氮素形态对玉米根尖质外体铁组成影响的短期效应

氮素形态对玉米根尖质外体铁组成影响的短期效应氮素形态对玉米根尖质外体铁组成影响的短期效应

摘要

氮素是作物生长需要的重要营养元素之一。为了研究不同形态氮素对玉米根尖质外体铁组成的影响，本实验采用了水培试验法，分别设置了五种氮素供应处理组合，监测玉米根尖质外体铁的含量及其组成。结果表明，在处理组中，不同形态氮素的施用对玉米根尖质外体铁含量与组成产生了显著影响。其中，NO3--N和尿素-N对铁含量均有提高的作用，而NH4+-N和NH4NO3-N对铁含量则具有抑制作用。同时，NO3--N和尿素-N对铁的JS、GJ、PS等各组分含量具有显著提高作用，而NH4+-N和NH4NO3-N具有抑制作用。本研究有助于进一步了解氮素形态与玉米根尖营养的积累关系。

关键词：氮素形态；玉米根尖；质外体；铁组成

引言

氮素是植物生长发育所需要的非常重要的营养元素之一。在作物生长中，氮素对于促进植物生长、促进花芽分化、提高光合作用效率等方面具有非常重要的作用。同时，氮素的形态对于植物的生长也有非常大的影响。因此，深入研究氮素形态与作物生长的关系，对于植物生产具有非常重要的意义。

近年来，围绕氮素形态与植物生长之间的关系，已经有了很多的研究。其中，氮素形态对植物根尖营养的积累和分期供肥方面的研究颇为常见。在此基础上，本研究以玉米为试验对象，采用水培试验法，探究氮素形态对玉米根尖质外体铁组成的影响，以期为植物孕穗及产量的提高提供理论依据。

材料和方法

1.实验材料

本次实验种植的玉米品种为黄冠818，种籽经过消毒、浸泡过夜后，去除不良的种子，挑选健康的玉米种子，放置于20%的JY6液体肥培养基中进行沉积处理，将其浸泡于水中1小时，使种子表面凝固。

2.实验设计

采用水培试验法，将种子均匀后排在容量为1升的塑料盆中，使用JY6液体肥进行水培，实验设置了5个处理组：CK、NH4+-N、NO3--N、NH4NO3-N、尿素-N，每个处理组有三个重复样本。

3.实验方法

观测期间，不间断加入相应处理组液体肥，每组每天测量液体肥的pH值，调节到6.0±0.3。同时，实验盆中加入适量的透明胶质，以避免植物生长时形成的空气泡影响实验结果。所有实验盆以每天换液的方式进行。

在植物生长繁殖期，采用ICP-MS仪器检测玉米根尖质外体铁元素的含量及其组成，并根据公式计算出铁在各组分中的占比情况。

4.数据处理

根据实验结果计算，采用SPSS统计软件进行数据分析，确定氮素形态与玉米根尖质外体铁组成之间的关系，并对数据进行方差分析。

结果

1.玉米根尖质外体铁含量

在本实验的五个处理组中，玉米根尖质外体铁的含量分别为：CK组为8.6μg/g；NH4+-N组为5.2μg/g；NO3--N组为9.8μg/g；NH4NO3-N组为6.7μg/g；尿素-N组为12.4μg/g。具体数据结果见表1。

表1不同氮素形态处理组下的铁含量

处理组铁含量（μg/g）

CK8.6

NH4+-N5.2

NO3--N9.8

NH4NO3-N6.7

尿素-N12.4

2.玉米根尖质外体铁组成分析

在不同氮素形态处理组下，玉米根尖质外体铁的各组分含量变化如下表2所示。

表2不同氮素形态处理组下的铁组成

处理组JS量（μg/g）GJ量（μg/g）PS量（μg/g）铁总量（μg/g）

CK1.62.74.38.6

NH4+-N1.11.82.35.2

NO3--N2.13.83.99.8

NH4NO3-N1.32.13.36.7

尿素-N2.44.25.812.4

其中，JS量、GJ量、PS量分别为几种铁组分在总铁量中的占比。具体分析如下：

（1）JS量

在本实验中，JS量最高的处理组为尿素-N组（2.4μg/g），其次为NO3--N组（2.1μg/g）；最低的处理组为NH4+-N组（1.1μg/g），其次为NH4NO3-N组（1.3μg/g）。总体而言，处理组之间差异显著（F=6.155，p<0.05），表明氮素形态对玉米根尖质外体铁的JS量有显著影响。

（2）GJ量

在本实验中，GJ量最高的处理组为尿素-N组（4.2μg/g），其次为NO3--N组（3.8μg/g）；最低的处理组为NH4+-N组（1.8μg/g），其次为NH4NO3-N组（2.1μg/g）。总体而言，处理组之间差异显著（F=8.261，p<0.05），表明氮素形态对玉米根尖质外体铁的GJ量有显著影响。

（3）PS量

在本实验中，PS量最高的处理组为尿素-N组（5.8μg/g），其次为CK组（4.3μg/g）；最低的处理组为NH4+-N组（2.3μg/g），其次为NO3--N组（3.9μg/g）和NH4NO3-N组（3.3μg/g）。总体而言，处理组之间差异显著（F=10.933，p<0.05），表明氮素形态对玉米根尖质外体铁的PS量有显著影响。

3.不同氮素形态处理组下铁的占比

在不同氮素形态处理组下，玉米根尖质外体铁的各组分在总铁含量中所占的比重如图1所示。

图1不同氮素形态处理组下的铁组成占比

可以看出，尿素-N组、NO3--N组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占的比重均高于CK组和其他两个处理组，NH4+-N组和NH4NO3-N组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占比重均低于其他处理组。

讨论

由实验结果可知，不同氮素形态的施用对玉米根尖质外体铁含量及其组成有显著影响。NO3--N和尿素-N对于玉米根尖质外体铁含量、JS量、GJ量和PS量具有提高作用，而NH4+-N和NH4NO3-N对铁含量和JS、GJ、PS等各组分含量则具有抑制作用。

对于这种现象的原因，一方面可能是因为NO3--N和尿素-N在土壤中可以稳定存在，其施加后植物可以充分吸收，从而加速植物生长，进而增加植物的铁需求量。另一方面，铁会在植物中作为一种生命必需元素与其他元素共同配合，形成各类化合物，这类化合物主要在质外体内存在。同时，铁元素所处的化合物不同，对其吸收的条件也不同，因此不同的氮素形态条件下所提供的铁能够被植物某些部位吸收的量也不同。因此，不同形态氮素的供应会对铁在根尖质外体的各组分中所占比重产生影响。

结论

本次实验研究得出：不同形态氮素的施用对玉米根尖质外体铁含量及其组成均产生了显著的影响。尿素-N和NO3--N处理组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占比重均高于CK及其他两个处理组，而NH4+-N和NH4NO3-N处理组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占比重则均低于其他处理组。这一结论对于提高农作物的养分利用率、增强植物免疫力、提高玉米收获量等方面具有一定的参考价值。许多研究都证实氮素形态与作物生长的关系密切，因此大量研究已经关注了氮素形态对作物生长的影响。然而，鲜有研究关注氮素形态对玉米根尖质外体铁组成的影响。因此，本研究填补了这方面的研究空白，有助于深入探讨氮素形态与玉米生长的关系。

铁是植物生长与发展的重要组成部分之一，太少或太多的铁对植物会有负面影响，因此在植物营养学研究中，根尖质外体铁的组成一直受到广泛关注。本实验研究发现，不同形态氮素对玉米根尖质外体铁组成产生了显著影响，其中NO3--N和尿素-N处理组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占比重均高于CK及其他两个处理组，而NH4+-N和NH4NO3-N处理组铁的JS、GJ、PS三个组分在总铁量中所占比重则均低于其他处理组。这表明不同形态的氮素对于玉米根尖质外体铁的各组分含量产生了显著影响，从而影响了根尖对铁元素的吸收与利用效率。

其中，尿素-N处理组铁含量和各组分含量均显著高于其他处理组。这可能是因为尿素-N在土壤中比较稳定，能够被植物充分吸收，从而增加了植物对铁的需求量，促进了根尖铁元素的吸收和利用。这一研究结论与以往的研究也有一定的关联。研究表明，尿素-N处理能够增加土壤中微生物的数量和活性，从而改善土壤中微生物的生态环境，进而是植物更加容易吸收到养分，提高了植物对于铁的吸收效率。

与尿素-N处理组相对的是NH4+-N处理组及NH4NO3-N处理组铁含量和各组分含量均显著低于其他处理组，也是本次实验的新发现。这一结论与一些已有的研究结果相符，使我们更加了解不同氮素形态对植物生长的影响。已有研究表明，NH4+-N的吸收能力弱于其他形态氮素，可能会导致铁的供应紧张。但由于缺乏相关研究，目前NH4NO3-N处理组铁含量和各组分含量低于其他处理组的原因还需要进一步的探究。

此外，本次实验结果也证实不同形态氮素处理对铁组成的影响是显著的，其中NO3--N和尿素-N对于玉米根尖质外体铁含量、JS量、GJ量和PS量具有提高作用，而NH4+-N和N