氮、磷元素對(duì)水培小白菜質(zhì)量安全的影響

□ 趙 哲 田繼鋒 周利航 宋國(guó)華 薛科宇 許昌市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)檢驗(yàn)中心

當(dāng)今消費(fèi)者對(duì)食品安全的要求日益提高，所以影響水培蔬菜品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)液成為保障水培蔬菜安全的核心因素。小白菜生長(zhǎng)周期快、便于水培，且具有多種對(duì)人體有益的成分，是目前主要的水培蔬菜之一。故而，研究水培營(yíng)養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)水培小白菜質(zhì)量安全的影響具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。

1 水培蔬菜的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

1860年，柴克斯發(fā)現(xiàn)植物可以直接在土壤浸提液中生長(zhǎng)，并基于土壤浸提液中的化學(xué)成分氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫和鐵等，提出了Sachs營(yíng)養(yǎng)液配方。隨后霍格蘭德和阿諾發(fā)現(xiàn)了微量元素的作用，形成了早期的營(yíng)養(yǎng)液配方，奠定了現(xiàn)代水培種植模式的基礎(chǔ)。

水培模式提高了營(yíng)養(yǎng)元素和水資源的利用率，降低了對(duì)環(huán)境的要求和限制。水培蔬菜能在耕地不足的現(xiàn)代城市、海島，水資源緊缺的沙漠以及其他環(huán)境苛刻不利于植物生長(zhǎng)的區(qū)域種植，降低了蔬菜的生產(chǎn)成本。所以，全世界對(duì)水培蔬菜的研究和探索的腳步一直未停息。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，智能化溫室系統(tǒng)和電子傳感的應(yīng)用甚至能實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和培養(yǎng)條件的自動(dòng)調(diào)整[1]。

2 小白菜水培面臨的問(wèn)題

小白菜口感良好、富含維生素C

和膳食纖維等，深受我國(guó)人民喜愛(ài)，

有著上千年的種植歷史。其根系分布淺、吸收能力弱、生長(zhǎng)周期短，十分適合水培，是目前主要的水培蔬菜品種之一。但是，在水培過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)更易被小白菜吸收，故而水培蔬菜的硝酸鹽含量普遍較高。氮、磷元素對(duì)小白菜的硝酸鹽積累有著重要影響，因?yàn)樘剿髌鋵?duì)小白菜生長(zhǎng)的影響具有重要意義。

3 氮元素對(duì)水培小白菜生長(zhǎng)的影響

氮元素被譽(yù)為植物的“生命元素”，在植物的生長(zhǎng)中扮演著重要的角色。蛋白質(zhì)、DNA及很多重要的激素的合成都離不開(kāi)氮元素。因此，在蔬菜的水培營(yíng)養(yǎng)液中，氮元素的含量及形態(tài)對(duì)植物的生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用，高濃度的氮含量能有效提高小白菜的產(chǎn)量。但是，過(guò)高濃度反而會(huì)抑制小白菜的生長(zhǎng)[2]。

傳統(tǒng)的水培蔬菜營(yíng)養(yǎng)液通常以硝態(tài)氮作為氮源的主要供給方式，如最經(jīng)典的Hoagland配方。但是，隨著大家對(duì)食品安全要求的進(jìn)一步提升及研究的進(jìn)一步深入，單一的硝態(tài)氮配方的弊端漸顯。在水培過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)更易吸收，故而水培蔬菜的硝酸鹽含量普遍較高，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。田霄鴻等[3]研究發(fā)現(xiàn)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮同時(shí)供應(yīng)時(shí)小白菜吸氮量高于單獨(dú)供應(yīng)硝態(tài)氮或銨態(tài)氮，而單獨(dú)供給銨態(tài)氮時(shí)氮吸收顯著降低。供給等氮量銨、硝態(tài)氮時(shí)，小白菜表現(xiàn)出喜硝性，吸收的硝態(tài)氮顯著多于銨態(tài)氮。大量研究證明，在營(yíng)養(yǎng)液中適量加入銨態(tài)氮可以提高蔬菜的產(chǎn)量，并降低蔬菜中的硝酸鹽含量[4]。植物體可以直接轉(zhuǎn)化利用硝態(tài)氮，而銨態(tài)氮?jiǎng)t需要在谷氨酰胺合成酶和脲酶作用下轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮再被植物利用[5]。而硝態(tài)氮銨態(tài)氮同時(shí)存在的情況下，可能存在吸收競(jìng)爭(zhēng)，從而使產(chǎn)品中硝酸鹽含量降低。

4 磷元素對(duì)水培小白菜生長(zhǎng)的影響

磷作為植物生長(zhǎng)的必需元素之一，參與了植物生長(zhǎng)代謝中的許多重要環(huán)節(jié)，如DNA、蛋白質(zhì)的合成、能量的轉(zhuǎn)化等。因此，缺磷會(huì)影響植物體的生長(zhǎng)發(fā)育，如莖短而細(xì)、基部葉片變黃、開(kāi)花期推遲、種子小且不飽滿(mǎn)等。

陳秀虎等[2]研究表明適量施加磷肥不僅能提高小白菜的產(chǎn)量，而且可以改善小白菜的品質(zhì)。在高氮條件下，磷濃度的提高能顯著提高小白菜產(chǎn)量，磷、鉀元素間的互作效應(yīng)能顯著降低小白菜硝酸鹽的含量。磷肥施用還可以降低土壤活性鎘含量，減少小白菜植株對(duì)鎘的吸收，從而減少鎘的毒害作用，促進(jìn)小白菜植株健康生長(zhǎng)[6]。磷肥與鈣鎂同時(shí)作用時(shí)，會(huì)顯著加快小白菜的生長(zhǎng)速度，抑制鎘、鉛、鋅元素對(duì)小白菜的毒害及向地上部的遷移，同時(shí)對(duì)銅、錳等元素的吸收也有顯著抑制作用[7]。