聚天门冬氨酸(PASP)对东北春玉米氮素代谢的调控效应及其节氮机理

摘要

聚天门冬氨酸具有螯合吸附正负离子的功效，可以富集养分，而常规氮素全基施会造成氮素前期过剩和后期脱肥，不利于作物生长发育和氮素高效利用。本试验于2017、2018年在中国农业科学院作物科学研究所吉林省公主岭试验站进行。试验在3年肥料定位试验基础上，以中单909为材料，采用随机区组设计，设置不施氮肥(CK)、常规氮肥(CN)和聚天门冬氨酸(PASP)螯合氮肥(PN)不同施肥量全基施处理，研究不同施氮梯度（75.0、112.5、150.0、225.0kg hm-2）下，常规氮肥和PASP螯合氮肥处理对东北春玉米形态、干物质积累与分配、产量及产量构成因素、植株氮素代谢关键酶活性、氮素积累量以及耕层土壤速效氮等指标变化动态的影响，在形态发育和氮素代谢水平上，探讨PASP对东北春玉米氮素代谢的调控效应及其减氮增效机理。研究结果如下: PASP螯合氮肥处理改善了玉米植株的形态发育、物质积累分配及产量构成因素，提高了产量。CN及PN处理均显著增加玉米产量，分别比CK高57.8％～83.2％和63.6％～83.7％;PN处理较CN处理平均增产3.3％～6.8％;氮素用量及产量模拟结果显示，达到最高产量时PN处理的氮素用量低于CN处理，施氮量低于152.2kg hm-2时，同样的产量下PN处理氮素用量明显小于CN处理。相比CN处理，PN处理可增加玉米的穗粗、千粒重、植株干物质积累、灌浆期子粒体积。因此，PASP螯合氮肥处理可促进植株干物质积累增加和转运，增加干粒重，提高玉米产量。 PASP螯合氮肥处理提高了氮素代谢关键酶活性，促进氮素吸收及利用。CN及PN处理均可增加氮素代谢相关酶活性。相比CN处理,PN处理可增加硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蛋白酶活性，以及可溶性蛋白、游离氨基酸含量，即PASP可促进氮素吸收、转运及利用;相比CK，CN及PN处理均可增加伤流液NH4+-N和NO3--N含量;PN处理较CN处理可增加伤流液NO3--N含量。 PASP螯合氮肥处理提高了耕层土壤有效氮素含量，促进植株对氮素的吸收利用。CN及PN处理可增加土壤NO3--N含量和NH4+-N含量。相比CK，CN及PN处理可增加6叶展期、开花期及收获期0～60cm土层土壤NO3--N和NH4+-N含量;PN处理较CN处理可增加0～60cm土层土壤NO3--N和NH4+-N含量，提高0～60cm土壤氮素的可利用性。 PASP螯合氮肥处理提高氮素利用率。CN及PN处理相比CK，均可增加植株氮素积累量及氮素利用效率。PN处理氮素积累量、氮肥表观利用率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力均高于CN处理。 PASP螯合氮肥处理具有减氮稳产的效果。PN处理氮素减少1/3施用，相比CN处理，玉米植株花后干物质积累增加，玉米稳产甚至增产，同时提高氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率。PASP螯合氮肥可在东北春玉米区减少1/3施用。