王 媛 王劲松 董二伟 武爱莲 焦晓燕,*

1 山西省农业科学院农业环境与资源研究所, 山西太原 030031; 2 高粱遗传与种质创新山西省重点实验室, 山西晋中 030600

我国的氮素用量占全球的 30%左右, 但作物吸收利用率普遍低于50%[1-2]。适宜的氮素营养通过促进作物的有效分蘖和颖花分化[3], 增加了穗粒数,从而提高籽粒和淀粉产量[4]。但超出作物的需求将导致氮饱和, 在影响光合产物形成与转运的同时,导致作物群体增大、病虫害及倒伏的风险增加[5]。氮素奢侈吸收还通过叶片硝态氮水平调控碳水化合物的代谢, 使更多的糖发生酵解转化为有机酸[6],影响籽粒淀粉的合成。盈余的氮素大部分以硝态氮形式存在于土壤剖面[7], 淋溶程度与施氮量显著相关[8]。15N试验表明, 施氮250 kg hm-2, 当季玉米收获后残留在土壤中的肥料氮占到33%[9]。长期施氮,残留量累积可达 45%以上[10]。并逐渐向深层淋失,每10 mm 降 水可使塿 土中硝态氮向下迁移2～4 cm[11],易造成地下水硝酸盐污染。

高粱[Sorghum bicolor(L.) Moench]是世界第五大作物, 具有较强的耐瘠性[12], 与玉米相比, 达到目标产量需氮量较低[13]。低氮胁迫下, 高粱根际利用羧酸类和胺类的微生物种类增多[14], 耐低氮能力较强, 且根系分泌的生物硝化抑制剂能较为高效的抑制亚硝化细菌[15-16], 进而降低氮素通过反硝化作用和硝态氮淋失向“环境”施肥。因而低氮条件下, 高粱的氮素利用特性及土壤硝态氮的残留累积可能区别于其他作物。且高粱氮素吸收利用还受土壤氮素背景及高粱种间遗传基础和进化差异的影响[17-18]。……