全 文 ： 核 农 学 报 2010, 24 (1) : 0108～0113
Journal of N uclear Agricultura l Sciences
收稿日期 : 2009209217 接受日期 : 2009212211
基金项目 :浙江省科技攻关项目 (2007C02002 - 1) ,浙江省农业科学院博士启动基金项目 (2008)
作者简介 :袁玉伟 (19752) ,男 ,山东日照人 ,博士 ,助理研究员 ,从事农产品质量安全与法规研究。Tel: 0571286419068; E2mail: ywytea@163. com
文章编号 : 100028551 (2010) 0120108206
施肥对土壤及黄瓜中稳定性氮同位素丰度的影响
袁玉伟 张志恒 1 赵 明 2 徐明飞 1 杨桂玲 1 郑纪慈 1 王 强 1
(11浙江省农业科学院农产品质量标准研究所 , 浙江 杭州 310021; 21青岛市农业科学研究院 , 山东 青岛 266100)
摘 要 :研究不同肥料配施对土壤、黄瓜及其叶片中稳定性氮同位素丰度 (δ15 N‰)及硝酸盐和硝酸还原
酶活性的影响。结果表明 ,随着配施有机肥比例的降低 ,黄瓜中δ15 N呈现先低后高再低的趋势 ;各处理
单施化肥初期时黄瓜中δ15 N与有机肥 60%和 40%配施处理间差异显著 ( P < 0105) ,中期时与有机肥
60%、40%配施处理及对照间的差异显著 ( P < 0105) ,末期时与有机肥 60%配施处理间有差异 ( P <
0105) ,与其他不同配施时差异不显著 ( P > 0105) ;相同处理的不同采摘时期黄瓜中δ15N差异不显著 ( P
> 0105)。不同处理时叶片与黄瓜间的δ15 N呈正相关 ( r = 019836) ,其δ15 N主要受不同肥料配施处理
的影响。随着有机肥比例的降低 ,黄瓜中硝酸盐含量逐渐降低 ,与黄瓜中δ15 N间的线性相关性差 ( r =
016568) ;而叶片中硝酸还原酶活性逐渐提高 ,其中对照处理、100%、80%和 60%有机肥处理时与叶片
中δ15N丰度呈正相关 ( r = 019187) ; 60%、40%、20%有机肥和 100%化肥处理时与叶片中δ15 N呈负相
关 ( r = - 019773)。总体来看 ,可以初步利用δ15 N作为标记来区分有机肥和化肥种植的黄瓜 ,但需要进
一步研究δ15 N在作物中的分馏和分布规律。
关键词 :稳定性氮同位素 ;有机肥料 ;硝酸盐 ;硝酸还原酶 ;黄瓜
STUDY O N THE EFFECT O F D IFFERENT FERT IL IZER O N THE
STABL E N ITRO GEN ISO TO PE O F SO IL, L EAF AND CUCUM BER
YUAN Yu2wei ZHANG Zhi2heng ZHAO M ing XU M ing2fei YANG Gui2ling ZHENG J i2ci WANG Q iang
(11 Institu te of Q uality and S tandards for A gricu ltural Products, ZAAS, Hangzhou, Zhejiang 310021;
21Q ingdao Academ y of Agricu ltura l Sciences, Q ingdao, Shandong 266100)
Abstract: The effect of combined app lication of organic and chem ical fertilizers on stable nitrogen isotope abundance
(δ15 N2‰) , nitrate and nitrate reductase active was studied for the soil, cucumber and leaf, respectively. The results
showed that theδ15 N of cucumber was with the trend of low, high and low as the app lication rate of organic manure
decreased, and it was significantly different ( P < 0. 05) between pure chem ical fertilizer treatment with 60% and 40%
organic manure treatment for the first samp ling, also with CK for the second samp ling, and only with 60% organic
manure treatment for the final samp ling, however which was not significantly ( P > 0. 05) for the other treatments. The
δ15 N of cucumber was not significantly different during different harvest time ( P > 0. 05) for the same treatment. The
correlation ofδ15 N between the cucumber and the leaf was 0. 9836 for the different treatment, whoseδ15 N was more
affected more by the fertilizer and less by the soil. The content of nitrate in cucumber was reducing with the rate of
organic manure decreasing, which had a bad correlation ( r = 0. 6568) with theδ15 N of cucumber; however the active of
nitrate reductase was increasing which had a positive correlation with the treatments of control treatment, 100% , 80%
and 60% of organic manure app lied ( r = 0. 9187) , and a negative correlation with the treatments of 60% , 40% , 20%
of organic manure and 100% chem ical fertilizer app lied ( r = - 0. 9773). To sum up, theδ15 N can be used asmarks to
801
1期 施肥对土壤及黄瓜中稳定性氮同位素丰度的影响
discrim inate the cucumbers grown with organic manure and chem ical fertilizer, but the pattern of fractionation and
distribution of the stable nitrogen isotope should be further studied.
Key words: stable nitrogen isotope; organic manure; nitrate; nitrate reductase; cucumber
稳定性同位素分析是用于食品产地溯源和真伪鉴
别的一种有效技术 [ 1 ] ,有机肥中氮同位素 δ15 N 丰度
高 ,而化肥中δ15 N丰度低 ,由此造成有机农产品和普
通农产品中δ15 N的差异。中野明正等 [ 2 ]研究不施肥、
施化肥和有机肥对草莓中δ15 N的影响发现 ,有机肥和
化肥种植的草莓中δ15N分别为 + 912‰和 - 014‰;因
此 ,认为可将δ15N作为区分有机农产品和普通农产品
的关键指标。Sang等 [ 3 ]研究表明猪粪和尿素中δ15 N
丰度分别是 + 1516‰和 - 217‰,而相应大白菜中的分
别为 + 914‰～ + 1419‰和 + 312‰～ + 313‰,对照中
为 + 618‰～ + 717‰。A lison等 [ 4 ]认为有机和普通作
物中δ15 N丰度可能存在交叉 ,同位素分析仅能检验是
否施用过化肥。另外施肥种类也可能影响硝酸盐和亚
硝酸盐在植物体内的含量 ,氮素在植物体内的转移、分
布和分馏可能与有关酶如硝酸还原酶的活性有关。
W erner等 [ 5 ]认为植物吸收 NH4 +转变成有机氮 ,主要
是由于谷氨酸合成酶参与反应 ,造成了δ15 N的不同。
Evans[ 6 ]认为当氮素需求量大于提供量时植株与氮源
间的 15 N丰度呈正相关 ;且氮素分布、吸收和损失受到
多种同化作用的影响。
本研究通过有机肥与化肥不同配施比例的混合处
理 ,探讨土壤、叶片和黄瓜中δ15 N的相互关系 ,揭示黄
瓜中δ15 N与硝酸盐和亚硝酸盐含量及硝酸还原酶活
性间的内在规律性。对于采用稳定性氮同位素检测区
分黄瓜种植中有机肥和化肥的施用及有机农产品的验
证提供一些技术性依据。
1 材料与方法
111 试验材料
试验于 2008年秋季在青岛市农业科学院蔬菜试
验大棚中进行 ,上茬为萝卜制种用地。
土壤为壤质潮棕壤 :盐分 1103g/kg, pH值 610,有
机质 1415g/kg,全氮 1113g/kg,硝态氮 5811mg/kg,碱
解 氮 16117mg/kg, 速 效 磷 10613mg/kg, 速 效 钾
16510mg/kg。
供试有机肥料为经过高温堆肥处理的鸡粪 (全氮
1122% ,全磷 3125% ,全钾 1111% ) ,化肥 (NPK)为尿
素 ( 46% N )、磷酸二铵 (15% N、45% P2 O5 )和硫酸钾
(50% K2 O)。
供试黄瓜品种为青岛市农业科学院自育品种
85F12 ( F1 )。
112 试验方法
采用塑料大棚小区栽培试验方法 ,共设 7个处理 :
(1)不施肥 (CK) ; ( 2)有机肥 100% ; (3)有机肥 80%
+NPK (化肥 ) ; ( 4 )有机肥 60% + NPK; ( 5 )有机肥
40% +NPK; (6)有机肥 20% + NPK; ( 7) NPK 100%。
小区面积 712m2 ,各处理重复 3次 ,不同处理的具体施
肥用量如表 1。全部肥料作基肥一次性施入试验小
区 ,并用旋耕机与土壤混匀。黄瓜于 9月 1日播种育
苗 , 9月 13日定植 , 11月 17日采收试验结束。田间管
理按常规方法进行。
表 1 有机无机肥配施黄瓜试验施肥量
Table 1 The quan tity of organ ic and inorgan ic fertilizers for d ifferen t tr ia ls ( kg /hm2 )
处理
treatment
有机肥配施比例
percent of organic
manure ( % )
鸡粪堆肥用量
dosage of chicken
manure (N∶P2O5 ∶K2O)
无机肥用量
dosage of inorganic fertilizer
N P2O5 K2O
A21 CK — 0 0 0
B22 100 24590 (300∶799∶273) 0 0 0
C23 80 19672 (240∶639∶218) 60 80 55
D24 60 14754 (180∶479∶164) 120 160 109
E25 40 9836 (120∶320∶109) 180 240 164
F26 20 4918 (60∶160∶55) 240 320 218
G27 0 0 300 400 273
113 取样及样品处理
11311 取样 分初期 ( 10月 21日 )、中期 ( 11月 5
日 )和末期 (11月 17日 ) 3个时期用取土器采集耕层
土壤 (0～20cm)样品 21个、剪刀采摘黄瓜样品 63个 ,
叶片样品 21个 ,用于测定其δ15 N;每个处理各重复中
选定 3～5株黄瓜秧 ,取长势一致的黄瓜共计 8～10根
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核 农 学 报 24卷
和相同位置处的功能性叶片 ,选取部分样品测定硝酸
盐含量和硝酸还原酶活性。
11312 样品制备 试验用化肥样品直接研磨 ,过筛 ;
有机肥样品先烘干 ( < 60℃) ,磨碎、过筛 ;土壤样品风
干后研磨 ,过 100目筛 ;黄瓜及其叶片样品需 105℃鼓
风干燥箱中杀青处理 30m in、70℃烘干 ,样品磨细后过
100目筛 ,保存于干燥器中 ,待测。
114 测定
11411 硝酸盐、亚硝酸盐和硝酸还原酶活性等指标测
定 黄瓜中硝酸盐 (NaNO3 )和亚硝酸盐 (NaNO2 )含量
采用 GB /T5009133 - 2003国标法提取 ,紫外差减法测
定硝酸盐 [ 7 ] ,萘乙二胺盐酸盐比色法测定亚硝酸
盐 [ 8 ]。硝酸还原酶活性 (NRA )的测定采用活体法测
定 [ 9 ] ,其具体步骤如下 :在黄瓜采收中期 ,随机采集各
处理的 8～10个功能性叶片 ,用直径 10mm打孔器各
打取多个圆形叶片样品 ,混合后取样 015g (准确称重 )
放入 50m l烧杯中 ,加入 5m l 011mol/L磷酸缓冲液和
5m l 012mol/L硝酸钾溶液 ,对照烧杯中加入 5m l磷酸
缓冲液和 5m l去离子水 ;将所有烧杯放入真空干燥箱
内接通真空泵抽气 15m in,随后取出烧杯置于 30℃黑
暗干燥箱保温 30 m in;取出烧杯 ,分别吸取反应液 2m l
用盐酸萘乙二胺法测定亚硝酸盐含量 ;硝酸还原酶活
性以 1g鲜重样品每小时催化生成亚硝酸盐的微克数
表示 (NaNO2 μg·h - 1 ·g- 1 )。有机肥料全 N、P、K含
量采用 H2 SO4 - H2 O2 消煮 ,蒸馏法测 N,钼锑抗比色
法测 P,火焰光度法测 K[ 10 ]。其他项目如盐分、pH和
有机质等采用常规分析方法测定 [ 11 ]。
11412 样品中稳定性氮同位素比率检测方法 [ 12 ] 制
备的样品先经 Flash EA 1112元素分析仪转化为纯净
N2 ,再经 Conflo III稀释仪对检测气体稀释 ,后用质谱
仪 ( Thermo Finnigan, DELTAPlus)检测。步骤如下 :称
01500～01800mg样品 ,用锡箔纸包好 ,按编号放入自
动进样器 ,进样器氦气吹扫流量为 200m l/m in;氧化炉
和还原炉温度分别为 1020℃和 650℃,载气氦气流量
为 90m l/m in。样品先氧化为 N2 O ,还原后的 N2 经过
水井过滤 ,进入分离柱分离 ,分离后的 N2 经过 Conflo
III稀释 (条件设定 : He稀释压力为 016bar, N2 参考气
压力为 110bar,此时质谱质量数为 28的离子强度为
4000mv) ,进入质谱仪进行同位素比值分析。用 IAEA
N1 (δ15 Nair = 014‰)标定 N2 ,测定样品 N2 同位素 (14 N
和 15N )比值。元素分析仪结合同位素质谱测定 15 N的
误差 ≤012‰。
稳定性氮同位素比率用δ15 N (‰)表示 ,计算公式
为 :
δ15 N (‰) = (R样品 /R标准 - 1) ×1000 (1)
R样品为所测样品中 15 N /14 N含量之比 ; R标准为国际标准
样品中 15 N /14 N含量之比 ,一般采用δ15 Nair。
115 数据处理与分析
试验数据用 SPSS1710软件进行单因素方差分析
和 LSD多重比较检验处理间差异程度。
2 结果与分析
211 不同肥料配施比例和取样时期黄瓜中δ15 N分布
检测结果表明 ,试验用有机肥鸡粪中δ15 N丰度为
131658‰,而化肥尿素和磷酸二铵的 δ15 N 分别为 -
11811‰和 11002‰。随着有机肥比例的降低 ,黄瓜中
δ15 N呈先低后高再低的趋势 ;不施肥的对照处理黄瓜
中δ15 N略高于 100%化肥处理的 ;不同采摘时期 ,黄瓜
中δ15 N则变化不大 (表 2)。在采摘初期有机肥 (B 22)
和化肥 ( G27)处理的黄瓜中δ15 N分别为 111908‰和
101044‰,差异不显著 ( P > 0105) ,而与有机肥 60%和
40%配施处理间差异显著 ( P < 0105) ;中期和末期 B22
和 G27处理黄瓜中δ15 N的差异也不显著 ( P > 0105) ,
中期时与有机肥 60%、40%配施处理及对照间的差异
显著 ( P < 0105) ,末期时与有机肥 60%配施处理间有
差异 ( P < 0105)。其他不同配施比例的处理 ,以 60%
(D24)有机肥处理时黄瓜中δ15 N丰度最高 , 20% ( E2
5)有机肥处理时最低 ,这 2个处理采摘的早期黄瓜中
δ15 N差值Δδ15 N为 21915‰ (1512% ) ,差异不显著 ( P
> 0105) ;对照处理黄瓜中δ15 N为 101368‰,略高于纯
化肥处理时的 101044‰,二者差异不显著 ( P > 0105)。
采摘中期和后期黄瓜中δ15 N与早期各处理的结
果有类似趋势 ,且差异不显著 ( P > 0105)。100%有机
肥处理时采摘中期黄瓜中δ15 N略高于早期和末期 ;而
100%化肥处理采摘末期黄瓜中δ15 N略高于中期和早
期 ,说明土壤中内源性氮开始被作物吸收。上述结果
表明利用黄瓜中δ15 N在一定程度上能区分生产中是
否使用有机肥和化肥 ,但对于肥料配施时要完全能区
分是否适用化学肥料 ,还需要进一步研究。
212 采摘中期土壤、黄瓜及其叶片中δ15 N分布
对采摘中期的土壤、叶片和黄瓜中 δ15 N 进行检
测 ,结果如图 1所示。叶片中δ15 N的变化趋势与黄瓜
中的相似 ,但是相应处理时黄瓜叶片中的δ15 N高于黄
瓜。主要是由于 NO -3 或 NH +4 被作物吸收转化为有机
氮后在不同器官内进行再分配 ,产生分馏。100%有机
肥处理时 ,黄瓜和叶片中 δ15 N 分别为 121497‰和
131461‰,δ15 N的差值Δδ15 N为 01964‰;而 100%化
011
1期 施肥对土壤及黄瓜中稳定性氮同位素丰度的影响
肥处理时 , 2者的Δδ15 N为 11643‰;对照处理时 2者
的Δδ15 N为 11703‰;其他处理时 ,黄瓜和叶片中Δδ15
N为 11738‰左右。不同处理土壤中δ15 N随着有机肥 料比例的降低而降低 ,如 100%有机肥处理时土壤中δ15 N为 91328‰,而化肥处理时为 81228‰,对照处理时为 81338‰。
表 2 不同采摘期和肥料处理黄瓜中氮同位素 15 N丰度
Table 2 N itrogen isotope abundances (δ15 N‰) of cucumber with different stages and fertilizer treatments
处理
treatment
有机肥处理比例
percent of organic manure
for different treatments ( % )
黄瓜中氮同位素 15N丰度
nitrogen isotope abundances (δ15N‰) of cucumber
采摘初期
first samp ling
采摘中期
second samp ling
采摘末期
final samp ling
A21 CK(不施肥 ) 101368 ±11281bcA 9165 ±01333dA 91274 ±01443cA
B22 100 111908 ±01292abc3 AB 121497 ±01023abcA 111605 ±01145abB
C23 80 131478 ±11509abcA 121555 ±01643abcA 121743 ±01747abA
D24 60 141429 ±0aA 141365 ±01937aA 131392 ±01821aA
E25 40 131737 ±01947abA 131268 ±01994abA 131115 ±01023abA
F26 20 111514 ±01331abcA 111771 ±01093bcdA 111632 ±01669abA
G27 0% (100%化肥 ) 101044 ±01106cA 101327 ±0163cdA 11106 ±01649bcA
注 :纵列中小写字母相同表示差异不显著 ( P > 0105) ,横列中大写字母相同表示差异不显著 ( P > 0105)
Note:Means within the vertical or rank column followed by the same small or cap ital letter are not significantly different at P > 0105.
图 1 不同处理土壤、黄瓜和叶片中δ15Ν
Fig. 1 δ15N2‰ of cucumber, leaf and
soil with different treatments(‰)
结果表明叶片与黄瓜中的δ15 N之间呈正相关 ,相关方
程式为 δ15 N黄瓜 = 019925δ15 N叶片 - 115069, R2 =
019676;而土壤与黄瓜中δ15 N的相关性较差 ,δ15 N黄瓜
= 21791δ15 N土壤 - 121632, R2 = 015898;土壤与叶片中
δ15 N 的相关性也比较差 ,δ15 N叶片 = 215258δ15 N土壤 -
816771, R2 = 014918。由此可见 ,黄瓜和叶片与土壤间
的δ15 N相关性较差 ,且不同有机肥配施比例时土壤中
δ15 N的变化不大 ,可能与上茬作物 (萝卜育种 )施用了
大量有机肥有关。
213 采摘中期黄瓜中δ15 N与硝酸盐含量和硝酸还原
酶活性的关系
黄瓜吸收土壤中的铵态氮和硝态氮后 ,在体内进
行有机氮的合成 ,同时由于酶的参与造成 15 N 分馏。
随着有机肥处理比例的降低 ,黄瓜中硝酸盐含量逐渐
降低。从图 2可以看出 , 100%有机肥处理和 60%有
机肥处理时 ,黄瓜中 NO -3 2N的平均含量分别是 77116
和 745mg/kg;而 100%化肥处理时 ,黄瓜中 NO -3 2N含
量仅为 53715mg/kg;对照处理时 ,黄瓜中 NO -3 2N的含
量是 73113mg/kg。统计分析表明 , 100%化肥和 20%
有机肥处理与其他处理时的黄瓜中 NO -3 2N含量差异
显著 ( P < 0105)。然而 ,黄瓜中δ15 N丰度从 D24处理
开始降低 (图 2 ) ,与硝酸盐含量的相关性差 ( R2 =
014314)。这与中野明正等对西红柿、黄瓜、番茄、青
椒和南瓜的研究结果比较一致 [ 13 ]。
图 2 不同处理时中期黄瓜中 15N与硝酸盐 (NO3 2N)含量
Fig. 2 Relationship betweenδ15 N2‰ and
NO3 2N in cucumber with different treatments
硝酸还原酶活性 (NRA )与植物吸收和利用氮素
密切相关。本研究中随着有机肥配施比例的降低 ,黄
瓜叶片中 NRA逐渐提高 ,如图 3所示。对照处理 (A2
1)叶片中 NRA为 5141NaNO2 /μg·g- 1 ·h - 1 ,之后酶
活性逐渐增加 ,至 B22和 D24处理时分别为 5172和
7126 NaNO2 /μg·g- 1 ·h - 1 ;而 100%化肥处理时为
17108 NaNO2 /μg·g- 1 ·h - 1 ,与上述不同处理的差异
111
核 农 学 报 24卷
显著 ( P < 0105 )。可能是由于 NRA 低时 ,参与反应
的 14 N比例低 ,促进 15 N的吸收 ;而化肥比例高时 ,参与
反应的氮素 14N比例高 ,从而抑制 15 N的吸收。在有机
肥 60%处理 (D24)前 ,叶片中 NRA与其δ15 N间呈正
相关 ( r = 019187) ;之后则呈负相关 ( r = - 019773)。
图 3 黄瓜叶片中 15N与硝酸还原酶活性 (NRA)的关系
Fig. 3 Relationship betweenδ15 N2‰
and NRA in cucumber leaf
3 讨论与结论
311 肥料不同配施比例对黄瓜中δ15 N 的影响
由于有机肥和化肥中δ15 N不同 ,从而影响黄瓜果
实和叶片中δ15 N。本研究结果表明 ,各处理单施化肥
初期时黄瓜中δ15 N与有机肥 60%和 40%配施处理间
差异显著 ( P < 0105) ,中期时与有机肥 60%、40%配施
处理及对照间的差异显著 ( P < 0105) ,末期时与有机
肥 60%配施处理间有差异 ( P < 0105) ,与其他不同配
施时差异不显著 ( P > 0105) ,这与国外报道化肥与有
机肥处理时有显著差异的研究结果有所不同。中野明
正等 [ 16 ]研究不同施肥处理对西红柿、毛豆和玉米中
δ15 N的影响表明 ,牛粪鸡粪处理时δ15 N丰度最高 ,化
肥处理时最低 ,而牛粪鸡粪与化肥配施时居中。 Sang
等 [ 3 ]研究结果表明 ,猪粪和尿素栽培大白菜中δ15 N分
别为 + 914‰～ + 1419‰和 + 312‰～ + 313‰,而对照
白菜中δ15N为 + 618‰～ + 717‰,丰度高低依次是有
机肥处理 <对照处理 <化肥处理 ;在试验初期不同肥
料造成大白菜中δ15 N的差异较大 ,而在收获时差异变
小 ,因此利用 15 N标记肥料来源适合用于生长期较短
的作物。Choil等 [ 17 ]研究猪粪和尿素施用量对玉米中
δ15 N影响 ,发现玉米出苗 30d后 ,各处理的δ15 N差异
显著 ;在 70d左右不同处理间的差异变小 ,但是有机肥
处理的样品中δ15 N还是明显高于化肥处理。国外的
研究试验一般是单独使用一种不同用量肥料 ,或者先
施化肥再追施有机肥或先使用有机肥再追施化肥 ;而
本试验处理虽然控制总氮量 ,由于有机肥与化肥混合
配施比例不同 ,可吸收态氮素的种类和数量不同 ,由此
可能造成氮素吸收先后次序和分馏方面的差异。
312 黄瓜和叶片间δ15 N分馏及与土壤间的相关性
由于作物吸收肥料中的 15 N,氮素进一步发生转
移、分馏和组合 ,组织活性强的部位更容易发生分馏。
本试验结果表明 ,黄瓜果实和叶片中δ15 N丰度变化趋
势类似 ,但是生物活性强的叶片中δ15 N丰度明显高于
果实中的。Amor等 [ 18 ]研究羊粪、马粪和鸡粪及化肥
营养液对甜椒中δ15 N的影响 ,发现生物活性高的部位
中δ15 N丰度高 ,如新叶 ( + 10118‰) < 茎 ( + 9199‰)
< 老叶 ( + 911‰) < 果 ( + 7155‰) < 根 ( +
5195‰)。Evans等 [ 19 ]研究发现番茄整株、叶片、根和
茎中δ15 N有显著差异 ( P < 0105) ,叶片中δ15 N高于整
株 ,而根部最低。黄瓜果实和叶片中δ15 N变化主要受
不同肥料配施处理的影响 ,受土壤中δ15 N的影响小 ;
叶片与黄瓜中δ15 N呈正相关 ,而叶片和黄瓜果实与土
壤中δ15 N的相关性差。而 Nakano等 [ 20 ]研究肥料种
类和施用方式对番茄中δ15 N 影响 ,也认为番茄叶和果
中的δ15 N与有机肥料中的更为接近 ,尽管土壤中δ15 N
也能反映肥料中的 δ15 N。曹兵等 [ 21 ]利用 15 N2示踪法
研究氮肥利用率和氮素去向 ,认为土壤中氮素水平高
时 ,继续增施氮肥对作物的氮素吸收和增产贡献不大。
本试验中试验地前茬是萝卜制种用地 ,有机氮素水平
高 ,施用化学肥料对土壤和作物中δ15 N的影响也小。
313 黄瓜中δ15N与硝酸盐和叶片中硝酸还原酶活性
间的关系
黄瓜中δ15 N和硝酸盐含量之间相关性差 ,因为硝
酸盐含量与不同肥料种类间没有直接相关 ,而黄瓜中
δ15 N则受到肥料种类和处理的影响。随着有机肥配
施比例的降低 ,黄瓜中硝酸盐含量逐渐降低 ;而黄瓜中
δ15N从处理 D24开始降低 ,黄瓜中δ15 N与硝酸盐含量
间的相关性差 (R2 = 014314) ,这与中野明正等研究西
红柿等蔬菜中氮素含量与δ15 N关系的结果一致 [ 13 ]。
NRA随着有机肥配施比例的降低而提高 ,与叶片 (或
黄瓜 )中 δ15 N存在一定的相关性。60%有机肥处理
(D24) 之前 , NRA 与叶片中 δ15 N 呈正相关 ( r =
019187) ;而在 60%有机肥处理 (D24)之后 , 2者间呈
负相关 ( r = - 019773)。而且硝酸盐和亚硝酸盐在叶
片中发生转化 (NO -3 →NO -2 ) ,也造成同位素 15 N发生
分馏 ,也与 NRA的活性有关 [ 14 ]。Mariotti等 [ 15 ]研究珍
珠米中氮素分馏与 NRA和 NO -3 吸收间的关系 ,发现
氮素分馏依赖于 NO -3 吸收速率 ,其吸收速率又与植株
内 NRA的浓度和活性有关。黄瓜中 15 N的吸收可能是
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Journal of N uclear A gricu ltural Sciences
2010, 24 (1) : 0108～0113
由于 14 N /15 N首先在叶片中发生分馏 ,再转移分配至黄
瓜 ,造成叶片中 15 N比黄瓜中的高 ;其机理比较复杂 ,
尚需要进一步研究。
总之 ,有机肥 - 化肥的不同配施比例能够影响黄
瓜 (叶片 )中 δ15 N丰度、硝酸盐含量和硝酸还原酶活
性 ;总体来说 ,完全化肥处理与不同有机肥配施间可能
存在黄瓜或叶片中δ15N的差异显著 ,一定程度可以利
用δ15 N作为标记来区分是否使用了化肥 ,但是不同肥
料配施时区分是否使用化肥还存在一定的技术难度。
因此 ,需要进一步研究δ15 N在作物中分馏和去向与相
关酶活性间的关系 ,筛选合适的标记组分如某一氨基
酸或蛋白质 ,测定其δ15 N来明确是否使用化学肥料。
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