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      不同水溶肥配方對部分白菜品質(zhì)及土壤性質(zhì)的影響*

      2014-08-28 09:14:40王海霞謝新太李裕榮
      關(guān)鍵詞:硝態(tài)水溶硝酸鹽

      王海霞, 謝新太, 李裕榮

      (1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550001; 2.貴州省農(nóng)業(yè)科技信息研究所, 貴陽 550006)

      我國是世界上最大的農(nóng)業(yè)國,蔬菜生產(chǎn)與人民的生活質(zhì)量和健康密切相關(guān)。近年來,由于化肥的大量施用,使得土壤肥力下降,造成水體富營養(yǎng)化等多種生態(tài)環(huán)境問題,甚至危害人類身體健康,嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。水溶肥即水溶性肥料(Water soluble fertilizer,簡稱WSF),是一種完全溶于水的速效多元復(fù)合肥料,含作物生長所需要的全部營養(yǎng)元素,能迅速溶于水,易被作物吸收,且吸收利用率較高,近年來廣泛應(yīng)用于噴滴灌等水肥一體化設(shè)施農(nóng)業(yè)。本研究以白菜為試驗材料,考察5種配方的水溶肥對白菜的品質(zhì)尤其是安全性以及土壤性質(zhì)的影響,以期為合理施用水溶肥提高蔬菜品質(zhì)和改善土壤性質(zhì)提供參考。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料

      試驗于2013年11月至2014年2月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息所大棚內(nèi)進(jìn)行,水溶肥為購自四川什邡川西興達(dá)化工有限公司的原料自行配制。白菜種子購自貴州省農(nóng)科院園藝所。

      1.2 試驗設(shè)計

      試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,以清水為對照,5種配方的水溶肥(具體配方見表1),每個處理設(shè)置3個重復(fù),滴灌白菜,每周1次。

      表1 水溶肥配方表

      1.3 試驗測定的內(nèi)容及方法

      白菜Vc含量用2,6-二氯靛酚藍(lán)滴定法測定;白菜硝態(tài)氮含量采用酚二磺酸-分光光度計法測定;土壤pH采用電位法測定;土壤電導(dǎo)率采用電位法測定;土壤堿解氮采用堿蒸餾-標(biāo)準(zhǔn)酸滴定法測定;土壤有效磷用碳酸氫鈉浸提-分光光度計法測定。

      1.4 土壤肥力分級標(biāo)準(zhǔn)

      菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級[1]見表2,土壤酸堿性分級標(biāo)準(zhǔn)見表3,土壤鹽分分級標(biāo)準(zhǔn)見表4。

      表2 菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級

      表3 土壤酸堿性分級參考標(biāo)準(zhǔn)

      表4 土壤鹽分分級參考標(biāo)準(zhǔn) μS /cm

      注:蔬菜正常生長的EC臨界值為600 μS /cm

      1.5 數(shù)據(jù)處理

      采用SPSS17.0 和Excel對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計運(yùn)算和差異性分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同水溶肥對白菜品質(zhì)的影響

      Vc是調(diào)節(jié)人體新陳代謝的一種重要的營養(yǎng)元素,在蔬菜和水果中含量較多,其含量的多少是衡量蔬菜品質(zhì)好壞的一項重要指標(biāo)。各個處理白菜Vc含量見表5。

      表5 不同水溶肥配方對白菜Vc和硝態(tài)氮含量的影響

      注:不同小寫字母表示在(P<0.05)水平上差異顯著,下同。

      由表 5 可以看出,與對照相比,5種水溶肥均能顯著提高白菜Vc含量。所有處理中,以配方 4 處理最高,為13.976 g/kg,較對照增長了2.1倍,其次是配方 1,為13.204 g/kg,對照最低,為4.507 g/kg。5種水溶肥處理白菜Vc含量與對照相比均有顯著差異,各處理白菜中Vc的含量表現(xiàn)為配方 4 > 配方 1 > 配方 3 > 配方 5 > 配方 2 > 對照,含量分別較對照增長210.10%、192.97%、172.33%、160.44%、66.10%。配方4白菜Vc含量較高可能是因配方中磷含量較高,有研究指出磷能有效地提高蔬菜和水果Vc含量[2-3]。還有研究表明,適量施用氮肥能提高蔬菜的Vc含量[4],配方1可能就是氮含量較高,所以,其處理的白菜Vc含量較高。配方 5 的硝態(tài)氮含量最高,但是,其處理的白菜Vc含量卻不太高,可能是因為Vc含量與硝態(tài)氮肥用量雖然呈正相關(guān)關(guān)系,但是當(dāng)硝態(tài)氮含量超過某特定值時,Vc含量則會下降。

      硝酸鹽是蔬菜最重要的品質(zhì)之一,而白菜是較易富集硝酸鹽的蔬菜之一。有研究表明,人體攝入的硝酸鹽有75%左右都是來自蔬菜[5]。硝酸鹽本身無毒或毒性較低,但硝酸鹽在人體內(nèi)在某些微生物的作用下可以被還原成有毒的亞硝酸鹽,能夠致使血液運(yùn)輸氧的能力下降,使人很容易患高鐵血紅蛋白癥,在嬰幼兒身上尤其明顯。另外,亞硝酸鹽還可在胃部形成亞硝酸胺,具有極強(qiáng)致癌能力[5],對人體健康造成了嚴(yán)重威脅。1979年,聯(lián)合國衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)制定了食物中硝酸鹽限量標(biāo)準(zhǔn),如果按人的體重以及每天食物總量計算的日允許量(ADI值)規(guī)定:硝酸鹽(按NaNO3計)和亞硝酸鹽(按NaNO2計)的日攝入量最高分別為 3.6 mg/kg·d和0.2 mg/kg·d體重。沈明珠等[5]根據(jù)聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織(WTO)和糧農(nóng)組織(FAO)的標(biāo)準(zhǔn),按我國人均體重 60 kg 計,則日允許硝酸鹽攝入量為 216 mg,如果按人均每日食用新鮮蔬菜 500 g 計,則蔬菜的硝酸鹽允許量為432 mg/kg。由表5可知,與對照相比,5個水溶肥處理均不同程度的提高了白菜硝酸鹽的含量,說明施肥是影響白菜體內(nèi)硝酸鹽含量的一個重要原因。配方 5 處理的白菜硝酸鹽含量最高,配方 3次之,兩個處理硝酸鹽含量分別為455.22 mg/kg和451.19 mg/kg,均大于蔬菜的硝酸鹽允許量432 mg/kg,所有處理白菜硝酸鹽含量表現(xiàn)為,配方 5 > 配方 3 > 配方 2 > 配方 4 > 配方 1 > 對照,5個水溶肥處理中,配方 1 處理的白菜硝酸鹽含量最低,為341.05 mg/kg ,其次是配方 4,為370.67 mg/kg ,說明配方 1 和配方 4 處理的白菜衛(wèi)生品質(zhì)較高。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是配方 2 、3 、5 中鉀含量過高,配方 4 中磷含量較高。有研究表明,一定濃度范圍內(nèi)白菜中氮和硝酸鹽的含量隨所施氮肥的增多而升高,鉀肥能夠抑制白菜中氮和硝酸鹽的增加,而當(dāng)鉀接近某濃度時,又可以使白菜中硝酸鹽的含量迅速上升,磷在一定范圍內(nèi)有提高氮肥增加硝酸鹽含量的作用,且硝酸鹽含量與磷含量在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)[6];也可能是配方 5 和配方 3 中硝態(tài)氮含量較高,所占比例較大所致,氮素積累是小白菜硝酸鹽積累的最主要的因素[7]。即當(dāng)硝態(tài)氮含量較高時,蔬菜中的硝酸鹽含量隨施加的硝態(tài)氮濃度的增加而增加[8]。如果能夠合理的搭配不同形態(tài)的氮肥,則可以有效降低蔬菜中硝態(tài)氮的含量[9-10]。

      2.2 不同水溶肥配方對土壤環(huán)境的影響

      2.2.1 不同水溶肥配方對土壤pH和電導(dǎo)率的影響

      土壤 pH 值是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)之一,也是影響土壤肥力的因素之一。它直接影響土壤養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性,因此對植物的生長發(fā)育有直接的影響。同時土壤 pH值是反應(yīng)土壤酸堿程度的主要指標(biāo),在pH值大于10.0 的土壤中,植物一般是不能生長的。pH是代表與土壤固相處于平衡的土壤溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù),它受外界條件、也受土壤內(nèi)在性質(zhì)的影響。土壤pH對土壤養(yǎng)分富集、有機(jī)質(zhì)分解和微生物活性等都有非常重要的作用。各配方種植白菜后土壤pH見圖1所示。

      圖1 不同配方水溶肥對土壤pH的影響注:不同小寫字母表示在(P<0.05)水平上差異顯著,下同。

      參考菜田土壤酸堿性分級參考標(biāo)準(zhǔn),所有處理的土壤均為堿性土壤。由圖1 可見:白菜種植后土壤的pH值有不同程度的降低,其中,以配方 4的降幅最大,較種前降低了7.9%,與對照相比,5種水溶肥處理的土壤pH值均較對照低,說明植物的種植和水溶肥的施用能夠使土壤“弱酸化”,降低土壤pH值。這可能是因為水溶肥的施用使得土壤中的氮素增多,而有一部分氮就氧化成了硝態(tài)氮,從而致使pH下降[11]。有數(shù)據(jù)顯示,大多數(shù)蔬菜比較喜歡在微酸性及中性(pH=6.0 ~ 6.8)土壤中生長[12],對于白菜種植前土壤呈堿性(pH=8.37),種植白菜后pH值降低,這更有利于白菜的生長。方差分析顯示,5個處理的土壤pH值之間均有顯著差異,與對照比較,5個水溶肥處理均與之有顯著差異,pH具體表現(xiàn)為種前 > 對照> 配方 1 > 配方 3 > 配方 2 > 配方 5 > 配方 4,說明配方 4 最有利于改善土壤pH值。

      土壤溶液具有導(dǎo)電性,導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可用電導(dǎo)率表示。土壤電導(dǎo)率是測定土壤水溶性鹽的指標(biāo),而土壤水溶性鹽是土壤的一個重要屬性,是判定土壤中鹽類離子是否限制作物生長的因素。各配方種植白菜后土壤電導(dǎo)率見圖2所示。

      圖2 不同配方水溶肥對土壤電導(dǎo)率的影響

      由圖2可知,土壤電導(dǎo)率配方 4 > 配方 1 > 配方 3 > 配方5 > 配方 2 > 種前 > 對照,與對照相比,5個水溶肥處理的土壤電導(dǎo)率均與對照有顯著差異(P< 0.05),與種前相比,白菜種植后,對照的電導(dǎo)率有所減小,這可能是白菜為滿足自身的生命活動的需要,從土壤中吸收營養(yǎng)使得土壤中的離子濃度降低所致。5個水溶肥處理均提高了土壤電導(dǎo)率,最高的是配方4 ,為231 μS/cm,仍處于極低鹽度水平(< 250 μS/cm),適宜蔬菜生長。最主要原因可能是給白菜施肥使得土壤中離子濃度升高,但是又因施加的肥料量少而不至使離子濃度過高,因此電導(dǎo)率雖然升高但幅度并不大。

      2.2.2 不同水溶肥配方對土壤氮含量的影響

      氮是植物生長必需的大量元素之一,它對植物的生命活動、作物產(chǎn)量及其品質(zhì)都有非常重要的作用,是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)物的組成元素,也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。土壤氮含量通常用來衡量土壤氮素的基礎(chǔ)肥力[13]。各個處理土壤堿解氮測定結(jié)果見圖3所示。

      圖3 不同配方水溶肥對土壤堿解氮的影響

      由圖3可見,白菜種植前后堿解氮含量在150.6 ~ 327.8 mg/kg之間,配方1處理的土壤堿解氮含量最高,為327.8 mg/kg,是對照的2倍多,這與土壤中氮含量與所施氮肥的量正相關(guān)相吻合。對照的堿解氮含量最低,其原因在于該處理的白菜從土壤中吸收氮素,但是又沒有外援氮素補(bǔ)給,故土壤中的氮較種植白菜前有所減少。方差分析顯示,5種水溶肥處理的土壤堿解氮較對照和種前含量高,且差異顯著,說明水溶肥的施用能夠提高土壤堿解氮的含量。參考菜田土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn),所有處理土壤均處于高等級,配方1處理的土壤氮含量最高,配方2和配方 4 次之。參照菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級,配方1處理的土壤氮含量過高,可能會影響地下水環(huán)境。

      2.2.3 不同水溶肥配方對土壤磷含量的影響

      有效磷是土壤有效磷貯庫中對作物最為有效的部分,能夠直接供作物吸收利用,因而是評價土壤供磷能力的一項重要指標(biāo)[14]。各處理土壤有效磷含量見圖4所示。

      圖4 不同配方水溶肥對土壤有效磷的影響

      由圖4可見,白菜種植前與種植后對照處理的土壤有效磷變化不大,差異不顯著,這可能是因為白菜對磷的吸收較少。配方2、3、5 處理的土壤有效磷較低,可能是因為配方中鉀含量較高,孫紅梅等[15]的研究表明鉀能夠促進(jìn)光合作用進(jìn)行,進(jìn)而促進(jìn)了白菜對磷的吸收。配方1和配方4處理的土壤有效磷分別為118.23 mg/kg和83.66 mg/kg,與對照差異顯著,參考菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級(表2),配方4處理的土壤處于較適宜水平,配方2、3、5和種前均處于缺乏水平,CK處于嚴(yán)重缺乏水平,配方1處理的土壤有效磷含量過高,這可能會給周邊的水環(huán)境造成一定的不利影響。

      3 結(jié)論

      給白菜滴灌不同配方的水溶肥能夠不同程度的提高白菜Vc含量,與對照相比,配方4處理白菜Vc含量較對照增幅最大達(dá)210%,不同配方水溶肥處理對白菜硝酸鹽含量影響較大,其中配方5和配方3處理白菜硝酸鹽含量超過蔬菜的硝酸鹽允許量432 mg/kg,其他處理白菜硝酸鹽含量在安全范圍內(nèi)。適合的水溶肥配方還能夠不同程度的提高土壤氮、磷的含量,改善土壤pH值和電導(dǎo)率,這在一定程度上有利于土壤酸堿度和土壤肥力的改善,提高土壤的生產(chǎn)能力,其中配方4 效果最佳。綜上所述,合理施用水溶肥不僅可以提高白菜營養(yǎng)和衛(wèi)生品質(zhì),還可以改善土壤環(huán)境,調(diào)節(jié)土壤pH,提高土壤肥力,這為研究水溶肥對白菜及土壤的影響提供了一定的參考。

      參 考 文 獻(xiàn)

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