氮素与吡虫啉共施对甘蔗生长及吡虫啉富集的影响

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甘蔗是我国重要的经济作物,农药和肥料的科学施用是实现甘蔗高产、优产的有力保证。农业生产过程中,氮肥的过量使用及农药的不合理利用在增加生产成本的同时也产生了巨大的环境压力。氮素及不同形态氮素对植物生长影响的报道已有很多,但氮素与农药共施对甘蔗生长的影响,目前报道甚少。本论文采用液培的方式,以甘蔗品种“粤糖09-13”为研究材料,将氮素(包括硝态氮(Nitrate nitrogen,NN)、铵态氮(Ammonium nitrogen,AN))及氮素与新烟碱类杀虫剂吡虫啉(Imidacloprid,IMI)共施于甘蔗,研究氮素与吡虫啉共施对甘蔗生长、矿质元素累积、吡虫啉富集等影响。主要结果如下:(1)霍格兰营养液及不同浓度的硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、氯化铵分别与5 mg/L的吡虫啉标准溶液混配后,吡虫啉无显著降解,说明这些氮源与吡虫啉之间配伍性良好,可共施于植物;当硫酸铵浓度为60 mg/L以上时,吡虫啉浓度下降,表明吡虫啉不宜与高浓度硫酸铵复配施用。(2)与缺氮相比,添加AN和NN能够显著提高甘蔗植株的株高和茎径(P<0.05),株高增高约3倍,茎径增粗2-3倍。添加吡虫啉可增加甘蔗株高,当铵态氮为唯一氮源时植株株高增加尤其明显。添加氮素能够显著提高甘蔗根部和地上部鲜重,降低根冠比。AN对甘蔗鲜重的促进作用明显优于NN。吡虫啉与氮素共施有利于增加甘蔗鲜重,铵态氮+吡虫啉(AN+IMI)处理比AN处理甘蔗鲜重增加17.7%,硝态氮+吡虫啉(NN+IMI)处理比NN处理增加46.2%。在缺氮条件下,甘蔗根趋向于纵向生长,植株根长明显大于其他氮素处理;当AN为氮源时,根系短,不定根和侧根数目多;NN为氮源时甘蔗根系长,不定根数目较少;添加吡虫啉处理,根系生长均优于氮素单独处理。根系扫描统计结果表明,吡虫啉能够促进NN氮源条件下甘蔗的根系生长,与NN处理相比,NN+IMI处理下甘蔗根系总长、总表面积、总体积显著增加。(3)吡虫啉可以由甘蔗根部吸收并运输至其他器官。甘蔗各部位吡虫啉含量测定结果显示,根、茎和叶均具吡虫啉富集能力,氮素可以促进吡虫啉在甘蔗植株中累积。与IMI单用相比,NN+IMI和AN+IMI处理后5 d,甘蔗植株中吡虫啉含量分别增加57.3%和15.1%;处理后10 d,NN+IMI处理甘蔗根、茎、叶中吡虫啉累积量分别增加34.6%、83.6%、145.7%,AN+IMI处理分别增加20.3%、57.2%、88.0%,NN+IMI和AN+IMI处理甘蔗植株吡虫啉累积总量比IMI单用分别增加100.4%、59.8%。甘蔗根系、茎秆、叶三部分吡虫啉的累积量均为NN+IMI>AN+IMI>IMI。以上结果表明NN对甘蔗吸收吡虫啉的促进效果显著优于AN(P<0.05)。(4)甘蔗幼苗矿质养分累积量结果表明,与CK处理相比,氮素可显著提高甘蔗植株的氮素累积量,AN促进效果优于NN。吡虫啉促进了甘蔗对氮素的吸收,AN+IMI、NN+IMI、IMI处理地上部氮累积量比AN、NN、CK处理增加11.6%、86.5%和98.4%,地下部氮累积量增加85.7%、197.1%和214.7%。氮素和吡虫啉的添加均可提升甘蔗植株氮素累积量,氮素与吡虫啉共施后甘蔗植株氮素含量的增加程度均明显高于氮素或吡虫啉单用(P<0.05)。甘蔗植株中磷、钾累积量的测定结果表明,氮素可以促进甘蔗植株中磷和钾的积累,AN处理时甘蔗植株中磷和钾的累积量均高于NN处理,吡虫啉添加对甘蔗植株磷和钾的累积无显著影响。(5)甘蔗生理指标测定结果表明,营养液中吡虫啉的添加可有效增强甘蔗根系伤流强度,增加叶片叶绿素含量,促进光合作用。氮素及吡虫啉可影响甘蔗植株氮素代谢,氮素与吡虫啉共施可有效增强甘蔗叶片中硝酸还原酶(NR)的活性,提升氮素代谢速率;氮素与吡虫啉共施可对甘蔗幼苗叶片的抗氧化系统产生显著影响,与NN单独处理对比,NN与吡虫啉共施可显著提高甘蔗幼苗叶片中POD、SOD、CAT等抗氧化酶活性,增强甘蔗幼苗的抗氧化胁迫能力。本研究以我国“化肥农药零增长”战略为背景,以农药化肥相结合为出发点,探讨氮肥与吡虫啉共施对甘蔗生长及吡虫啉富集的影响,研究结果可为农药、化肥在甘蔗生产中的合理使用、药肥一体化技术施用于甘蔗生产及氮素吡虫啉功能性药肥产品的研发提供相应理论支撑。
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