有機無機肥配施及硝化抑制劑對菜園生態系統硝酸鹽污染的調控效應

黃運湘，吳名宇，張楊珠，王翠紅

（1.湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農業大學招生就業指導處，湖南 長沙 410128）

如何提高氮肥利用率，一直是農業科技工作者研究的熱點課題。20世紀50年代中期，美國最早開展了硝化抑制劑方面的研究，隨后德國對多種脲酶抑制劑和硝化抑制劑進行了生產和推廣應用，取得了良好的生態和經濟效益[1-4]。我國自20世紀90年代先后對20多種硝化抑制劑的作用機理及應用效果進行了研究，結果表明，施用硝化抑制劑能有效抑制銨態氮向硝態氮的轉化，可減少氮的淋溶損失，防止氮肥面源污染[5-8]。

蔬菜是人們生活中必不可少的食物，人體攝入的硝酸鹽80%來自蔬菜[9]。因此，如何減少土壤硝態氮的存在形式，降低蔬菜作物對硝酸鹽的積累，是提高蔬菜品質和食品安全的重要措施。試驗選擇目前應用最廣的3種硝化抑制劑氫醌（hydroquinone，HQ）、雙氫胺（dicyandiamide，DCD）和硫脲（thiourea，TU），開展其對菜園土壤生態系統中硝酸鹽污染研究，旨在為菜園土壤的施肥管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤選擇位于長沙市芙蓉區東湖村由第四紀紅土母質發育的紅壤性菜園土，土壤基本理化性質見表1。供試作物為湖南省普遍種植的小白菜品種——湘潭矮腳白。供試化肥品種為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）；供試有機肥料為菜枯，春季試驗用菜枯肥的N、P2O5、K2O 養分含量分別為 43.4、8.3、12.6 g/kg，秋季試驗用菜枯肥的N、P2O5、K2O養分含量分別為49.6、9.5、9.4 g/kg。

表1 供試土壤基本理化性質

1.2 試驗設計

田間小區試驗共設5個處理，①對照（CK，單施化肥，為前兩年篩選得到的N、P、K肥最佳配施方 案 ， 純 N 210 kg/hm2，P2O5100.7 kg/hm2，K2O 207.7 kg/hm2）；②有機無機肥配施（CXO，有機氮與無機氮比例為 1∶1）；③配合施用氫醌（CXO+HQ），HQ占施N量的1%；④配合施用雙氰胺（CXO+DCD），DCD占施N量的10%；⑤配合施用硫脲（CXO+TU），TU占施N量的6%。每處理均重復3次，隨機區組排列。分春季和秋季種植2茬小白菜，春季試驗小區面積8.3 m2，4月30日移栽小白菜，每小區移栽100株；秋季試驗小區面積12 m2，10月3日移栽小白菜，每小區移栽140株。

各小區N、P、K用量一致，硝化抑制劑、磷肥、鉀肥和有機肥于移栽前一次性作基肥施入土壤中，N肥65%作基肥，35%于移栽后2周左右作追肥施入。春、秋兩季施肥量及施用方法一致。

1.3 土壤和蔬菜樣品的采集方法

施肥移栽前采集耕層混合土壤樣品測定土壤基本理化性質，取菜枯樣分析N、P、K含量。小白菜收獲后分小區取耕層混合樣，測定土壤中硝態氮和銨態氮含量。

小白菜于收獲前分2次取鮮樣（春季小白菜取樣時間為6月2日和6月17日，秋季小白菜取樣時間為11月2日和11月20日）測定硝酸鹽和亞硝酸鹽含量；收獲時（春季、秋季小白菜收獲時間分別為6月20日和11月23日）分小區測產。

1.4 分析方法

土壤基本理化性質按常規分析方法測定[8]。土壤硝態氮用0.2%CaSO4浸提-紫外分光光度法測定。蔬菜中硝酸鹽用飽和硼砂溶液浸提-紫外分光光度法，亞硝酸鹽用飽和硼砂溶液浸提-磺胺比色法，菜枯餅用H2SO4-H2O2消煮，氮用堿解擴散法，磷用鉬藍比色法，鉀用火焰光度法測定。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小白菜產量的影響

從表2中可知，秋季小白菜產量顯著高于春季，為春季小白菜的5～6倍。這與氣候條件密切相關，秋季氣溫適宜，有利于小白菜的生長。從春、秋2季小白菜的試驗結果看，有機無機肥配施能小幅度提高小白菜產量，但差異不顯著；配合施用硝化抑制劑有降低小白菜產量的趨勢，其影響效果為春季大于秋季，但均未達顯著水平。

表2 不同處理的小白菜產量

2.2 不同處理對小白菜硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的影響

2.2.1 小白菜硝酸鹽含量 從表3中可知，有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地降低小白菜硝酸鹽含量。從生長季節看，秋季小白菜硝酸鹽含量低于春季小白菜，這與秋季小白菜產量顯著高于春季有關。從小白菜的生長階段看，生育后期的小白菜硝酸鹽含量高于生育前期。不同硝化抑制劑對春季小白菜和秋季小白菜硝酸鹽的降低效果不一致，春季小白菜在生育前期（6月2日），以配合施用TU和DCD處理的效果最好，與CK比硝酸鹽含量分別降低了35.8%和29.1%，達到了顯著水平。生育后期（6月17日），以CXO和配合施用HQ處理的效果最好，與對照比分別降低了16.2%和10.3%，達到了顯著水平。秋季小白菜在生育前期（11月2日），有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑均顯著地降低小白菜硝酸鹽含量，其中以配合施用DCD處理降幅最大，達43.7%。在小白菜生育后期（11月20日），以配合施用DCD和TU處理的效果最好，與CK比，硝酸鹽含量分別降低了18.5%和12.5%，達到了顯著水平。

表3 不同處理對小白菜硝酸鹽含量的影響

2.2.2 小白菜亞硝酸鹽含量 從表4中可以看出，有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU對降低小白菜亞硝酸鹽含量的影響差異較大。從生長季節看，秋季小白菜亞硝酸鹽含量低于春季小白菜。從小白菜的生長階段看，生育前期的小白菜亞硝酸鹽含量高于生育后期。不同硝化抑制劑對春季小白菜和秋季小白菜亞硝酸鹽的抑制效果不一致，春季小白菜在生育前期（6月2日），有機無機肥配施處理小白菜亞硝酸鹽含量高于對照，配施硝化抑制劑處理均低于對照，且以配合施用TU處理效果最好，較CK降低60.9%。生育后期（6月17日），有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑處理亞硝酸鹽含量均低于對照，其中以CXO與配合施用TU處理的效果最好，分別較CK降低了51.1%和36.5%。有機無機肥配施和配合施用硝化抑制劑對秋季小白菜生育前期（11月2日）亞硝酸鹽含量無顯著抑制作用，對生育后期（11月20日）小白菜亞硝酸鹽含量，除配合施用HQ外，均有一定的抑制效應，其中以配合施用DCD抑制效果最好，與CK比，亞硝酸鹽含量降低了53.9%，達到了顯著水平。

2.2.3 小白菜Vc及可溶性糖含量 從表5中可以看出，有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地提高小白菜Vc和可溶性糖含量。從生長季節看，秋季小白菜Vc和可溶性糖含量均低于春季小白菜。有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑，極顯著或顯著地提高了春季小白菜Vc和可溶性糖含量，其中以配合施用HQ處理效果最好，Vc和可溶性糖含量較CK分別提高了71.8%和89.9%。CXO與配合施用HQ處理顯著地提高了秋季小白菜Vc含量，與對照比，分別提高了57.3%和46.7%。CXO和配合施用硝化抑制劑均顯著地提高秋季小白菜可溶性糖含量，其中以配合施用HQ處理效果最好，較對照提高了91.3%，達到了極顯著水平。以上結果表明，有機無機肥配合施用及其與硝化抑制劑配合施用不僅能降低蔬菜硝酸鹽污染，還能明顯改善蔬菜的其他品質，是蔬菜高產優質生產的有效技術措施。

表4 不同處理對小白菜亞硝酸鹽含量的影響

表5 不同處理對小白菜Vc及可溶性糖含量的影響

2.3 不同處理對耕層土壤硝態氮和銨態氮含量的影響

從表6中可以看出，有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑均不同程度降低耕層土壤中硝態氮含量，在春季試驗的3種硝化抑制劑處理中，以配合施用TU處理效果最差，秋季試驗地以配合施用TU處理效果較好。從生長季節看，春季試驗地土壤硝態氮含量高于秋季試驗地，這與春季小白菜植株中硝酸鹽含量較高表現一致。從2季小白菜的生育階段看，小白菜生育前期耕層土壤硝態氮含量高于生育后期，這與小白菜對硝酸鹽的吸收相關。

表6 不同處理耕層土壤硝態氮含量

表7為秋季小白菜試驗地不同處理耕層土壤中銨態氮含量。從表7中可知，有機無機肥配施和配合施用硝化抑制劑均可提高耕層土壤中銨態氮含量，其中以配合施用雙氰胺（DCD）的抑制效果最好，在11月4日和11月23日的土樣中，分別比對照提高了69.3%和88.5%。

表7 不同處理耕層土壤銨態氮含量（秋季試驗）

3 結論

（1）有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均不同程度地降低小白菜硝酸鹽含量。在春季小白菜生育前期，以配施TU和DCD效果最好，秋季小白菜在生育前期，以配合施用DCD效果最佳。

（2）在春季和秋季2茬小白菜試驗中，小白菜中亞硝酸鹽含量均很低，遠低于蔬菜中15.6 mg/kg亞硝酸鹽的限量標準。不同硝化抑制劑對春季和秋季小白菜亞硝酸鹽含量的抑制效果不一致，春季小白菜在生育前期，以配施TU處理效果最好。秋季小白菜在生育前期，3種抑制劑均無顯著抑制作用，生育后期以DCD處理的抑制效果最好。

（3）有機無機肥配施及配合施用硝化抑制劑HQ、DCD和TU均可提高耕層土壤中銨態氮含量，同時降低耕層土壤中硝酸鹽的積累。

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