是表现出直线相关性的关系。氮营养对玉米生理特性的影响与小麦相似，相关研究证明，玉米施用氮肥后，叶片中叶绿素含量与对照相比提高了30%，而光合作用提高了40.2%，说明氮肥对协调植物生理代谢中具有重要作用。3.氮对农作物抗逆性的影响氮是农作物生长过程中非常重要的营养元素，适当的施用量和施用方式对提高农作物抗逆性具有重要作用。大量试验研究证明，根外追施氮肥对提高农作物抗逆性具有较好的作用，这种应用在城市鲜切花的贮藏中应用非常广泛，特别是提高鲜切花寿命和观赏度上，氮肥的效果最明显。氮元素之所以能够很好的提高农作物抗性，主要原因是氮可以促进农作物体内精氨酸的合成，而精氨酸是提高作物抗逆性的重要氨基酸种类，例如在百合花栽培中，通过每天定时喷施氮肥，为百合花提供氮营养，这样可以有效的提高离体百合花观赏期4天左右，最长可以延长6天；在香石竹的研究中证明，氮肥采取喷施和营养液供给的方式可以有效延长香石竹的观赏期8天左右，并且可以有效的延缓衰老，提高对阴暗环境的抵抗力。氮对氨基酸合成的促进作用还受到其他营养元素的影响，但是不同作物表现存在一定的差异。从玉米的研究中发现，氮钾肥配合施用可以显著提高玉米茎秆中的精氨酸数量，对提高其抗逆性具有重要作用；在黄瓜的研究中发现，单独施用氮肥和氮肥与钾肥混合施用后，黄瓜内的氨基酸含量显著提高，并且病害黄瓜植株数量显著降低。4.氮对农作物根冠比的影响根冠比是反应作物生长状况的重要指标之一，而根冠比大小在一定程度上也反映了作物生长过程中营养状况的好坏。根系生长情况决定了对养分吸收状况的好坏，而根系生长所需要的有机物质主要依靠叶片光合作用合成，所以根系与地上部生长必须相互协调才能保证农作物的健壮生长。大量试验研究结果表明，适宜的氮肥施用量可以使农作物的叶片与根系生长相互协调，叶片合成的有机物质可以较好的供应根系生长需要，而根系的生长也促进了营养物质的吸收，从而更好的运输至地上部分利用。生产中当氮肥施用量不足或者土壤比较贫瘠时，根系吸收的氮元素一般先供应自身需要，多余氮营养才会运输至地上部，这样就会显著影响叶片的生长，特别是块根类植物，叶片养分的不足导致了根冠比发生显著变化。农作物整个生长季节需要多种营养元素，尽管氮元素不足的情况下会影响地上部的生长，但是由于根系受到的影响较小，这样根系仍然会吸收各种营养元素供应地上部的生长，因此，作物最终产量的形成与根冠比关系比较密切。5.氮对氮元素吸收与分配的影响农作物在氮营养比较充足的情况下，根系吸收的氮营养直接被各器官利用，通常地上部利用量高于根系，大量试验研究结果表明，在一定的氮肥施用量范围之内，农作物常常表现为随着氮肥施用量的增加而增加，证明施用氮肥一定程度上可以促进农作物对氮元素的吸收和利用[10]，但是当土壤中氮肥供应量不足时，农作物对氮元素的吸收量就会显著降低，同时，营养器官内的氮营养也会运输至生殖器官利用；在水稻和玉米的研究中发现，氮肥一定程度上可以促进其籽粒内氮元素的吸收和积累，其次是茎，而叶片中氮元素的吸收和积累增加幅度小于籽粒。氮元素在农作物植株内的分配主要是按照就近分配的原则进行分配，所以不同种类的农作物氮元素主要的分配器官存在差异，在叶片生长量相对比较高的农作物种类上，叶片内氮元素的分配比例远远高于其他器官，特别是烟草，在生育后期和成熟期，叶片内的氮分配比例远远高于其他器官，而在甘蔗上，茎内的氮分配比例远远高于其他器官。编辑：禹燕