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Negligible effect of urea-formaldehyde as N fertilizer on the formaldehyde content and edible safety in leafy vegetables

脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全



全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):752-758 doi牶1011674/zwyf.15044
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2015-01-23   接受日期:2015-06-15   网络出版日期:2015-12-11
基金项目:广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心建设项目(CCZX-A100);“十二五”国家科技支撑项目(2011BAD11B04);国家自然
科学基金项目(31071857,30871594)资助。
作者简介:李昂(1991—),女,陕西三原人,硕士研究生,主要从事肥料与施肥研究。Email:549453055@qq.com
通信作者 Email:xlfan@scau.edu.cn
脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全
李 昂,黄 岩,樊小林
(华南农业大学广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心,广州 510642)
摘要:【目的】研究脲醛氮肥(UF)对生菜、上海青体内甲醛累积量、甲醛含量的影响,评价其在叶菜上施用的安全
性。【方法】采用3因素4水平完全设计分别进行第一次生菜及上海青盆栽试验。三因素为 50%尿素+50%脲醛
[活性系数 (AI)=67%,UF1]、50%尿素+50%脲醛(AI=57%,UF2)、100%尿素(U);施氮量设4个水平,分别
是每千克土壤 N0、100、200、300mg,共 12个处理,每个处理6个重复。采用4因素3水平完全设计进行第二次
生菜盆栽试验,四个因素分别是AI分别为55%的脲醛(UF3)、63%的脲醛(UF4)、72%的脲醛(UF5)和100%尿
素(U)(含 N46%);施氮量设3个水平,分别是每千克土壤 N0、200、300mg,共 12个处理,每个处理6个重复。
收获后,用乙酰丙酮法测定植株甲醛含量。【结果】无论施氮与否,生菜和上海青体内均能检测到甲醛。无氮对照
在第一次生菜和上海青试验中的甲醛累积量分别为 0.21和0.35mg/pot,在第二次生菜试验的生菜甲醛含量为 1.
72mg/kg。第一次生菜试验施 N100mg/kg土 时,U和 U+UF处理的生菜体内甲醛是无氮对照的 2.7 2.8倍,
但施氮处理间(U、U+UF)无差异。在施 N200、300mg/kg土时,U处理的生菜甲醛累积量明显大于U+UF处理,
尿素处理甲醛累积量分别为0.68、0.56mg/pot;施 N200mg/kg土时,U处理的甲醛累积量比 UF1+U和 UF2+
U处理分别高出 26%、33%,N300mg/kg土时的相应值是 30%、24%。第二次生菜试验,两个施氮水平下,U和
UF5处理的甲醛含量最大;施 N200mg/kg土时,UF3和UF4处理的生菜体内甲醛含量与无氮处理的无差异,当施
氮量增加到300mg/kg土时,活性指数为 55%的 UF3与无氮处理的生菜甲醛含量无差异,活性指数为 63%的UF4
的生菜甲醛含量甚至明显低于无氮处理。U和 UF5处理的生菜甲醛含量范围为 4.97 5.36mg/kg,UF3和 UF4
处理的分别比 UF5处理的降低了68%和 70%,分别比U处理的的降低了69%和71%。施氮量从 N100mg/kg土
增加到 300mg/kg土,均未影响叶菜体内的甲醛残留。【结论】与常规尿素相比,单独施用脲醛氮肥或尿素与脲醛
氮肥混合施用,无论脲醛氮肥活性指数从 50%增加到 71%,还是氮肥用量从 100增加到 300mg/kg土,均不会增
加叶菜体内的甲醛残留量,并且甲醛残留量处于安全范围内。
关键词:脲醛氮肥;叶菜;甲醛累积量;甲醛含量;安全性
中图分类号:TQ449+.1   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2016)03-0752-07
NegligibleefectofureaformaldehydeasNfertilizerontheformaldehyde
contentandediblesafetyinleafyvegetables
LIAng,HUANGYan,FANXiaolin
(EnvironmentalFriendlyFertilizerEngineeringTechnologyResearchCenter,SouthChinaAgriculturalUniversity,
Guangzhou510642,China)
Abstract:【Objectives】Theresidueoftheformaldehydeaccumulation(FA)andinleafyvegetableswithurea
formaldehyde(UF)applicationisconcernedbypublic.ThesafetyofUFasNfertilizerappliedonleafyvegetables
wasinvestigatedinthispaper.【Methods】Thefirstpotexperimentwiththreefactorsandfourlevelswereconducted
usingletuceandChinesecabbageasmaterials.Threefactorswere50%U +50% UF[activityindex(AI)was
67%,UF1)],50%U+50% UF(AIwas57%,UF2)andtheU.FourlevelsweretheNapplicationas0,
100,200,300mg/kgsoil.Eachtreatmentwasrepeated6timesand12treatmentsintotal.Thefirstpot
experimentalwithfourfactorsandthreelevelsusedletuceasmaterials.FourfactorswereUFwhichtheAIwas
3期    李昂,等:脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全
55% (UF3),63% (UF4),and72%(UF5)andU(thenitrogencontentwas46%).ThreelevelsweretheN
applicationas0,200,300mg/kgsoil.Eachtreatmentwasrepeated6timesand12treatmentsintotal.The
formaldehydecontentsinthevegetablesweremeasuredbytheAcetylacetoneSpectrophotometricmethodafter
harvest.【Results】TheformaldehydewasdetectedinvegetablesonbothtreatmentswithandwithoutN.TheFAwas
0.21mg/potand0.35mg/potinthefirstletuceandChinesecabbageexperimentsandtheformaldehydecontent
was1.72mg/kgofCKtreatments.InthefirstletuceexperimentunderNapplicationlevelof100mg/kgsoil,FA
inUandU+UFtreatmentwereabout2.7to2.8timeslargerthaninCK,however,therewasnodiference
betweenUandU+UFtreatmentsandwhenunderNapplicationlevelsof200and300mg/kgsoil,FAinUrea
treatmentwas0.68and0.56mg/pot,significantlyhigherthaninU+UFtreatment.TheFAinUtreatmentwas
26% and33% higherthaninUF1+UandUF2+UtreatmentsrespectivelyunderN200mg/kg,and30% and
24% higherthaninUF1+UandUF2+UtreatmentsunderN300mg/kg.Inthesecondletuceexperiment,the
formaldehydecontentoftheUandUF5treatmentswerethelargest.Therewasnosignificantdiferencein
formaldehydecontentamongtreatmentsofCK,UF3andUF4underN200mg/kg.Also,nosignificantdiference
offormaldehydecontentwastestedbetweenCKandUF3treatmentsunderN300mg/kg.Buttheformaldehyde
contentofUF4wasevensignificantlylowerthanthatofCKtreatment.Therangeofformaldehydecontentofletuce
wasfrom4.97to5.36mg/kgforbothUandUF5(AI=71.8%)andtheformaldehydecontentofUF3andUF4
wasdecreasedby68% and70% comparedtothatofUF5respectively.TheformaldehydecontentofUF3andUF4
was69% and71% lowerthaninUtreatmentrespectively.Theformaldehydecontentandaccumulationinleafy
vegetableswasnotafectedbyamountofNapplicationfromN100to300mg/kg.【Conclusions】Comparedwith
urea,whetherapplicationofureaformaldehydeindividualyormixedwithurea,nomatertheactivityindexofthe
ureaformaldehydefrom50% to71.8% andwhatevertheNdosagefrom100to300mgperkilogramsoil,the
formaldehydecontentinleafyvegetableswilnotbeinfluencedandtheformaldehyderesiduesinleafyvegetablesis
safe.
Keywords:ureaformaldehydeNfertilizer;leafyvegetable;formaldehydeaccumulation;formaldehydecontent
叶菜因其富含人体所必需的矿物质、维生素、
食用纤维以及胡萝卜素、叶绿素、花青素等,具有
丰富的营养和医疗保健作用,是我国老百姓主要食
用蔬菜[1-2]。其共同特点是生长快、生物量大、对
氮素养分的需求量大[3-4]。在华南地区,由于普通
氮肥易于流失,肥效不高,所以不仅单季叶菜氮肥施
用量大,亩使用纯氮量甚至达15kg以上,折合50
kg复合肥,而且一年内叶菜的复种指数一般为4
5茬,有些地区可高达8次。不仅可能造成叶菜体
内累积过量氮素[5],还可能导致程度不等的土壤次
生盐渍化,土壤肥力、耕地质量随之下降[6-7]。脲醛
缓控释复合肥氮素释放缓慢、肥效期长,氮肥利用
率可达60%以上[8]。脲甲醛如果没有被微生物转
化,以脲甲醛的形式残留于土壤,由于脲甲醛不溶于
水,所以在土壤中不会淋失,随着时间的推移会形成
贮备氮,当条件有利于脲甲醛分解和植物生长时就
能再次被分解成无机氮而被植物利用[9-11]。脲醛缓
释氮肥是甲醛和尿素聚合而成的缓释氮肥[12-14],甲
醛是公认的有害物质[15],脲醛肥料分解可形成甲醛
和尿素,施用脲醛氮肥的叶菜也许会有甲醛积累。
研究发现,将相当于合成脲甲醛当量的甲醛 95
125mg/kg土壤施于土壤时,叶菜很快将死亡。脲
醛肥料能否广泛推广应用,关键取决于脲醛肥料的
安全性,即施用后是否会在作物体内造成甲醛残留
以及残留量是否达到危害健康的标准。故此,本研
究以人们日常生活最常食用的上海青、生菜为供试
蔬菜开展试验,明确脲醛氮肥对叶菜体内甲醛含量
的影响进而评价其施用安全性。
1 材料与方法
11 试验设计
供试叶菜分别为生菜(var.ramosaHort.),品
种生菜王;上海青(BrasicachinensisL.),品种华王。
供试磷肥和钾肥分别是钙镁磷肥(P2O517%)和氯
化钾(K2O60%),脲醛氮肥为广东省高校环境友好
型肥料工程技术研究中心研发的叶菜专用脲醛氮肥
(其农学性状见表1),供试土壤为菜园土、生土、专用
无土基质按照3∶1∶1混合,装盆。盆钵为高330mm、
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
表1 脲醛氮肥农学性状
Table1 AgronomiccharacteristicsofUF
编号
Number
总氮含量(%)
TotalN
氮活性指数(%)
Activityindex
冷水不溶氮(%)
ColdwaterinsolubleN
热水不溶氮(%)
HighwaterinsolubleN
脲醛1(UF1) 3781 6782 1896 610
脲醛2(UF2) 3668 5745 2015 857
脲醛3(UF3) 3760 55 2439 1098
脲醛4(UF4) 3866 634 2724 998
脲醛5(UF5) 3894 718 2508 706
直径 230mm的红色塑料盆,每盆装混合基质
40kg。
  第1季、第2季采用三因素三水平完全设计。
三种氮素形态为50%尿素+50%脲醛(活性系数AI
=67%,UF1)、50%尿素 +50%脲醛(AI=57%,
UF2)、100%尿素(U);施氮量设三个水平,分别是
每千克土壤 N100、200、300mg;上述三个磷钾水
平为对照(CK),共12个处理,每个处理6次重复。
所有处理(除对照外)氮磷钾比例均为22-8-15。
第一季供试作物为生菜,第二季为上海青,第3季以
生菜为供试作物,在第1季和第2季的基础上进一
步进行试验。试验采用四因素三水平完全设计,四
个因素分别是活性指数(AI)为55%(UF3)、63%
(UF4)、718%(UF5)的脲醛和尿素(U,含 N
46%);三个施氮水平为每千克土壤 N0、200、300
mg,共12个处理,每个处理6次重复。所有处理磷
钾水平一致,以不施氮为对照(CK)处理。
肥料为基肥一次施用。叶菜生长期仅浇水、松
土和防病虫。具体过程和要求如下:
装盆 将称好的肥料与过5mm筛的风干供试
土壤混合均匀,装土前在盆底部铺一块0.075mm
孔筛的尼龙布,分层均匀装入土壤(保持土壤紧实
度一致),土表距盆顶边缘3cm深。
蔬菜育苗及移栽 生菜和上海青育苗首先进行
催芽,待生菜种子有80%左右发芽时,移入育苗盘
中[18],以泥炭作为育苗基质,每穴播种3粒。育苗
期间浇02%的尿素溶液两次,根据天气情况进行
补水、遮阳、间苗等措施[19],中间间苗一次,每穴留
一株,待菜苗长出两片真叶时带基质移栽。移栽时,
选取长势均匀的菜苗,连根一并移入盆中。每盆移
栽4株,分布均匀,缓苗后间苗两次,保证每盆留苗
2株。
12 分析和测定
叶菜甲醛含量的测定:每季叶菜生长周期为35
45天。收获后,将叶菜从根的基部切断,鲜样迅
速带回实验室,用去离子水冲洗晾干后称取鲜重,然
后从中分出亚样本,样品经匀浆、蒸馏,用本研究室
在传统乙酰丙酮法测定甲醛含量[20-28]基础上改进
的方法进行测定。具体测定过程:将植株样品一分
为二,一份用于测定干物质含量,另一份匀浆直接测
定,或装瓶并存于4℃冰箱冷藏备,第二天蒸馏。经
过前期的预备实验证明,匀浆的最佳方法是先将叶
菜捣碎然后在组织研磨机中与纯水以1∶2的比例
充分搅拌混匀使植物组织打散并研磨成均匀的糊状
物,关键是每个样品的匀浆质量应保持一致。
甲醛标准曲线的绘制[24]:分别吸取10μg/mL
的甲醛标准液0、02、05、10、20、30mL于25
mL具塞刻度管中,加入乙酰丙酮溶液25mL,加水
至刻度,混合均匀,置于100℃水浴10min,取出冷
却至室温。用1cm石英比色杯,在波长414nm处
以纯水为参比,5min之内测定完吸光度。以甲醛
浓度(x,μg/mL)为横坐标,吸光度(y)为纵坐标,绘
制标准曲线。得到线性方程,并要求使其满足 r
≥0999。
叶菜匀浆中甲醛含量的测定:精确称取上述匀
浆100g,加10%磷酸10mL,加蒸馏水30mL于凯
氏烧瓶中。定氮仪出水口插入盛有20mL蒸馏水的
锥形瓶中,立即加热蒸馏,收集蒸馏液 10min,至
200mL,移入250mL容量瓶中,加入25mL乙酰丙
酮溶液,定容至250mL,置于100℃水浴锅水浴10
min,取出冷却至室温。用1cm石英比色杯,在波长
414nm处以纯水为参比,5min之内测定完吸光度。
13 数据处理
试验数据用 Excel2007进行处理[29],用 SPSS
130进行邓肯氏新复极差检验法(DMRT)多重
比较[30]。
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3期    李昂,等:脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全
2 结果与分析
21 甲醛测定的准确度与精密度
为了检验测定蔬菜匀浆中甲醛的准确性和测定
方法的精度,本研究取两组生菜匀浆样品,第一组包
括5份生菜匀浆且分别添加甲醛标准溶液40mL
(相当于 40μg甲醛),甲醛的回收率在 943%
971%之间,平均为 9576% ±05%,校正系数为
1044。第二组包括3份生菜匀浆,每份分别测定五
次,以检验方法的精密度。3个样品五次重复测定结
果的相对标准偏差在0004% 0013%之间,表明该
方法的重现性很高,可用于蔬菜匀浆甲醛的测定。
22 脲醛氮肥对生菜体内甲醛累积量的影响
肥料及其使用量对生菜体内甲醛累积量有一定
的影响(表2)。在3个施氮水平下,均是施氮肥处
理的甲醛累积量明显大于无氮处理。施 N100
mg/kg土时,尿素和尿素 +脲醛处理生菜体内甲醛
是对照的27 28倍,其中尿素处理的最多,为
28倍;施 N200mg/kg土时,是对照的24 32
倍,尿素的最高,达32倍;施N300mg/kg土时,是
对照的21 27倍,尿素达27倍。脲醛肥料与同
等氮量的尿素相比,生菜体内的甲醛累积量比尿素处
理的少。特别是当施N200和300mg/kg土时,尿素
处理生菜的甲醛累积量明显大于尿素与脲醛混合氮
肥处理,尿素处理分别比脲醛1+尿素U及脲醛2+
尿素U处理高出26%和33%,30%和24%。
同一氮肥处理3个施氮量间,施氮量在100
200mg/kg土时,生菜体内甲醛含量无差异,当施氮
量为300mg/kg土时,生菜体内的甲醛含量反而明
显降低。可以认为,就生菜体内甲醛累积量而言,生
菜施用脲醛氮肥安全可靠,不会因为用量增加而增
加其体内甲醛含量。
表2 脲醛氮肥与尿素混施对生菜体内甲醛累积量的影响(mg/pot)
Table2 EfectofmixtureofUFandureaonformaldehydeaccumulationinletuce
处理
Treatment
施氮量Napplicationamount(mg/kg)
100 200 300
CK 021±003a(b) 021±003a(c) 021±003a(c)
U 059±009ab(a) 068±011a(a) 056±010b(a)
UF1+U 056±009a(a) 054±009a(b) 043±007b(b)
UF2+U 057±009a(a) 051±008ab(b) 045±007b(b)
注(Note):数据后括号内字母不同表示肥料处理间差异显著,括号外字母不同表示肥料用量间差异显著(P<005)Diferentletersinside
thebracketmeansignificantdiferenceamongthefertilizertreatments,letersoutsidethebracketmeansignificantdiferenceamongnitrogenapplied
amounts(P<005).
23 脲醛氮肥对上海青体内甲醛累积量的影响
由表3可以看出,无论施氮量从每千克土壤
100mg增加到200还是300mg,还是不施氮,施用
尿素或脲醛氮肥,均没有影响生菜甲醛含量。在施
N100mg处理中,尿素处理生菜甲醛累积量大于无
氮对照。由此可以肯定,尿素单独使用、脲醛氮肥
与尿素混合使用均不会导致上海青体内甲醛累积量
增加。
表3 不同处理小白菜甲醛累积量(mg/pot)
Table3 FormaldehydeaccumulationinsmalChinesecabbageunderdiferenttreatments
处理
Treatment
施氮量 Napplicationamount(mg/kg)
100 200 300
CK 035±006a(b) 035±006a(a) 035±006a(a)
U 057±0a(a) 046±005ab(a) 042±005b(a)
UF1+U 051±008a(ab) 036±008a(a) 035±008a(a)
UF2+U 049±005a(ab) 029±004b(a) 028±004b(a)
注(Note):数据后括号内字母不同表示肥料处理间差异显著,括号外字母不同表示肥料用量间差异显著(P<005)Diferentletersinside
thebracketmeansignificantdiferenceamongthefertilizertreatments,letersoutsidethebracketmeansignificantdiferenceamongnitrogenapplied
amounts(P<005).
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
24 脲醛氮肥有效性对生菜体内甲醛含量的影响
不同活性指数(AI)脲醛氮肥及不同用量对叶
菜体内甲醛含量的影响见图 1。施 N200和 300
mg/kg土处理生菜甲醛含量的变化规律基本一致。
施氮水平为 200mg/kg土时,有效氮为 718%
(UF5)和尿素处理的生菜甲醛含量无差异,但均明
显大于有效氮55%(UF3)和63%(UF4)的脲醛以
及无氮处理,后三者间无差异。施氮量为 300
mg/kg土时,有效氮55%(UF3)处理的生菜体内甲
醛含量与无氮处理差异不显著,有效氮63%(UF4)
的甲醛含量还明显小于无氮处理。尿素和有效氮为
718%(UF5)处理生菜的甲醛含量范围为497
536mg/kg,有效氮为55%(UF3)和有效氮为63%
(UF4)处理的分别比有效氮为718% (UF5)降低
了68%和70%,比尿素降低了69%和71%。参考
当前我国质检总局暂定鲜香菇甲醛≤63mg/kg的
限量标准[23],试验中生菜体内测得的最大甲醛含量
为536mg/kg,远远小于这一限量值。说明即使单
独使用脲醛,较常规尿素而言也不会增加生菜体甲
醛积累,脲醛的活性大小(有效氮多少)不会影响叶
菜体内甲醛含量。
图1 脲醛有效氮含量(AI)对生菜体内甲醛含量的影响
Fig.1 Efectofavailablenitrogencontentinfertilizer
onformaldehydecontentinletuce
[注(Note):CK、U、UF3、UF4、UF5分别为有效氮含量0%、46%、
55%、63%、718%;图柱上标不同小写字母表示同一施肥量下处
理间差异显著(P<005)Diferentletersabovethebarsmean
significantdiferenceamongthefivetreatments(P<005).]
3 讨论
脲醛缓释氮肥在国外已经有50多年大田施用
的历史,用于我国农业生产实践也明显提高了氮肥
利用率[31]。高等植物中甲醇的氧化作用、光呼吸
形成的C1-THF分解作用会产生甲醛[32],因此,蔬
菜本身含有可检测水平的甲醛。本研究试验证明,
单独施用尿素或者尿素与脲醛混合施用,不管氮多
氮少,对蔬菜体内的甲醛水平影响不大,而且蔬菜体
内的甲醛含量并非施用脲醛缓释氮肥的最高,反而
是施用尿素处理的最多,这充分肯定施用脲醛氮肥
不会造成蔬菜体内甲醛的累积而影响其使用安全。
目前我国尚无蔬菜体内甲醛安全标准,参考香菇甲
醛含量食用安全标准,本试验中蔬菜体内所检测到
的甲醛含量最大为536mg/kg,远小于鲜香菇甲醛
≤63mg/kg[23]的限量标准,表明叶菜施用脲醛对于
食用而言没有危害。
4 结论
1)无论是单独施用尿素、脲醛还是尿素与脲醛
混合施用,不管有氮无氮,还是氮多氮少,生菜和上
海青体内均能检测到甲醛。
2)蔬菜体内甲醛以施用尿素处理的最多,施用
脲醛氮肥不会造成叶菜体内积累甲醛。
3)叶菜在施用尿素和脲醛氮肥下体内的甲醛
含量最高水平为536mg/kg,远小于我国质检总局
暂定鲜香菇甲醛≤63mg/kg的限量标准,叶菜施用
脲醛对于食用而言没有任何危害。
参 考 文 献:
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