施肥模式对设施生菜产量、硝酸盐含量及土壤酶活性的影响

吴俊侠等

摘要：通过对设施栽培条件下的生菜及其土壤的研究，探讨了不同施肥模式（即不施肥、当地施肥、当地施肥减量20%、当地施肥减量50%、当地有机施肥）对生菜产量、硝酸盐含量及土壤酶活性的影响。结果表明，各个施肥处理之间生菜硝酸盐的累积效果存在显著差异，生菜的硝酸盐含量以当地施肥量处理最高，比对照增加了210.2%，且施化肥处理显著高于有机施肥和不施肥处理（P<0.05）；有机施肥处理和化肥处理的3种土壤酶活性差异显著（P<005），有机施肥处理土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性分别比不施肥处理的提高了39.3%、48.6%、47.6%。因此可见，施用有机肥不仅能使生菜有较高的产量和较低的硝酸盐含量，而且还能促进土壤酶活性的提高；生菜产量并没有随着化肥施用量的减少而下降，但硝酸盐含量随化肥使用量的减少而降低。

关键词：施肥模式；生菜产量；硝酸盐含量；硝态氮；过量吸收；土壤酶活性

中图分类号： S636.206文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0147-03

收稿日期：2014-03-19

基金项目：国家自然科学基金（编号：41201241）；中国科学院知识创新工程重要方向项目（编号：KSCX2-EW-B-6）；中国博士后科学基金（编号：2013M531412）。

作者简介：吴俊侠（1983—），女，安徽涡阳人，博士研究生，主要从事农业生态学研究。E-mail：wjx520273@163.com。

通信作者：董元华，男，博士，研究员，主要从事土壤生态和污染生态研究。E-mail：yhdong@issas.ac.cn。蔬菜是一种易于富集硝酸盐的作物，人体摄入的硝酸盐80%以上来源于蔬菜[1-3]。叶菜类蔬菜如生菜是我国人民喜食的重要蔬菜之一，富含膳食纤维和维生素C，但由于其具有生长期短、复种茬口多、需肥量高等不足，同时富含硝酸盐而对人体构成潜在威胁[4-5]。造成硝酸盐含量积累的原因很多，施肥是其最重要的影响因素之一，主要表现为化学氮肥偏施、滥施、重施[6]。为了控制蔬菜对硝态氮的过量吸收，国内外学者从合理施肥、平衡配方施肥及有机肥料措施等方面进行了大量的研究，已经取得一定的效果[7-10]，但是关于不同施肥模式对生菜产量、品质及其土壤酶活性的定量研究报道不多[11]。土壤酶是衡量土壤生物活性的一个重要指标，主要来源于土壤微生物和植物根系分泌物及动植物残体分解释放的酶，在识别不同的管理措施时较为敏感，可以作为土壤肥力、土壤质量及土壤健康的重要生物学指标，已被广泛应用于土壤营养物质循环转化以及各种农业施肥措施和肥料施用效果的评估上[12-16]。因此，本试验以生菜及其土壤为研究对象，通过使用不同施肥模式，探讨不同施肥措施与生菜产量、硝酸盐含量的关系，旨在不影响生产效益的前提下减少生菜对硝态氮的过量吸收，为降低其硝酸盐含量提供科学依据。

1材料与方法

1.1材料与试验设计

供试生菜品种为京优一号，试验于苏州市望亭镇新埂村虞河蔬菜示范园的试验大棚内进行，共设5个处理，分别为：（1）无肥对照（CK）；（2）当地施肥（T）；（3）当地施肥量减20%（T1）；（4）当地施肥量减50%（T2）；（5）有机施肥（M）。当地施肥配方为 N 185kg/hm2、P2O5 185kg /hm2、K2O 185 kg /hm2。供试化肥为复合肥，N ∶P2O5 ∶K2O为15% ∶15% ∶15%。采取随机区组设计，4次重复，每个小区面积为1.8 m×2.4 m。有机肥用量为16 666 kg /hm2，有机质含量30.6 g/kg，N含量7.20 g/kg，P2O5含量6.46g/kg，K2O含量6.23 g/kg。生菜移栽前，肥料一次性施入，每个小区的生菜种植数一致，生长期间不追肥。

1.2测定项目与方法

生菜收获后，按蛇行法确定5个采样点，采集0～20 cm耕层土壤，将各采样点土壤混合均匀后用四分法留取约 0.5 kg 土样，在室内风干并过30目筛保存。生菜硝酸盐含量的测定：采用酚二磺酸比色法[17]；生菜产量测定：先将各个小区生菜全部采收称重，再将同一处理的各个小区生菜产量进行平均，即得生菜产量；土壤的基本理化性状用常规分析方法测定[18]；土壤脲酶和转化酶测定采用关松荫的方法[19]，用苯酚-次氯酸钠比色法测定，结果以24 h后1 g土壤中NH+4-N的质量（mg）表示；土壤转化酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，结果以24 h后1 g土壤中葡萄糖的质量（mg）表示；土壤酸性磷酸酶[以酚的质量计，mg/（kg·h），37 ℃]测定采用鲁如坤的方法[20]。

1.3数据处理

采用Excel 2007软件对试验数据进行处理并绘图；采用SPSS 16.0软件进行方差分析。

2结果与分析

2.1不同处理对生菜产量的影响

不同处理对生菜产量的影响见图1。方差分析结果显示，从对生菜产量的增加效果看，各处理（除M外）之间的差异不显著。生菜产量以M处理最高，不同施肥模式对生菜产量的提高作用为：M>T>T1>T2>CK。与不施肥处理（CK）相比，其他几种施肥处理的生菜产量提高了12%～62%。由此可见，施肥是提高蔬菜产量的重要措施，但不同施肥模式对蔬菜产量的提高效果存在较大差异。

有机肥处理的生菜产量最高，可能是由于有机肥中含有丰富的有机物和各种营养元素，已能满足蔬菜生长的需要；另一方面，有机肥中可能还含有维生素、酶、激素、生长素、泛酸等植物生长活性物质，从而能够促进植物生长。本试验中，当地施肥和当地减量施肥处理生菜产量无显著差异性，产量与施肥量之间并不是呈直线关系的，这是因为在施肥量较低时，单位施肥量的增产量较高，随着施肥量的增加和单位面积产量的提高，单位施肥量的增产量即逐渐降低，即通常所说的报酬递减律，且本试验中的大棚土壤本身肥力较高，因而施肥对蔬菜产量增加的效果甚微。endprint

2.2不同处理对生菜硝酸盐含量的影响

现代农业中，施肥、灌溉、土壤肥力水平等对蔬菜硝酸盐含量均有直接影响，通常情况下人体摄入的硝酸盐有81.2%来源于蔬菜[21]。不同施肥模式下生菜硝酸盐含量见图2。几种不同施肥模式下生菜的硝酸盐含量依次为：T>T1>T2>M>CK。在本试验中生菜的硝酸盐含量随着化肥施肥量的增加而增高，以化肥用量最多的处理T最高，比对照增加了210.2%，T2比对照增加了103.7%，均达到了显著差异水平。从生菜硝酸盐的累积效果看出，在各个施肥处理之间的差异显著，且化肥处理显著高于M、CK 处理（P<0.05）。施用有机肥生菜硝酸盐含量低的原因一方面可能是由于生物降解有机质，养分释放缓慢，蔬菜能更好地吸收养分；另一方面可能是有机质吸收和固定肥料中的NH+4，抑制了NH+4的硝化作用，促进了土壤的反硝化过程，减少了土壤中硝态氮形成，从而可以防止蔬菜对氮素的奢侈吸收，有效减少蔬菜中硝酸盐的累积[22-23]。

2.3不同处理对土壤酶活性的影响

不同施肥模式下土壤酶活性变化测定结果见表1。从土壤酸性磷酸酶活性对不同施肥方式的响应可以看出，有机施肥处理的土壤酸性磷酸酶活性最高，无肥处理（CK）次之，当地施肥处理反而较低。与无肥处理（CK）相比，有机肥处理的土壤酸性磷酸酶活性提高了39.3%，而当地施肥处理的则减少了13.2%。究其原因可能是有机肥施入后带入了一定量的有机磷和速效磷；另外，有机磷在微生物的作用下也会逐步释放出来，同时畜禽粪便在腐解过程中产生有机酸，活化了土壤中的磷素，使土壤磷的有效性增加[24]。无肥处理（CK）酸性磷酸酶活性大于化肥，推测可能是土壤严重缺磷，其土壤供磷能力远远不能满足作物生长的需要，致使刺激作物根系分泌较多的磷酸酶，以促进土壤有机磷的矿化来满足自身需要。

土壤脲酶活性对不同施肥方式的响应顺序和酸性磷酸酶活性一致，与无肥处理（CK）相比，有机肥处理的土壤脲酶活性提高了48.6%，这可能是有机肥施入土壤中，本身含有某些酶等活性物质，同时有机物料的施入，增加了土壤有机质的含量，为土壤微生物的活动提供了大量的基质，利于微生物的生长，从而可能增加了土壤脲酶的数量，或促进了土壤脲酶的活性，总体效应是使土壤脲酶的活性大幅度提高[25]。与CK相比，当地施肥处理脲酶活性减少了15.4%，可见土壤中碱解氮含量的高低并不完全取决于施氮量的高低，其原因可能是由于大棚施肥量大，过高的施肥量降低了微生物的数量，同时由于化肥施入土壤后，在脲酶的作用下尿素逐渐水解，使铵态氮含量增高，增加了酶促反应的产物，从而抑制了脲酶的酶促反应，使脲酶的活性降低[26]。

土壤蔗糖酶可使不能直接被植物吸收的蔗糖分解成葡萄糖和果糖，其活性的大小不仅揭示土壤有机碳积累与分解转化的规律，也是土壤肥力水平的重要指标。不同施肥模式下，土壤蔗糖酶活性大小为：M>T>T1>CK>T2。与无肥处理（CK）相比，有机施肥处理的土壤蔗糖酶活性提高了47.6%，原因可能是有机肥施入土壤，带来了大量的有机碳，并带入丰富的微生物和酶。

3结论与讨论

一般情况下蔬菜硝酸盐含量与其产量间存在着矛盾，即蔬菜硝酸盐含量降低了，蔬菜产量也降低，因此菜农为了获得较高的经济效益，在化肥施用过程中只注意化肥增产显著的一面，而不懂得肥料的报酬递减率，盲目加大施肥量，从而造成化肥利用率低、浪费严重，同时致使硝酸盐在蔬菜内大量积累[27]。

本试验中，与不施肥处理（CK）相比，其他几种施肥处理生菜产量提高了12%～62%。对生菜产量的增加效果方面，有机肥处理增产效果显著，各施肥模式之间（除M）的差异不显著。在几种不同的施肥模式下，有机肥处理的蔬菜不仅有较高的产量，而且植株体内硝酸盐含量也较低，硝酸盐含量低于785 mg/kg，达到二级标准，可以安全食用。本试验中生菜的硝酸盐含量随着化肥施肥量的增加而提高，T处理模式下硝酸盐含量最高，比对照增加了210.2%，达到了 1 147.42 mg/kg，小于1 440 mg/kg，达到三级标准，不允许生食，只能熟食[3]。

土壤酶活性对不同施肥模式有明显的响应，施用有机肥可以提高土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性，说明有机肥在提高生菜产量、促进土壤酶活性以及减少蔬菜中硝酸盐积累方面比化肥的效果要好。不同施肥模式之间土壤酶活性差异性显著，这也说明土壤酶活性与施肥模式密切相关，可以作为土壤肥力、土壤质量及土壤健康生物学指标。

综上所述，可以通过合理施肥来降低蔬菜硝酸盐含量。从既保证食用安全又能获得较高的生产效益和降低成本考虑，施肥模式T2或M不仅可以到达高产、高效益的目的，而且也降低了硝酸盐在蔬菜中的积累。

参考文献：

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