从清水到氮过量，生物刺激素增效大不同

之前，我们曾经分享过一篇研究论文，揭示了碧护在不同氮浓度下对小白菜产量和品质的影响（碧护与施氮水平关系大揭秘|给增效剂筛选带来的启示），这类研究无疑对增效剂作用的发挥和减肥增效带来积极的意义。

那么，生物刺激素类物质在不同氮水平下对小白菜的产量和品质又会产生什么样的影响呢？2021年12月28日，《作物杂志》网络首发论文“不同氮量处理配施宛氏拟青霉提取物对小白菜生长和氮素吸收的影响”或能带给我们一些启示。

【摘要】

为探究氮肥配施宛氏拟青霉（Paecilomyces variotii）提取物（ZNC）对大田小白菜生长和氮素吸收的影 响，以期为小白菜的节能、高效生产提供技术参考和理论依据。对小白菜品种“秀青”，以不施氮肥（CK）为对 照，设置配施清水组减施 1/3 氮（240kg/hm2）（2/3 U）、正常施氮（360kg/hm2）（U）和增施 1/3 氮（480kg/hm2） （4/3 U），及对应配施 ZNC 组（2/3 UZ、UZ、4/3 UZ），共 7 个处理，研究了不同处理对小白菜生长和氮素吸收 的影响。

结果表明，施氮与配施 ZNC 存在耦合互作效应。在减施和常规氮水平下，2/3 UZ、UZ 分别较 2/3 U、 U 处理鲜重增加 10.49%~27.75%，产量提高 10.51%~19.63%，氮素农学效率和氮肥偏生产力分别增高 38.72%~54.62%、10.49%~19.62%，净收益增加 0.42~0.90 万元/hm2。与 U 相比，2/3 UZ 氮素农学效率和氮肥偏 生产力分别提高 37.75%、45.59%，产量和净收益未显著降低。

综上，ZNC 在减施 1/3 氮和正常施氮水平下较清 水对照提高氮素农学效率和氮肥偏生产力，实现增产高效；2/3 UZ 与 U 产量相当，氮素农学效率和氮肥偏生产 力分别显著提高，达到减肥增效目的。

【文章主要内容】

小白菜是叶菜类作物代表，作为一种四季蔬菜，是人们日常获得维 生素、蛋白质、氨基酸、糖分和矿物质等多种有机和无机营养物的重要来源[16]。施用氮肥是提高蔬菜产量 的主要措施之一，但蔬菜生产过程中长期过量施用氮肥不仅造成氮肥利用率降低、肥料浪费[17]、经济效益 降低，还会导致作物营养失调、体内硝酸盐含量升高[18-19]。因此研究生物源刺激素（ZNC）组合不同氮水 平对叶菜类作物生长、氮肥利用率和经济效益的影响具有重要意义。本研究通过大田试验，探讨正常施氮、 减氮 1/3 和增氮 1/3 三种施氮水平下，配施 ZNC 后对小白菜产量和氮素吸收的影响，以期为小白菜减肥增效提供理论依据，进而为实现小白菜的高产栽培提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 

试验于 2020 年 4 月至 5 月在山东省泰安市天宝镇天宝四村（117°21′20″E、35°56′36″N）进行，该地 区属暖温带半湿润大陆性季风型气候。供试土壤为棕壤土，土壤的基本理化性质为：有机质 23.15g/kg、速 效氮 94.22mg/kg、有效磷 46.57mg/kg、速效钾 66.24mg/kg、pH6.69。供试小白菜品种为“秀青”。供试氮肥 为尿素（含 N 46%），其余基肥过磷酸钙（含 P2O5 16%），硫酸钾（含 K2O 52%），购于济南鑫奇剑化工科 技有限公司，按农民习惯施磷 150kg/hm2，习惯施钾量 300kg/hm2 施用。生物刺激素为沙棘内生菌宛氏拟 青霉代谢产物（ZNC），提取物原液的干物质含量为 5mg/mL，由山东蓬勃生物科技有限公司生产。 

1.2 试验设计 

小白菜大田试验采用随机区组设计，共设 7 个处理：（1）CK：氮空白；（2）2/3 U：农民习惯施肥减 氮 1/3；（3）2/3 UZ：农民习惯施肥减氮 1/3 配施 ZNC；（4）U：农民习惯施肥；（5）UZ：农民习惯施肥 配施 ZNC；（6）4/3 U：农民习惯施肥增氮 1/3；（7）4/3 UZ：农民习惯施肥增氮 1/3 配施 ZNC。其中农民 习惯施氮量为 360kg/hm2，施肥前，每千克氮肥喷涂 1.25mg ZNC，所有氮肥与磷钾肥料均于播种前一次性 基施[15]。小区面积为 20m2（5m×4m），3 次重复。4 月 3 日播种，5 月 23 日 ZNC 处理组用喷雾器匀速叶 面喷施 25ng/mL ZNC（约 600L/hm2），对照匀速喷施清水，2020 年 5 月 31 日收获。 

1.3 样品采集及分析测定 

于小白菜莲座期（播种后 41d）和收获期（播种后 58d），每小区随机取 3 株植株，用直尺测量小白菜 株高（从露出土壤根部至顶端距离）和植株顶部向下数第４片长势一致的功能叶的最大叶长和叶宽，小白 菜叶面积=叶长×叶宽×0.66[20]；清数小白菜伸展叶的数量；将单株小白菜地上部分用自来水冲洗干净，用 吸水纸吸干后用百分之一天平称量鲜重，数据为单株产量；然后 105℃杀青 30min 后 75℃烘干至恒重，称 地上部生物量，最后粉碎后过 0.5mm 筛，采用 H2SO4-H2O2 消煮，凯氏定氮仪测定全氮含量[21]。并计算相 关指标[22-23]，产量(t/hm2 )=每株鲜重（g）×小区小白菜株数×500/1000000；植株氮素积累量（kg/hm2）=成 熟期单株干重×每公顷植株数×成熟期单株含氮量；氮素农学效率（kg/kg）=（施肥区产量-氮空白区产量） /施氮量；氮肥偏生产力（kg/kg）=产量/施氮量 

1.4 数据分析 

采用 WPS 2019 和 SPSS 22.0 软件进行处理和统计分析相对误差和差异显著性。

2 结果与分析

2.1 配施 ZNC 对小白菜形态指标的影响 

在正常施氮、减氮 1/3 水平下，配施 ZNC 对小白菜形态指标和产量存在不同程度的影响（图 1）。在 莲座期，与 2/3 U 处理相比，2/3 UZ 处理的株高、叶片数、叶面积、鲜重分别显著增高 15.66%、10.50%、 13.93%和 17.09%；UZ 较 U 处理株高、叶面积和鲜重显著增加 13.61%、23.95%、27.75%；与 U 处理相 比，2/3 UZ 处理的株高、叶面积显著增高 10.13%和 14.41%，鲜重增加 4.69%；4/3 UZ 处理的株高、叶面 积和鲜重较 4/3 U 分别增加 2.30%、5.83%和 1.80%，未达到显著差异水平。在收获期，在减氮 1/3 水平下， 2/3 UZ 较 2/3 U 处理的叶面积和鲜重分别显著提高 13.09%、10.49%；在正常施氮水平下，与 U 处理相比， UZ 处理株高和鲜重显著增高 7.46%、19.63%。说明氮肥配施 ZNC 能促进小白菜生长，增加小白菜株高、 叶片数、叶面积和鲜重等指标，尤其在减施 1/3 氮和农民习惯施氮条件下。

2.2 配施 ZNC 对小白菜产量和氮素吸收的影响 

正常施氮和减氮 1/3 水平下，配施 ZNC 后小白菜产量、氮素农学效率和氮肥偏生产力显著提高（表 1）。随氮肥施用量增加，小白菜产量提高 37.19%~1.11 倍。与 2/3 U 处理相比，2/3 UZ 产量、氮素农学效 率、氮肥偏生产力分别显著增高 10.51%、38.72%和 10.49%。与 U 处理相比，UZ 处理得产量、氮素农学 效率和氮肥偏生产力显著提高 19.63%、54.62%、19.62%，氮素积累量增加 4.67%；2/3 UZ 处理氮素农学 效率和氮肥偏生产力显著提高 37.75%、45.59%，产量未显著降低。4/3 UZ 较 4/3 U 处理产量、氮素偏农学 效率、氮素偏生产力分别显著降低 8.16%、15.51%和 8.16%。说明减施 1/3 氮和农民习惯施肥条件下，配施 ZNC 更有利提高小白菜产量和氮素吸收，达到减肥稳产的效果。

2.3 氮水平和 ZNC 耦合对小白菜各指标的综合影响 

方差分析结果（表 2 和表 3）表明，除收获期小白菜叶片数之外，施氮量对小白菜形态指标、产量、 氮素吸收和净收益有极显著的影响；ZNC 对小白菜莲座期株高、叶面积、鲜重以及收获期株高、鲜重、产 量、氮素农学效率、氮肥偏生产力、净收益达到显著或极显著水平的影响。施氮量和 ZNC 互作对小白菜 莲座期株高、叶片数、叶面积、鲜重以及收获期叶面积、鲜重、产量、氮素农学效率、氮肥偏生产力、净 收益存在着显著或极显著的互作效应。说明施氮量是影响小白菜各指标的主要因素；小白菜生产中合理调 控施氮量和 ZNC 对促进小白菜生长具有协同作用。

3 讨论（腐植酸、碧护、芸苔素、脲酶抑制剂等增效作用的发挥均需要合适的氮水平）

生物刺激素、植物生长调节剂等肥料增效剂类物质调控了作物的生长、发育[6]，改善了作物养分的吸 收、转运、同化和利用，进而提高了作物氮肥利用率[24-25]，是实现农业减肥增效的有效材料。本试验研究 表明，正常施氮水平下，配施 ZNC 后，小白菜株高和鲜重分别显著增加 7.46%~13.61%、19.63%~27.75%， 产量和净收益分别显著增高 19.63%、0.90 万元/hm2，氮素农学效率和氮肥偏生产力显著提高 54.62%、 19.62%。这与 ZNC 可提高水稻、玉米[26]、烟草、小麦等多种作物的产量和氮素利用率的结果相一致，说 明 ZNC 对作物的增产增效作用具有广谱性。

作物在不同氮水平下启动的氮响应路径是不同的，这些氮素响应路径又受作物本身激素调控的影响， 而生物刺激素、植物生长调节剂类物质改变了植物内的激素调控网络[25,27]。因此综合研究外源施加肥料增 效剂与氮素互作的关系，对于科学选择氮肥用量和增效剂种类进而实现农业减肥增效具有重要指导意义。本试验中，在减氮 1/3 水平下，配施 ZNC 后，小白菜在莲座期和收获期产量、氮素偏农学效率、氮素偏生 产力分别显著增加 10.51%、38.72%和 10.49%；而在增氮 1/3 水平下，4/3 UZ 较 4/3 U 处理产量、氮素偏农 学效率、氮素偏生产力分别显著降低 8.16%、15.51%和 8.16%；说明 ZNC 使用效果与氮素用量密切相关。施氮 量和 ZNC 互作耦合综合分析表明，二者互作显著或者极显著影响了小白菜莲座期株高、叶片数、叶面积、 鲜重进而对收获期叶面积、鲜重、产量、氮素农学效率、氮肥偏生产力、净收益形成显著或极显著的影响， 其中施氮量是影响小白菜各指标的主要因素，ZNC 为次因素；在减氮 1/3 和正常施氮水平下，ZNC 和氮 肥协同增效，可能是由于该条件下 ZNC 诱导了小白菜生长素生物合成、促进植株根系生长、提高养分吸 收、运输能力[9]；增加光合面积，提高光能利用率；加强叶片氮素吸收[14]，最终提高小白菜株高、叶片数 和产量；但在高氮水平下，ZNC 和氮肥存在拮抗作用，可能是由于该处理下，小白菜所处营养环境养分丰 富[28]，因此配施 ZNC 反而会使作物吸收营养过剩，造成了生长抑制现象。

李欢等人研究发现，与常规氮 处理相比，减氮 20%下增施腐殖酸更有利于提高玉米产量和氮肥利用率；但是减氮 40%条件下添加腐植 酸，玉米的产量和氮素利用率反而大幅度降低[29]。

王庆彬等[30]研究发现芸苔素内酯·吲哚乙酸·赤霉酸在中 氮水平下调控了小白菜内源激素含量，进而提高小白菜营养元素的积累和利用，显著增产改质；但是低氮 和高氮水平下均不利于小白菜的生长。

李文等[31]研究发现，芸苔素内酯和乙烯利均在低氮水平与氮肥对甜 菜产量和质量有协同增效的作用，但是在高氮水平下，存在拮抗作用。这些研究与本研究结果相一致，说 明肥料增效剂对肥料的协同增效必须建立在合理施用肥料的基础上。 

此外，与 U 相比，2/3 UZ 氮素农学效率和氮肥偏生产力分别提高 37.75%、45.59%，产量和净收益未 显著降低。这说明 ZNC 不仅实现了协同增效氮肥的作用，还能为减肥不稳产提供可靠技术手段。而 ZNC 和氮肥耦合关系的深入研究，也可为 ZNC 与肥料的科学配伍提供理论依据。胡田田等[32]研究发现脲酶抑 制剂和双效抑制剂与氮水平对冬小麦产量存在极显著交互的作用，并以此通过模型推算出，施用脲酶抑制 剂后，冬小麦最佳施氮区间为 139~183kg/hm2，最大理论产量值为 7409kg/hm2；施用双效抑制剂后，最佳 施氮区间为 149~185kg/hm2，最大理论产量值为 8329kg/hm2。因此，肥料与 ZNC 配伍用量模型的建立和 推算也将是未来 ZNC 大田应用细化深入研究的方向。

4 结论

ZNC 对小白菜具有显著的增产作用，且与氮肥存在显著的耦合作用，可为减肥增效提供有效手段；在 减氮 1/3 和正常施氮水平下，提高氮素农学效率和氮肥偏生产力，增产 10.51%~19.63%，增加净收益 0.42~0.90 万元/hm2；减氮 1/3 配施 ZNC 较农民常规施氮处理产量和净收益未形成显著差异水平，氮素农 学效率和氮肥偏生产力显著提高 37.75%和 45.59%，实现减肥稳产。