探究氮铵水平与硝化抑制剂对蓝莓生长的综合影响：酸碱土壤中的差异与意义

为优化氮管理，研究人员探究 N-NH4水平和 NI 对不同 pH 缓冲基质中蓝莓生长的影响，有重要意义。

　　

研究背景：蓝莓生长与氮管理的挑战

在植物的生长过程中，氮元素是至关重要的，它是植物除碳之外消耗最多的元素，约占植物干重的 1 - 5% 。在农业生产中，为了满足植物生长需求，通常会施加较高浓度的氮肥。然而，过量使用氮肥会引发一系列环境问题，比如饮用水水库的硝酸盐（NO₃）污染，以及氨气（NH₃）和二氧化氮（N₂O）的排放，这些不仅污染空气，还会加剧温室效应。

蓝莓作为一种对生长环境有特殊要求的植物，其适宜生长的土壤 pH 需小于 5.5，且偏好铵态氮（NH₄）。在以往的研究中，虽然发现增加 NH₄作为主要氮源能提升蓝莓的生长和产量，但对于其作用机制究竟是影响植物氮吸收，还是通过酸化土壤根际促进根系发育和铁（Fe）、锰（Mn）等微量元素的有效性，尚无定论。此外，关于硝化抑制剂（NI）和 N-NH₄水平对蓝莓在不同 pH 基质中生长的综合影响，也缺乏相关研究。

为了深入了解这些问题，来自以色列农业研究组织（Agricultural Research Organization）等机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上。

研究方法

研究人员选用 8 个月大的南方高丛蓝莓（Vaccinium corymbosum, cv. Springhigh）组培苗，将其移植到装有不同处理的 25-L 容器中，这些处理包括两种碳酸钙（CaCO₃）水平（0% 和 5% w/w）、三种 N-NH₄水平（20、40 或 80 mg L^-1 ）以及有无 NI（0 和 1% w/w 的 NI / 总施氮量比例）。实验采用完全随机设计，每个处理重复 8 次。

在种植过程中，通过滴灌系统为植株提供包含各种营养元素的灌溉施肥溶液，并根据不同生长阶段调整灌溉量。实验期间，研究人员测量了渗滤液的 pH 值和营养元素组成、叶片和枝条中的营养元素浓度、生物质产量、叶绿素浓度以及冠层大小等指标。

研究结果

1. 渗滤液成分：N-NH₄水平升高会使渗滤液 pH 值降低，而 CaCO₃和 NI 处理则会使渗滤液 pH 值升高。在渗滤液中，NH₄和 NO₃浓度随 N 水平增加而上升，CaCO₃处理会增加 N-NO₃和 Ca 的浓度，NI 处理在第一年对渗滤液成分影响较大，使 N-NH₄和 P 的浓度升高，N-NO₃、Ca、Mg 和 Zn 的浓度降低。
2. 生物质生产：在第一年，N 水平增加会降低枝条、叶片和整株植物的生物质产量；第二年，仅枝条生物质产量受 N 水平影响。CaCO₃和 NI 处理会降低生物质产量。在无 CaCO₃的基质中，N 水平增加会降低生物质产量；在有 CaCO₃且无 NI 的基质中，N 水平增加会促进生物质产量；但在有 CaCO₃和 NI 的基质中，N 水平增加则抑制生物质产量。此外，渗滤液 pH 值高于 6 时，相对生物质产量会下降。
3. 叶绿素浓度：多数测量时间点，中等和高 N 水平下叶片叶绿素浓度高于低 N 水平，CaCO₃处理的叶片叶绿素浓度低于无 CaCO₃处理，NI 处理的叶绿素浓度高于无 NI 处理，且多数采样日期未观察到三个自变量对叶绿素浓度的交互作用。
4. 叶片和枝条中的营养元素浓度：叶片中营养元素浓度受采样季节影响，夏季 N 和 P 浓度随 N 水平增加而增加，秋季高 N 水平与较高的 N、Mg 和 Fe 浓度相关。CaCO₃处理会影响叶片中多种营养元素浓度，NI 处理对叶片和枝条中营养元素浓度影响较小。枝条中营养元素浓度在不同年份和处理下也有变化，且部分营养元素在叶片和枝条中的浓度存在相关性。

研究结论与讨论

本研究表明，高 N-NH₄水平在高 pH 缓冲基质中能促进蓝莓生长，这得益于强烈的硝化过程；而在低 pH 缓冲基质中则抑制蓝莓生长。NI 在高 pH 缓冲基质中可降低硝酸盐对含水层的污染风险，但会减缓硝化过程，导致生物质产量下降；在低 pH 缓冲基质中，由于酸性条件下硝化过程本身就会减缓，所以无需使用 NI。

研究还发现，高浓度 NH₄对蓝莓生长有负面影响，可能是通过抑制阳离子养分吸收、增加碳水化合物向根系供应与植物发育竞争以及根系能量损失等机制。此外，渗滤液 pH 值与蓝莓生物质生产之间的关系表明，蓝莓生长的最佳 pH 值低于 5.5 - 6，这是影响蓝莓生长的关键环境因素。

总的来说，该研究为蓝莓种植中的氮管理提供了重要参考，有助于优化蓝莓种植的施肥策略，在提高蓝莓产量的同时，减少对环境的负面影响。未来还需要进一步深入研究高浓度 NH₄对蓝莓发育的影响机制，以更好地指导蓝莓生产实践。