全 文 ：镉氮交互作用对苋菜生长及其营养品质的影响
李素霞 1 , 谢朝阳 1 , 胡承孝 2＊ , 李刚 1 , 胡正立 1 , 谭启玲 2 ,孙学成 2
(1.武汉生物工程学院化学与环境工程系 ,湖北武汉 430415;2.华中农业大学资源环境学院 ,湖北武汉 430070)
摘要　[目的 ] 研究施氮和镉污染的互作对蔬菜生长及品质的影响。 [方法] 盆栽试验中 ,以潮土为供试土壤 ,苋菜为供试蔬菜 , 设 4种
水平镉处理(0、0.5、1.0、1.5mg/kg)和 4种水平氮处理(0、0.2、0.4、0.6g/kg),完全正交设计 ,研究了镉氮交互作用对苋菜生长及其营养
品质的影响。 [结果] 低浓度镉(0.5mg/kg)与氮(0.2g/kg)能极显著促进苋菜生长。在镉污染条件下 ,施氮较不施氮处理能极显著促
进苋菜生长;镉污染能极显著增加苋菜 Vc和可溶性糖的含量 ,抑制可溶性蛋白的合成;镉污染下施氮则极显著抑制了 Vc、可溶性糖的
合成 ,促进叶绿素的合成 ,显著增加苋菜可溶性蛋白含量。 [结论 ] 苋菜中镉与硝酸盐的含量与土壤中镉与硝酸盐的含量呈显著正相
关 ,施氮量为 0.2g/kg时极显著地抑制了苋菜对镉的吸收。
关键词　苋菜;土壤镉污染;氮肥;品质
中图分类号　S649　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)02-00676-03
InteractiveEffectsofNitrogenFertilizerApplicationandCadmiumContaminationontheGrowthandNutritionQualityofAmaranth
LISu-xiaetal　(DepartmentofChemistryandEnvironmentEngineering, WuhanBioengineeringColege, Wuhan, Hubei430415)
Abstract　 [ Objective] Thestudyaimedtostudytheinteractiveeffectofthenitrogenapplicationandcadmiumcontaminationongrowthandnu-
tritionqualityofvegetable.[ Method] Withaluvialsoilastestedsoilandwithamaranthastestedvegetable, thecompleteorthogonaldesignwith
cadmiumat4concn.of0, 0.5, 1.0and1.5mg/kgandnitrogenat4concn.of0, 0.2, 0.4and0.6g/kgwassetupinthepottesttostudy
theinteractiveefectofnitrogenandcadmiumongrowthandnutritionqualityofvegetable.[Result] Thecadmiumandnitrogenatlowconcn.
(0.5mg/kgand0.2g/kg)couldextremelysignificantlypromotethegrowthofamaranth..Underthecadmiumcontaminationcondition, the
treatmentofnitrogenapplicationcouldextremelysignificantlypromotethegrowthofamaranthcomparedwiththetreatmentwithoutnitrogenappli-
cation;cadmiumcontaminationcouldextremelysignificantlyincreasethesynthesisofVcandsolublesugar, andinhibitthecontentofsoluble
proteininamaranth;thenitrogenapplicationcouldextremelysignificantlyinhibitthecontentofVcandsolublesugar, promotethechlorophyl
synthesisintheexistenceofcadmiumcontamination, andsignificantlyincreasethesolubleproteininamaranth.[ Conclusion] Thecadmiumand
nitratecontentsintheamaranthhadasignificantlypositivecorrelationtothecadmiumandnitratecontentinsoil.Thenitrogenappliedat0.2
g/kgcouldextremelysignificantlyinhibitthecadmiumabsorptionbytheamaranth.
Keywords　Amaranth;Soilcadmiumcontamination;Nitrogenfertilizer;Quality.
基金项目　武汉市教育局项目(2007K019, 2008K081);国家 “十一五 ”
科技支撑计划项目(2008BADAO3)。
作者简介　李素霞(1976-),女 ,新疆玛纳斯人 , 硕士 ,讲师 , 从事植物
营养与农产品安全研究。 ＊通讯作者 , 博士生导师 , 教授 ,
E-mail:hucx@mail.hzau.edu.cn。
收稿日期　 2009-08-27
　　土壤重金属污染是近年来影响农产品品质和人类健康
的重大环境问题。土壤镉污染对叶菜类蔬菜的品质影响很
大 ,当土壤镉含量达到 1 mg/kg时 ,已经很难生产出镉含量
符合卫生标准的叶菜产品 [ 1] 。苋菜(Amarantustricolor)是一
种营养丰富的大众化蔬菜 ,但对重金属的抵抗能力较弱 ,是
易吸收镉的蔬菜之一 ,土壤 pH值(水)7.11、镉含量 0.25
mg/kg的情况下 ,苋菜的镉含量都能超过警戒浓度 [ 2] 。所以 ,
在镉污染的农田上种植蔬菜 ,势必会对人类健康构成威胁 。
苋菜又是易于富集硝酸盐的蔬菜 ,而蔬菜中的硝酸盐含量主
要受氮肥的影响 [ 3] 。关于氮镉共存对农作物影响的研究有
所进展 ,但结论不完全一致 [ 4-6] 。笔者以潮土为供试土壤 ,
苋菜为供试蔬菜 ,研究镉氮交互作用对蔬菜品质的影响 ,以
期进一步揭示二者共存对农产品品质的影响 ,为农产品安全
研究提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　试验材料
1.1.1　供试土壤。采自武汉生物工程学院植物园 ,潮土 ,基
本理化性状:有机质 17.00g/kg,碱解氮 45.88mg/kg,速效磷
53.50 mg/kg, CEC90.04 cmol(+)/kg,全镉 0.21 ～ 0.30
mg/kg,有效镉(DTPA提取)0.05 mg/kg, pH值(水)8.38。
1.1.2　供试蔬菜。红苋菜购自阳逻武湖 ,散种。
1.2　试验方法
1.2.1　试验设计。试验采取盆栽 ,每盆装土 5 kg,设 4个水
平镉处理(0、0.5、1.0、1.5 mg/kg,分别用 Cd0 、Cd0.5 、Cd1.0、
Cd1.5表示)和 4个水平氮处理(0、0.2、0.4、0.6 g/kg,分别用
N0 、N0.2 、N0.4、N0.6表示)二元素完全正交 ,每个处理 3个重
复 ,共 48盆 ,每盆 6 ～ 8棵 ,施入底肥为 P2O5 0.2 g/kg、K2 O
0.3g/kg,土壤于 2009年 3月 26日处理 ,平衡 1周后于 2009
年 4月 2日播种 , 5月 27日收获 。
1.2.2　测定方法。苋菜形态指标的测定:收获时测定苋菜
的株高和单株重 。苋菜品质指标的测定:2, 6-二氯酚靛酚比
色法测 Vc含量 [ 7] ;考马斯亮蓝 G-250法测可溶性蛋白含
量 [ 7] ;蒽酮比色法测可溶性糖含量 [ 7] ;乙醇萃取法测叶绿素
含量 [ 7] 。
1.2.3　数据处理。基本处理用 MicrosoftExcel,统计分析用
DPS3.01专业版。
2　结果与分析
2.1　镉氮交互作用对苋菜生长的影响　由表 1可知 ,镉污
染水平极显著(P<0.01)影响了苋菜单株重和株高 , 4个镉
水平下 (不考虑氮水平)单株重和株高的平均值分别是
5.496、7.003、5.482、5.753 g和 11.117、12.872、12.897、
11.506cm。说明低浓度镉能够提高苋菜单株重和株高 , 这
与前人所研究的低浓度镉对蔬菜的生长有 “刺激作用 ” ,而高
浓度的镉对植物生长有抑制作用的结论一致 [ 8] 。 4个氮水
平下(不考虑镉水平)苋菜单株重和株高的平均值分别为
2.002、7.132、7.240、7.361g和 8.192、13.986、13.461、12.753
cm。说明施氮能够提高苋菜的单株重和株高 ,这与前人研究
责任编辑　熊章琴　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(2):676-678
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.02.131
的结果一致。但从生长趋势上 ,随着氮浓度的增加生长速度
减小 ,这与胡克玲等 [ 3]的研究结果一致。氮镉之间表现为极
显著的交互效应 ,在 4个镉水平下 ,施氮处理分别较不施氮
处理单株重增加 234.39%、283.53%、234.82%、994.41%;株
高分别增加 89.36%、52.55%、46.62%、76.18%,且差异极
显著。
表 1　氮镉交互作用对苋菜品质与生长状况的影响
Table1　Theefectsofnitrogen-cadmiuminteractiveactiononthequalityandgrowthsituationsofAmarantustricolor
处理Treatment
Vc含量mg/kgVccontent
叶绿素含量∥mg/kgChlorophylcontent
可溶性糖含量∥%Solublesugarcontent
可溶性蛋白含量∥mg/kgSolubleproteincontent
株高∥cmPlantheight
单株重∥gSingleplantweight
镉含量mg/kgCdcontent
硝酸盐含量∥mg/kgNitratecontent
N0Cd0 534.21gFG 1.314eC 0.266bcAB 56.29bB 6.656iH 1.993hiG 0.118fG 0.000lL
N0.2Cd0 596.49fE 2.003abcdAB 0.163fghDE 66.23aA 14.778abAB 5.987fEF 0.032fG 874.566dC
N0.4Cd0 489.05hG 1.962abcdAB 0.160fghDE 34.41gFGH 10.611fF 6.403eD 0.037fG 1 053.658bB
N0.6Cd0 383.33iH 2.109abcAB 0.144hE 31.34ghGH 12.422dD 7.603dC 0.041fG 1 441.650aA
N0Cd0.5 566.66fgEF 1.864bcdAB 0.238cdBC 35.52fgFG 9.233gG 2.240hG 0.195eDEF 211.058jJ
N0.2Cd0.5 577.64fEF 2.285aA 0.174fghDE 57.93bB 15.344aA 6.603eD 0.183eEF 964.651cC
N0.4Cd0.5 663.29eD 2.189abcA 0.316aA 42.98deDE 14.478bB 8.580bB 0.137eFG 861.823dD
N0.6Cd0.5 743.06bcBC 2.013abcdAB 0.164fghDE 29.37hGH 12.433dD 10.590aA 0.143eFG 686.258fF
N0Cd1.0 748.67bBC 1.785cdABC 0.206defCDE 47.15dCD 9.556gG 1.931hiG 0.312cdCDE 16.639lL
N0.2Cd1.0 766.55bAB 2.201abA 0.221deBCD 46.55dCD 14.278bBC 7.962cC 0.221deCDEF 181.122jkJK
N0.4Cd1.0 705.21cdCD 2.256abA 0.301abA 43.09deDE 14.244bBC 6.367eDE 0.241deCDEF 470.900hH
N0.6Cd1.0 669.50deD 2.066abcAB 0.191efgCDE 35.61fgFG 13.511cC 5.667gF 0.308cdCDE 751.823eE
N0Cd1.5 816.44aA 1.616deBC 0.307abA 52.02cBC 7.322hH 1.843iG 0.356bcBC 23.599lL
N0.2Cd1.5 746.02bcBC 2.237abA 0.200defCDE 29.26hGH 11.544eE 7.977cC 0.324cdBCD 164.542kK
N0.4Cd1.5 729.78bcBC 2.001abcdAB 0.147ghE 45.24dDE 14.511bB 7.610dC 0.544aA 531.767gG
N0.6Cd1.5 653.58eD 2.082abcAB 0.178efghCDE 39.97efEF 12.644dD 5.583gF 0.448bAB 378.211iI
F(Cd) 262.50＊＊ 2.39 8.45＊＊ 12.47＊＊ 83.69＊＊ 199.03＊＊ 2 066.01＊＊ 2 319.36＊＊
F(N) 16.18＊＊ 24.20＊＊ 29.41＊＊ 93.33＊＊ 692.24＊＊ 2 612.66＊＊ 85.545＊＊ 3 391.57＊＊
F(N×Cd) 34.29＊＊ 1.38 15.39＊＊ 4.00＊＊ 43.83＊＊ 176.19＊＊ 98.919＊＊ 432.83＊＊
　注:表中同列不同大 、小写字母分别表示在 0.01、 0.05水平存在差异;＊＊、＊分别表示F检验在 0.01、0.05水平存在差异。
　Note:Diferentcapitallettersandsmalletersmeandiferenceat0.01and0.05levelsresp.;＊＊and＊meandiferenceat0.01and0.05levelsresp.by
Ftest.
2.2　镉氮交互作用对苋菜 Vc含量的影响　由表 1可知 ,镉
污染水平极显著(P<0.01)影响了苋菜 Vc含量 , 4个镉污染
水平下(不考虑氮水平)的平均值分别是 500.77、637.66、
722.48、736.46mg/kg。在试验浓度范围内的镉能够极显著
增加苋菜 Vc含量 ,但镉污染水平 1.0 mg/kg与 1.5 mg/kg下
的 Vc含量差异不显著 ,说明镉浓度在 1.0 mg/kg时苋菜 Vc
含量最高。这与胡克玲等 [ 3]的研究结果不一致 ,可能与氮的
设置水平和镉的浓度有关 。 4个氮水平下苋菜 Vc含量的平
均值(不考虑镉水平)分别为 666.50、671.67、646.83、612.37
mg/kg,在氮水平 0.2 g/kg时达到最大 ,但与对照差异不显
著 ,随后随着氮水平的增加显著(P<0.05)递减 ,分别比对照
降低 2.95%和 8.12%。这与胡承孝等 [ 9]的研究结果一致 。
随着氮肥水平的增加 ,苋菜 Vc含量显著(P<0.05)下降 ,但
是在氮水平 0.2g/kg时 Vc含量提高 0.78%,差异不显著 ,但
仍有增加趋势 ,这与王荣萍等 [ 10]的研究结果一致 ,适量的氮
肥也能提高蔬菜 Vc的含量。镉氮之间表现为极显著的交互
效应 , 4个镉水平下施氮处理较不施氮处理 Vc含量分别增
加 -8.35%、16.17%、 -4.66%、 -13.06%。说明在镉一定
水平下(除 0.5mg/kg的镉污染水平外),施氮有减少 Vc含
量的趋势。
2.3　镉氮交互作用对苋菜叶绿素含量的影响　由表 1可
知 ,氮素营养水平极显著(P<0.01)增加了苋菜叶绿素的含
量 , 4个氮水平下苋菜叶绿素含量的平均值(不考虑镉水平)
分别为 1.645、2.181、2.102、2.068 mg/g,但是在施氮的 3个
水平下差异不显著且呈下降趋势 ,说明施氮能够极显著增加
苋菜叶绿素的含量 ,且在施氮 0.2 g/kg处理时叶绿素含量最
高。说明在镉污染水平下 ,施氮 0.2 g/kg为合成叶绿素的最
佳施肥量。
2.4　镉氮交互作用对苋菜可溶性糖含量的影响　由表 1可
知 ,镉污染水平极显著(P<0.01)影响了苋菜可溶性糖的含
量 , 4个镉污染水平下(不考虑氮水平)的平均值分别是
0.183%、0.223%、0.230%、0.208%。在试验浓度范围内的
镉能够极显著(P<0.01)增加苋菜可溶性糖的含量 ,但镉污
染水平 0.5与 1.0mg/kg下的可溶性糖的含量差异不显著 ,
说明镉浓度为 0.5 mg/kg时苋菜可溶性糖含量最大。 4个氮
水平下(不考虑镉水平)苋菜可溶性糖含量的平均值分别为
0.254%、0.190%、0.231%、0.169%,说明施氮极显著(P<
0.01)降低了苋菜可溶性糖的含量 。镉氮之间表现为极显著
的交互效应 , 4个镉水平下施氮处理较不施氮处理分别增加
-41.35%、-8.40%、15.53%、-42.50%。说明在镉污染条
件下(除 1.0 mg/kg的镉污染水平外),施氮能够减少可溶性
糖的含量。
2.5　镉氮交互作用对苋菜可溶性蛋白质含量的影响　由表
1可知 ,镉污染水平极显著(P<0.01)地抑制了苋菜可溶性
蛋白的合成 , 4个镉污染水平下(不考虑氮水平)苋菜可溶性
蛋白的平均值分别是 47.07、41.45、43.10、41.62 mg/kg。但
镉污染水平 0.5、1.0和 1.5mg/kg下的可溶性糖的含量差异
不显著 ,说明镉污染极显著降低了苋菜可溶性蛋白的含量 ,
67738卷 2期　　　　　　　　　　　　　　　　李素霞等　镉氮交互作用对苋菜生长及其营养品质的影响
在镉污染 0.5 mg/kg时达最低值。4个氮水平下(不考虑镉
水平)苋菜可溶性蛋白含量的平均值分别为 47.75、49.99、
41.43、34.07 mg/kg,说明适量的氮肥(0.2g/kg)能够显著(P
<0.05)促进可溶性蛋白的合成 ,但过量的氮(0.4、0.6g/kg)
极显著抑制苋菜可溶性蛋白的合成 。镉氮之间极显著的交
互效应 , 4个镉水平下施氮处理较不施氮处理可溶性蛋白含
量分别增加 -22.92%、 22.27%、 -11.39%、-26.64%。说
明在镉污染条件下(除 0.5mg/kg的镉污染水平外),施氮极
显著(P<0.01)地减少可溶性蛋白的含量。
2.6　镉氮交互作用对苋菜吸收氮和镉的影响　由表 1可
知 ,镉污染水平极显著(P<0.01)地促进了苋菜对镉的吸收 ,
4个镉污染水平下(不考虑氮水平)的平均值分别为 0.057、
0.164、0.270、0.418 mg/kg,说明土壤中镉的含量与苋菜中镉
的含量呈正相关。 4个氮水平下(不考虑镉水平)苋菜镉含
量的平均值分别为 0.245、0.190、0.240、0.235 mg/kg,说明施
氮 0.2g/kg时极显著(P<0.01)地抑制了苋菜对镉的吸收 ,
高浓度的氮促进了苋菜对镉的吸收 ,且在氮处理 0.2 g/kg时
达到抑制最高峰。
　　镉污染水平极显著(P<0.01)地抑制了苋菜对硝酸盐的
吸收 , 4个镉污染水平下(不考虑氮水平)的平均值分别是
842.468、723.665 、355.121、274.530 mg/kg。 4个氮水平下
(不考虑镉水平)苋菜硝酸盐的平均值分别为 49.348、
546.22、729.537、814.485 mg/kg,说明土壤中氮的含量与苋
菜中硝酸盐的含量呈极显著的正相关。
对照有关镉与硝酸盐的限量标准(表 2),在试验浓度范
围内苋菜中的镉含量都严重超标 ,且从长势上没有看到苋菜
受镉污染的影响 ,这说明苋菜是耐镉性植物且土壤中镉在
表 2　蔬菜中硝酸盐与镉的评价标准
Table2　 TheevaluationstandardsofnitrateandCdinvegetables
级别Grade
硝酸盐 Nitrate
NO3-含量＊mg/kgNO3- content
污染程度Polutiondegree
镉 Cd
蔬菜镉的临界值∥mg/kgCriticalvalueofCdinvegetables
分级Grade
1级 ≤432 轻度 0.010 优秀
2级 ≤785 中度 0.020 良好
3级 ≤1 440 重度 0.030 安全
4级 ≤3 100 严重 0.050＊＊ 警戒
　注:＊GB18406.1-2001;＊＊国家食品卫生标准。
　Note:＊standsforGB18406.1-2001and＊＊ standsfornationalfood
sanitarystandards.
0.2mg/kg时都能使苋菜镉超标 ,这与范洪黎 [ 11]和赵勇等 [ 2]
的研究结果一致。另外 ,在试验浓度范围内的硝酸盐也基本
超标 ,尤其土壤中氮的浓度大于 0.2 g/kg时 ,苋菜中硝酸盐
的含量都超出了 1级标准。
3　结论
低浓度的镉以及施氮都能促进苋菜生长 ,在镉污染水平
下 ,施氮极显著地促进苋菜生长。在镉污染水平下能够极显
著(P<0.01)地增加苋菜 Vc合成 、可溶性糖的含量 ,施氮抑
制了 Vc、可溶性糖的合成 ,在镉污染水平下施氮较不施氮降
低了 Vc、可溶性糖的含量;在镉污染水平下抑制了可溶性蛋
白的合成 ,施氮 0.2g/kg时显著(P<0.05)增加了苋菜可溶
性蛋白含量 ,随着施氮水平的提高 ,苋菜可溶性蛋白合成受
阻 ,在镉污染水平下 ,除 0.5 mg/kg的镉污染水平外 ,施氮极
显著(P<0.01)减少可溶性蛋白的含量;施氮极显著增加了
苋菜叶绿素的含量 ,镉污染水平对苋菜叶绿素的合成没有明
显的影响。土壤中镉 、氮的含量与苋菜中镉 、硝酸盐的含量
呈极显著(P<0.01)正相关 ,施氮极显著地抑制了苋菜对镉
的吸收 ,且在氮处理 0.2 g/kg时达到抑制最高峰;镉污染水
平极显著(P<0.01)地抑制了苋菜对硝酸盐的积累。
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(上接第 661页)
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