有机肥与氮素化肥配施对叶类蔬菜硝酸盐累积的影响研究

王丹丹

（东阿县农业农村局，山东聊城 252200）

引言

我国农业生产中通常都是由有机肥作为肥料来给予农作物养分，保持作物中土壤的活跃。农田中化肥的硝酸盐含量增加，使得对身体健康的危害以及对周边环境生态的损害逐年增加，所以受到了大家的广泛关注[1]。报道称，硝酸盐在人体内经微量元素的相互作用造成对人体有害，同时产生的亚硝酸盐还可能间接与次级胺反应形成可以致癌的亚硝胺，使得消化系统发生例如胃癌等消化系统的癌变，或者遗传变异等一系列的健康问题，同时人们长期摄入亚硝酸盐还会导致智力低下[2]。研究表明，在发现的多种亚硝酸盐中，确认存在致癌可能性的占到总数的89%，新鲜蔬菜中含有亚硝酸盐的比重高，人们从蔬菜中摄入的亚硝酸盐量是摄入其他食物的两倍多[3]。目前，叶类蔬菜主要通过施氮肥来提高产量，这样就会造成土壤中养分不均，叶类蔬菜品质恶化，硝酸盐积累量成倍增加和降低蔬菜中硝酸盐的累积，可以缓解硝酸盐对身体健康的危害。同时随着叶类蔬菜中硝酸盐的积累增加，有机肥和氮素化肥不同配施比对蔬菜的硝酸盐积累影响也不同，为了深入了解叶类蔬菜中硝酸盐含量的积累量，提出有机肥与氮素化肥配施对叶类蔬菜硝酸盐累积的影响研究。

1 试验部分

1.1 供试材料

供试叶类蔬菜作物种类选用本地栽培的菠菜和白菜，试验地为XX大学实习基地，光线良好，雨量充沛，平均温度适宜。供试的土壤为菜园土，土壤pH值为5.4。因该土壤施过氮磷钾复合肥，因此该土壤中尿素含氮量为40%，过磷酸钙中五氧化二磷含量为15%，氯化钾中氧化钾为50%。供试土壤的基本理化性状如表1所示。

表1 土壤基本理化性状

其中氮含量为5 0.2 k g·g-1，氧化钾含量为18.6kg·g-1。化肥选用氮素化肥，有机肥为馆陶县庆丰生物科技有限公司精制有机肥，试验中施肥量，有机肥和氮素化肥量以纯氮量计算[4]。

1.2 有机肥与氮素化肥配施

试验设定五种处理方式，以单施氮素化肥作为初结果[5]。各处理总氮量为300kg/hm2，随机组合排列区域，分三次撒入化肥，播种密度在30cm×30cm[6]。施肥方案中设定不施用氮肥的有机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，试验1组肥料中仅施氮素化肥，试验5组仅施有机肥，其他三组均按照氮素化肥∶有机肥为2∶1、1∶1、1∶2配比，正常对照施肥。基肥选用双氰胺，然后倒入土壤中。施用量为总施氮量的10%。每盆装菜园土的土量为6kg，试验田中过磷酸钙含量适量，氯化钾含量适量。氮肥以配比方案中的方法均匀施入[7]。混合好后开始施肥。等待出苗后，选择适当时间施入一次肥料。经过等待后，再选择适当时间施入一次肥料。两次肥料施入完成后测定硝酸盐含量，在第5，10，15d进行取样。

1.3 硝酸盐含量测定

采用水杨酸比色法定硝酸盐含量[8]。取菠菜和白菜样品用清水冲洗后吸干水分，将菠菜和白菜用剪刀剪碎混合在一起，通过用感量天平精确称取3g菠菜和白菜量，重复3次，分别放入5支试管中，随后用移液管吸取定量10ml的提取液于锥形瓶中，各加入10ml无离子水，6ml氨缓冲液和3g镉粒后进行严密封口，置振荡机上进行5min的振荡，置于沸水中萃取，时长为0.5h。之后将样本静止冷却，达到适宜温度时将提取液过滤到20ml容量瓶中，反复冲洗残渣，定容至刻度[9]。因为驻存在根细胞的液泡中的硝酸离子，在蔬菜体内参与代谢被还原成氨基酸，成分主要有硝酸还原酶和亚硝酸还原酶，催化反应如下：

公式中：Fded是离子的还原影响硝酸盐的积累。同时，用移液管吸取样本滴入容量瓶中，加入显色溶液，3min后用水定容。在分光度计上，用520nm波长、2cm光径吸收池作为试验对照液，取上清液进行比色，读取反应刻度，计算完成操作后的亚硝酸离子总量，进行测定。

2 试验结果与分析

为了分析有机肥与氮素化肥配施对叶类蔬菜硝酸盐累积的影响，此次从菠菜和白菜的硝酸盐累积量入手，对试验数据进行整理，并进行差异性分析。根据对施肥方式中的仅施氮素化肥，化肥与有机肥配施，仅施用有机肥后的试验，完成对菠菜和白菜中硝酸盐累积量影响的研究。以下将对本次试验结果进行分析。

2.1 施氮程度与叶类蔬菜硝酸盐含量的相关性分析

叶类蔬菜中各生长时期硝酸盐的含量与氮素施入量作回归分析，结果如表3所示。

表3 蔬菜硝酸盐含量累积同施氮程度间相关性分析

在种植期间，除了白菜在第15d的硝酸盐含量与施氮量之间的相关性不明显之外，其余水平硝酸盐含量与施氮水平之间都表现出一定的相关或极其相关。通过回归方程可以得到菠菜和白菜在不同的种植期间内硝酸盐的含量与施氮水平之间都呈正相关趋势，氮含量明显提高，叶类蔬菜中硝酸盐累积量随之增加，说明含氮量高是硝酸盐累积的重要因素。

2.2 不同配施比对叶类蔬菜硝酸盐累积量变化的影响

观察不同氮素化肥与有机肥配施比下对叶类蔬菜硝酸盐累积量的变化，记录第5d、第10d、第15d时菠菜与白菜中硝酸盐累积量的变化。具体结果如表4、表5所示。

表4 菠菜硝酸盐累积量变化

表5 白菜硝酸盐累积量变化

通过表4、表5可以看出，根据进行的检测结果可以发现，随着有机肥料比例的提高和降低，硝酸盐含量有明显的变化。在仅施氮素化肥的1号小组中，菠菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量下降了20.2mg·kg-1，白菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量增加了464.2mg·kg-1；在施氮素化肥与有机肥配比为2∶1的2号小组中，菠菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量下降了717.6mg·kg-1，白菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量下降了513.4mg·kg-1；在施氮素化肥与有机肥配比为1∶1的3号小组中，菠菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量下降了1015.3mg·kg-1，白菜的硝酸盐含量从第5d至第15d硝酸盐含量下降了934.6mg·kg-1；在施氮素化肥与有机肥配比为1∶2的4号小组中，菠菜的硝酸盐含量从第5d至第15d下降了45.1mg·kg-1，白菜的硝酸盐含量从第5d至第15d增加了16.5mg·kg-1；在仅施有机肥的1号小组中，菠菜的硝酸盐含量从第5d至第15d增加了307.6mg·kg-1，白菜的硝酸盐含量从第5d至第15d增加了438.8mg·kg-1。由此可以看出，施氮素化肥与有机肥配比为2∶1和1∶1的2、3号小组，种植的菠菜与白菜硝酸盐的累积量均出现了不同程度的降低，3号小组内种植的菠菜与白菜也达到了所有试验组中硝酸盐含量最低，说明在施氮素化肥与有机肥1∶1配比条件下的硝酸盐含量降低效果最好。因此在日常生产中，可通过配施1∶1比例的有机肥和氮素化肥来种植硝酸盐含量低的菠菜与白菜。

对接受各种配施比处理的菠菜和白菜的各个部分分析硝酸盐含量对比，发现叶类蔬菜的不同部分的硝酸盐含量也会不同。蔬菜的叶片处累积量不高，同理叶柄处也是。综合结果证明在不同配施比条件下，蔬菜根部处的硝酸盐累积量是最明显的。在5个不同的小组中，每组随机选择5株菠菜和5棵白菜共计50个样品，分别标记为菠菜1-5组的a-e和白菜1-5组f-j，记录50个样品在施肥第5d的根部硝酸盐累积量。具体数据如表6所示。

表6 50个样品根部硝酸盐累积量 mg·kg-1

在第18、20、22d时，在上述50个样品中，每组随机抽1株菠菜和1颗白菜，对其根部的硝酸盐累积量进行检测，具体由图1，2，3所示。

图1 第18d叶类蔬菜根部硝酸盐含量

图2 第20d叶类蔬菜根部处硝酸盐含量

由图1至图3可知，在第18d时，试验1组中白菜根部的硝酸盐累积量在300mg·kg-1，随着时间的变化，根部的硝酸盐累积量也在逐步增加，达到了350mg·kg-1以上，说明仅施用氮素化肥使得蔬菜中硝酸含量上升，并且在持续走高中。相比于试验1组，施用有机肥和氮素化肥配比为1∶1的试验3组中，第18d时白菜根部含量在250mg·kg-1以下，第20d时累积量几乎没有变化，在第22d时才达到250mg·kg-1，根部硝酸盐含量增长缓慢。同组的菠菜样本则在第18d到第22d期间，由硝酸盐累积量为250下降到220mg·kg-1左右。而试验4组在第18d时的硝酸盐累积量为265mg·kg-1，经过两天时间的生长，在第20d时，盐酸累积量达到350mg·kg-1以上，增长量急速上升。而没有氮素化肥的有机肥试验5组的硝酸累积量则是趋于平稳没有什么变化。

图3 第22d叶类蔬菜根部硝酸盐含量

2.3 试验结果讨论

通过本次试验可以得出以下结论：有机肥与氮素化肥配比为1∶1时施用效果最为明显，不仅可以抑制蔬菜中硝酸盐含量的增加，还可明显提高菠菜和白菜的吸氮量和氮肥的当季利用率。对比与仅施氮素化肥的试验组，菠菜和白菜中硝酸盐的含量明显上升，这样就会导致蔬菜中的叶片、根系等部分的硝酸盐累积量也会愈发增加。同时，施用其他配比时的叶类蔬菜中硝酸盐累积量也有不同程度的增加，累积量均不高于仅施氮素化肥组。而仅用有机肥的试验组硝酸盐含量数值变化不明显，由于有机肥的养分释放较缓慢，菠菜和白菜生长期间对氮素的吸收和硝酸盐的积累也趋于平缓。由此可见，有机肥和氮素化肥配施比1∶1时施用，在一定程度上减少叶类蔬菜硝酸盐累积量，此方法可以高效安全生产出优质的蔬菜。

3 结论

此次结合实际种植试验和相关参考文献，采用数据分析对比的方式，对有机肥与氮素化肥配施对叶类蔬菜硝酸盐累积的影响进行了分析，运用合理高效的配施比种植蔬菜不仅可以降低蔬菜硝酸盐累积量，进而降低土壤和地下水环境硝酸盐污染，减少人体因食入蔬菜而造成的硝酸盐累积残留，从而保护生态环境和防护人身健康，说明此次研究具有良好的现实意义。由于此次并没有考虑天气、多种土壤环境对蔬菜种植的影响，在研究内容方面可能存在一些不足之处，今后仍会在该方面展开深层次探究，为研究叶类蔬菜硝酸盐累积的影响提供有力的理论支撑。