全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(2):527-534 doi牶1011674/zwyf.20150229
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-07-04 接受日期:2014-08-26
基金项目:安徽省长三角联合科技攻关项目(1101c0603046);国家公益性行业(农业)专项经费项目(201103004);安徽省教育厅重大科研项目
(KJ2012ZD04)资助。
作者简介:邢素芝(1967—),女,安徽太和人,副教授,主要从事作物栽培和植物营养学等方面教学和研究。Email:wmz2415@sina.com
通信作者 Tel:0550-6733037,Email:jykwjf@sina.com
氮肥形态及配比对菠菜生长和安全品质的影响
邢素芝1,汪建飞2,3,李孝良2,邹海明2
(1安徽科技学院农学院,安徽凤阳 233100;2安徽科技学院城建与环境学院,安徽凤阳 233100;
3农业部生物有机肥创制重点实验室,安徽蚌埠 234000)
摘要:【目的】铵态氮肥和硝态氮肥是蔬菜生长过程中经常施用的氮肥种类,氮肥形态及配比对蔬菜生长和安全品
质有着重要影响。菠菜是一种叶菜类蔬菜,富含矿质元素、维生素C和维生素E。本文通过施用铵态氮和硝态氮
肥,探究氮肥形态及其配比(NH+4N/NO
-
3N)对菠菜生长和安全品质的影响。【方法】采用水培试验,设置5种不
同氮素形态配比(NH+4N/NO
-
3N比值分别为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100)的营养液,定期采集菠菜样
品并测定菠菜的生物量、株高、根系长度、硝酸盐和亚硝酸盐、有机酸和氨基酸参数值。【结果】随着 NH+4N/
NO-3N比值从100∶0变化到0∶100,菠菜的生物量、株高、根系长度、硝酸盐和亚硝酸盐累积量以及有机酸含量
均呈增加趋势,而氨基酸总量则明显下降;当NH+4N/NO
-
3N比值为0∶100时,菠菜茎叶生物量为62g/plant,株
高和根系长度分别为163cm和225cm,分别是NH+4N/NO
-
3N比值为100∶0时的6倍、22倍和20倍,表明菠
菜是一种喜硝酸盐氮的蔬菜;当NH+4N/NO
-
3N比值由0∶100变为25∶75时,即在氮肥组合中增加25%的铵态氮
肥,此时的硝酸盐和亚硝酸盐含量分别由3985mg/kg、142mg/kg降为2491mg/kg、098mg/kg,降幅为375%
和80%,表明在菠菜生长过程中适当增施铵态氮肥可有效降低硝酸盐和亚硝酸盐在茎叶中的累积;当 NH+4N/
NO-3N比值从100∶0变化到0∶100,对6种有机酸(苹果酸、富马酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、柠檬酸和丙酮酸)而
言,增加幅度最大的是富马酸,约86倍,增加幅度最小的是柠檬酸,约25倍,苹果酸则在NH+4N/NO
-
3N=25∶75
时达到最大值,为9853mg/L;随着NH+4N比例的减少,菠菜茎叶中的氨基酸总量呈下降趋势,NH
+
4N/NO
-
3N比
值为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100的氨基酸总量分别为2180μmol/g、1292μmol/g、920μmol/g、
830μmol/g和750μmol/g,表明菠菜的营养价值降低,这一趋势与上述所研究的指标(株高、根系长度、硝酸盐
和亚硝酸盐含量以及有机酸含量)有着明显的区别。【结论】菠菜是一种典型的喜硝态氮类蔬菜,施用硝态氮肥可
明显提高菠菜产量,但过高的施用量可导致菠菜安全品质下降。适当增施铵态氮肥可降低硝酸盐和亚硝酸盐在菠
菜体内的累积,并有效调节氨基酸和有机酸的代谢。因此,在菠菜种植过程,应该合理地搭配铵态氮肥和硝态氮
肥,以便在保证安全性和营养价值的基础上获取最大的生物量。
关键词:铵态氮肥;硝态氮肥;菠菜;生物量;生理代谢
中图分类号:S606+.2;S6361 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2015)02-0527-08
Diferentnitrogenfertilizersandratioseffecton
growth,safetyandqualityofspinach
XINGSuzhi1,2,WANGJianfei2,3,LIXiaoliang2,ZOUHaiming2
(1ColegeofAgriculture,AnhuiScienceandTechnologyUniversity,Fengyang,Anhui233100,China;
2ColegeofUrbanConstructionandEnvironment,AnhuiScienceandTechnologyUniversity,Fengyang,Anhui233100,China;
3KeyLaboratoryofBioorganicFertilizerCreation,MinistryofAgriculture,Bengbu,Anhui234000,China)
Abstract:【Objectives】Aammoniumfertilizerandnitratefertilizeraretwomajortypesoffertilizersgeneralyused
forvegetablesgrowth,andapplyingdiferenttypesandratiosofnitrogenfertilizershaveasignificantimpacton
growthandnutrientvalueofvegetables.Spinachisanimportantleafyvegetable,whichisrichinmicronutrients,
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
vitaminCandvitaminE.Inthisstudy,efectsofammoniumfertilizer,nitratefertilizerandNH+4N/NO
-
3Nonthe
growth,safetyandqualityofspinachwereinvestigatedinFengyang,China.【Methods】Watercultureexperiment
wasadoptedinthisstudytoinvestigatehowammoniumfertilizer,nitratefertilizerandNH+4N/NO
-
3Nafectonthe
growth,safetyandqualityofspinach.Basedonthehydroponicsexperimentalconfigurationdesignedbyour
researchteam,spinachwascultivatedinnutrientsolutioncontainingdiferentratios(100∶0,75∶25,50∶50,
25∶75and0∶100)ofNH+4N/NO
-
3N.Spinachsampleswereperiodicalycolectedandanalysedforspinach
biomass,shootheight,rootlength,nitrateandnitriteaccumulation,organicacidsandaminoacidcontent.
【Results】Itwasfoundthatspinachbiomass,shootheight,rootlength,nitrateandnitriteaccumulationamount,
organicacidscontentincreased,andtheaminoacidcontentdeclinedwiththevariationsofNH+4N/NO
-
3Nfrom
100∶0to0∶100Spinachbiomass,shootheightandrootlengthwere62g/plant,163cmand225cm,
respectivelywiththeNH+4N/NO
-
3Nof100∶0,whichwere60,22and20timeshigherthanthoseinthe
NH+4N/NO
-
3Nof0∶100Theseresultssuggestedthatspinachmightbeoneofnitrate-philicplants.When
NH+4N/NO
-
3Nchangedfrom0∶100to25∶75,thenitrateandnitritecontentdecreasedfrom3985mg/kg,
1642mg/kgto2491mg/kg,149mg/kg,corespondingly,whichindicatedthatincreasingtheammonium
fertilizermightcontributetothedecreaseofaccumulationofnitrateandnitriteintospinachduringitsgrowth.
OrganicacidsincludingPyruvate,Citrate,α-Oxoglutarate,Succinate,FumarateandMalateinspinachwerealso
monitoredwhentheNH+4N/NO
-
3Nvariedfrom100∶0to0∶100,whereFumarateshowedthelargestincrease,up
to86times,andCitrateshowedthesmalestincreasewith25times,andthemaximumcontentofMalatereached
to9853mg/LwithNH+4N/NO
-
3Nof25∶75Comparedwithshootheight,rootlength,nitrateandnitriteand
organicacidscontentinspinach,aminoacidcontentweresignificantlydecreasedwiththevariationoftheNH+4N/
NO-3Nfrom100∶0to0∶100,showing2180μmol/g,1292μmol/g,920μmol/g,830μmol/gand750
μmol/g,respectively,leadingtoannoticeabledecreaseinnutritionalquality.【Conclusions】Comparedwith
ammonium,spinachmayprefertonitratefertilizer,inwhichspinachbiomasswouldincreasewiththeincreasingof
nitratefertilizerapplication.However,excessiveapplicationofnitratefertilizermayleadtothedecreaseinsafety
andqualityofspinach.Applyingappropriateratioofammoniumfertilizerintospinachcultivationcanhelpreduce
theaccumulationofnitrateandnitriteintospinach,andalsoefectivelyregulatethemetabolismoforganicacidsand
aminoacids.Therefore,itisratherimportantofapplyinganappropriateproportionofammoniumandnitrate
fertilizeringrowthofspinachtoenhanceitssafetyandqualitybasedonthemaximizationofspinachproduction.
Keywords:ammoniumfertilizer牷nitratefertilizer牷spinach牷biomass牷physiologicalmetabolism
蔬菜是人们日常消费的主要食物之一,目前我
国人均蔬菜消耗量约310kg/a,远高于世界平均水
平(105kg/a)。然而,蔬菜(特别是叶菜类的蔬菜,
如菠菜等)在生长过程中极易富集硝酸盐[1],人体
内摄取的硝酸盐有 70% 85%来自于食用蔬
菜[2-3]。尽管硝酸盐本身对人体没有直接危害,但
是其进入人体后被功能微生物代谢为亚硝酸盐而产
生明显的毒害作用,主要表现为[4-6]:1)与血红蛋白
结合影响氧的传输;2)与次级胺结合形成强致癌物
质亚硝胺。由于亚硝酸盐和亚硝胺主要来源于硝酸
盐,因此在蔬菜生长过程中对硝酸盐的摄取越来越
受到众多研究者的关心。农业部颁布的《农产品安
全质量无公害蔬菜安全要求》中,也将硝酸盐含量
列为衡量蔬菜品质的重要指标之一。根据有关调
查[7-9],目前我国部分地区市售蔬菜中硝酸盐含量
普遍较高,其防控形势不容乐观。
蔬菜中硝酸盐主要来自于氮肥的施用,我国已
成为全球氮肥消费第一大国,约占全世界的
30%[10],而在长三角等地区其氮肥施用量远高于全
国平均水平的2 3倍[11]。氮肥施用量是蔬菜体
内硝酸盐累积的根本原因,如胡博[12]对大白菜,贯
立茹[13]对彩椒和 Eleni[14]对莴苣等的研究结果表
明,氮肥施用量与蔬菜中硝酸盐含量有明显的正相
关关系,而产量并没有显著提高,甚至有时会抑制蔬
菜生长。因此,在保证蔬菜产量的情况下,尽可能地
减少氮肥的施用量是降低蔬菜中硝酸盐累积量的有
效方法之一。
此外,不同的氮肥形态也影响着蔬菜中硝酸盐
825
2期 邢素芝,等:氮肥形态及配比对菠菜生长和安全品质的影响
的累积量,目前农业生产中主要施用的氮肥为
NH+4N和NO
-
3N
[15]。对于蔬菜而言,当NO-3N的
吸收速度大于其还原速度时就会造成 NO-3N的累
积,而 NH+4N的施用量对 NO
-
3N整个代谢还原过
程中有着重要的影响。在氮肥施用过程中,目前关
于NH+4N和NO
-
3N配比对蔬菜生长和品质的影响
已有相关报道,如荣秀连等[16]发现,不同NH+4N和
NO-3N配比对不同品种的小白菜生物量和安全品
质有着重要影响。
在前期研究中发现,菠菜对NO-3N的吸收有着
明显偏好,属于典型的 “喜硝态氮”蔬菜,但是过多
地施用硝态氮肥会增加硝酸盐和亚硝酸盐的累积
量,降低了安全性,甚至会造成氨基酸等营养成分流
失[17-18]。因此,在保证一定菠菜生物量的前提下,
必须要考虑到蔬菜的安全性以及营养价值。为此,
本文在前期试验的基础上,进一步探讨不同的氮肥
组合(即不同的 NH+4N与 NO
-
3N配比)对菠菜生
长和生理代谢的影响。通过水培试验,研究氮肥组
成中不同NH+4N与NO
-
3N配比对菠菜生物量、株
高、根系长度、硝酸盐和亚硝酸盐含量、有机酸含
量以及氨基酸含量的影响,以期为提高菠菜或同类
蔬菜的产量和质量提供平衡施肥技术指导。
1 材料与方法
11 供试菠菜苗培育
供试菠菜品种为“银川大圆”,其育苗步骤为:
1)种子消毒,将菠菜种子浸泡于 50℃的温水中
30min;2)种子清洗,将消毒后的菠菜种子用去离子
水冲洗3次,再浸泡约12h;3)种子催芽,将浸泡后
的种子置于培养箱中 25℃催芽约 1周;4)种苗培
养,将催芽后的种子置于苗床上培育约30d,供试验
时移栽。
12 水培试验装置
本试验采用自行设计的水培试验装置(图1),
该装置长、宽、高分别为50cm、30cm、12cm,有
效容积为12L,为聚乙烯材质。每个栽培孔中移栽
3棵菠菜,每批次试验共移栽30棵。试验过程中,
每天用曝气泵曝气两次(8时和 16时),每次 30
min,保持溶液中溶解氧为4mg/L左右,曝气流速为
15L/min;pH控制在65±01;营养液每10天更
换一次。
13 营养液的配制
营养 液 元 素 含 量 为:N 12mmol/L、P1
mmol/L、K 6mmol/L、Ca5mmol/L和 Mg2
图1 水培试验装置
Fig.1 Hydroponicsexperimentalconfiguration
mmol/L;微量元素为B05mg/L、Fe28mg/L、Mn
05mg/L、Zn005mg/L、Cu002mg/L和 Mo
009mg/L,此外,加入 7μmol/LDCD抑制硝化
反应。
试验过程中,保持营养液中氮总含量为 N12
mmol/L不变,设NH+4N/NO
-
3N比例分别为100%
∶0、75%∶25%、50% ∶50%、25% ∶75% 和 0∶
100%,分别以100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶
100表示,每个处理3次重复。
14 测定项目和方法
菠菜移栽后30d,采集菠菜样品用蒸馏水洗净,
测量生长形态(株高和根系长);部分样品用于鲜重
(Freshweight,FW)条件下生物量、硝酸盐、亚硝酸
盐、有机酸和氨基酸的测定;剩余样品置于烘箱中
105℃下杀青30min,然后在65℃下烘干至恒重,
约48h,用于干重生物量测定。
141硝酸盐和亚硝酸盐的测定 按照《水果、蔬
菜及其制品 亚硝酸盐和硝酸盐含量的测定》GB/T
15401-1994国家标准处理样品,用德国布朗卢比
Bran+Luebbe生产的 AutoAnalyzer3连续流动分析
仪测定。
142有机酸的测定 称取菠菜样品20g于研钵
中,加5mL超纯水研磨后无损地转移至离心管中,
在20,000×g4℃超速离心20min;转移上清液至新
离心管,在冰箱4℃下冷藏,测定前用045μm滤膜
抽滤。
有机酸含量用高效液相色谱仪(美国 Waters公
司)测定;色谱柱为 Hibar columnRT250mm×
46mm(德国 Merck公司),柱温为30℃;流动相
为用 045um滤膜抽滤后的 pH为 25的 05%
(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液,流速 1mL/min、进
样量约20μL、测定波长为214nm(紫外)。
925
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
143氨基酸的测定 称取菠菜样品05g于研钵
中;加入液氮和5mL80%(v/v)预冷乙醇,充分研
磨后离心,取上清液待测,测定前用 045μm滤膜
抽滤。
氨基酸含量用高效液相色谱仪(美国 Waters公
司)测定;色谱柱为 HydrosphereTMC18柱,150mm
×46mm,柱温为30℃,流动相为用045μm滤膜
抽滤后的 pH 为 65的 20mmol/LKH2PO4 -
K2HPO4 和 pH为 65的 20mmol/LKH2PO4 -
K2HPO4/乙腈(50/50)梯度淋洗,流速 1mL/min、
进样量约20μL、激发波长为470nm、发射波长为
530nm。
2 结果与讨论
21 不同氮素形态配比对菠菜生物量和生长形态
的影响
植物的生物量约925%来自光合作用结果,而
氮肥的不合理施用往往会导致光合器官与植物器官
生长不协调[19-20],姜琳琳等[21]也指出氮肥及其形
态是影响植物生长及其产量的首要因素。本实验结
果见图2、表1和图3。
图2 不同铵态氮与硝态氮配比处理菠菜生物量的变化
Fig.2 Variationofspinachbiomasswithratio
ofNH+4NtoNO
-
3N
由图2可以看出,随着 NH+4N/NO
-
3N比值的
变化(100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100),菠
菜生物量鲜重明显增加,茎叶鲜重和根系鲜重增加
趋势基本一致。当 NH+4N/NO
-
3N比值为 0∶100
时,菠菜茎叶生物量达到最大值(平均为 62
g/plant),约为100∶0处理时茎叶生物量的6倍,表
明菠菜是一种典型的喜硝酸盐氮植物,因此在种植
菠菜时不宜施用大量的铵态氮肥料,这主要由于只
有将NH+4N转化为 NO
-
3N后才能被菠菜吸收,有
一定的滞后性,影响产量。尽管菠菜对NO-3N的吸
收有偏好,但是对于喜硝作物来说,适当增加铵态氮
肥,不仅能降低作物的能耗、增加对氮素的吸收速
率[22],而且还可以降低作物组织中硝酸盐含量,这
对无公害蔬菜生产来说尤为重要[23]。相对于鲜重
来说,随着 NH+4N/NO
-
3N比值的增加,菠菜干重
也呈明显增加趋势;但是当 NH+4N/NO
-
3N比值为
25∶75和0∶100时,干重无显著差异,分别为099
g/plant和102g/plant,这表明当铵态氮肥占总氮
肥施用量的25%时,对菠菜生长过程中干物质的累
积影响较小。
表1 不同氮素形态配比处理茎叶、根系鲜重
与干重比以及根系长度与株高比
Table1 Ratiooffreshweighttodryweightofshoot
androotandrootlengthtoshootheightofspinach
indiferentNH+4N/NO
-
3N
铵态氮∶硝态氮
Ratiosof
NH+4N/NO
-
3N
茎叶鲜重
与干重比
RFDS
根系鲜重
与干重比
RFDR
根长与
株高比
RRLPH
100∶0 477 500 152
75∶25 523 555 114
50∶50 410 592 123
25∶75 523 585 140
0∶100 608 593 138
注(Note):RFDS—Ratiosoffreshtodryyieldsofstem;RFDR—
Ratiosoffreshtodryyieldsofroot;RRLPH—Ratiosofrootlengthto
plantheight.
不同氮素形态配比对菠菜生长过程中的株高和
根系长度有一定影响。由图 3可以看出,相比
NH+4N/NO
-
3N,比值为 25∶75和 0∶100,比值为
100∶0和75∶25的菠菜株形明显矮小、根短而细。
不同氮素形态配比对株高和根系长度的影响趋
势基本一致;NH+4N/NO
-
3N比值为0∶100时株高为
163cm、根系长度为 225cm,分别是 NH+4N/
NO-3N比值为100∶0时的22倍和20倍,这种铵态
氮肥对喜硝植物生长形态的影响其他学者在研究中
也被发现。王小丽等人[24]在研究氮肥形态对小白菜
生长的影响时发现,在纯硝酸盐氮肥的作用下,小白
菜地上和地下部分均可获得最大的鲜重和干重。
22 不同氮素形态配比对菠菜中硝酸盐和亚硝酸
盐含量的影响
对绿叶类蔬菜来说,其安全性评价主要集中在
035
2期 邢素芝,等:氮肥形态及配比对菠菜生长和安全品质的影响
图3 不同铵态氮与硝态氮配比处理
菠菜株高和根系长度
Fig.3 Variationofshootheightandrootlength
ofspinachwithratiosofNH+4NtoNO
-
3N
硝酸盐、亚硝酸含量和农药残留上,而菠菜属于硝
酸盐高累积型蔬菜之一[25],此外施用的氮肥形态对
蔬菜硝酸盐累积程度有着直接且重要的影响[26]。
研究不同氮肥(NH+4N和 NO
-
3N)配比对菠菜中硝
酸盐和亚硝酸盐的影响见图4。
图4 不同铵态氮与硝态氮配比处理菠菜
茎叶中硝酸盐和亚硝酸盐含量的变化
Fig.4 Variationofnitrateandnitritecontentof
shootofspinachwithratiosofNH+4NtoNO
-
3N
由图4可以看出,随着 NO-3N含量比例的提
高,茎叶中硝酸盐和亚硝酸含量均呈上升趋势,这主
要由于外源硝酸盐浓度的增加导致硝酸盐的吸收量
增加,而菠菜体内的还原速率基本恒定,致使有更多
的硝酸盐和亚硝酸盐在蔬菜茎叶中累积。当 NH+4
N/NO-3N比值为100∶0和0∶100时,菠菜茎叶中硝
酸盐和亚硝酸盐含量分别为 461mg/kg、061
mg/kg和3985mg/kg、1.42mg/kg。此外,当NH+4
N/NO-3N比值由0∶100变为25∶75时,即在氮肥组
合中增加25%的铵态氮肥,此时硝酸盐和亚硝酸盐
含量分别由3985mg/kg、142mg/kg降为 2491
mg/kg、098mg/kg,降幅为375%和310%,这表
明在菠菜生长过程中适当增施铵态氮肥可有效降低
硝酸盐和亚硝酸盐在茎叶内的累积,类似的实验现
象也出现在大白菜和生菜的种植过程中[27-28]。
23 不同氮素形态配比对菠菜有机酸含量的影响
有机酸在植物组织中的含量要高于其他生物有
机体,在植物体内发挥着重要的、基础性的生理代
谢功能[29],如光合和呼吸作用、代谢活性溶质、调
节渗透压和平衡阳离子等。为此,研究不同氮素形
态配比条件下对菠菜有机酸含量的影响,探究氮肥
形态及其配比对菠菜生理代谢机能的影响。
图5显示,不同氮素形态配比对有机酸含量有
一定的影响,且对不同有机酸的影响程度不同。
NH+4N/NO
-
3N比值从100∶0到0∶100,除苹果酸
外,富马酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、柠檬酸和丙酮
酸的含量均呈增加趋势,其中,增加幅度最大的是富
马酸,约 86倍(分别是 172mg/kg和 1487
mg/kg),增加幅度最小的是柠檬酸,约25倍(分别
是2476mg/kg和6178mg/kg)。
图5 不同铵态氮与硝态氮配比条件下
菠菜茎叶中有机酸含量的变化
Fig.5 Variationoforganicacidscontentofshoot
ofspinachwithratiosofNH+4NtoNO
-
3N
135
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
苹果酸则在 NH+4N/NO
-
3N比值为25∶75时,
其在菠菜茎叶中的含量达到最大(9853mg/kg),
而当NH+4N/NO
-
3N比值为0∶100时,其含量略有
下降。
当全部施用硝酸盐氮肥时(即 NH+4N/NO
-
3N
比值为0∶100),这6种有机酸在菠菜茎叶中的含量
是全部施用铵态氮肥料的 48倍(苹果酸)、86倍
(富马酸)、32倍(琥珀酸)、37倍(α-酮戊二
酸)、25倍(柠檬酸)和36倍(丙酮酸),表明在菠
菜生长过程中硝酸盐的增加促进了菠菜的生理代谢
进程,也说明了其偏好硝酸盐氮肥的本质。通过对
硝酸盐氮在氮肥组合中的比例与6种有机酸含量的
回归分析,其正相关关系显著(表2),也同样说明了
菠菜的这种 “喜硝”特性。
表2 硝态氮的比例与有机酸含量回归分析
Table2 Regressionanalysisoforganicacidscontent
byproportionofNO-3Ninthenitrogenfertilizers
有机酸
Organicacids
回归方程
Regression
equations
决定系数
Coeficientof
determination
丙酮酸
Pyruvate
y=2622x+7322 09531
柠檬酸
Citrate
y=3804x+2460 09683
α-酮戊二酸
αOxoglutarate
y=0496x+1272 08975
琥珀酸
Succinate
y=2968x+1587 09608
富马酸
Fumarate
y=1366x+806 09812
苹果酸
Malate
y=8525x+1856 09205
注(Note):y—有机酸含量 Contentoforganicacids;x—硝态氮
比例TheproportionofNO-3N.—P<0.05;—P<0.01.
24 不同氮素形态配比对菠菜中氨基酸含量的
影响
氨基酸是蔬菜中重要的营养成分,其氨基酸种
类、含量及其组成对蔬菜营养价值有着很重要的影
响[30]。施用的氮肥形态不同,作物就会合成并累积
不同的氨基酸类型[31]。
从图6可以看出,不同氮素形态配比对菠菜中
总的氨基酸含量有显著的影响,随着 NH+4N比例
的减少,菠菜茎叶中的氨基酸总量呈下降趋势,
NH+4N/NO
-
3N比值为100∶0、75∶25、50∶50、25
图6 不同铵态氮与硝态氮配比条件下
菠菜茎叶中游离氨基酸含量的变化
Fig.6 Variationoffreeaminoacidscontentof
shootofspinachwithratiosofNH+4NtoNO
-
3N
∶75和0∶100的氨基酸总量依次为2180μmol/g、
1292μmol/g、920μmol/g、830μmol/g和750
μmol/g,这一点与上述研究的指标(株高、根系长
度、硝酸盐和亚硝酸盐含量以及有机酸含量)有着
明显的区别。尽管氨基酸总量下降,但是本研究所
涉及的 17种氨基酸中,不同的氨基酸对 NH+4N/
NO-3N比值变化的响应程度有明显差异。当
NH+4N/NO
-
3N比值从100∶0到0∶100时,氨基酸
含量的情况为,显著降低精氨酸(从440μmol/降
至 019μmol/g)、谷氨酰胺(868μmol/g降至
235
2期 邢素芝,等:氮肥形态及配比对菠菜生长和安全品质的影响
053μmol/g)、脯氨酸(153μmol/g降至 016
μmol/g)和 丝 氨 酸 (111 μmol/g降 至 064
μmol/g);降低幅度较小的为丙氨酸(076μmol/g
降至 054μmol/g);小幅上升的有谷氨酸(194
μmol/g增加至 227μmol/g)和天冬氨酸(120
μmol/g增加至 140μmol/g);其余10种氨基酸的
含量变化不大。
在以铵态氮肥为主时,菠菜茎叶中氨基酸主要
以谷氨酰胺(占398%)、精氨酸(占202%)和谷
氨酸 (占 89%)为主,总计占氨基酸总量的
689%;而在以硝态氮肥为主时,菠菜茎叶中有机酸
主要以谷氨酸(303%)、天冬氨酸(186%)和丝
氨酸(85%)为主,总计占氨基酸总量的 574%。
此外,氨基酸总量与铵态氮肥的比例有着一定的正
相关关系。
结合以上研究得知,当 NH+4N/NO
-
3N比值从
100∶0到0∶100时,菠菜的生物量明显增加,但是硝
酸盐、亚硝酸盐累积量也增加,这将导致蔬菜安全
性降低,同时氨基酸含量降低,也降低了蔬菜的营养
价值。因此,在菠菜种植过程,应该合理地搭配铵态
氮肥和硝态氮肥,以便在保证安全性和营养价值的
基础上获取最大的生物量。
3 结论
1)随着 NH+4N/NO
-
3N比值从100∶0变化到
0∶100时,菠菜的生物量、株高、根系长度、硝酸盐
和亚硝酸盐累积量以及有机酸含量均呈增加趋势,
而氨基酸总量则明显下降。
2)当NH+4N/NO
-
3N比值为0∶100时,菠菜茎
叶生物量、株高和根系长度分别是 NH+4N/NO
-
3N
比值为100∶0时的6倍、22倍和20倍,表明菠菜
是一种喜硝酸盐氮的蔬菜。此外,在菠菜生长过程
中适当增施铵态氮肥可有效降低硝酸盐和亚硝酸盐
在茎叶中的累积。对6种有机酸(苹果酸、富马酸、
琥珀酸、α-酮戊二酸、柠檬酸和丙酮酸)而言,增
加幅度最大的是富马酸,约86倍;增加幅度最小
的是柠檬酸,约25倍。
3)随着 NH+4N/NO
-
3N比值从100∶0变化到
0∶100,菠菜茎叶中氨基酸总量呈下降趋势,NH+4
N/NO-3N比值为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和
0∶100的氨基酸总量分别为2180μmol/g、1292
μmol/g、920 μmol/g、 830 μmol/g和 750
μmol/g,表明菠菜的营养价值降低。
参 考 文 献:
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