有機(jī)肥與氮素化肥配施對葉類蔬菜硝酸鹽累積的影響研究

王丹丹

（東阿縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東聊城 252200）

引言

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常都是由有機(jī)肥作為肥料來給予農(nóng)作物養(yǎng)分，保持作物中土壤的活躍。農(nóng)田中化肥的硝酸鹽含量增加，使得對身體健康的危害以及對周邊環(huán)境生態(tài)的損害逐年增加，所以受到了大家的廣泛關(guān)注[1]。報(bào)道稱，硝酸鹽在人體內(nèi)經(jīng)微量元素的相互作用造成對人體有害，同時(shí)產(chǎn)生的亞硝酸鹽還可能間接與次級胺反應(yīng)形成可以致癌的亞硝胺，使得消化系統(tǒng)發(fā)生例如胃癌等消化系統(tǒng)的癌變，或者遺傳變異等一系列的健康問題，同時(shí)人們長期攝入亞硝酸鹽還會(huì)導(dǎo)致智力低下[2]。研究表明，在發(fā)現(xiàn)的多種亞硝酸鹽中，確認(rèn)存在致癌可能性的占到總數(shù)的89%，新鮮蔬菜中含有亞硝酸鹽的比重高，人們從蔬菜中攝入的亞硝酸鹽量是攝入其他食物的兩倍多[3]。目前，葉類蔬菜主要通過施氮肥來提高產(chǎn)量，這樣就會(huì)造成土壤中養(yǎng)分不均，葉類蔬菜品質(zhì)惡化，硝酸鹽積累量成倍增加和降低蔬菜中硝酸鹽的累積，可以緩解硝酸鹽對身體健康的危害。同時(shí)隨著葉類蔬菜中硝酸鹽的積累增加，有機(jī)肥和氮素化肥不同配施比對蔬菜的硝酸鹽積累影響也不同，為了深入了解葉類蔬菜中硝酸鹽含量的積累量，提出有機(jī)肥與氮素化肥配施對葉類蔬菜硝酸鹽累積的影響研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 供試材料

供試葉類蔬菜作物種類選用本地栽培的菠菜和白菜，試驗(yàn)地為XX大學(xué)實(shí)習(xí)基地，光線良好，雨量充沛，平均溫度適宜。供試的土壤為菜園土，土壤pH值為5.4。因該土壤施過氮磷鉀復(fù)合肥，因此該土壤中尿素含氮量為40%，過磷酸鈣中五氧化二磷含量為15%，氯化鉀中氧化鉀為50%。供試土壤的基本理化性狀如表1所示。

表1 土壤基本理化性狀

其中氮含量為5 0.2 k g·g-1，氧化鉀含量為18.6kg·g-1。化肥選用氮素化肥，有機(jī)肥為館陶縣慶豐生物科技有限公司精制有機(jī)肥，試驗(yàn)中施肥量，有機(jī)肥和氮素化肥量以純氮量計(jì)算[4]。

1.2 有機(jī)肥與氮素化肥配施

試驗(yàn)設(shè)定五種處理方式，以單施氮素化肥作為初結(jié)果[5]。各處理總氮量為300kg/hm2，隨機(jī)組合排列區(qū)域，分三次撒入化肥，播種密度在30cm×30cm[6]。施肥方案中設(shè)定不施用氮肥的有機(jī)肥和氮素化肥配比方案如表2所示。

表2 施肥配比方案

由表2可知，試驗(yàn)1組肥料中僅施氮素化肥，試驗(yàn)5組僅施有機(jī)肥，其他三組均按照氮素化肥∶有機(jī)肥為2∶1、1∶1、1∶2配比，正常對照施肥。基肥選用雙氰胺，然后倒入土壤中。施用量為總施氮量的10%。每盆裝菜園土的土量為6kg，試驗(yàn)田中過磷酸鈣含量適量，氯化鉀含量適量。氮肥以配比方案中的方法均勻施入[7]。混合好后開始施肥。等待出苗后，選擇適當(dāng)時(shí)間施入一次肥料。經(jīng)過等待后，再選擇適當(dāng)時(shí)間施入一次肥料。兩次肥料施入完成后測定硝酸鹽含量，在第5，10，15d進(jìn)行取樣。

1.3 硝酸鹽含量測定

采用水楊酸比色法定硝酸鹽含量[8]。取菠菜和白菜樣品用清水沖洗后吸干水分，將菠菜和白菜用剪刀剪碎混合在一起，通過用感量天平精確稱取3g菠菜和白菜量，重復(fù)3次，分別放入5支試管中，隨后用移液管吸取定量10ml的提取液于錐形瓶中，各加入10ml無離子水，6ml氨緩沖液和3g鎘粒后進(jìn)行嚴(yán)密封口，置振蕩機(jī)上進(jìn)行5min的振蕩，置于沸水中萃取，時(shí)長為0.5h。之后將樣本靜止冷卻，達(dá)到適宜溫度時(shí)將提取液過濾到20ml容量瓶中，反復(fù)沖洗殘?jiān)?，定容至刻度[9]。因?yàn)轳v存在根細(xì)胞的液泡中的硝酸離子，在蔬菜體內(nèi)參與代謝被還原成氨基酸，成分主要有硝酸還原酶和亞硝酸還原酶，催化反應(yīng)如下：

公式中：Fded是離子的還原影響硝酸鹽的積累。同時(shí)，用移液管吸取樣本滴入容量瓶中，加入顯色溶液，3min后用水定容。在分光度計(jì)上，用520nm波長、2cm光徑吸收池作為試驗(yàn)對照液，取上清液進(jìn)行比色，讀取反應(yīng)刻度，計(jì)算完成操作后的亞硝酸離子總量，進(jìn)行測定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了分析有機(jī)肥與氮素化肥配施對葉類蔬菜硝酸鹽累積的影響，此次從菠菜和白菜的硝酸鹽累積量入手，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并進(jìn)行差異性分析。根據(jù)對施肥方式中的僅施氮素化肥，化肥與有機(jī)肥配施，僅施用有機(jī)肥后的試驗(yàn)，完成對菠菜和白菜中硝酸鹽累積量影響的研究。以下將對本次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1 施氮程度與葉類蔬菜硝酸鹽含量的相關(guān)性分析

葉類蔬菜中各生長時(shí)期硝酸鹽的含量與氮素施入量作回歸分析，結(jié)果如表3所示。

表3 蔬菜硝酸鹽含量累積同施氮程度間相關(guān)性分析

在種植期間，除了白菜在第15d的硝酸鹽含量與施氮量之間的相關(guān)性不明顯之外，其余水平硝酸鹽含量與施氮水平之間都表現(xiàn)出一定的相關(guān)或極其相關(guān)。通過回歸方程可以得到菠菜和白菜在不同的種植期間內(nèi)硝酸鹽的含量與施氮水平之間都呈正相關(guān)趨勢，氮含量明顯提高，葉類蔬菜中硝酸鹽累積量隨之增加，說明含氮量高是硝酸鹽累積的重要因素。

2.2 不同配施比對葉類蔬菜硝酸鹽累積量變化的影響

觀察不同氮素化肥與有機(jī)肥配施比下對葉類蔬菜硝酸鹽累積量的變化，記錄第5d、第10d、第15d時(shí)菠菜與白菜中硝酸鹽累積量的變化。具體結(jié)果如表4、表5所示。

表4 菠菜硝酸鹽累積量變化

表5 白菜硝酸鹽累積量變化

通過表4、表5可以看出，根據(jù)進(jìn)行的檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)肥料比例的提高和降低，硝酸鹽含量有明顯的變化。在僅施氮素化肥的1號小組中，菠菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量下降了20.2mg·kg-1，白菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量增加了464.2mg·kg-1；在施氮素化肥與有機(jī)肥配比為2∶1的2號小組中，菠菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量下降了717.6mg·kg-1，白菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量下降了513.4mg·kg-1；在施氮素化肥與有機(jī)肥配比為1∶1的3號小組中，菠菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量下降了1015.3mg·kg-1，白菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d硝酸鹽含量下降了934.6mg·kg-1；在施氮素化肥與有機(jī)肥配比為1∶2的4號小組中，菠菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d下降了45.1mg·kg-1，白菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d增加了16.5mg·kg-1；在僅施有機(jī)肥的1號小組中，菠菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d增加了307.6mg·kg-1，白菜的硝酸鹽含量從第5d至第15d增加了438.8mg·kg-1。由此可以看出，施氮素化肥與有機(jī)肥配比為2∶1和1∶1的2、3號小組，種植的菠菜與白菜硝酸鹽的累積量均出現(xiàn)了不同程度的降低，3號小組內(nèi)種植的菠菜與白菜也達(dá)到了所有試驗(yàn)組中硝酸鹽含量最低，說明在施氮素化肥與有機(jī)肥1∶1配比條件下的硝酸鹽含量降低效果最好。因此在日常生產(chǎn)中，可通過配施1∶1比例的有機(jī)肥和氮素化肥來種植硝酸鹽含量低的菠菜與白菜。

對接受各種配施比處理的菠菜和白菜的各個(gè)部分分析硝酸鹽含量對比，發(fā)現(xiàn)葉類蔬菜的不同部分的硝酸鹽含量也會(huì)不同。蔬菜的葉片處累積量不高，同理葉柄處也是。綜合結(jié)果證明在不同配施比條件下，蔬菜根部處的硝酸鹽累積量是最明顯的。在5個(gè)不同的小組中，每組隨機(jī)選擇5株菠菜和5棵白菜共計(jì)50個(gè)樣品，分別標(biāo)記為菠菜1-5組的a-e和白菜1-5組f-j，記錄50個(gè)樣品在施肥第5d的根部硝酸鹽累積量。具體數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 50個(gè)樣品根部硝酸鹽累積量 mg·kg-1

在第18、20、22d時(shí)，在上述50個(gè)樣品中，每組隨機(jī)抽1株菠菜和1顆白菜，對其根部的硝酸鹽累積量進(jìn)行檢測，具體由圖1，2，3所示。

圖1 第18d葉類蔬菜根部硝酸鹽含量

圖2 第20d葉類蔬菜根部處硝酸鹽含量

由圖1至圖3可知，在第18d時(shí)，試驗(yàn)1組中白菜根部的硝酸鹽累積量在300mg·kg-1，隨著時(shí)間的變化，根部的硝酸鹽累積量也在逐步增加，達(dá)到了350mg·kg-1以上，說明僅施用氮素化肥使得蔬菜中硝酸含量上升，并且在持續(xù)走高中。相比于試驗(yàn)1組，施用有機(jī)肥和氮素化肥配比為1∶1的試驗(yàn)3組中，第18d時(shí)白菜根部含量在250mg·kg-1以下，第20d時(shí)累積量幾乎沒有變化，在第22d時(shí)才達(dá)到250mg·kg-1，根部硝酸鹽含量增長緩慢。同組的菠菜樣本則在第18d到第22d期間，由硝酸鹽累積量為250下降到220mg·kg-1左右。而試驗(yàn)4組在第18d時(shí)的硝酸鹽累積量為265mg·kg-1，經(jīng)過兩天時(shí)間的生長，在第20d時(shí)，鹽酸累積量達(dá)到350mg·kg-1以上，增長量急速上升。而沒有氮素化肥的有機(jī)肥試驗(yàn)5組的硝酸累積量則是趨于平穩(wěn)沒有什么變化。

圖3 第22d葉類蔬菜根部硝酸鹽含量

2.3 試驗(yàn)結(jié)果討論

通過本次試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：有機(jī)肥與氮素化肥配比為1∶1時(shí)施用效果最為明顯，不僅可以抑制蔬菜中硝酸鹽含量的增加，還可明顯提高菠菜和白菜的吸氮量和氮肥的當(dāng)季利用率。對比與僅施氮素化肥的試驗(yàn)組，菠菜和白菜中硝酸鹽的含量明顯上升，這樣就會(huì)導(dǎo)致蔬菜中的葉片、根系等部分的硝酸鹽累積量也會(huì)愈發(fā)增加。同時(shí)，施用其他配比時(shí)的葉類蔬菜中硝酸鹽累積量也有不同程度的增加，累積量均不高于僅施氮素化肥組。而僅用有機(jī)肥的試驗(yàn)組硝酸鹽含量數(shù)值變化不明顯，由于有機(jī)肥的養(yǎng)分釋放較緩慢，菠菜和白菜生長期間對氮素的吸收和硝酸鹽的積累也趨于平緩。由此可見，有機(jī)肥和氮素化肥配施比1∶1時(shí)施用，在一定程度上減少葉類蔬菜硝酸鹽累積量，此方法可以高效安全生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的蔬菜。

3 結(jié)論

此次結(jié)合實(shí)際種植試驗(yàn)和相關(guān)參考文獻(xiàn)，采用數(shù)據(jù)分析對比的方式，對有機(jī)肥與氮素化肥配施對葉類蔬菜硝酸鹽累積的影響進(jìn)行了分析，運(yùn)用合理高效的配施比種植蔬菜不僅可以降低蔬菜硝酸鹽累積量，進(jìn)而降低土壤和地下水環(huán)境硝酸鹽污染，減少人體因食入蔬菜而造成的硝酸鹽累積殘留，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境和防護(hù)人身健康，說明此次研究具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。由于此次并沒有考慮天氣、多種土壤環(huán)境對蔬菜種植的影響，在研究內(nèi)容方面可能存在一些不足之處，今后仍會(huì)在該方面展開深層次探究，為研究葉類蔬菜硝酸鹽累積的影響提供有力的理論支撐。