全 文 ：不同水氮管理对苋菜和菠菜的产量及
硝酸盐含量的影响
于红梅1 , 龚元石1＊ , 李子忠1 , 张小兰2
(1 中国农业大学土壤和水科学系 , 北京 100094;2 中国农业大学园艺学院 ,北京 100094)
摘要:通过田间试验研究不同水氮管理对苋菜和菠菜的产量 、水分利用效率及硝酸盐含量的影响。结果表明 , 在同
一水分处理条件下 ,不同的土壤供氮水平对苋菜和菠菜的产量均无显著差异 ,而各水分处理间也无显著差异 ,但水
分利用效率却以W1 处理(农民习惯灌水方式)为最低;苋菜和菠菜中硝酸盐含量主要受土壤的供氮量的影响 , 其
次是土壤含水量 ,因此 , 降低土壤供氮量的同时适当降低土壤含水量 , 是提高水分利用效率和蔬菜品质的有效方法
之一。
关键词:水氮管理;苋菜;菠菜;硝酸盐
中图分类号:S636.06 　　文献标识码:A　　文章编号:1008-505X(2004)03-0302-04
Effect of different water and nitrogen management on yield and
nitrate content of amaranth and spinach
YU Hong-mei1 , GONG Yuan-shi1 , LI Zi-zhong1 , ZHANG Xiao-lan2
(1 Dept.of Soil and Water Sciences , China Agric.Univ.Beijing 100094 , China;
2 Dept.of Horticulture China Agric.Univ.Beijing 100094 , China)
Abstract:Field experiment w as conducted to study the ef fect of w ater and nit rogen on yield and nit rate content
of amaranth(Amaranthus tricolour)and spinach (Spinacia oleracea)and thei r water use ef ficiency.The results
showed that there were no significant dif ferences in yield of amaranth and spinach with dif ferent nit rogen supply
rate in soil under uniform w ater t reatment , and no significant dif ferences in different water t reatment.But W1
(t raditional water treatment method)was the lowest in w ater use efficiency.Nitrate content of amaranth and
spinach was affected by supply ni trogen rate in soil mainly , the second w as soil w ater content.So i t is one of the
effective method to decrease nit rogen supply rate in soil at the same t ime decreasing properly soil water content ,
in order to increase w ater use ef ficiency and vegetable quality.
Key words:water and ni trogen management;amaranth;spinach;ni trate
收稿日期:2003-12-21　　　修改稿收到日期:2004-01-15
基金项目:国家重点基础研究发展项目(G1999011709);高等学校博士学科点专项科研基金资助。
作者简介:于红梅(1970—),女 ,吉林省磐石人 ,博士 ,主要从事蔬菜食品安全及环境效益分析。＊通讯作者
　　人体摄入的硝酸盐有 87%来自于蔬菜[ 1] ,尤其
是硝酸盐含量比较多的叶用蔬菜。1959 ～ 1965 年
间欧洲就有 15例高铁血红蛋白症是由菠菜中的硝
酸盐而引起的[ 2] 。而近年来在我国的蔬菜栽培中 ,
由于单纯追求产量 ,而盲目增加施氮量 ,不但导致蔬
菜硝酸盐含量增加 ,而且造成环境污染。根据陈新
平等[ 3]对北京市蔬菜硝酸盐含量的调查显示 ,在所
检样本中小白菜 、小油菜 、菠菜 、茼蒿 、伏白菜等
100%均不宜生食 ,大白菜有 41%的样本超过熟食
标准 。在全国其它城市如上海 、天津 、重庆[ 4-6]等地
的蔬菜也存在同样的超标问题。因此降低蔬菜体内
的硝酸盐含量引起广泛关注 。
　　蔬菜中的硝酸盐含量主要受施氮量[ 7] 、土壤含
水量[ 8-10]等因素的影响。但是 ,目前有关土壤含水
量对蔬菜硝酸盐含量影响有不同结论 ,土壤含水量
和施氮量间交互作用仍存在争议 。为此 ,本试验通
过 TDR(Time Domain Ref lectometry)控制土壤含水
量 ,在田间研究不同水氮条件下蔬菜硝酸盐含量的
植物营养与肥料学报 2004 , 10(3):302-305
Plant Nutrition and Fer tilizer Science
差异 ,为蔬菜的食品安全生产提供依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验在北京市东北旺乡中国农业大学试验基地
进行。该基地处于华北平原北部山前冲积平原区 ,
东经 116.3o ,北纬 39.95o ,属暖温带半湿润大陆季
风性气候 ,年平均气温11.5℃,年均降雨量 630mm ,
主要集中于 6至 8月份 。土壤类型为草甸褐土 ,地
下水埋深 14m 。耕层土壤(0—30cm)的有机质含量
为15g/kg ,全 N1.21g/kg ,速效 P(Olsen-P)21.85
mg/kg和速效 K(1mol/ LNH4OAc 浸提)109.56
mg/kg ,pH(H2O)7.9。0—15cm 土层为砂质壤土 ,
容重 1.38 g/cm3 ,田间持水量 0.322 cm3/cm3 ,凋萎
含水量 0.138 cm3/cm3;15—30cm 为壤土 , 容重
1.32 g/cm3 ,田间持水量 0.337 cm3/cm3 ,凋萎含水
量 0.138 cm3/cm3 。
　　供试苋菜(Amaranthanus tricolour),品种为红
苋;菠菜(Spinacia oleraceal)品种为菠杂 18。
1.2　试验设计
试验采用 2因素 3水平的优化设计 ,设 5个处
理 ,即:W1N1 、W2N2 、W3N1 、W3N2 、W3N3 ,重复 3
次 ,每个试验小区面积为 204m2 ,随机排列 。W1 为
农民习惯的灌水方式 ,保持根层土壤含水量在田间
持水量以上 ,即 0.322 cm3/cm3 以上 ,W2是根据水
分平衡原理优化的灌水 ,维持根层土壤含水量在田
间持水量的 70%～ 90%(0.225 ～ 0.290cm3/cm3),
W3充分供水 ,根层土壤含水量保持在田间持水量
80%～ 95%(0.260 ～ 0.305 cm3/cm3);N1 为农民
习惯的施肥方式(包括施氮量 ,施肥时间), N2采用
专家系统建议施氮量[ 11](即氮肥推荐用量=作物氮
吸收量+收获时土壤无机氮的最低残留量+生育期
的氮素损失-生育期的氮素矿化-播前土壤无机氮
量),N3 优化施氮量(推荐施氮量的 80%)[ 12] 。土
壤含水量是通过 TDR(时域反射仪 Time Domain re-
flectometry)来控制 ,每 2 天测定 1次 。各处理灌水
量和施氮量见表 1。
2001年 6 月开始试验 ,历时 4 个月 ,前茬作物
花椰菜 。苋菜于 2001年 6月 25日播种 ,播前所有
处理不施用磷钾肥和有机肥 ,N1处理的施氮量如表
1所示;菠菜于 9月 6日播种 ,10月 29日收获 。播
前所有处理均施磷钾肥 , 折合用量为 P2O5 52
kg/hm2 ,K2O 224 kg/hm2 。播前施氮量的 1/3做基
肥 ,生长到第 20d和第 38d时分别进行第一 、二次追
肥 ,追肥量为施氮量的 1/3。苋菜于 7月 11日和 7
月 18日收获 2次;菠菜生长期内共收获 6次 ,播种
16d后开始采样 ,以后每周采收一次。苋菜和菠菜
均采用条播方法进行播种 ,行距为 24cm ,播种量分
别为 38.9 kg/hm2和 37.5 kg/hm2 。
表 1　苋菜和菠菜的水氮试验方案
Table 1　Schemes of water and nitrogen experiment of amaranth and spinach
项目 I tem W1N1 W2N2 W3N1 W3N2 W3N3
苋菜 Amaranth
灌水量 Ir rigation amount(mm) 107.4 74　 92.7 92.7 92.7
播前土壤无机氮Soil Nmin before planting(N kg/ hm2) 216.2 106.7 255.7 94.0 82.9
施氮量 N rate(N kg/ hm2) 100 0 100 0 0
菠菜 Spinach
灌水量 Ir rigation amount(mm) 109.3 84.6 92.7 92.7 92.7
播前土壤无机氮 Soil Nmin befo re planting(N kg/ hm2) 107.0 55.4 97.3 60.8 99.2
施氮量 Applied rate(N kg/hm2) 309 104 309 90 69
　　注(Note):苋菜生长期内降雨量为 68.9mm ;菠菜为 52.6mm。 Precipitation during amaranth growth was 68.9mm ;52.6mm during spinach
grow th.
1.3　分析测定项目与方法
植株硝酸盐含量的测定:在晴天上午 8∶30至 9
∶30 之间采样 ,用塑料袋密封 ,保存于制冷箱中待
测。把苋菜按根 、茎 、叶分开 ,菠菜只测地上部分 ,切
碎混匀 ,准确称取混匀后的样品 2.5g 放入研钵 ,加
1mL 30%的三氯乙酸(抑制硝酸还原酶的活性)研
磨到匀浆 ,用 29mL 蒸馏水准确转移至 50mL 离心
管中 ,以 4000r/min的速度离心 10min ,将上清液装
入干净的胶卷盒中放入-18℃的冰箱中保存待测。
苋菜因颜色较深 ,离心后加活性炭脱色并过滤。
　　蔬菜全 N 量的测定:称取烘干样品用H2SO4 —
H2O2 消煮 ,凯氏法测定其全 N量 。
3033 期　　　 于红梅 , 等:不同水氮管理对苋菜和菠菜的产量及硝酸盐含量的影响
　　应用 SPSS 软件进行数据分析 。
2　结果与讨论
2.1　产量及水分利用效率
　　N1处理播前土壤残留氮最高(表 1),而农民习
惯的施肥方式是在此基础上继续大量的施用氮肥 ,
虽然苋菜的产量有上升的趋势 ,但同一土壤含水量
条件下施氮肥和不施氮肥处理间无显著差异;而且
同一供氮水平下不同水分处理间也无显著差异;水
分利用效率随土壤含水量的增加而降低 ,耗水系数
增大(表2)。本试验中W1N1和W3N3处理间产量
差异显著 ,W3N3的产量最低 ,其水分利用效率也最
低 ,这可能是施氮量较低的情况下过多的土壤含水
量成为苋菜生长限制因子 ,并造成水分的浪费。
　　施氮量和土壤含水量对菠菜产量的差异均不显
著 ,但从水分利用效率的角度分析 W1N1的水分利
用效率最低 ,W3N2的水分利用效率最高 ,因此以水
分利用效率作为衡量标准 ,W3N2最适宜菠菜的生
长 ,而W2N2适宜苋菜的生长。
表 2　苋菜和菠菜的产量及水分利用效率和耗水系数
Table 2　Yield and WUE and coefficient of water consumption of amaranth and spinach
under different water and N conditions
项目 I tem W1N1 W2N2 W3N1 W3N2 W3N3
苋菜 Amaranth
产量 Yield(kg/ hm2) 22500a 21200ab 21600ab 20500ab 16700b
水分利用效率Water use efficiency [ kg/(hm2·mm)] 2.60 3.03 2.84 2.69 2.19
耗水系数 Coefficient of exhausted water[ mm/(kg·hm2)] 0.38 0.33 0.35 0.37 0.46
菠菜 Spinach
产量 Yield(kg/ hm2) 30100a 25900a 31700a 32200a 29300a
水分利用效率Water use efficiency [ kg/(hm2·mm)] 3.79 3.85 4.45 4.52 4.11
耗水系数 Coefficient of exhausted w ater[ mm/(kg·hm2)] 0.26 0.26 0.22 0.22 0.24
2.2　对苋菜和菠菜的硝酸盐含量的影响
2.2.1　苋菜硝酸盐含量　随着苋菜生长期的延长 ,
根和茎中的硝酸盐有向叶片中发生转移的趋势 , 7
月 18 日收获时 W1N1 、W3N1 、W2N2 、W3N2 、
W3N3各处理叶片中的硝酸盐含量分别比 7 月 11
日采收的样品增加了 98%、99%、52%、30%、77%
(图 1)。在同一土壤含水量条件下 ,苋菜可食部分
硝酸盐含量 N1 比 N2 、N3分别高 92%和 79%,而
N2仅比 N3高 7%。N1处理中苋菜硝酸盐含量增
加 ,主要是因大量氮肥的施用 ,土壤供氮能力升高 ,
导致苋菜硝酸盐升高。在相同供氮水平下 ,不同水
分处理植株硝酸盐含量虽有差异 ,但不显著 ,这种差
异可能是因土壤氮素含量的空间变异性而产生的 ,
说明苋菜可食部分的硝酸盐含量受土壤供氮量的影
响较大 ,而受土壤含水量的影响相对较小 。
图 1　不同采收期对苋菜体内硝酸盐含量的影响
Fig.1　Amaranth nitrate content at different harvest time
(a , b分别为 7月 11日和 7月 18日采样。a , b means sampling at 11 and 18 , July , respect ively)
304 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 10 卷
2.2.2　菠菜硝酸盐含量　随菠菜生长天数的增加 ,
硝酸盐含量呈上升趋势 ,以 N1处理上升最快。图 2
看出 ,生长前期处理间无明显差异 ,从生长的第 38d
开始 ,在同一水分处理条件下 ,N1和 N2 、N3处理间
差异显著 ,而 N2和 N3处理间在菠菜整个生长期内
差异不显著 ,这与两处理的施氮量比较接近有关 。
和苋菜相似 ,菠菜硝酸盐含量受土壤含水量的影响
也较小 。这些结果与王朝辉在 1997年做的盆栽试
验结果[ 9]一致 ,可能是由于W1处理中 ,菠菜含水量
高而产生的稀释作用。但 Aggelides[ 10] 1999年所做
的田间试验的结果却是 30cm 土层处的基质势在-
30kPa和在-100kPa相比 ,莴苣的外部叶片硝酸盐
含量高 26%,而内部叶片高 23%。而 Maticic 等在
Ljubljana(Yugoslavia)试验站通过 5年的研究发现 ,
土壤中含水量过高或者过低都会造成蔬菜硝酸含量
的增加[ 13] 。因此土壤含水量和蔬菜硝酸盐含量之
间的关系 ,尤其是土壤含水量变化与蔬菜中硝酸盐
的转化机理之间的关系需进一步探讨。
图 2　不同水肥处理对菠菜硝酸盐含量的影响
Fig.2　Nitrate content of spinach under dif ferent water
and nitrogen treatment
3　结论
(1)苋菜和菠菜中硝酸盐含量主要受土壤供氮
量的影响 ,其次是土壤含水量 。在同一水分处理条
件下 , N1与 N3相比 ,苋菜和菠菜中分别增加 79%
和 38%;在 N1水平下 ,W1与W3相比苋菜和菠菜
中硝酸盐含量分别降低了 10%和 4%。
　　(2)传统的水氮管理(W1N1),不但造成水分利
用效率的降低 ,而且使蔬菜硝酸盐含量也大幅度增
加。因此在含氮较高的土壤上可采用隔季施氮肥方
式 ,以降低土壤氮的残留和蔬菜的硝酸盐含量 。
　　(3)从蔬菜产量 、水分利用效率及硝酸盐含量等
综合考虑 ,采用专家系统提供的施氮量(N2)能保证
蔬菜的正常生长 ,而供水量可根据蔬菜种类的不同
加以调整 。苋菜需水量相对较少 ,土壤含水量可控
制在田间持水量的 70%～ 90%;菠菜需水量较多 ,
土壤含水量可控制在田间持水量的 80%～ 95%。
参 考 文 献:
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