施肥对蕹菜硝态氮累积和土壤酶活性的影响

曹明阳, 胡雪峰, 闫呈龙, 代会会, 罗 凡,滕 青, 杨敏勇, 王 坚

(1.上海大学环境与化学工程学院,上海200444; 2.上海市青浦区金泽镇农业综合服务中心,上海 201718; 3.上海市青浦区农技推广服务中心,上海 201700)

施肥对蕹菜硝态氮累积和土壤酶活性的影响

曹明阳1, 胡雪峰1, 闫呈龙1, 代会会1, 罗 凡1,滕 青1, 杨敏勇2, 王 坚3

(1.上海大学环境与化学工程学院,上海200444; 2.上海市青浦区金泽镇农业综合服务中心,上海 201718; 3.上海市青浦区农技推广服务中心,上海 201700)

为了研究施肥方式对蕹菜硝态氮累积和土壤酶活性的影响,在上海郊区一蔬菜园艺场设置了6个施肥处理:不施肥对照;施用复合化肥量分别为900,1 800和2 700 kg/ha;施用菜籽饼肥量分别为2 250,4 500 kg/ha,并定期监测蕹菜硝态氮含量的变化和土壤酶活性的差异.结果表明:复合化肥的施肥量越多,蕹菜硝态氮的累积量就越高,且肥料施用量与蔬菜硝酸盐含量呈极显著正相关(p＜0.01);在蕹菜的整个生长周期内,植株的硝态氮含量先上升,至21 d左右达到最大值,然后迅速减少,至54 d后趋于平稳,且在可食用范围内;不同施肥处理的蕹菜在生长后期,其土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶的活性均显著高于施肥前的背景土壤,说明蕹菜生长有利于增加土壤酶活性.施菜籽饼肥的土壤酶活性显著高于施复合化肥,说明增施有机肥可提高土壤酶活性.

硝态氮;蔬菜;肥料;菜籽饼;土壤酶活性

蔬菜是典型的易累积硝酸盐的作物[1].当蔬菜对硝酸盐的吸收量大于蔬菜的同化量时,就会导致蔬菜硝酸盐累积[2-3].研究表明,食物中的硝酸盐在体内被还原成亚硝酸盐后,可在胃酸的作用下与仲胺等胺类化合物反应生成N-亚硝基,引起核酸代谢紊乱或者突变,从而诱发动物消化器官癌变[4],并存在造成胎儿畸形的危险[5].此外,人体中的硝酸盐被还原成亚硝酸盐进入血液后,可与血红蛋白强有力结合,使血红蛋白失去携氧能力,导致高铁血红蛋白症,严重者可致死.由于蔬菜的硝酸盐污染问题日益突出,已引起了国内外学者和消费者的广泛关注.

蔬菜硝态氮累积的主要原因是蔬菜的不合理栽培和管理.人们为了获得高产盲目加大氮肥施用量,容易导致蔬菜体内硝态氮含量的急剧增加,使蔬菜品质恶化,严重影响人体健康.控制化肥施用,降低蔬菜硝态氮累积,是确保人类健康、保护生态环境必须解决的迫切问题.

蕹菜品质优良、抗逆性强、病虫害少、农药污染较轻,且富含各种维生素和矿物质,速生、产量高、供应期长[6].为了进一步认识施肥对蔬菜生长和品质的影响,以蕹菜为材料在上海郊区设置田间实验,研究了蔬菜不同生长期土壤酶活性的变化、施肥方式与土壤酶活性的关系,以期揭示施肥对蕹菜硝态氮累积和蔬菜品质的影响,为降低蔬菜硝态氮累积、提高蔬菜品质提供理论依据和技术方法.

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验地位于上海青浦区朱家角镇(31◦04.621′N,121◦01.883′E),属亚热带季风气候,全年四季分明,年平均气温为17.6◦C,年降雨量为1 049.1 mm.

实验地土壤理化性状如下:pH=4.15,有机质含量为34.61 g/kg,全氮含量为2.24 g/kg,碱解氮含量为53.77 mg/kg,全磷含量为1.45 g/kg,速效磷含量为98.92 mg/kg,全钾含量为10.82 g/kg,速效钾含量为321.86 mg/kg.供试蕹菜品种为中国台湾“长叶”蕹菜,由汕头市金韩种业有限公司生产.

1.2 实验方法

大田实验,共设置6个施肥处理:不施肥(CK)、复合化肥900 kg/ha(CL1)、复合化肥1 800 kg/ha(CL2)、复合化肥2 700 kg/ha(CL3)、菜籽饼肥2 250 kg/ha(CL4)、菜籽饼肥4 500 kg/ha(CL5).每个处理又分为3个平行小区,共18个小区.小区面积为10 m2(10 m× 1 m),小区间隔为30～35 cm,并用塑料膜隔开.复合化肥的质量比为N∶P2O5∶K2O= 15%∶15%∶15%;菜籽饼肥的配方为全氮3.2 g/kg+全磷20.4 g/kg+全钾10.2 g/kg.

2013年5月14日进行小区划分和施肥,然后播撒蕹菜种子,7月中旬实验结束.整个生长周期内,未追施肥料,也未施用任何农药.

1.3 样品采集

植物样品:每隔5～7天,在各小区采集蔬菜茎和叶样品,去除泥土、黄叶,保证茎叶质量比为8∶1,迅速带至实验室,用自来水、二次蒸馏水洗涤三次,并用滤纸擦干.

土壤样品:分别于施肥前(5月12日)、生长中期(6月6日)和生长后期(7月14日)采集土样.每个小区采用梅花多点(5～12点)取样,采样深度为0～20 cm.土壤样品采集后去除植物根系、沙砾、石块等杂物,立即带回实验室.每份样品再分为两份:一份置于4◦C下保存,用于土壤酶分析;另一份自然风干、过筛,用于土壤理化分析.土壤酶活性和土壤养分含量均以烘干土为基准表示.

蕹菜生长测定:7月1日在各个小区内随机选择10个点,进行植株株高、叶长、叶宽、茎叶数、茎长和株数等指标的测定.

1.4 样品测定与分析

蔬菜中硝酸盐含量的测定采用水杨酸法比色法[7];叶绿素含量的测定采用乙醇法比色法[7];可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝染色法[7];可溶性总糖含量的测定采用蒽酮染色法[7];亚硝酸盐含量的测定采用分光光度法测定[8];土壤pH值采用型号为PHS-3D的pH计测得;有机质含量的测定采用重铬酸钾-硫酸消化法;全氮含量的测定采用凯氏定氮法;碱解氮含量的测定采用碱解扩散法;全磷含量的测定采用酸溶-钼锑抗比色法;有效磷含量的测定采用氟化铵、盐酸浸提-钼锑抗比色法;全钾含量的测定采用酸溶-火焰光度法;速效钾含量的测定采用乙酸铵浸提-火焰光度法[9].

脱氢酶活性的测定采用三苯基氯代四氮唑(TTC)还原法,结果以三苯基甲臢(TPF)含量µg/g(30◦C,24 h)表示;过氧化氢酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法,结果以0.01 mol/L高锰酸钾含量mL/g表示;脲酶活性的测定采用靛酚蓝比色法,结果以NH3-N含量mg/(100 g) (37◦C,24 h)表示;蔗糖酶活性的测定采用水杨酸比色法,结果以葡萄糖含量mg/g(37◦C, 24 h)表示;酸性磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法,结果以酚含量mg/g(37◦C,3 h)表示[10].

运用Origin 8.5对实验数据进行整理,用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),用最小显著差数法(Duncan)对不同处理间的差异程度进行多重比较检验,用Pearson相关统计方法分析变量间的相关关系.

1.5 蔬菜硝酸盐含量标准

2 结果与分析

2.1 施肥对蔬菜硝态氮含量的影响

复合化肥处理(CL1,CL2,CL3)的蕹菜在6月6日(21天)的硝态氮含量达到最大值(见图1),其中CL3处理的硝态氮含量最高,达到了577.58 mg/kg,但未超过国家食品安全标准(3 000 mg/kg FW).随着施肥量的增加,经复合化肥处理的新鲜蔬菜植株中硝态氮含量依次增高.复合化料施用量与蔬菜硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.915).这是由于施氮量的提高增加了植株对硝态氮的吸收,使得吸收量与同化量的差值增大,进而使硝态氮累积量增加.但在生长后期,不同肥料处理的蕹菜的硝态氮含量显著降低(见图1).这可能是由于生长后期,复合化肥的肥效降低,也可能是植株生长发育已经达到平衡,对氮素的需求和液泡中的硝态氮输出保持平衡,使得硝态氮累积量处于较低的水平.

相对于复合化肥处理和不施肥处理,菜籽饼肥处理(CL4,CL5)的植株的硝态氮累积量在6月19日(33天)达到最大值,分别为174.20和316.90 mg/kg,不仅时间滞后,而且累积量显著低于复合化肥处理(见图1).这表明菜籽饼肥肥效缓,不会导致蔬菜硝态氮的超量累积.

图1 不同施肥处理的蕹菜生长周期内硝态氮含量变化Fig.1 Variation of nitrate content in swamp cabbage with the di ff erent fertilizer treatments during the entire growth period

由图1可见,CL1,CL2,CL3处理的硝态氮含量的最大值高于对照134.74%,182.10%, 194.76%;而CL4和CL5处理的硝态氮含量的最大值高于对照14.42%,61.72%.由此可见,复合化肥和菜籽饼肥处理都会促进蔬菜中硝态氮的累积,但复合化肥处理更加明显,相关性更大.

在蕹菜的整个生长周期中,复合化肥和菜籽饼肥处理都出现了硝态氮含量先增加,达到最大值后开始下降,然后趋于稳定,保持在可食用范围内的现象.复合化肥处理(CL1,CL2, CL3)在20～25 d内出现了硝态氮累积最大值;而菜籽饼肥处理(CL4,CL5)在30～35 d内达到最大值.这表明施用菜籽饼肥,蔬菜硝态氮增幅缓,累积量低.

2.2 施肥对蔬菜亚硝态氮含量的影响

在蕹菜施肥前期,6月6日(21天)～6月12日(27天)之间,CL1,CL2,CL3和CL5处理的蕹菜亚硝态氮含量出现了大于4 mg/kg的现象(见图2),但在其他生长期都基本符合国家食品标准(4 mg/kg FW).

无论是复合化肥,还是菜籽饼肥都可以提供氮素.作物吸收氮素后,硝酸还原酶将硝酸盐还原成亚硝酸盐.亚硝酸盐进入叶绿体或质体中,被亚硝酸还原酶降解成铵.最终铵参与到蛋白质合成中去.硝酸还原酶和亚硝酸还原酶受到很多环境因子(如氮源、光、O2/CO2、pH和温度)和内在因素(如代谢物和植物激素)的调节.施用复合化肥和高量菜籽饼肥后,短期内蕹菜累积的硝态氮过多,使得亚硝态氮含量超标.但随着蕹菜生长,代谢加强,以及肥效的减弱,蕹菜亚硝酸的含量逐渐降低,处于安全范围.由于亚硝酸盐具有很强的生理毒性,因此建议在蔬菜施肥前期,不要去采摘食用.

2.3 施肥对蔬菜叶绿素、可溶性蛋白质和可溶性总糖含量的影响

图2 不同施肥处理的蕹菜生长周期内亚硝态氮含量变化Fig.2 Variation of nitrite content in swamp cabbage with the di ff erent fertilizer treatments during the entire growth period

在蔬菜生长发育过程中,将吸收的氮素及营养物质转化为细胞组织.叶绿素、可溶性蛋白质和可溶性总糖的含量是蔬菜生长发育的重要生理指标.适宜的复合化肥施用量可提高叶菜类蔬菜功能叶叶绿素的含量,延长蔬菜功能叶的功能期,有助于蔬菜光合产物的合成与累积.过量使用氮肥反而会导致蔬菜叶片叶绿素含量减少,加速叶片的衰老,缩短蔬菜功能叶的功能期,不利于蔬菜的生长.蕹菜叶片叶绿素的含量总体上是随施肥量的增加而增加.CL3处理的植株中的叶绿素含量显著高于其他处理(见图3).各施肥处理的植株中的叶绿素含量也显著高于对照,且在生长中后期,植株中的叶绿素含量要高于前期(见图4).

图3 不同施肥处理的蕹菜中叶绿素含量变化Fig.3 Variation of chlorophyll content in swamp cabbage with the di ff erent fertilizer treatments

图4 实验中期(2013年6月22日),CL3处理的蕹菜颜色更浓绿Fig.4 Photo on June 22,2013,showing greener color of swamp cabbage treated with CL3 at the middle stage of growth

由图5可见,不同施肥处理的蕹菜中可溶性蛋白质含量大小为CL3＞CL2＞CL5＞CL1＞CL4＞CK,可溶性总糖含量大小为CL3＞CL2＞CL1＞CL5＞CL4＞CK.这说明随着施肥量的增加,蔬菜中可溶性蛋白质和可溶性总糖含量显著增加,尤其是经复合化肥处理,施肥量与蔬菜可溶性蛋白质的含量呈显著正相关.与复合化肥处理相比,菜籽饼肥处理的可溶性蛋白质和可溶性总糖含量均偏低.这可能与菜籽饼肥氮素释放较缓有关.

图5 不同施肥处理的蕹菜可溶性蛋白质和可溶性总糖含量变化Fig.5 Variation of total soluble protein and soluble sugar in swamp cabbage with the di ff erent fertilizer treatments

2.4 施肥对蔬菜生长的影响

不同施肥处理的植株株高和叶长,都显著高于对照(见表1),尤其是经复合化肥高量处理(CL3)的植株,株高、叶长、叶宽和茎长均为最大;菜籽饼肥高量处理(CL5)的植株,株高、叶长等指标也较优.这一结果充分表明,施肥可促进蔬菜的生长,且随施肥量的增加,植株长幅也增加;不同施肥处理的植株的株高、叶长、叶宽和茎长都有显著性差异,说明不同的施肥处理可以影响蕹菜的生长,但每株的茎数和每平方的株数没显著差异,这可能与品种和空间布局有关.

表1 不同施肥处理的蕹菜植株的株高和叶宽比较Table 1 Comparison of the plant height and leaf width of swamp cabbage with the di ff erent fertilizer treatments

由表2可见,株高和茎长呈极显著正相关(p＜0.01),株高和每株茎数、每平方米株数呈显著正相关(p＜0.05),叶宽和叶长呈极显著正相关.这说明施肥量的增加可以增加植株株高和茎长,同时也对叶片的生长有一定的促进作用.由表1还可以看出,CL4,CL5处理的植株的叶长、叶宽和茎长等指标均显著高于CK,CL1,CL2处理,但CL3处理的植株的生长指标依然最高.

表2 不同处理的蕹菜植株生长指数两两间相关性分析Table 2 Correlations between the two of the growth indices of the swamp cabbage plants with the di ff erent fertilizer treatments

2.5 施肥对土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤物质循环和能量流动的重要参与者,参与了土壤的发生、发育及土壤肥力形成和演变的全过程,是土壤生态系统中最活跃的组分之一.不同植物的根系在生长发育过程中的分泌物、死亡根茬的矿化分解及不同的耕作和管理方式等都会影响土壤酶活性.

蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶是土壤的几种主要水解酶类,其分别表征土壤碳、氮、磷等养分的循环状况.蔗糖酶主要是将碳水化合物水解成葡萄糖和果糖,为微生物的繁殖提供营养,对增加土壤的易溶性营养起到了重要的作用,其活性与土壤中的腐殖质、水溶性有机质、粘粒含量、碳水化合物的分解及微生物的数量及其活动有关.脲酶是催化尿素水解的唯一酶,脲酶活性的变化与土壤氮素状况及土壤理化性状有关[13].蔬菜地脲酶活性的显著提高有利于土壤有机态氮向有效氮的转化,提高土壤氮素供应水平.酸性磷酸酶是促进有机磷化合物分解的酶类.

土壤过氧化氢酶可以促进土壤中多种化合物的氧化,有利于防止过氧化氢的积累对生物体的毒害.过氧化氢酶的活性表征了土壤腐殖化强度的大小和有机质的积累程度[14],也参与了土壤有机氯污染的生物修复[15].脱氢酶能催化有机物质脱氢.由于氢起着中间转化传递作用,因此脱氢酶活性可以作为微生物氧化还原系统的指标,被认为能很好地表征土壤中微生物的氧化能力.

由表3可见,在生长后期,脱氢酶活性没有显著性差异,其中以CL3处理的酶活性最大,为17.76 mg/kg干土,其他处理基本分布在14.61～15.67 mg/kg干土范围内,说明在生长后期,不同处理的土壤微生物活性基本处于无差别状态.这与前人得出的规律是相似的,即不同施肥处理对过氧化氢酶活性影响不显著;但活性都高于背景值,说明肥料的施加可以提高土壤的生物氧化能力.

在生长后期,脲酶活性有了显著性差异.相对于其他处理,CL5处理的脲酶活性有明显的增加,比土壤背景值增加了55.49%.可见,菜籽饼肥更能提高脲酶的活性.CL3处理的脲酶活性要高于CL1,CL2处理,原因是脲酶是催化尿素水解的唯一酶,氮素量大,脲酶的活性也会相应地增加.菜籽饼肥处理的蔗糖酶活性普遍高于复合化肥处理和常规处理.这可能是土壤施加菜籽饼肥后碳氮元素循环较快,土壤质量明显改善的缘故.

酸性磷酸酶活性表现为CL5＞CL4＞CL2＞CL1＞CK＞CL3,且随着菜籽饼肥的施加,增幅分别为125.44%,139.79%,109.33%,96.82%,91.65%和84.63%.这说明适量的氮肥可以提高酸性磷酸酶的活性,同时菜籽饼肥的促进效果更明显.CL3处理的相对增幅低于CK,CL1, CL2处理,可能是氮肥施加量过多,对土壤酶活性产生了一定的抑制作用.

由这些结果可以得出,氮肥对提高土壤酶活性有一定的促进作用,且菜籽饼肥对酶活性的促进作用比复合化肥更加明显.

表3 不同处理的蕹菜生长后期土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性Table 3 Activities of dehydrogenase,catalase,urease,invertase and phosphatase in the plot soils with the di ff erent fertilizer treatments during the latter stage of swamp cabbage growth

脱氢酶活性(见图6)在整个生长周期中先下降后上升.相对于背景土壤,复合化肥处理的酶活性在生长中期下降幅度比较大,生长后期又出现了大幅度的提升,而菜籽饼肥处理的则降幅和增幅都不大.这说明菜籽饼肥对稳定土壤微生物的活性有显著的效果,而复合化肥的施加对微生物的活动会产生显著影响,不利于土壤质量的长期发展.在生长中期,复合化肥施加量的增加会引起酶活性的相应增加,但菜籽饼肥处理的酶活性比复合化肥处理偏高.在生长后期,不同施肥处理的酶活性之间没有太大差别.

图6 蕹菜生长不同时期土壤脱氢酶活性的变化Fig.6 Variation of dehydrogenase activities in the plot soils at the di ff erent growth stages of swamp cabbage

脲酶活性(见图7)在整个生长周期中先上升后下降.在生长中期,氮素累积,植株根部开始大量地从土壤中吸收氮素,促使土壤中氮的转化加剧,所以脲酶活性大幅提高,其中CL3和CL5处理的酶活性提高比例更大.在生长后期,氮素含量开始逐步在土壤中稳定,脲酶的活性也相应降低,除了CL5处理比前期有相当大的增幅外,其余基本和前期保持一样的水平.可见,菜籽饼肥更能提高蔗糖酶的活性.CL4处理没有CL5处理增加明显的原因可能是菜籽饼肥施加量少,氮肥供应不足.

图7 蕹菜生长不同时期土壤脲酶活性的变化Fig.7 Variation of urease activities in the plot soils at the di ff erent growth stages of swamp cabbage

蔗糖酶(见图8)和脱氢酶在生长周期内的变化趋势是一样的.在生长中期,酶活性降低,其中复合化肥处理的降幅为CL3＜CL2＜CL1,菜籽饼肥处理的酶活性降低很少.这说明复合化肥对土壤中微生物的抑制作用更明显.在生长后期,蔗糖酶活性都偏高.随着复合化肥施加量的增加,酶活性也相应增加;菜籽饼肥处理也使酶活性得到了提高,但两个处理的酶活性之间没有差别.可见,肥料可以提高蔗糖酶的活性,菜籽饼肥为土壤带来了有机碳,复合化肥的无机碳调节了土壤的碳氮比,从而为微生物的活动和酶活性的提高提供了条件.

图8 蕹菜生长不同时期土壤蔗糖酶活性的变化Fig.8 Variation of invertase activities in the plot soils at the di ff erent growth stages of swamp cabbage

在整个生长周期中逐步增大的是酸性磷酸酶(见图9).酸性磷酸酶是促进有机磷化合物分解的酶类,其逐步增大可能与作物腐烂,含磷化合物在地下水和土壤之间进行迁移和转化有关.相比复合化肥处理,菜籽饼肥CL4和CL5处理的酶活性都高,其中CL5处理在生长中后期酸性磷酸酶的活性都是最大的,说明菜籽饼肥更能促进酸性磷酸酶活性的提高.

图9 蕹菜生长不同时期土壤酸性磷酸酶活性的变化Fig.9 Variation of phosphatase activities in the plot soils at the di ff erent growth stages of swamp cabbage

通过测定不同时期各种酶的活性,相比施肥前背景土壤酶的活性,生长中期土壤中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均有一定程度的增幅,分别为190.26%,137.61%, 129.25%和32.61%,生长后期的增幅分别为为220.19%,56.67%,5.04%和104.86%.可见施肥可以提高土壤中酶的活性.

3 讨论

土壤硝态氮是高等植物的主要氮素来源,且硝态氮同化是一个受到高度调控的过程[16].植物主要以硝态氮和氨态氮的形式从土壤中吸收氮元素.土壤中的氮素来源主要是残留作物、微生物体的腐败和氮肥的施加.施肥技术、光照、温度、水分、收获时期和方法等都不同程度地影响了蔬菜中硝态氮的累积,其中施肥是最主要的因素之一[17].氮肥是影响作物硝态氮累积的最主要因素之一.任祖淦等[18]的田间实验结果表明,氯化铵和硫酸铵处理的蕹菜累积硝态氮量最低,均值分别为466.7和515.0 mg/kg;尿素、碳酸氢铵、硝酸铵处理的硝态氮含量依次增大.章家骐[19]对油菜施用尿素、硫铵、硝铵和碳铵4种氮肥的实验结果表明,油菜的叶片含量大小为尿素＞碳铵＞硝铵＞硫铵;叶柄含量为尿素＞硝铵＞硫铵＞碳铵.

一般情况下,蔬菜硝态氮盐积累量随氮肥用量的增加而增加.叶菜类蔬菜中以菠菜最为明显,在施用无机氮肥的各个处理中,无论是中量还是高量的施肥处理,菠菜中硝态氮形成的高峰均在追肥后10 d出现;而茄果类蔬菜中硝酸盐含量不受氮肥品种和施用量的影响[20].小白菜在施纯氮量为0.20,0.40,0.60和0.80 g/kg土时,硝态氮总量分别比不施氮肥时增加了32.8, 204.7,366.8和326.9 mg/kg,而生长量仅分别增加了4.2,4.4,4.9和3.1倍.由此可见,增加氮肥用量后,累积硝态氮的增加程度远大于生长量的增加程度.这种因生长滞后而引起的养分富集效应是蔬菜硝态氮含量和施氮量呈正相关的主要原因[21].

本研究结果已充分表明,蕹菜硝态氮的含量随复合化肥使用量的提高而迅速增加,对食用安全构成威胁.叶菜类蔬菜,硝态氮超标现象十分常见,应严格控制化肥的使用量.本研究结果还表明,叶菜类蔬菜生长前期(约20 d),亚硝酸盐和硝酸盐的积累出现峰值,然后逐渐降低且平稳.因此,应注意蔬菜采摘的时机,避开硝酸盐和亚硝酸盐累积的高峰值,以确保食用安全.

施肥方式对蔬菜的生长有显著影响,施加合理的复合化肥用量,可增加土壤氮素,显著提高蔬菜叶绿素含量和各种生化指标.相比之下,施用菜籽饼肥,肥效较缓,对生长的促进作用没有复合化肥迅速.

施肥对土壤酶的活性也有显著影响.施肥可显著提高土壤脲酶的活性,但会抑制土壤脱氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶的活性.在蔬菜生长后期,随着肥效减弱,土壤酶活性迅速回升.

相比复合化肥处理,菜籽饼肥处理更能提高蔬菜生长后期土壤酶的活性,特别是脲酶和酸性磷酸酶的活性有了大幅提高,通过增加土壤微生物的活性,促进土壤有机态氮向有效氮的转化以及有机磷化合物的分解,进而提高土壤氮磷的供应水平.

为了保证蔬菜的安全品质,蔬菜栽培种植应该适时适量地使用肥料.综合考虑蔬菜生长、土壤活动和食用安全,尝试无机有机复合肥料可能会有较好效果,最佳配施比例有待进一步探究.

4 结束语

在复合化肥处理时,施肥量越多,蕹菜硝态氮的累积量就越高,且肥料施用量与蔬菜硝酸盐含量呈极显著正相关.菜籽饼肥处理可以减少蔬菜硝酸盐和亚硝酸盐的累积,从而为安全农业生产提供保证.

在整个蕹菜生长周期中,植株硝态氮含量呈现一定的规律,表现为先上升,至21 d左右达到最大值,然后迅速减少,至54 d后趋于平稳,且在可食用范围内.

复合化肥处理可以避免蔬菜硝态氮超量积累,同时可以相对增加植株可溶性蛋白质和可溶性总糖的含量,有助于改善植株生长品质.菜籽饼肥中含有丰富的微量营养元素和有机物,更有利于提高蕹菜中某些酶的活力,从而使蛋白质和可溶性总糖含量增加,植株生长更加旺盛.

不同施肥处理后,蕹菜生长后期土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均显著高于施肥前的背景土壤.这说明蕹菜生长有利于增加土壤酶活性.菜籽饼肥处理的土壤酶活性显著高于复合化肥处理,说明增施有机肥可提高土壤酶活性.酶活性的提高,可以促进植株对土壤中氮磷钾的吸收,减少土壤营养残留.菜籽饼肥处理更能促进水解酶的活性,蔬菜长势更好.

菜籽饼肥通过改善土壤环境,更加有效地改善了土壤氮素供应状况和过程,提高了土壤供氮能力,同时减少了蔬菜硝态氮的累积,为作物生长提供了良好的氮素营养条件,获得了比单施复合化肥更好的品质.这说明在农业生产中菜籽饼肥具有广阔的应用前景.

本研究结果可以为农业生产的施肥管理提供一定的理论依据,也可以为食品安全提供一定的参考依据.

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In fl uences of di ff erent fertilizer applications on nitrate accumulation in swamp cabbage and soil enzyme activity

CAO Ming-yang1,HU Xue-feng1,YAN Cheng-long1,DAI Hui-hui1, LUO Fan1,TENG Qing1,YANG Min-yong2,WANG Jian3
(1.School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China; 2.Agriculture Service Centre of Jinze Town of Qingpu District,Shanghai 201718,China; 3.Agriculture Service and Promotion Centre of Qingpu District,Shanghai 201700,China)

To study in fl uences of di ff erent fertilizing patterns on nitrate accumulation in swamp cabbage and soil enzyme activity,a fi eld experiment was carried out in the suburb of Shanghai.It includes six di ff erent fertilizer treatments:no-fertilizer control;synthetic chemical fertilizer at 900,1 800 and 2 700 kg/ha respectively;rapeseed cake manure at 2 250 and 4 500 kg/ha respectively.Content of nitrate in the vegetable and the activity of soil enzymes were analyzed throughout the growth period.The results as follows.(1)The more the applied chemical fertilizer,the higher content of nitrate is accumulated in thevegetable.The nitrate content in the vegetable has signi fi cant positive correlation with the amount of chemical fertilizer application(p＜0.01).(2)During the entire growth period, the nitrate content in the vegetable increases quickly at the beginning,reaches maximum after 21 days,then declines sharply and maintains a stable and edible range after 54 days. (3)During the latter stage of growth,activities of soil enzymes including dehydrogenase, catalase,urease and phosphatase are all signi fi cantly higher than those of the background soil,suggesting that the vegetable growth improves soil enzyme activities.Moreover,activities of soil enzymes with cake manure treatments are signi fi cantly higher than those with treatments of synthetic chemical fertilizer,suggesting that application of organic manure can increase the enzyme activities more signi fi cantly.

nitrate;vegetable;fertilizer;cake manure;soil enzyme activity

S 3

A

1007-2861(2015)04-0503-12

10.3969/j.issn.1007-2861.2014.03.006

2014-04-04

国家自然科学基金重点资助项目(41130526)

胡雪峰(1968—),男,教授,博士生导师,博士,研究方向为土壤环境、农业生态等.

E-mail:xfhu@shu.edu.cn