陳繼康，熊和平

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長(zhǎng)沙 410205)

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苧麻氮肥利用研究現(xiàn)狀與建議

陳繼康，熊和平*

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長(zhǎng)沙 410205)

苧麻飼料化等產(chǎn)業(yè)模式地興起，對(duì)苧麻園施氮技術(shù)提出了新要求。以往研究在苧麻氮肥利用方面開展了大量工作，為苧麻高效生產(chǎn)機(jī)理及技術(shù)提供了重要依據(jù)。然而由于苧麻對(duì)氮肥的利用及苧麻-土壤-大氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，該領(lǐng)域還有諸多科技問題亟待解決。本文從苧麻氮肥來源、消耗與需求規(guī)律、苧麻氮素利用效率及其控制因子等方面進(jìn)行總結(jié)和分析，并提出苧麻氮素利用效率提升策略。分析表明，提高氮素利用效率和充分利用地上部生物量是苧麻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。這對(duì)指導(dǎo)苧麻氮高效利用機(jī)理及技術(shù)研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

苧麻；氮肥；氮素利用效率；苧麻飼料化

1 引言

苧麻(BoehmerianiveaL.)是蕁麻科苧麻屬多年生宿根型草本植物，是我國(guó)傳統(tǒng)特色經(jīng)濟(jì)作物。氮素是影響苧麻生長(zhǎng)的三要素之一，氮肥是苧麻生產(chǎn)中最主要的外部投入，長(zhǎng)久以來重施氮肥是提高苧麻產(chǎn)量的重要措施。據(jù)測(cè)算，每生產(chǎn)50 kg原麻，需吸收氮5.05～7.80 kg[1]。由此推算，每1 kg氮可獲得的苧麻原麻為6.41～9.90 kg，而每1 kg氮可獲得的水稻[2]、小麥[3]、玉米[4]籽粒產(chǎn)量分別達(dá)到了68 kg、44 kg和49 kg。可見，僅以收獲占全株生物量不足5%的纖維[5]為目的的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，氮素利用效率低下。近80%的氮素以麻骨、麻葉為載體，通過還田等方式得以循環(huán)或者損失。因此，提高氮素利用效率和充分利用地上部生物量是苧麻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

近年來，苧麻飼料化等產(chǎn)業(yè)模式的興起，為該作物大宗用途的探索提供了新思路和新方法，同時(shí)也對(duì)施肥技術(shù)提出了新要求[6]。研究表明，苧麻作飼料最大的優(yōu)勢(shì)在于可利用其高蛋白、高產(chǎn)量的特性，達(dá)到節(jié)本增效、促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的。熊和平團(tuán)隊(duì)[7-9]研發(fā)的苧麻草粉含量達(dá)30%以上的全價(jià)配合顆粒飼料，分別在肉鵝、肉牛養(yǎng)殖中得以應(yīng)用，顯著降低飼料糧用量，并認(rèn)為利用好苧麻生產(chǎn)植物性蛋白飼料原料是其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本。然而苧麻并非固氮作物，其合成蛋白所需氮源主要來源于外部投入。苧麻對(duì)氮素的利用效率，是影響該作物種植效益高低以及飼用苧麻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，與傳統(tǒng)纖用苧麻生產(chǎn)不同，飼用苧麻生產(chǎn)過程中頻繁刈割、輸出生物質(zhì)，大量帶走氮素等營(yíng)養(yǎng)，導(dǎo)致其植株生理性狀變化，甚至發(fā)生敗蔸等現(xiàn)象[10]?？梢?，飼用苧麻與傳統(tǒng)纖用苧麻生產(chǎn)方式存在顯著差異，兩者的農(nóng)作模式缺乏可借鑒性。

氮素是在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著關(guān)鍵作用。合理使用氮肥是當(dāng)今作物生產(chǎn)中獲得較高目標(biāo)產(chǎn)量的關(guān)鍵措施[11]?；谏鲜鰡栴}，本文將從苧麻氮肥來源、消耗與需求規(guī)律、苧麻氮素利用效率及其控制因子等方面進(jìn)行總結(jié)和分析，并提出苧麻氮素利用效率提升策略，這對(duì)指導(dǎo)苧麻氮高效利用機(jī)理及技術(shù)研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 氮素來源、用量及其在苧麻中的分布

2.1 氮素來源分析

氮素的來源途徑主要包括土壤氮的礦化、生物固氮、氣象(雷電)固氮和化肥施用。目前，苧麻氮素利用相關(guān)研究主要為化肥施用對(duì)作物的影響，包括土壤施肥[10, 12]、葉面肥[13-14]。土壤氮礦化利用方面尚沒有專題研究，僅能從部分試驗(yàn)的不施肥處理(一般為對(duì)照)中進(jìn)行推測(cè)。生物固氮方面，徐華勤和崔國(guó)賢等[15]報(bào)道了苧麻園冬閑田行間套種紫云英、白三葉對(duì)雜草多樣性的影響；朱該[16]、田仁坤[17]等報(bào)道了苧麻套種胡豆的研究，并認(rèn)為可以提高苧麻產(chǎn)量，但均未涉及氮素利用相關(guān)數(shù)據(jù)的分析。苧麻副產(chǎn)物還田、有機(jī)肥等含氮物的作用途徑及氣象固氮的影響等均沒有研究。

各苧麻產(chǎn)區(qū)均有基于經(jīng)驗(yàn)或研究的施肥制度，傳統(tǒng)纖用苧麻生產(chǎn)一般采用“秸稈還田+有機(jī)肥+化肥”的模式，維持了土壤氮素平衡。飼用苧麻以收獲營(yíng)養(yǎng)體為目的，作物地上部大部分被移走，為獲得較高的生物量和維持土壤質(zhì)量，需適當(dāng)加大氮肥施用量[6]。但由于土壤氮礦化、秸稈還田、有機(jī)肥等來源的氮素的量及轉(zhuǎn)化、吸收規(guī)律均沒有得到研究，而且通過揮發(fā)、反硝化作用及淋失等途徑產(chǎn)生的氮素?fù)p失以及氮素在土壤-作物-大氣循環(huán)系統(tǒng)中的相關(guān)研究尚沒有報(bào)道，因此其施肥制度可能存在效率低、損失大的問題，需要進(jìn)一步研究。

苧麻所需氮素主要由化肥和土壤提供。不同土壤條件下，作物吸收的土壤氮和肥料氮所占比例不盡相同。由苧麻重視冬培的生產(chǎn)方式推斷，其所需氮素來源于土壤的比例較大，但還沒有直接的研究證明。相對(duì)于化肥，土壤有機(jī)質(zhì)必須經(jīng)過礦化才能被作物吸收利用，而有機(jī)質(zhì)礦化則受到土壤水、熱、氣及生物條件的限制。我國(guó)苧麻產(chǎn)區(qū)分布廣泛，各區(qū)域生態(tài)條件、土壤類型、農(nóng)作模式等均有較大差異，來源于土壤有機(jī)質(zhì)的氮素在不同區(qū)域間可能存在較大變化，但尚未見研究報(bào)道。

2.2 苧麻需氮規(guī)律及氮肥施用量

嚴(yán)文淦和王敏裳[22]對(duì)高產(chǎn)田每季纖用苧麻出苗-齊苗、齊苗-封行、封行-黑腳、黑腳-成熟四個(gè)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的養(yǎng)分含量及吸收量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)田三季麻各營(yíng)養(yǎng)階段植株體內(nèi)養(yǎng)分含量和吸收量均不相同，表現(xiàn)為前期養(yǎng)分含量高，之后逐漸下降，但吸收量則以中、后期較高，吸氮高峰一般出現(xiàn)在封行-黑腳期，此時(shí)期各季麻吸氮量達(dá)到總吸收量的26.9%～42.4%。同時(shí)，對(duì)低產(chǎn)田的分析發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)分不能滿足苧麻正常生長(zhǎng)需求的條件下，其吸氮特征受到影響而沒有明顯規(guī)律。王朝云等[23]以“湘苧2號(hào)”為試驗(yàn)材料進(jìn)行研究，也得出了相似的結(jié)論。由此推薦的苧麻施肥方式為苗期少量多次追施速效肥，以滿足前期麻株養(yǎng)分含量高、需肥量少的特點(diǎn)，促進(jìn)分株穩(wěn)長(zhǎng)；封行前期重施長(zhǎng)稈肥，以滿足麻株快速生長(zhǎng)的大量養(yǎng)分需要。

苧麻是多年生宿根植物，冬季孕芽、盤芽，早春萌芽出土。這與麻蔸的營(yíng)養(yǎng)條件密切相關(guān)[1]。因此，各麻區(qū)都有冬季重視基肥的習(xí)慣，認(rèn)為冬培是奪取苧麻高產(chǎn)的關(guān)鍵，常有“一季管三季”的說法。即，冬季培肥地力密切關(guān)系到春、夏、秋三季苧麻的生產(chǎn)。冬培施肥量約占全年施肥量的50%，每季麻追肥量為10%～20%。根據(jù)苧麻植株生長(zhǎng)特點(diǎn)及季別的不同，苧麻施肥一般規(guī)律如圖1所示，其中頭麻氣溫低，苗期長(zhǎng)，追肥次數(shù)可分為2～3次；二麻、三麻因氣溫偏高，麻苗生長(zhǎng)較快，苗期短，在前一季麻收獲后一次追足。印度苧麻年收四次，有研究表明每季麻每公頃分兩次施入50kg純氮能減少淋失和揮發(fā)引起的氮素?fù)p失，利于植株吸收氮素和提高纖維產(chǎn)量[24]，其施肥方式和施氮量均與我國(guó)存在較大差異。

圖1 纖用苧麻施肥一般規(guī)律

苧麻鮮莖出麻率一般為4%～6%，畝產(chǎn)150 kg原麻需生物產(chǎn)量在1000 kg左右。因此，提高生物產(chǎn)量是提高苧麻纖維產(chǎn)量的重要措施，而提高生物產(chǎn)量則伴隨著肥料用量的進(jìn)一步加大。據(jù)測(cè)定“湘苧1號(hào)”畝產(chǎn)140.0、149.1和178.9 kg原麻所吸收氮素的量分別為15.43、19.25和27.94 kg[1]。萬強(qiáng)等[25]認(rèn)為每年畝產(chǎn)150～175 kg原麻需吸收純氮22.7～26.5 kg，而實(shí)際通過原麻帶走的養(yǎng)分為4.47～5.22 kg，可見苧麻生產(chǎn)存在較大氮素浪費(fèi)。以兼收原麻、麻葉、麻骨為目的的多用途苧麻生產(chǎn)，因產(chǎn)出較大生物產(chǎn)量而施氮量較高。潘其輝團(tuán)隊(duì)[26]在江西宜春開展的苧麻“369”工程(即畝產(chǎn)原麻300 kg、嫩莖葉600 kg和麻骨900 kg)試驗(yàn)，土壤畝施氮量達(dá)到27 kg，并在三季麻收獲前均補(bǔ)施葉面肥。彭定祥團(tuán)隊(duì)[27]研究種植密度和肥料對(duì)苧麻纖維產(chǎn)量的影響認(rèn)為，獲得畝產(chǎn)173.3 kg原麻的適宜施氮量為24.2～25.8 kg。飼用苧麻因每年刈割次數(shù)達(dá)到6～7次，各生長(zhǎng)季均較短，往往采用中耕追肥的措施。崔國(guó)賢團(tuán)隊(duì)[10]研究表明“湘苧3號(hào)”和“多倍體1號(hào)”年收獲6次的適宜畝施氮量為36.8 kg(每茬施氮92 kg/hm2)。熊和平團(tuán)隊(duì)[28]推薦“中飼苧1號(hào)”每畝追施尿素20～30 kg，并根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量提高可適當(dāng)加大施肥量。這些研究為苧麻生產(chǎn)提供了基本措施，但往往忽略了有機(jī)肥、秸稈還田、氮素?fù)p失、土壤基礎(chǔ)肥力等因素，不利于氮素利用效率的提升。

2.3 氮素在苧麻植株中的分布

隨著飼用苧麻的進(jìn)一步推廣，研究將越來越關(guān)注氮素在苧麻嫩莖葉中的積累，而非韌皮纖維的合成。因此，探明氮素在苧麻植株中的分布及積累規(guī)律將對(duì)育種及栽培調(diào)控等研究提供理論依據(jù)。氮素在苧麻植株中的分布主要從氮素在不同器官間的比例及不同器官內(nèi)的含量上進(jìn)行分析。

氮素在不同器官間積累量與各器官的生物量成正比，一般表現(xiàn)為葉(65.2%～69.6%)>骨(18%～20%)>皮(10.9%～13.9%)[1]。國(guó)家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系于2013年度在湖南瀏陽(yáng)、江西宜春和湖北咸寧三地的測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)表明(表1)[29]，在“369”工程模式下，苧麻原麻、嫩莖葉、麻骨年產(chǎn)量的比例為1:2:3，且不同品種、不同栽培方式和每季麻的比例均不一致?？梢娪捎诨蛐?、栽培目標(biāo)、生態(tài)區(qū)域、管理措施等不同，導(dǎo)致各器官的產(chǎn)量具有顯著差異，其氮素積累量也有明顯不同。

表1 2013年度國(guó)家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系苧麻“369”工程測(cè)產(chǎn)結(jié)果

Tab.1 Ramie yield under 369 Engineering Model of CARS-19, 2013

地點(diǎn)品種麻季產(chǎn)量(kg/667m2)嫩莖葉骨原麻湖南瀏陽(yáng)中苧1號(hào)頭麻249.0535.0187.0二麻149.9269.487.5三麻162.0291.471.0合計(jì)560.91095.8345.5江西宜春中苧1號(hào)頭麻165.8403.3150.7二麻172.2263.8108.3三麻280.6241.768.9合計(jì)618.6908.8327.9湖北咸寧華苧5號(hào)頭麻158.0302.0167.0二麻211.0207.082.0三麻206.0246.0102.0四麻*68.0153.00.0合計(jì)643.0908.0351.0

注：*四麻為提前收獲三麻后，加收一季嫩梢用于飼料等的種植模式。

氮素在不同器官內(nèi)的含量也存在顯著差異，苧麻葉、莖和根的氮素含量一般分別為3.2%、1.6%和1.92%左右(根據(jù)蛋白質(zhì)含量20%、10%和12%折算，折算系數(shù)為6.25)，其中葉片氮含量變化幅度較大，莖和根氮含量較穩(wěn)定。苧麻飼料及食用菌培養(yǎng)基料以提供氮源為核心目標(biāo)，因此有較多報(bào)道關(guān)注苧麻粗蛋白含量。姜濤[30]對(duì)33個(gè)不同苧麻品種的研究表明，其粗蛋白含量變化范圍為14.24%～33.3%。朱濤濤等[31]研究指出“中苧1號(hào)”和“中苧2號(hào)”隨收割高度增加，苧麻粗蛋白含量逐漸降低，且其日增量在80 cm以下時(shí)較大。喻春明等[32]、揭雨成等[33]也得出了相似的結(jié)論，但推薦收獲高度分別為65 cm和50～60 cm。可見，苧麻不同器官氮素積累量和積累速率受到基因型、栽培模式等因素的影響。進(jìn)一步研究需要關(guān)注苧麻的基因改良、農(nóng)作模式優(yōu)化等。

3 苧麻對(duì)氮素的利用及其控制因子

過去的50年中，全球氮素的投入量增長(zhǎng)了800%，而灌溉面積翻番[34]。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，尤其是氮、磷的施用，成為造成環(huán)境污染、資源消耗的主要因素[35-36]。農(nóng)業(yè)部規(guī)劃了“一控兩減三基本”的目標(biāo)來應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染問題。我國(guó)苧麻園施肥管理中，普遍存在偏施、濫施氮肥的現(xiàn)象，氮肥利用效率逐年降低，相對(duì)生產(chǎn)成本增高，氮肥減施增效是本領(lǐng)域研究的重要方向。

3.1 氮素對(duì)苧麻生長(zhǎng)的影響

以往研究較多關(guān)注氮素用量與苧麻株高、莖粗、皮厚、纖維細(xì)度、出麻率、產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)，且結(jié)論較為一致。一般表現(xiàn)為在適宜的范圍內(nèi)，增施氮肥對(duì)改善各性狀、提高產(chǎn)量等均有促進(jìn)作用，但過量施氮會(huì)降低纖維品質(zhì)和出麻率，甚至延遲成熟，莖稈軟弱，易遭受風(fēng)害、病蟲害；三麻生長(zhǎng)后期大量施用氮肥，將引起地下部淀粉貯藏量減少，不利于麻蔸越冬。

李元沅等[37]、王春桃等[38]研究表明，土壤全氮、水解氮與苧麻纖維細(xì)度呈顯著或極顯著正相關(guān)。周兆德等[39]認(rèn)為，合理施用氮肥可以提高肥料利用率，隨著氮肥用量增加，苧麻的株高、莖粗、皮厚等都相應(yīng)增長(zhǎng)。但歐陽(yáng)鐸聲等[40]、彭定祥等[41]認(rèn)為氮素含量過高，則單細(xì)胞的細(xì)胞壁較薄，出麻率、纖維品質(zhì)都有所降低，纖維支數(shù)降低的程度比較明顯。王朝云等[42]對(duì)苧麻養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)及施肥效果進(jìn)行了研究，認(rèn)為使用氮肥可促進(jìn)干物質(zhì)積累和苧麻養(yǎng)分的吸收，且氮鉀配合可起到相互促進(jìn)的作用。朱聰?shù)萚43]研究發(fā)現(xiàn)N、K肥對(duì)苧麻凈光合速率和SPAD值的影響整體為N大于K，并認(rèn)為這與N、K對(duì)苧麻產(chǎn)量的增產(chǎn)效應(yīng)相對(duì)應(yīng)。Deng等[44]研究發(fā)現(xiàn)缺N脅迫下苧麻相對(duì)葉綠素下降、生長(zhǎng)逐漸停止、大量HSP家族蛋白下調(diào)的現(xiàn)象，并認(rèn)為苧麻通過光合作用相關(guān)蛋白下調(diào)、維持檸檬酸循環(huán)(TCA)、提高Cu-Zn過氧化物歧化酶、加強(qiáng)信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)ATP和DNA合成等途徑提高作物對(duì)缺氮的耐性。

飼用苧麻相關(guān)研究缺乏，僅有少量研究報(bào)導(dǎo)了施氮量與產(chǎn)量、粗蛋白量的關(guān)系。曾日秋(2009)研究推薦飼用苧麻品種“平和苧麻”的尿素用量為20 kg。郭婷等[45]研究表明，“多倍體1號(hào)”和“湘苧3號(hào)”在畝施25 kg尿素、70 cm收獲高度下苧麻的生物產(chǎn)量和粗蛋白含量達(dá)到最高水平，并且合適的氮肥水平、適宜的收獲高度能提高苧麻飼料產(chǎn)量、改善其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、減少敗蔸發(fā)生。

苧麻生產(chǎn)長(zhǎng)期以來提倡“重施肥”，低氮脅迫及調(diào)控機(jī)理與技術(shù)的研究匱乏，不適于當(dāng)前“一控兩減三基本”的要求。為達(dá)到苧麻園“減氮增效”的目標(biāo)，需進(jìn)一步研究低氮水平下苧麻的生理相應(yīng)特征及調(diào)控措施。

3.2 氮素利用效率的評(píng)價(jià)

氮素利用效率(NUE)一般有農(nóng)學(xué)利用率(agronomic efficiency)、生理利用率(physiological efficiency，或internal efficiency)和氮素回收率(recovery efficiency)三類，分別從不同角度對(duì)作物利用氮素的效率進(jìn)行表述[46]，并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)種類、目標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品等不同而有多種計(jì)算和分析方法。目前僅見意大利學(xué)者Claudia[47]等研究13年長(zhǎng)期種植苧麻對(duì)地中海區(qū)域土壤化學(xué)參數(shù)及有機(jī)質(zhì)平衡的影響研究中提到苧麻的氮素利用效率(土壤總氮回收率)達(dá)到94%，其他僅可從文獻(xiàn)報(bào)道的產(chǎn)量和施氮量進(jìn)行推算。

表2 我國(guó)苧麻氮素利用情況估算

Tab.2 Estimation of nitrogen utilization of ramie in China

文獻(xiàn)來源地點(diǎn)品種施氮量(kg/667m2)產(chǎn)量(kg/667m2)粗蛋白含量氮素回收量B(kg/667m2)表觀氮素回收率C氮農(nóng)學(xué)效率D朱濤濤等[48]湖南長(zhǎng)沙中飼苧1號(hào)35.0876.021.2%29.784.9%25.0中苧2號(hào)35.0811.319.5%25.372.2%23.2白玉超等[10]湖南瀏陽(yáng)湘苧3號(hào)36.81022.719.2%31.385.1%27.8多倍體1號(hào)36.81022.719.7%32.387.7%27.8勞承英等[49]湖北武漢華苧4號(hào)20.01194.312.0%A22.9114.7%59.7潘其輝等[26]江西宜春中苧1號(hào)27.01328.212.0%A25.594.4%49.2任小松等[50]四川達(dá)州川苧4號(hào)25.01171.412.0%A22.590.0%46.9

注：A文獻(xiàn)中未提到具體數(shù)據(jù)，本文根據(jù)其他文獻(xiàn)計(jì)算所得纖用苧麻全株蛋白質(zhì)含量平均數(shù)為12.0%；B氮素回收量=產(chǎn)量×粗蛋白含量÷6.25，其中6.25為氮素與蛋白質(zhì)折算系數(shù)，產(chǎn)量均按照含水率15%折算后數(shù)據(jù)；C表觀氮素回收率=氮素回收量÷施氮量；D氮農(nóng)學(xué)效率=產(chǎn)量÷施氮量。

表2估算了我國(guó)苧麻主產(chǎn)區(qū)苧麻氮素利用情況?？梢姡r麻氮素利用率以全株計(jì)算普遍較高，其表觀氮素回收率一般在80%以上，與Claudia[47]等的研究結(jié)果相近，本文的估算數(shù)據(jù)可靠性較高。僅以收獲纖維為目的，則其氮素利用效率大幅下降，僅在25%左右。從各地基礎(chǔ)地力和施肥量數(shù)據(jù)可知，基礎(chǔ)地力較高的產(chǎn)區(qū)，其苧麻表觀氮素回收率及氮農(nóng)學(xué)效率均較高，這是說明較高的基礎(chǔ)地力不僅有利于苧麻高產(chǎn)，而且有利于苧麻氮素利用效率的提升。同時(shí)，可以推測(cè)苧麻氮素當(dāng)季利用率偏低，這與前文苧麻氮素來源于土壤的比例較大的假設(shè)是一致的。鑒于傳統(tǒng)栽培技術(shù)氮素當(dāng)季利用率僅達(dá)到25%～30%的現(xiàn)狀，其他作物研究普遍認(rèn)為提高氮素當(dāng)季利用率是提高單產(chǎn)的關(guān)鍵。其中水稻精確定量栽培可使氮素當(dāng)季利用率達(dá)到40%～45%，從而顯著提高氮素利用效率和作物產(chǎn)量。目前尚未見針對(duì)苧麻的相關(guān)研究。

3.3 氮素利用影響因子

影響氮素利用的因子可分為(1)需求：限制作物氮需求的因子，如輻射、溫度、水分、病蟲害、基因型、其他非氮養(yǎng)分等；(2)供給：限制作物從土壤及肥料中獲取氮素的因子，如施肥量、肥料種類、土壤水分、溫度、有機(jī)質(zhì)礦化速率、土壤通氣狀況、酸堿度等；(3)損失：影響土壤-作物系統(tǒng)氮素?fù)p失的因子，如反硝化作用、淋失、徑流、揮發(fā)、土壤侵蝕等。

苧麻研究領(lǐng)域目前已有報(bào)道影響因子有種植密度、其他非氮養(yǎng)分配施[27]、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)[51]、漬水[52]或干旱脅迫[53]、重金屬脅迫[54]、品種[55]、生理響應(yīng)機(jī)制[44]、氮代謝相關(guān)基因的表達(dá)[56]、生根特性[21]、麻苗扦插部位[57]、施肥量[10]、農(nóng)藝調(diào)控措施[58]等。這些因子的研究，對(duì)提升苧麻產(chǎn)量、改善其品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)各因子的綜合優(yōu)化將對(duì)氮素利用效率的提升起到顯著促進(jìn)作用，但尚未見針對(duì)氮素利用的專題研究，僅能依據(jù)各類因子影響下苧麻產(chǎn)量與品質(zhì)的變化進(jìn)行推測(cè)，這將限制氮素利用效率的進(jìn)一步提升。熊和平團(tuán)隊(duì)[59-60]對(duì)與苧麻氮代謝密切相關(guān)的谷氨酰胺合成酶BnGS2等位基因進(jìn)行了克隆，認(rèn)為其超量表達(dá)可顯著提高氮利用效率，但目前僅在煙草中得以轉(zhuǎn)化。土壤有機(jī)質(zhì)礦化特征、土壤耕層構(gòu)造、氮沉積等研究仍為空白。

另外，苧麻喜濕怕澇，其主產(chǎn)區(qū)又在降水較多的長(zhǎng)江流域，因此苧麻園排水是其栽培中的重要環(huán)節(jié)。大量水分的流失可能會(huì)導(dǎo)致氮素的大量淋失，從而導(dǎo)致水體污染等后果。Tripahti等[61]研究發(fā)現(xiàn)不同農(nóng)作系統(tǒng)下水稻田的氮素淋失量達(dá)2.27～36.60 kg/667m2，Gao等[62]通過對(duì)1992年～2013年51個(gè)區(qū)域的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)田50%以上的氮素因淋失而進(jìn)入地下水，且與施肥量成正比。苧麻主產(chǎn)區(qū)還存在干濕交替頻率高的特點(diǎn)，可能導(dǎo)致較高的氨揮發(fā)現(xiàn)象。但目前尚缺乏相關(guān)研究，對(duì)氮肥減施減損造成不利影響。

4 氮肥利用效率提升策略及研究建議

由前文可知，我國(guó)科技工作者在苧麻氮素利用方面開展了大量工作，為苧麻高效生產(chǎn)機(jī)理及技術(shù)提供了重要的依據(jù)。然而由于苧麻對(duì)氮素的利用及苧麻-土壤-大氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，該領(lǐng)域還有更多、更廣、更深的科技問題亟待解決。苧麻是區(qū)域特色經(jīng)濟(jì)作物，屬于“小作物”的范疇，其科技研發(fā)資金投入力度、政策扶持力度等均無法與大宗農(nóng)產(chǎn)品相較。因此，本文僅從提升氮素利用效率策略入手，提供如下研究?jī)?yōu)先序，供決策者及科技工作者參考。

4.1 加強(qiáng)生物質(zhì)資源利用

僅以收獲纖維為目的的苧麻生產(chǎn)，氮素利用效率低下。但全面利用地上部后，其氮素利用效率可達(dá)80%以上。隨著近年來苧麻副產(chǎn)物飼料化等技術(shù)的迅速發(fā)展，全面、充分、產(chǎn)業(yè)化利用苧麻副產(chǎn)物成為可能。進(jìn)一步加強(qiáng)苧麻生物質(zhì)資源利用，是在短期內(nèi)迅速提升氮素利用效率的重要手段。

4.2 優(yōu)化苧麻園施氮模式

氮素利用效率可通過協(xié)調(diào)肥料、土壤、水分及作物管理來增強(qiáng)作物對(duì)氮的吸收、減少氮素?fù)p失、優(yōu)化基礎(chǔ)地力中氮素的供給而得以提升。如前文所述，基礎(chǔ)地力與苧麻氮素利用效率密切相關(guān)，通過增強(qiáng)多來源氮肥配施、葉面肥、平衡施肥、資源節(jié)約技術(shù)、施肥方式等改善基礎(chǔ)肥力供給及氮素當(dāng)季利用率，是減少氮素?fù)p失、增強(qiáng)氮素利用的有效途徑。

4.3 培育氮高效利用苧麻品種

品種改良是提升作物生產(chǎn)性能最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑之一。通過品種改良策略，增強(qiáng)苧麻對(duì)低氮條件的耐受能力、對(duì)其他逆境的抗性、氮代謝相關(guān)生理過程等，以及產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀，將顯著改善苧麻氮素利用效率。苧麻是多年生作物，育種周期長(zhǎng)，需給予長(zhǎng)期、穩(wěn)定的資金支持。

4.4 改善苧麻園專用肥料性能

氮素的形態(tài)對(duì)施肥效果具有重要影響，尤其是對(duì)氮素?fù)p失的影響?？蒯尫蕦?duì)減少氮素?fù)p失、提高氮素利用效率具有顯著的積極作用[63]，但還未見苧麻相關(guān)研究。白玉超等[64]、曾潤(rùn)山等[65]，胡建輝等[66]，黃燕湘等[67]先后報(bào)道了專用肥對(duì)苧麻生產(chǎn)的影響，為進(jìn)一步開展改善肥料性能的研究提供的依據(jù)。

4.5 深入開展集約農(nóng)作

整體考慮氮素在苧麻-土壤-大氣系統(tǒng)中的循環(huán)特征，高效控制投入、利用及損失，綜合應(yīng)用品種、栽培、利用等各環(huán)節(jié)的技術(shù)，研發(fā)集約化農(nóng)作模式。其中，農(nóng)業(yè)支持與決策專家系統(tǒng)、區(qū)域精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等均為有益的研究方向。

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Advances and Suggestions of Nitrogen Fertilization in Ramie Production

CHEN Jikang，XIONG Heping*

(Institute of Bast Fiber Crops, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410205, China)

New nitrogen application techniques should be developed in accordance with the rise of ramie feed industry. Previous researches have carried out a lot of work in respect of ramie nitrogen use and provided important theoretical

for mechanism and technology of ramie production. However, there are problems to be resolved due to the complexity of nitrogen utilization and ramie-soil-atmosphere system. Strategies to enhance nitrogen use efficiency (NUE) were provided in the article under the summary and critical analysis of references such as nitrogen source, consumption and demand characteristics, NUE and its controlling factors. Results showed that improving NUE and utilization ratio of above-ground of ramie was essential for sustainability of the industry. It has practical significance to carry out nitrogen-saving cultivating techniques for ramie.

ramie; nitrogen fertilization; nitrogen use efficiency; ramie feed utilization

1671-3532(2016)05-0229-08

2016-06-07

國(guó)家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-19)；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IBFC04)

陳繼康(1985-)，男，助理研究員，從事苧麻多用途與農(nóng)田生態(tài)研究。E-mail: cjk213@126.com

*通訊作者：熊和平(1955-)，男，研究員，主要從事苧麻育種研究。E-mail：ramiexhp@vip.163.com

S563.1

A