有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及硝化抑制劑對(duì)菜園生態(tài)系統(tǒng)硝酸鹽污染的調(diào)控效應(yīng)

黃運(yùn)湘，吳名宇，張楊珠，王翠紅

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)招生就業(yè)指導(dǎo)處，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

如何提高氮肥利用率，一直是農(nóng)業(yè)科技工作者研究的熱點(diǎn)課題。20世紀(jì)50年代中期，美國(guó)最早開(kāi)展了硝化抑制劑方面的研究，隨后德國(guó)對(duì)多種脲酶抑制劑和硝化抑制劑進(jìn)行了生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，取得了良好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益[1-4]。我國(guó)自20世紀(jì)90年代先后對(duì)20多種硝化抑制劑的作用機(jī)理及應(yīng)用效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，施用硝化抑制劑能有效抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，可減少氮的淋溶損失，防止氮肥面源污染[5-8]。

蔬菜是人們生活中必不可少的食物，人體攝入的硝酸鹽80%來(lái)自蔬菜[9]。因此，如何減少土壤硝態(tài)氮的存在形式，降低蔬菜作物對(duì)硝酸鹽的積累，是提高蔬菜品質(zhì)和食品安全的重要措施。試驗(yàn)選擇目前應(yīng)用最廣的3種硝化抑制劑氫醌（hydroquinone，HQ）、雙氫胺（dicyandiamide，DCD）和硫脲（thiourea，TU），開(kāi)展其對(duì)菜園土壤生態(tài)系統(tǒng)中硝酸鹽污染研究，旨在為菜園土壤的施肥管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤選擇位于長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)東湖村由第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的紅壤性菜園土，土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。供試作物為湖南省普遍種植的小白菜品種——湘潭矮腳白。供試化肥品種為尿素（含N 46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）；供試有機(jī)肥料為菜枯，春季試驗(yàn)用菜枯肥的N、P2O5、K2O 養(yǎng)分含量分別為 43.4、8.3、12.6 g/kg，秋季試驗(yàn)用菜枯肥的N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為49.6、9.5、9.4 g/kg。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間小區(qū)試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，①對(duì)照（CK，單施化肥，為前兩年篩選得到的N、P、K肥最佳配施方 案 ， 純 N 210 kg/hm2，P2O5100.7 kg/hm2，K2O 207.7 kg/hm2）；②有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施（CXO，有機(jī)氮與無(wú)機(jī)氮比例為 1∶1）；③配合施用氫醌（CXO+HQ），HQ占施N量的1%；④配合施用雙氰胺（CXO+DCD），DCD占施N量的10%；⑤配合施用硫脲（CXO+TU），TU占施N量的6%。每處理均重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。分春季和秋季種植2茬小白菜，春季試驗(yàn)小區(qū)面積8.3 m2，4月30日移栽小白菜，每小區(qū)移栽100株；秋季試驗(yàn)小區(qū)面積12 m2，10月3日移栽小白菜，每小區(qū)移栽140株。

各小區(qū)N、P、K用量一致，硝化抑制劑、磷肥、鉀肥和有機(jī)肥于移栽前一次性作基肥施入土壤中，N肥65%作基肥，35%于移栽后2周左右作追肥施入。春、秋兩季施肥量及施用方法一致。

1.3 土壤和蔬菜樣品的采集方法

施肥移栽前采集耕層混合土壤樣品測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)，取菜枯樣分析N、P、K含量。小白菜收獲后分小區(qū)取耕層混合樣，測(cè)定土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。

小白菜于收獲前分2次取鮮樣（春季小白菜取樣時(shí)間為6月2日和6月17日，秋季小白菜取樣時(shí)間為11月2日和11月20日）測(cè)定硝酸鹽和亞硝酸鹽含量；收獲時(shí)（春季、秋季小白菜收獲時(shí)間分別為6月20日和11月23日）分小區(qū)測(cè)產(chǎn)。

1.4 分析方法

土壤基本理化性質(zhì)按常規(guī)分析方法測(cè)定[8]。土壤硝態(tài)氮用0.2%CaSO4浸提-紫外分光光度法測(cè)定。蔬菜中硝酸鹽用飽和硼砂溶液浸提-紫外分光光度法，亞硝酸鹽用飽和硼砂溶液浸提-磺胺比色法，菜枯餅用H2SO4-H2O2消煮，氮用堿解擴(kuò)散法，磷用鉬藍(lán)比色法，鉀用火焰光度法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)小白菜產(chǎn)量的影響

從表2中可知，秋季小白菜產(chǎn)量顯著高于春季，為春季小白菜的5～6倍。這與氣候條件密切相關(guān)，秋季氣溫適宜，有利于小白菜的生長(zhǎng)。從春、秋2季小白菜的試驗(yàn)結(jié)果看，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能小幅度提高小白菜產(chǎn)量，但差異不顯著；配合施用硝化抑制劑有降低小白菜產(chǎn)量的趨勢(shì)，其影響效果為春季大于秋季，但均未達(dá)顯著水平。

表2 不同處理的小白菜產(chǎn)量

2.2 不同處理對(duì)小白菜硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的影響

2.2.1 小白菜硝酸鹽含量 從表3中可知，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地降低小白菜硝酸鹽含量。從生長(zhǎng)季節(jié)看，秋季小白菜硝酸鹽含量低于春季小白菜，這與秋季小白菜產(chǎn)量顯著高于春季有關(guān)。從小白菜的生長(zhǎng)階段看，生育后期的小白菜硝酸鹽含量高于生育前期。不同硝化抑制劑對(duì)春季小白菜和秋季小白菜硝酸鹽的降低效果不一致，春季小白菜在生育前期（6月2日），以配合施用TU和DCD處理的效果最好，與CK比硝酸鹽含量分別降低了35.8%和29.1%，達(dá)到了顯著水平。生育后期（6月17日），以CXO和配合施用HQ處理的效果最好，與對(duì)照比分別降低了16.2%和10.3%，達(dá)到了顯著水平。秋季小白菜在生育前期（11月2日），有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑均顯著地降低小白菜硝酸鹽含量，其中以配合施用DCD處理降幅最大，達(dá)43.7%。在小白菜生育后期（11月20日），以配合施用DCD和TU處理的效果最好，與CK比，硝酸鹽含量分別降低了18.5%和12.5%，達(dá)到了顯著水平。

表3 不同處理對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響

2.2.2 小白菜亞硝酸鹽含量 從表4中可以看出，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU對(duì)降低小白菜亞硝酸鹽含量的影響差異較大。從生長(zhǎng)季節(jié)看，秋季小白菜亞硝酸鹽含量低于春季小白菜。從小白菜的生長(zhǎng)階段看，生育前期的小白菜亞硝酸鹽含量高于生育后期。不同硝化抑制劑對(duì)春季小白菜和秋季小白菜亞硝酸鹽的抑制效果不一致，春季小白菜在生育前期（6月2日），有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理小白菜亞硝酸鹽含量高于對(duì)照，配施硝化抑制劑處理均低于對(duì)照，且以配合施用TU處理效果最好，較CK降低60.9%。生育后期（6月17日），有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑處理亞硝酸鹽含量均低于對(duì)照，其中以CXO與配合施用TU處理的效果最好，分別較CK降低了51.1%和36.5%。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施和配合施用硝化抑制劑對(duì)秋季小白菜生育前期（11月2日）亞硝酸鹽含量無(wú)顯著抑制作用，對(duì)生育后期（11月20日）小白菜亞硝酸鹽含量，除配合施用HQ外，均有一定的抑制效應(yīng)，其中以配合施用DCD抑制效果最好，與CK比，亞硝酸鹽含量降低了53.9%，達(dá)到了顯著水平。

2.2.3 小白菜Vc及可溶性糖含量 從表5中可以看出，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地提高小白菜Vc和可溶性糖含量。從生長(zhǎng)季節(jié)看，秋季小白菜Vc和可溶性糖含量均低于春季小白菜。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑，極顯著或顯著地提高了春季小白菜Vc和可溶性糖含量，其中以配合施用HQ處理效果最好，Vc和可溶性糖含量較CK分別提高了71.8%和89.9%。CXO與配合施用HQ處理顯著地提高了秋季小白菜Vc含量，與對(duì)照比，分別提高了57.3%和46.7%。CXO和配合施用硝化抑制劑均顯著地提高秋季小白菜可溶性糖含量，其中以配合施用HQ處理效果最好，較對(duì)照提高了91.3%，達(dá)到了極顯著水平。以上結(jié)果表明，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用及其與硝化抑制劑配合施用不僅能降低蔬菜硝酸鹽污染，還能明顯改善蔬菜的其他品質(zhì)，是蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的有效技術(shù)措施。

表4 不同處理對(duì)小白菜亞硝酸鹽含量的影響

表5 不同處理對(duì)小白菜Vc及可溶性糖含量的影響

2.3 不同處理對(duì)耕層土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響

從表6中可以看出，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑均不同程度降低耕層土壤中硝態(tài)氮含量，在春季試驗(yàn)的3種硝化抑制劑處理中，以配合施用TU處理效果最差，秋季試驗(yàn)地以配合施用TU處理效果較好。從生長(zhǎng)季節(jié)看，春季試驗(yàn)地土壤硝態(tài)氮含量高于秋季試驗(yàn)地，這與春季小白菜植株中硝酸鹽含量較高表現(xiàn)一致。從2季小白菜的生育階段看，小白菜生育前期耕層土壤硝態(tài)氮含量高于生育后期，這與小白菜對(duì)硝酸鹽的吸收相關(guān)。

表6 不同處理耕層土壤硝態(tài)氮含量

表7為秋季小白菜試驗(yàn)地不同處理耕層土壤中銨態(tài)氮含量。從表7中可知，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施和配合施用硝化抑制劑均可提高耕層土壤中銨態(tài)氮含量，其中以配合施用雙氰胺（DCD）的抑制效果最好，在11月4日和11月23日的土樣中，分別比對(duì)照提高了69.3%和88.5%。

表7 不同處理耕層土壤銨態(tài)氮含量（秋季試驗(yàn)）

3 結(jié)論

（1）有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地降低小白菜硝酸鹽含量。在春季小白菜生育前期，以配施TU和DCD效果最好，秋季小白菜在生育前期，以配合施用DCD效果最佳。

（2）在春季和秋季2茬小白菜試驗(yàn)中，小白菜中亞硝酸鹽含量均很低，遠(yuǎn)低于蔬菜中15.6 mg/kg亞硝酸鹽的限量標(biāo)準(zhǔn)。不同硝化抑制劑對(duì)春季和秋季小白菜亞硝酸鹽含量的抑制效果不一致，春季小白菜在生育前期，以配施TU處理效果最好。秋季小白菜在生育前期，3種抑制劑均無(wú)顯著抑制作用，生育后期以DCD處理的抑制效果最好。

（3）有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均可提高耕層土壤中銨態(tài)氮含量，同時(shí)降低耕層土壤中硝酸鹽的積累。

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