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巨菌草(Pennisetum sp.)是典型的C4植物,植株高大直立,根系发达,抗逆性强,年产鲜草达200t/hm2以上,粗蛋白含量高,可作为栽培食药用菌的原料、燃烧发电、提取酒精、制作纤维材料等,应用前景广阔,目前已经在我国许多省份以及巴布亚新几内亚、卢旺达、莱索托等国家种植。氮是植物的重要组成元素之一,被称为“生命元素”,作用仅次于水。因此,本研究采用水培和盆栽的方法探究巨菌草对氮素的适应特性,以期探明氮与植株生长、生理、品质及养分利用的关系,为巨菌草的合理施肥提供理论依据。主要结果如下:1.氮素对巨菌草苗期生长和光合生理特性的影响采用水培方法,研究了不同浓度的氮素对巨菌草苗期生长和光合生理特性的影响。结果表明,随着氮素浓度的增加,株高、根总长、根表面积、根体积、分根数、根尖数呈先升后降的趋势,叶片数、叶面积、茎粗则呈上升趋势;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)先增大后减小,胞间CO2浓度(Ci)则逐渐降低;光合色素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先升后降的趋势,硝态氮(NO3--N)含量、过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势,丙二醛(MDA)含量呈下降趋势。研究表明,适量的氮素供应(5.00～10.00mmol/L)可以促进植株生长,提高光合能力,增加渗透调节物质含量、减少MDA含量及提高抗氧化物酶活性,有利于植株生长并增强了其抵抗逆境胁迫的能力,氮素供应不足(0.00～0.50mmol/L)或过量(15.00mmol/L)均不同程度的限制植株的正常生长及生理代谢活动。2.施氮对巨菌草农艺性状、品质及养分利用的影响(1)施用氮肥能促进巨菌草地上部的生长,收获时株高和叶面积增幅分别达19.92%～36.96%、52.58%～129.21%,增幅随着施氮量的增加而减小。施少量氮肥对根体积的增大有一定的促进作用。施氮量与株高、叶面积、茎粗呈正相关,与根体积呈负相关。(2)增施氮肥在一定程度上可以显著提高植株产量,施氮量继续增加,产量增幅变小或开始降低。随着施氮量的增加,地上部鲜重逐渐上升,干重呈先升后降的趋势,地上部鲜重和干重随施氮量的变化规律与二次多项式相吻合,方程为:y=-0.000446x2+0.34912lx+107.9040(R2=0.9926**),y=-0.000185x2+0.116085x+31.8299(R2=0.9774**)。根鲜重和干重均在施氮量75kg/hm2时值最大。随着施氮量的增加,茎叶比和根冠比下降,而鲜干比则逐步上升。施氮量与地上部鲜重和干重、鲜干比均呈正相关,而与根鲜重和干重、茎叶比、根冠比呈负相关。(3)适量施用氮肥可以增加叶绿素含量,提高植株光合效率,促进干物质的积累,氮肥不足或过量均不利于光合作用的进行。随着施氮量的增多,各测定期SPAD值逐步上升,Ci降低,除T2期水分利用率(WUE)外,其它光合指标呈先升后降或升高的趋势。施氮与各测定期SPAD值呈显著正相关或极显著正相关,与Pn呈正相关或显著正相关,而与Ci呈负相关。(4)随着植株生长期的推进,粗蛋白(CP)含量下降,CP积累量在N150～N450处理间呈上升的趋势,粗纤维(CF)含量和积累量均增加,粗脂肪(EE)和粗灰分(CA)含量下降,但积累量逐渐增加,无氮浸出物(NFE)含量和积累量均增加。适量的施用氮肥可以显著提高CP、EE、CA、NFE含量,降低CF含量,并不同程度的促进营养物质的积累,进而提高植株的营养价值,施氮不足或过量不利于植株品质的改善。施氮量与各测定期CP含量呈极显著正相关,与CP积累量呈正相关或极显著正相关,与T2、T3期CF含量呈极显著负相关,与各测定期AS含量呈负相关。(5)增施氮肥可以显著提高植株氮含量,促进氮的积累,但增幅随着供氮量的继续增加逐步降低,施用氮肥促进了植株对磷钾的吸收。植株地上部和地下部氮含量及氮总积累量随施氮量的变化规律与二次多项式相吻合,方程为:y=-0.0133x2+0.1803x+0.3431(R2=0.9901**);y=-8.4656E-08x2+0.0019x+0.5065(R2=0.9984**);y=-11.7799x2+146.8935x+55.9574(R2=0.9907**)。随着施氮量的增加,地上部氮磷分配率整体呈先升后降的趋势,地上部钾分配率呈上升的趋势。施氮量与氮磷钾总积累量呈显著或极显著正相关。综上所述,施氮量为225kg/hm2时,植株在各测定期生长健壮,光合作用强,品质较好,收获时地上部鲜重为165.28g/plant,提高54.94%,干重为49.41g/plant,增加56.91%,养分利用率较高。因此,225kg/hm2是该试验条件下的适宜施氮量。