施肥模式對設施生菜產量、硝酸鹽含量及土壤酶活性的影響

吳俊俠等

摘要：通過對設施栽培條件下的生菜及其土壤的研究，探討了不同施肥模式（即不施肥、當地施肥、當地施肥減量20%、當地施肥減量50%、當地有機施肥）對生菜產量、硝酸鹽含量及土壤酶活性的影響。結果表明，各個施肥處理之間生菜硝酸鹽的累積效果存在顯著差異，生菜的硝酸鹽含量以當地施肥量處理最高，比對照增加了210.2%，且施化肥處理顯著高于有機施肥和不施肥處理（P<0.05）；有機施肥處理和化肥處理的3種土壤酶活性差異顯著（P<005），有機施肥處理土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性分別比不施肥處理的提高了39.3%、48.6%、47.6%。因此可見，施用有機肥不僅能使生菜有較高的產量和較低的硝酸鹽含量，而且還能促進土壤酶活性的提高；生菜產量并沒有隨著化肥施用量的減少而下降，但硝酸鹽含量隨化肥使用量的減少而降低。

關鍵詞：施肥模式；生菜產量；硝酸鹽含量；硝態氮；過量吸收；土壤酶活性

中圖分類號： S636.206文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0147-03

收稿日期：2014-03-19

基金項目：國家自然科學基金（編號：41201241）；中國科學院知識創新工程重要方向項目（編號：KSCX2-EW-B-6）；中國博士后科學基金（編號：2013M531412）。

作者簡介：吳俊俠（1983—），女，安徽渦陽人，博士研究生，主要從事農業生態學研究。E-mail：wjx520273@163.com。

通信作者：董元華，男，博士，研究員，主要從事土壤生態和污染生態研究。E-mail：yhdong@issas.ac.cn。蔬菜是一種易于富集硝酸鹽的作物，人體攝入的硝酸鹽80%以上來源于蔬菜[1-3]。葉菜類蔬菜如生菜是我國人民喜食的重要蔬菜之一，富含膳食纖維和維生素C，但由于其具有生長期短、復種茬口多、需肥量高等不足，同時富含硝酸鹽而對人體構成潛在威脅[4-5]。造成硝酸鹽含量積累的原因很多，施肥是其最重要的影響因素之一，主要表現為化學氮肥偏施、濫施、重施[6]。為了控制蔬菜對硝態氮的過量吸收，國內外學者從合理施肥、平衡配方施肥及有機肥料措施等方面進行了大量的研究，已經取得一定的效果[7-10]，但是關于不同施肥模式對生菜產量、品質及其土壤酶活性的定量研究報道不多[11]。土壤酶是衡量土壤生物活性的一個重要指標，主要來源于土壤微生物和植物根系分泌物及動植物殘體分解釋放的酶，在識別不同的管理措施時較為敏感，可以作為土壤肥力、土壤質量及土壤健康的重要生物學指標，已被廣泛應用于土壤營養物質循環轉化以及各種農業施肥措施和肥料施用效果的評估上[12-16]。因此，本試驗以生菜及其土壤為研究對象，通過使用不同施肥模式，探討不同施肥措施與生菜產量、硝酸鹽含量的關系，旨在不影響生產效益的前提下減少生菜對硝態氮的過量吸收，為降低其硝酸鹽含量提供科學依據。

1材料與方法

1.1材料與試驗設計

供試生菜品種為京優一號，試驗于蘇州市望亭鎮新埂村虞河蔬菜示范園的試驗大棚內進行，共設5個處理，分別為：（1）無肥對照（CK）；（2）當地施肥（T）；（3）當地施肥量減20%（T1）；（4）當地施肥量減50%（T2）；（5）有機施肥（M）。當地施肥配方為 N 185kg/hm2、P2O5 185kg /hm2、K2O 185 kg /hm2。供試化肥為復合肥，N ∶P2O5 ∶K2O為15% ∶15% ∶15%。采取隨機區組設計，4次重復，每個小區面積為1.8 m×2.4 m。有機肥用量為16 666 kg /hm2，有機質含量30.6 g/kg，N含量7.20 g/kg，P2O5含量6.46g/kg，K2O含量6.23 g/kg。生菜移栽前，肥料一次性施入，每個小區的生菜種植數一致，生長期間不追肥。

1.2測定項目與方法

生菜收獲后，按蛇行法確定5個采樣點，采集0～20 cm耕層土壤，將各采樣點土壤混合均勻后用四分法留取約 0.5 kg 土樣，在室內風干并過30目篩保存。生菜硝酸鹽含量的測定：采用酚二磺酸比色法[17]；生菜產量測定：先將各個小區生菜全部采收稱重，再將同一處理的各個小區生菜產量進行平均，即得生菜產量；土壤的基本理化性狀用常規分析方法測定[18]；土壤脲酶和轉化酶測定采用關松蔭的方法[19]，用苯酚-次氯酸鈉比色法測定，結果以24 h后1 g土壤中NH+4-N的質量（mg）表示；土壤轉化酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，結果以24 h后1 g土壤中葡萄糖的質量（mg）表示；土壤酸性磷酸酶[以酚的質量計，mg/（kg·h），37 ℃]測定采用魯如坤的方法[20]。

1.3數據處理

采用Excel 2007軟件對試驗數據進行處理并繪圖；采用SPSS 16.0軟件進行方差分析。

2結果與分析

2.1不同處理對生菜產量的影響

不同處理對生菜產量的影響見圖1。方差分析結果顯示，從對生菜產量的增加效果看，各處理（除M外）之間的差異不顯著。生菜產量以M處理最高，不同施肥模式對生菜產量的提高作用為：M>T>T1>T2>CK。與不施肥處理（CK）相比，其他幾種施肥處理的生菜產量提高了12%～62%。由此可見，施肥是提高蔬菜產量的重要措施，但不同施肥模式對蔬菜產量的提高效果存在較大差異。

有機肥處理的生菜產量最高，可能是由于有機肥中含有豐富的有機物和各種營養元素，已能滿足蔬菜生長的需要；另一方面，有機肥中可能還含有維生素、酶、激素、生長素、泛酸等植物生長活性物質，從而能夠促進植物生長。本試驗中，當地施肥和當地減量施肥處理生菜產量無顯著差異性，產量與施肥量之間并不是呈直線關系的，這是因為在施肥量較低時，單位施肥量的增產量較高，隨著施肥量的增加和單位面積產量的提高，單位施肥量的增產量即逐漸降低，即通常所說的報酬遞減律，且本試驗中的大棚土壤本身肥力較高，因而施肥對蔬菜產量增加的效果甚微。endprint

2.2不同處理對生菜硝酸鹽含量的影響

現代農業中，施肥、灌溉、土壤肥力水平等對蔬菜硝酸鹽含量均有直接影響，通常情況下人體攝入的硝酸鹽有81.2%來源于蔬菜[21]。不同施肥模式下生菜硝酸鹽含量見圖2。幾種不同施肥模式下生菜的硝酸鹽含量依次為：T>T1>T2>M>CK。在本試驗中生菜的硝酸鹽含量隨著化肥施肥量的增加而增高，以化肥用量最多的處理T最高，比對照增加了210.2%，T2比對照增加了103.7%，均達到了顯著差異水平。從生菜硝酸鹽的累積效果看出，在各個施肥處理之間的差異顯著，且化肥處理顯著高于M、CK 處理（P<0.05）。施用有機肥生菜硝酸鹽含量低的原因一方面可能是由于生物降解有機質，養分釋放緩慢，蔬菜能更好地吸收養分；另一方面可能是有機質吸收和固定肥料中的NH+4，抑制了NH+4的硝化作用，促進了土壤的反硝化過程，減少了土壤中硝態氮形成，從而可以防止蔬菜對氮素的奢侈吸收，有效減少蔬菜中硝酸鹽的累積[22-23]。

2.3不同處理對土壤酶活性的影響

不同施肥模式下土壤酶活性變化測定結果見表1。從土壤酸性磷酸酶活性對不同施肥方式的響應可以看出，有機施肥處理的土壤酸性磷酸酶活性最高，無肥處理（CK）次之，當地施肥處理反而較低。與無肥處理（CK）相比，有機肥處理的土壤酸性磷酸酶活性提高了39.3%，而當地施肥處理的則減少了13.2%。究其原因可能是有機肥施入后帶入了一定量的有機磷和速效磷；另外，有機磷在微生物的作用下也會逐步釋放出來，同時畜禽糞便在腐解過程中產生有機酸，活化了土壤中的磷素，使土壤磷的有效性增加[24]。無肥處理（CK）酸性磷酸酶活性大于化肥，推測可能是土壤嚴重缺磷，其土壤供磷能力遠遠不能滿足作物生長的需要，致使刺激作物根系分泌較多的磷酸酶，以促進土壤有機磷的礦化來滿足自身需要。

土壤脲酶活性對不同施肥方式的響應順序和酸性磷酸酶活性一致，與無肥處理（CK）相比，有機肥處理的土壤脲酶活性提高了48.6%，這可能是有機肥施入土壤中，本身含有某些酶等活性物質，同時有機物料的施入，增加了土壤有機質的含量，為土壤微生物的活動提供了大量的基質，利于微生物的生長，從而可能增加了土壤脲酶的數量，或促進了土壤脲酶的活性，總體效應是使土壤脲酶的活性大幅度提高[25]。與CK相比，當地施肥處理脲酶活性減少了15.4%，可見土壤中堿解氮含量的高低并不完全取決于施氮量的高低，其原因可能是由于大棚施肥量大，過高的施肥量降低了微生物的數量，同時由于化肥施入土壤后，在脲酶的作用下尿素逐漸水解，使銨態氮含量增高，增加了酶促反應的產物，從而抑制了脲酶的酶促反應，使脲酶的活性降低[26]。

土壤蔗糖酶可使不能直接被植物吸收的蔗糖分解成葡萄糖和果糖，其活性的大小不僅揭示土壤有機碳積累與分解轉化的規律，也是土壤肥力水平的重要指標。不同施肥模式下，土壤蔗糖酶活性大小為：M>T>T1>CK>T2。與無肥處理（CK）相比，有機施肥處理的土壤蔗糖酶活性提高了47.6%，原因可能是有機肥施入土壤，帶來了大量的有機碳，并帶入豐富的微生物和酶。

3結論與討論

一般情況下蔬菜硝酸鹽含量與其產量間存在著矛盾，即蔬菜硝酸鹽含量降低了，蔬菜產量也降低，因此菜農為了獲得較高的經濟效益，在化肥施用過程中只注意化肥增產顯著的一面，而不懂得肥料的報酬遞減率，盲目加大施肥量，從而造成化肥利用率低、浪費嚴重，同時致使硝酸鹽在蔬菜內大量積累[27]。

本試驗中，與不施肥處理（CK）相比，其他幾種施肥處理生菜產量提高了12%～62%。對生菜產量的增加效果方面，有機肥處理增產效果顯著，各施肥模式之間（除M）的差異不顯著。在幾種不同的施肥模式下，有機肥處理的蔬菜不僅有較高的產量，而且植株體內硝酸鹽含量也較低，硝酸鹽含量低于785 mg/kg，達到二級標準，可以安全食用。本試驗中生菜的硝酸鹽含量隨著化肥施肥量的增加而提高，T處理模式下硝酸鹽含量最高，比對照增加了210.2%，達到了 1 147.42 mg/kg，小于1 440 mg/kg，達到三級標準，不允許生食，只能熟食[3]。

土壤酶活性對不同施肥模式有明顯的響應，施用有機肥可以提高土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性，說明有機肥在提高生菜產量、促進土壤酶活性以及減少蔬菜中硝酸鹽積累方面比化肥的效果要好。不同施肥模式之間土壤酶活性差異性顯著，這也說明土壤酶活性與施肥模式密切相關，可以作為土壤肥力、土壤質量及土壤健康生物學指標。

綜上所述，可以通過合理施肥來降低蔬菜硝酸鹽含量。從既保證食用安全又能獲得較高的生產效益和降低成本考慮，施肥模式T2或M不僅可以到達高產、高效益的目的，而且也降低了硝酸鹽在蔬菜中的積累。

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