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Effects of Nitrogen Reduction Combined with Biostimulants on Nitrogen Absorption and Glycoside Content in Stevia Rebaudiana
ZHAOXi, SUCuicui, XIEZhongqing
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (11) : 107-116.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Effects of Nitrogen Reduction Combined with Biostimulants on Nitrogen Absorption and Glycoside Content in Stevia Rebaudiana
The study was conducted to investigate the effects of reduced nitrogen fertilization combined with the biostimulants of fulvic acid and chitosan on the growth and development, glycoside content, and nitrogen uptake of Stevia rebaudiana, aiming to provide a theoretical basis for optimizing fertilization practices and enhancing quality and efficiency in Stevia production. Stevia rebaudiana was used as the test material, and four nitrogen fertilization levels were set, including conventional nitrogen application (300 kg/hm2), 20% nitrogen reduction (240 kg/hm2), 40% nitrogen reduction (180 kg/hm2) and no nitrogen application (0 kg/hm2). These were supplemented with either the fulvic acid (F) or chitosan (C), with an equal amount of water (W) serving as the control. The impacts on Stevia rebaudiana growth characteristics, leaf enzyme activities, glycoside content, and nitrogen uptake were analyzed. The results showed that nitrogen application, as well as the combination with fulvic acid and chitosan, promoted Stevia rebaudiana growth, relative chlorophyll content, and nitrogen uptake. Specifically, the treatment with 20% nitrogen reduction supplemented with fulvic acid (N0.8F) resulted in a plant height of 97.0 cm, stem diameter of 9.19 mm, and leaf mass per plant of 18.70 g, which were approximately 12.30%, 13.05% and 9.76% higher than other treatments, respectively. Nitrogen uptake in both leaves and stems was higher than in other treatments. The average contents of rebaudioside A (RA) in the treatments supplemented with fulvic acid, chitosan, and the control were 10.93%, 10.13% and 10.80%, respectively; the average contents of stevioside (Stv) were 1.04%, 1.01% and 1.18%, respectively; and the average total glycoside contents were 13.62%, 13.38% and 13.38%, respectively. Among treatments supplemented with the same biostimulant, as nitrogen application decreased, the contents of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) tended to decrease, with fulvic acid showing better effects than chitosan. In the chitosan-supplemented treatments, the 40% nitrogen reduction treatment (N0.6C) increased plant height, stem diameter, and leaf mass per plant by 11.92%, 9.57%, and 8.66%, respectively, compared to other nitrogen levels, and increased SOD and POD contents by 9.12% and 7.81%, respectively. A comprehensive analysis of the effects of reduced nitrogen fertilization combined with biostimulants on Stevia rebaudiana revealed that the treatment with 20% nitrogen reduction supplemented with fulvic acid (N0.8F) effectively promoted Stevia rebaudiana growth, enhanced leaf enzyme activity, increased the content of RA in leaves, decreased the content of Stv, and improved the ratio of RA to total glycosides, thereby enhancing Stevia rebaudiana quality. Additionally, a 20% reduction in nitrogen fertilization improved plant nitrogen uptake and nitrogen use efficiency.
Stevia rebaudiana / nitrogen reduction / biostimulant / fulvic acid / chitosan / glycoside content / nitrogen absorption
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Soil acidification is a major problem in soils of intensive Chinese agricultural systems. We used two nationwide surveys, paired comparisons in numerous individual sites, and several long-term monitoring-field data sets to evaluate changes in soil acidity. Soil pH declined significantly (P < 0.001) from the 1980s to the 2000s in the major Chinese crop-production areas. Processes related to nitrogen cycling released 20 to 221 kilomoles of hydrogen ion (H+) per hectare per year, and base cations uptake contributed a further 15 to 20 kilomoles of H+ per hectare per year to soil acidification in four widespread cropping systems. In comparison, acid deposition (0.4 to 2.0 kilomoles of H+ per hectare per year) made a small contribution to the acidification of agricultural soils across China.
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植物生物刺激素是指一类用于促进植物生长发育，缓解非生物胁迫及提高作物品质的物质或微生物，主要包括腐植酸、几丁质及其衍生物、海藻提取物等。生物刺激素的出现，为农产品安全提供了新的思路和解决方法，并广泛应用于农业生产，逐渐成为化肥和农药提质增效的一大利器。本文对生物刺激素定义的发展，主要分类和功能机制，以及生物刺激素在植物营养、生长发育、抵抗非生物胁迫和改善作物品质等方面的研究现状进行了综述，对植物刺激素在农业上的应用前景进行展望，并对存在的问题进行探讨。
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【目的】研究不同氮素形态配比对油用牡丹‘凤丹’(Paeonia ostii ‘Feng Dan’)表型性状、光合特性及其籽粒产量的影响,确定氮素形态最佳配比,促进高产高效科学施肥。【方法】采用铵态氮(NH<sup>+</sup><sub>4</sub>-N)、硝态氮(NO<sup>-</sup><sub>3</sub>-N)和酰胺态氮(N-CONH<sub>2</sub>)3种不同氮素形态,设置不同氮素形态配比,考察‘凤丹’的表型性状、光合特性和产量。【结果】在固定磷钾等量施肥条件下,与对照相比,不同形态氮肥及铵态氮、硝态氮配施对‘凤丹’的表型性状、光合特性和籽粒产量参数均有显著影响(P<0.05)。铵态氮与硝态氮摩尔配比在50:50的处理下,‘凤丹’叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均达到最大,较对照分别提高了22.85%、39.18%和25.98%; 胞间CO<sub>2</sub>浓度最小,较对照降低了14.67%; 植株的千粒质量和单株籽粒产量均显著高于其他施肥处理(P<0.05),较对照分别提高了31.86%和43.05%。【结论】铵态氮与硝态氮等比配施可使‘凤丹’的表型性状、光合特性及产量大幅提高,可为‘凤丹’的合理施肥提供理论依据。
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【目的】花生产中氮肥施用过量现象普遍存在。研究减氮配施不同生物刺激素黄腐酸（Fulvic acid,简称F）、壳聚糖（Chitosan,简称C）、海藻酸（Alginic acid,简称A）对棉花的生长发育及其氮素利用的影响,旨在为棉田氮素优化管理和减氮增效提供理论依据。【方法】设置棉花大田氮肥常规施用量（360 kg·hm<sup>-2</sup>,N<sub>1</sub>）、减量20%（288 kg·hm<sup>-2</sup>,N<sub>0.8</sub>）和减量40%（216 kg·hm<sup>-2</sup>,N<sub>0.6</sub>）叶面配施生物刺激素（不施刺激素0 g·kg<sup>-1</sup>,S<sub>0</sub>;黄腐酸0.12 g·kg<sup>-1</sup>,F;壳聚糖0.1 g·kg<sup>-1</sup>,C;海藻酸0.24 g·kg<sup>-1</sup>,A）,分析棉花干物质积累量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、根系形态,收获期棉花产量、氮肥吸收总量及利用效率。【结果】适量减氮配施壳聚糖、黄腐酸和海藻酸均可促进棉花的生长,提高产量和收获期氮肥利用效率。其中,减氮40%配施壳聚糖（N<sub>0.6</sub>C）处理下棉花株高、干物质积累量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、产量及氮肥吸收总量均最高。初花期至盛铃期,减氮40%配施壳聚糖（N<sub>0.6</sub>C）处理的棉铃可溶性蛋白含量较N<sub>0.6</sub>S<sub>0</sub>提高41.39%,铃数、铃重和单株籽棉产量分别为7.85、6.79 g和46.47 g,较N<sub>0.6</sub>S<sub>0</sub>显著提高19.33%、25.60%和58.87%;减氮40%配施壳聚糖（N<sub>0.6</sub>C）处理在棉花收获期氮肥吸收总量最大,为10.28 g,较N<sub>0.6</sub>S<sub>0</sub>显著提高193.71%,氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥表观利用率分别较N<sub>0.6</sub>S<sub>0</sub>提高38.76%、116.45%、88.60%。减氮20%配施黄腐酸（N<sub>0.8</sub>F）对根系形态改善幅度最大,其处理的棉株根表面积、根长度、根体积、平均直径、根尖数、分支数分别为263.91 cm<sup>2</sup>、183.58 mm、0.21 mm<sup>3</sup>、0.39 cm、4 073和4 842,分别较N<sub>0.8</sub>S<sub>0</sub>提高了63.56%、28.96%、305.74%、103.22%、100.16%、105.69%。减氮20%配施海藻酸（N<sub>0.8</sub>A）较 N<sub>0.8</sub>S<sub>0</sub>显著增加棉花铃重和铃数,提高籽棉产量和氮肥利用效率。【结论】适量减氮配施壳聚糖、黄腐酸和海藻酸促进棉花株高、叶绿素含量,协调各营养器官干物质量和可溶性蛋白向铃转运,促进成熟期氮肥积累,增加铃重和铃数,提高产量和氮肥利用效率。
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生物刺激剂在增强农作物非生物逆境耐性方面的潜在价值备受各方关注。采用完全随机区组设计，考察了生物刺激剂（清水对照组CK；黄腐酸FA；甜菜碱GB）叶施与减量灌溉（常规灌溉CI；73%常规灌溉RI）措施相耦合对设施芹菜生产的影响，旨在探索生物刺激剂的节水增产增效潜力。分析了芹菜光合作用、生物量、产量、灌溉水利用效率、营养和安全品质以及矿质营养元素氮磷钾吸收量等指标。结果表明，常规及减量灌溉条件下，叶施FA和GB显著降低了芹菜的叶片温度，大幅提升了芹菜的叶片蒸腾效率；叶喷2种生物刺激剂还明显提升了芹菜地上部氮磷钾元素吸收量和单棵重、产量、净收入、灌溉水利用效率，叶施FA处理芹菜的生长及产量明显优于GB。品质调控方面，GB优于FA。与CI相比，RI处理未引起芹菜减产，大幅提升了芹菜灌溉水利用效率。RIFA和RIGB组合处理的芹菜产量、水分利用效率和净收入均明显大于CICK，表明2种生物刺激剂在农业增产增效及节水领域均具有应用价值。
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为探究壳聚糖对甜瓜生长、光合作用、氮代谢作用机制及果实品质的影响，以‘农大103'厚皮甜瓜为试材，设置400、800、1 200、1 600 mg/L 4个壳聚糖浓度处理，以清水为对照，研究其对甜瓜植株生长、光合色素含量、光合参数、氮代谢和果实品质等生理指标的影响，并对单果重与各生理指标进行相关性分析。结果表明：壳聚糖各处理均可增加甜瓜株高、茎粗、叶面积，提高叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量及光合参数，提高叶片的硝态氮、铵态氮含量、硝酸还原酶及谷氨酰胺合成酶活性，增加果实单果重、果形指数、可溶性固形物和可溶性糖含量，降低果实硬度和可滴定酸含量。其中，800 mg/L促进效果最明显，其单果重及可溶性糖含量较对照分别显著提高了16.54%、57.47%。相关性分析表明叶面积对单果重的影响最显著。综上，甜瓜叶面喷施适宜浓度的壳聚糖有利于促进甜瓜植株生长，增强光合作用及氮代谢，增加果实单果重，提升果实品质，以800 mg/L处理效果最佳。
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