氮素形态及配比对红花苗菜产量和品质的影响

胡喜巧，杨文平，黄　玲，陈翠玲，孟　丽

(1.河南科技学院，河南新乡　453003；2.现代生物育种河南省协同创新中心，河南新乡　453003)

氮素形态及配比对红花苗菜产量和品质的影响

胡喜巧1,2，杨文平1，黄玲1，陈翠玲1，孟丽1

(1.河南科技学院，河南新乡453003；2.现代生物育种河南省协同创新中心，河南新乡453003)

在盆栽条件下，以3个红花株系为试验材料，研究不同氮素形态及配比对红花幼苗生物学性状及品质的影响。结果表明：随硝态氮比例的增加，红花幼苗叶片数目、叶片长度和幼苗单株鲜质量和生物学产量呈先上升后下降的趋势，其中以处理N3 (50%铵态氮+50%硝态氮)对红花苗菜增产幅度(23.98%～40.06%)最大。铵态氮比例的增加有利于红花幼苗多糖的合成，而硝态氮比例的增加有利于可溶性蛋白的累积，处理N1至N4与N0相比，‘1-12’红花幼苗多糖质量分数增加21.78%～51.49%， 而其可溶性蛋白N4、N5比N0分别增加4.91%、12.14%。施氮降低红花幼苗中黄酮和羟基红花黄色素A质量分数，而与氮素形态无直接关系；施氮会提高红花苗菜中硝酸盐质量分数，随硝态氮比例的增加，红花幼苗中硝酸盐质量分数增加幅度较大；全铵态氮(N1)时硝酸盐质量分数增加0.72%～4.57%，全硝态氮(N5)时硝酸盐质量分数增加23.43%～59.71%。苗菜中维生素C表现下降趋势，但维生素C下降幅度低于铵态氮。因此，红花苗菜生产以100%铵态氮(N1)或75%铵态氮+25%硝态氮(N3)为宜，既提高苗菜产量又可保证品质。

红花苗菜；氮素；多糖；可溶性蛋白；硝酸盐；维生素C；黄酮；羟基红花黄色素A

红花(CarthamustinctoriusL.)为1～2 a生草本植物，在中国已有2 100 a的栽培和药用历史[1-3]，籽粒中亚油酸含量比其他植物高73%～85%，享有“亚油酸之王”的美誉[4]。红花主要以干燥管状花入药，具有稳定血压、降低胆固醇、增进体质等功效[5]，种子作为药材的副产品，产量较高而价格相对较低。红花幼苗含有一定量的黄酮、多糖、腺苷等营养价值高的功效成分，还含有丰富的人体必需氨基酸、黄色素、维生素、矿质元素等[6]。因此，红花可以开发成保健型芽苗菜[7]，是典型的绿色保健食品[8]。红花苗菜的产量和品质不仅取决于品种自身的遗传特性，而且受到环境的显著影响。氮素是叶菜类蔬菜获得高产的主要营养元素，也是导致蔬菜硝酸盐富集的主要因素，特别是硝态氮更易造成硝酸盐的积累和流失，而铵态氮的过量施用有可能抑制蔬菜对矿质元素的吸收，使蔬菜代谢紊乱，甚至产生中毒现象[9-10]。关于氮素形态及配比在菠菜[9]、生菜[10-11]、韭菜[12]、小白菜[13-14]等蔬菜上的研究均有报道，而红花幼苗中药用成分黄酮、多糖和黄色素等受氮素形态及配比的影响和红花芽苗菜产量及品质方面研究尚未多见。因此，本试验通过研究氮素形态及配比对红花幼苗生长状况和产量影响，探讨其对红花幼苗多糖、黄酮、羟基红花黄色素A等功效成分和硝酸盐、可溶性蛋白、维生素C等品质的影响，旨在为红花苗期科学合理施用氮肥提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试材为红花株系，‘1-12’‘2-3’‘H-33’，由河南科技学院中药植物资源研究所选育。

1.2试验设计与方法

1.2.2样品的培养与检测挑选当年产颗粒饱满、色泽鲜亮、表皮光滑、完整无损的红花种子，置于60 ℃恒温水浴中保温40 min 后淋干点播于试验盆，幼苗生长期间，适时补充水分。采收期为40 d的红花苗菜。采收时检测指标有株高、地上部分质量、根质量、单株鲜质量、叶片数、最大叶长和生物学产量，然后在110 ℃电热鼓风干燥箱下杀青40 min，在80 ℃干燥箱内烘干至恒量，粉碎过筛(60目)检测，其检测方法分为黄酮质量分数测定采用分光光度法[15]，羟基红花黄色素A(HSYA)质量分数测定采用紫外分光光度法[16]，可溶性多糖测定采用硫酸苯酚法[17]，可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝法[17]，硝酸盐采用硫酸-水杨酸比色法测定[17]，维生素C质量分数采用滴定法测定[17]。

1.3数据处理

采用Microsoft Excel 2007和DPS 14.5(Data Processing System)对数据进行处理和统计分析。

2结果与分析

2.1氮素形态及配比对红花苗菜生物学性状的影响

表1表明，施氮后，红花幼苗的株高、叶片数目、叶片长度、根长、根质量和幼苗单株鲜质量和生物学产量均有提高；氮素形态及配比对3个红花株系的幼苗株高、根长和根质量影响差异不显著；同一氮素形态及配比，‘1-12’生物学产量最高，其次为‘2-3’‘H-33’。同一材料下不同氮素处理，‘H-33’和‘2-3’的株高、单株鲜质量、地上部分质量、叶片数、生物学产量均以N3处理最佳，‘1-12’的株高、单株鲜质量、叶片数以N1最佳，且与N3无差异。随着氮素形态及配比中硝态氮比例的增加，株高、叶片数目、叶片长度和幼苗单株鲜质量等生物学指标呈先上升后下降趋势，但随铵态氮比例的减少，生物学产量增加量慢慢下降，铵态氮硝态氮质量比为1∶1时(N3)，生物学产量达最大值，‘1-12’‘H-33’‘2-3’生物学产量分别增加40.06%、32.63%、23.98%，当硝态氮超过铵态氮比例时，生物学产量开始下降，当全部为硝态氮时，‘1-12’生物学产量增加26.32%，‘H-33’增加1.7%，‘2-3’增加-13.50%，出现负增长。说明总氮量一定的条件下，50%铵态氮+50%硝态氮对红花苗菜的产量增产效果最佳。

2.2氮素形态及配比对红花苗菜黄酮质量分数的影响

图1表明，红花苗菜黄酮质量分数均随氮素形态配比中硝态氮比例的增加呈现先下降后上升的变化趋势，铵态氮与硝态氮之比为1∶1时，黄酮质量分数最低；同一氮素形态处理条件下，红花株系‘2-3’苗菜中黄酮最高。不同氮素形态及配比对同一红花材料苗菜黄酮影响表现差异，株系‘2-3’中以N0黄酮最高，达14.99 mg/g，N1、N5、N4、N2、N3处理红花苗菜中黄酮依次下降32.88%、33.89%、38.36%、39.16%、45.16%；株系‘H-33’中N5处理黄酮质量分数最高，N3处理最低，前者是后者的1.41倍；株系‘1-12’中N0处理最高，N2处理最低，下降17.24%。说明氮素形态对红花苗菜中黄酮的合成有影响，不论施铵态氮还是硝态氮，均可使红花幼苗中黄酮质量分数下降，单施铵态氮或硝态氮，红花苗菜中黄酮下降较小，铵态氮与硝态氮配施中以50%铵态氮+50%硝态氮处理，红花苗菜中黄酮下降量最大。

2.3氮素形态及配比对红花苗菜羟基红花黄色素A的影响

图2表明，施氮红花苗菜中羟基红花黄色素A质量分数呈下降趋势。同一氮素处理中以‘1-12’羟基红花黄色素A质量分数最高。同一株系不同氮素形态及配比中随铵态氮比例下降和硝态氮比例的增加，株系‘1-12’的羟基红花黄色素A呈现先下降后上升的变化趋势，即由N0的7.30 mg/g下降到N3的5.40 mg/g，再慢慢回升到N5的5.65 mg/g ，5个施氮处理无差异；株系‘H-33’则呈现随硝态氮比例的增加均下降的变化趋势，由N0的5.81 mg/g直接下降到N5的4.46 mg/g，处理间红花苗菜内羟基红花黄色素A质量分数无差异；‘2-3’在施氮后出现先下降后上升的趋势，且在N4和N5水平下高于N0，只有N5与其他处理差异显著。可见，氮素形态及配比对羟基红花黄色素A的合成影响不明显。

表1　不同处理下红花幼苗生物学性状指标的变化±s，n=10)

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Different letters followed values in each column mean significant difference (P<0.05).

图中的不同字母表示不同处理间差异达0.05显著水平，下图同。

2.4氮素形态及配比对红花苗菜多糖的影响

图3表明，氮素形态及配比对红花苗菜多糖有影响。同一氮素处理对3个株系多糖影响不同，‘1-12’的 N1、N2、N3、N4苗菜中多糖明显高于‘2-3’和‘H-33’。同一材料不同氮素处理表现有差异，各处理对红花‘1-12’苗菜多糖质量分数表现为N1>N2>N3>N4>N0>N5，N1、N2、N3、N4与N0相比分别增加51.49%、47.52%、44.55%、21.78%，与N5、N0差异显著，表明铵态氮有利于多糖的合成，随硝态氮比例的增加，红花苗菜中多糖质量分数下降，当全部为硝态氮素时，下降最明显，多糖质量分数只有对照的66.34%。材料‘H-33’表现为N0>N1>N5>N2>N4>N3，各处理间差异显著；材料‘2-3’多糖质量分数总体较低，最高的只有0.91 mg/g，各处理的多糖质量分数大小次序为N1>N2>N5>N4>N0>N3，N1、N2与N0相比分别增加89.58%、72.91%，其他处理差异显著。说明氮素形态中铵态氮比例的增加对红花多糖的合成有促进作用。

图2　不同处理下红花苗菜羟基红花黄色素A质量分数的变化

图3　不同处理红花苗菜多糖质量分数的变化

2.5氮素形态及配比对红花苗菜可溶性蛋白质量分数的影响

图4表明，同一氮素形态对不同株系红花苗菜可溶性蛋白质量分数影响不同，N0中 ‘2-3’>‘H-33’>‘1-12’，N1、N2、N3处理中各株系幼苗可溶性蛋白质量分数都下降，N1下降幅度最大，N5处理 ‘2-3’ 最高，‘H-33’最低。不同氮素形态对同一株系幼苗可溶性蛋白的累积有差异，株系‘1-12’的可溶性蛋白质量分数按照N5、N4、N0、N3、N2、N1的顺序依次递减，N1处理与N0相比下降25.14%，N4、N5处理则增加4.91%、12.14%；株系‘H-33’则按照N0、N3、N4、N2、N5、N1的顺序递减；株系‘2-3’按照N5、N0、N4、N1、N2、N3的顺序递减，N1比N0下降22.38%，N5相反增加7.14%。因此，铵态氮比例的增加抑制红花幼苗可溶性蛋白的合成，硝态氮比例的增加对红花幼苗可溶性蛋白的累积有一定的促进作用。

2.6氮素形态及配比对红花苗菜硝酸盐的影响

图5表明，氮素形态对红花苗菜中硝酸盐的影响有一定的规律。施氮后苗菜中的硝酸盐质量分数均有提高，株系‘1-12’‘H-33’和‘2-3’在各处理间均呈现N0 < N1< N2 < N3 < N4 < N5，100%铵态氮肥(N1)与N0相比红花苗菜中硝酸盐质量分数影响最小，分别增加4.57%、2.34%、0.72%，与N0相比无差异，100%硝态氮(N5)与N0相比分别增加58.82%、23.43%、59.71%；株系‘H-33’中N5与 N1、N0差异显著，‘2-3’中处理N2、N3、N4 和N5无差异，且与N1差异显著，株系‘1-12’中N5与N3、N2、N1、N0差异显著。因此，施氮在一定程度上增加苗菜中硝酸盐的质量分数，又以硝态氮施用量的增加红花苗菜中硝酸盐质量分数上升幅度增大，说明施硝态氮对红花苗菜中的硝酸盐累积具有突跃性的影响。

2.7氮素形态及配比对红花苗菜维生素C质量分数的影响

图6表明，同一氮素不同处理下3个株系之间苗菜中维生素C质量分数无差异。同一株系红花苗菜中维生素C质量分数随氮素形态及配比呈现先下降后上升的趋势。N1与N0相比红花株系‘1-12’‘H-33’‘2-3’苗菜中维生素C质量分数下降22.98%、23.61%、24.37%，N2和N3时，维生素C质量分数逐次下降，N3处理下降到最小值，随着硝态氮比例增加，即N4和N5时，维生素C质量分数又开始上升，当100%硝态氮时，苗菜中维生素C质量分数与N0相比分别升高1.28%、0.43%、1.68%。株系‘1-12’ 和‘H-33’按照N5、N0、N4、N3、N2和N1的顺序逐级下降；‘2-3’ 则按照N5、N0、N4、N1、N2=N3的顺序逐级下降。可见，硝态氮可以使苗菜中维生素C质量分数下降较慢，特别是全部为硝态氮时，苗菜中维生素C有上升趋势，与N0处理下无差异，而铵态氮比例大时，特别是全部为铵态氮肥时红花苗菜中维生素C质量分数的下降较快，与N0相比差异显著。

图4　不同处理下红花苗菜可溶性蛋白质量分数的变化

图5　不同处理下红花苗菜硝酸盐质量分数的变化

图6　不同处理下红花苗菜维生素C质量分数的变化

3讨 论

3.1氮素形态及配比对红花幼苗生长的影响

氮素是叶菜类蔬菜的主要营养元素，硝酸盐质量分数对蔬菜的各种生理效应影响尤为突出[18]。由于不同蔬菜品种“喜硝”程度不同，有些蔬菜以铵态氮和硝态氮肥配合施用效果优于单施[12]。曹翠玲等[19]研究得出在施氮条件下可增加菠菜产量。本研究表明不同氮素形态对3个红花株系幼苗生产响应相同，即施氮可以增加红花苗菜的产量，但不同氮素形态对红花幼苗生物学性状却有不同程度的影响，不论是铵态氮还是硝态氮，均可增加红花幼苗单株鲜质量，最终表现为产量上的差异。100%铵态氮素条件下有利于单株鲜质量的增加，特别是地上部分质量的增加；随着铵态氮和硝态氮比例的变化，红花苗菜产量的增加呈先上升后下降趋势，当铵硝质量比为50∶50 时，苗菜产量达到最大，100%硝态氮时，产量增加量最小。铵态氮可被红花细胞直接吸收和同化，对红花苗菜产量影响较为直接；而硝态氮必须经过硝酸还原酶作用成亚硝酸再进一步转化为铵被植物吸收，硝酸还原酶受底物诱导酶限制，并且与光照强度对其活性有很大影响[20]，因此对红花苗菜产量影响不如铵态氮效果明显。铵态氮和硝态氮配施使得铵源持续供应，促进了红花幼苗叶片长度和叶片数量的增加，为产量的增加提供物质基础。徐加林等[11]认为随着铵态氮比例的增加，生菜的地上部与根的鲜质量呈现逐渐降低趋势，而根冠比则是随着铵态氮的增加呈现上升趋势，本研究得出红花苗菜的根质量并不受氮素形态配比影响。结论产生差异的原因是徐加林研究的生菜试验是水培方法，而本试验是在土培条件下进行的，土壤中本身氮素及其他干扰因素会影响根系的生长。因此在本试验条件下，随着铵态氮比例的下降和硝态氮比例的升高，红花苗菜产量呈先上升后下降趋势，当铵硝质量比为50∶50时，苗菜产量达到最大。

3.2氮素形态及配比与红花苗菜品质的关系

蔬菜的品质指标主要有维生素、糖、蛋白质及硝酸盐等，增施氮素可在一定程度上提高叶用蔬菜的产量和品质[9-12，21-23]。维生素C、黄酮和黄色素是评价红花品质的重要指标[12]。在本试验条件下氮素形态对红花品质有不同程度的影响，氮素形态及配比中铵态氮比例的增加对红花幼苗多糖的合成有一定促进作用，‘1-12’在100%铵态氮下与对照相比增加51.49%，而硝态氮比例的增加对红花幼苗可溶性蛋白的累积有促进作用，‘1-12’在100%硝态氮(N5)下比N0增加了12.14%；这是由于植物对氮素形态的吸收机制不同所致，硝态氮源有利于植物可溶性蛋白的累积，而铵态氮源促进植物叶片积累蔗糖[24]。施氮后随铵态氮/硝态氮比值的减小，红花幼苗黄酮质量分数呈现先下降后上升的变化，氮素形态处理之间差异不明显，这与臧小云等[25]研究得出荞麦叶片中的黄酮质量分数随供氮水平上升而呈现下降的结论相似。增施氮素后，幼苗中羟基红花黄色素A质量分数均呈现下降趋势，且随氮素形态及配比铵态氮比例下降和硝态氮比例的增加呈现先下降后上升的变化，氮素形态处理之间无差异。施用氮素硝酸盐质量分数均有提高，特别是随硝态氮素比例的增加，红花苗菜产量呈先上升后下降的单峰变化，而幼苗中硝酸盐质量分数呈上升趋势，100%硝态氮苗菜中的硝酸盐质量分数最高，这与卢凤刚等[12]研究认为的硝态氮肥能明显增加韭菜硝酸盐质量分数的结论一致。产生这一现象的原因是随硝态氮比例的增加，硝酸还原酶活性增强，转化形成的氨微中毒而使得红花幼苗增长缓慢而导致硝酸盐的累积。施氮促使苗菜中维生素质量分数下降，与铵态氮相比，硝态氮的施用使苗菜中维生素C的质量分数降低幅度较小。铵态氮可降低烟草[26]中维生素C质量分数，而在番茄[27]上则提高维生素C质量分数。可见，不同植物中维生素C质量分数对氮素形态反应不同。

3.3氮素形态及配比与红花苗菜产量和品质的关系

红花苗菜产量随铵硝比的变化呈先上升后下降的趋势，在一定程度上增加了产量，但红花苗菜品质对不同氮源及配比响应不同。本研究表明氮素形态对红花幼苗中黄酮和羟基红花黄色素的响应无明显差异，红花苗菜品质上重点考虑硝酸盐、维生素、多糖和可溶性蛋白等因素。当硝态氮比例大于或等于50%时(N3、N4和N5)，多糖慢慢回升，可溶性蛋白和维生素C质量分数较高，但硝酸盐累积量较大，超出熟食指标范围，食用会对人体产生危害；100%铵态氮和75%铵态氮+25%硝态氮，苗菜产量和多糖质量分数较高，维生素、多糖和可溶性蛋白虽然较低，但硝酸盐累积量少，可放心食用。综合产量和品质，在农业生产中，红花苗菜生产以100%铵态氮(N1)或75%铵态氮+25%硝态氮(N2)处理最佳，同时在该处理下，苗菜中的黄酮、羟基红花黄色素A、可溶性蛋白、多糖等营养成分较高，硝酸盐质量分数较低，维生素C质量分数降低幅度较小。由于施用25%的硝态氮，可通过增加灌水量降低红花苗期体内的硝酸盐质量分数[28]，关于氮素形态及配比对花和种子品质的影响还需进一步深入研究。

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Effects of Nitrogen Forms and Proportion on Yield and Quality of Safflower Seedling

HU Xiqiao1,2,YANG Wenping1, HUANG Ling1,CHEN Cuiling1and MENG Li1

(1. Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang Henan453003,China;2. Collaborative Innovation Center of Modern Biological Breeding, Xinxiang Henan453003,China)

The pot experiment was carried out with 3 lines of safflower seedling as material to investigate the effects of different nitrogen forms and proportion on safflower seedling biological traits and quality. The results showed that with the increase of nitrate proportion, the number and length of leaves, seedling fresh mass per plant and biomass increased firstly and then decreased. Treatment N3 (50% ammonium and 50% nitrate nitrogen) gained the highest increase rate of seedling biomass with the range of 23.98%-40.06%. In addition, the increase of ammonium proportion contributed to the synthesis of polysaccharide in safflower seedlings, but the increase of nitrate proportion promoted the accumulation of soluble proteins. Polysaccharide contents of ‘1-12’ safflower seedlings were increased in range of 21.78%-51.49% for N1 to N4 compared with N0, while the soluble protein increased by 4.91% and 12.14% for treatment N4 and N5 respectively.Mass fraction of flavonoid and HSYA A in safflower seedlings decreased with the addition of nitrogen, which had no direct relationship with the nitrogen forms. Nitrogen fertilizer can increase the nitrate contents in safflower seedlings, and nitrate form had greater effect on nitrate mass fraction in safflower seedlings. For treatment N1(100% ammonium nitrogen), the increase rate of nitrate mass fraction was only 0.72%-4.57% only, however, nitrate mass fraction was increased by 23.43%-59.71% for treatment N5(100% nitrate nitrogen). Also, with the increase of nitrate proportion, the mass fraction of vitamin C in safflower seedlings decreased but the decreasing rate of vitamin C was lower compared with ammonium nitrogen application. So 100% ammonium nitrogen (N1) or 75% ammonium plus 25% nitrate (N2) could contribute to yield gain and quality improvement for safflower seedlings.

Safflower seedling; Nitrogen; Polysaccharide; Soluble protein; Nitrate; Vitamin C; Flavonoids; HSYA A

2015-10-08

2015-11-29

Scientific and Technological Projects in Henan Province(No.112102310018)；Henan Institute of Science and Technology Innovation Fund National Students(No.201310467045)；Henan Institute of Science and Technology Innovation Fund for University Students(No.2015CX005).

HU Xiqiao,female,master student,senior technician.Research area:soil and safflower germplasm resources development and utilization. E-mail:hxqiao1@163.com

MENG Li, female,professor, master supervisor.Research area:the development and utilization of plant resources.E-mail:histml@163.com

(责任编辑：潘学燕Responsible editor:PAN Xueyan)

2015-10-08修回日期：2015-11-29

河南省科技攻关(112102310018)；河南科技学院国家级大学生创新基金(201310467045);河南科技学院校级大学生创新基金(2015CX005)。

胡喜巧，女，硕士，高级实验师，从事土壤与红花种质资源开发与利用研究。E-mail:hxqiao1@163.com

孟丽，女，教授，硕士生导师，主要从事植物资源开发与利用研究。E-mail:histml@163.com

S567.2；R284.1

A

1004-1389(2016)07-1041-09

网络出版日期：2016-06-30

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160630.1634.026.html