王海霞， 謝新太， 李裕榮

(1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 貴陽(yáng) 550001； 2．貴州省農(nóng)業(yè)科技信息研究所， 貴陽(yáng) 550006)

我國(guó)是世界上最大的農(nóng)業(yè)國(guó)，蔬菜生產(chǎn)與人民的生活質(zhì)量和健康密切相關(guān)。近年來(lái)，由于化肥的大量施用，使得土壤肥力下降，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化等多種生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，甚至危害人類(lèi)身體健康，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。水溶肥即水溶性肥料(Water soluble fertilizer，簡(jiǎn)稱(chēng)WSF)，是一種完全溶于水的速效多元復(fù)合肥料，含作物生長(zhǎng)所需要的全部營(yíng)養(yǎng)元素，能迅速溶于水，易被作物吸收，且吸收利用率較高，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于噴滴灌等水肥一體化設(shè)施農(nóng)業(yè)。本研究以白菜為試驗(yàn)材料，考察5種配方的水溶肥對(duì)白菜的品質(zhì)尤其是安全性以及土壤性質(zhì)的影響，以期為合理施用水溶肥提高蔬菜品質(zhì)和改善土壤性質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年11月至2014年2月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息所大棚內(nèi)進(jìn)行，水溶肥為購(gòu)自四川什邡川西興達(dá)化工有限公司的原料自行配制。白菜種子購(gòu)自貴州省農(nóng)科院園藝所。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以清水為對(duì)照，5種配方的水溶肥(具體配方見(jiàn)表1)，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，滴灌白菜，每周1次。

表1 水溶肥配方表

1.3 試驗(yàn)測(cè)定的內(nèi)容及方法

白菜Vc含量用2，6-二氯靛酚藍(lán)滴定法測(cè)定；白菜硝態(tài)氮含量采用酚二磺酸-分光光度計(jì)法測(cè)定；土壤pH采用電位法測(cè)定；土壤電導(dǎo)率采用電位法測(cè)定；土壤堿解氮采用堿蒸餾-標(biāo)準(zhǔn)酸滴定法測(cè)定；土壤有效磷用碳酸氫鈉浸提-分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.4 土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級(jí)[1]見(jiàn)表2，土壤酸堿性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3，土壤鹽分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表2 菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級(jí)

表3 土壤酸堿性分級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)

表4 土壤鹽分分級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn) μS /cm

注：蔬菜正常生長(zhǎng)的EC臨界值為600 μS /cm

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0 和Excel對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水溶肥對(duì)白菜品質(zhì)的影響

Vc是調(diào)節(jié)人體新陳代謝的一種重要的營(yíng)養(yǎng)元素，在蔬菜和水果中含量較多，其含量的多少是衡量蔬菜品質(zhì)好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。各個(gè)處理白菜Vc含量見(jiàn)表5。

表5 不同水溶肥配方對(duì)白菜Vc和硝態(tài)氮含量的影響

注：不同小寫(xiě)字母表示在(P<0.05)水平上差異顯著，下同。

由表 5 可以看出，與對(duì)照相比，5種水溶肥均能顯著提高白菜Vc含量。所有處理中，以配方 4 處理最高，為13.976 g/kg，較對(duì)照增長(zhǎng)了2.1倍，其次是配方 1，為13.204 g/kg，對(duì)照最低，為4.507 g/kg。5種水溶肥處理白菜Vc含量與對(duì)照相比均有顯著差異，各處理白菜中Vc的含量表現(xiàn)為配方 4 > 配方 1 > 配方 3 > 配方 5 > 配方 2 > 對(duì)照，含量分別較對(duì)照增長(zhǎng)210.10%、192.97%、172.33%、160.44%、66.10%。配方4白菜Vc含量較高可能是因配方中磷含量較高，有研究指出磷能有效地提高蔬菜和水果Vc含量[2-3]。還有研究表明，適量施用氮肥能提高蔬菜的Vc含量[4]，配方1可能就是氮含量較高，所以，其處理的白菜Vc含量較高。配方 5 的硝態(tài)氮含量最高，但是，其處理的白菜Vc含量卻不太高，可能是因?yàn)閂c含量與硝態(tài)氮肥用量雖然呈正相關(guān)關(guān)系，但是當(dāng)硝態(tài)氮含量超過(guò)某特定值時(shí)，Vc含量則會(huì)下降。

硝酸鹽是蔬菜最重要的品質(zhì)之一，而白菜是較易富集硝酸鹽的蔬菜之一。有研究表明，人體攝入的硝酸鹽有75%左右都是來(lái)自蔬菜[5]。硝酸鹽本身無(wú)毒或毒性較低，但硝酸鹽在人體內(nèi)在某些微生物的作用下可以被還原成有毒的亞硝酸鹽，能夠致使血液運(yùn)輸氧的能力下降，使人很容易患高鐵血紅蛋白癥，在嬰幼兒身上尤其明顯。另外，亞硝酸鹽還可在胃部形成亞硝酸胺，具有極強(qiáng)致癌能力[5]，對(duì)人體健康造成了嚴(yán)重威脅。1979年，聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)制定了食物中硝酸鹽限量標(biāo)準(zhǔn)，如果按人的體重以及每天食物總量計(jì)算的日允許量(ADI值)規(guī)定：硝酸鹽(按NaNO3計(jì))和亞硝酸鹽(按NaNO2計(jì))的日攝入量最高分別為 3.6 mg/kg·d和0.2 mg/kg·d體重。沈明珠等[5]根據(jù)聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織(WTO)和糧農(nóng)組織(FAO)的標(biāo)準(zhǔn)，按我國(guó)人均體重 60 kg 計(jì)，則日允許硝酸鹽攝入量為 216 mg，如果按人均每日食用新鮮蔬菜 500 g 計(jì)，則蔬菜的硝酸鹽允許量為432 mg/kg。由表5可知，與對(duì)照相比，5個(gè)水溶肥處理均不同程度的提高了白菜硝酸鹽的含量，說(shuō)明施肥是影響白菜體內(nèi)硝酸鹽含量的一個(gè)重要原因。配方 5 處理的白菜硝酸鹽含量最高，配方 3次之，兩個(gè)處理硝酸鹽含量分別為455.22 mg/kg和451.19 mg/kg，均大于蔬菜的硝酸鹽允許量432 mg/kg，所有處理白菜硝酸鹽含量表現(xiàn)為，配方 5 > 配方 3 > 配方 2 > 配方 4 > 配方 1 > 對(duì)照，5個(gè)水溶肥處理中，配方 1 處理的白菜硝酸鹽含量最低，為341.05 mg/kg ，其次是配方 4，為370.67 mg/kg ，說(shuō)明配方 1 和配方 4 處理的白菜衛(wèi)生品質(zhì)較高。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是配方 2 、3 、5 中鉀含量過(guò)高，配方 4 中磷含量較高。有研究表明，一定濃度范圍內(nèi)白菜中氮和硝酸鹽的含量隨所施氮肥的增多而升高，鉀肥能夠抑制白菜中氮和硝酸鹽的增加，而當(dāng)鉀接近某濃度時(shí)，又可以使白菜中硝酸鹽的含量迅速上升，磷在一定范圍內(nèi)有提高氮肥增加硝酸鹽含量的作用，且硝酸鹽含量與磷含量在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)[6]；也可能是配方 5 和配方 3 中硝態(tài)氮含量較高，所占比例較大所致，氮素積累是小白菜硝酸鹽積累的最主要的因素[7]。即當(dāng)硝態(tài)氮含量較高時(shí)，蔬菜中的硝酸鹽含量隨施加的硝態(tài)氮濃度的增加而增加[8]。如果能夠合理的搭配不同形態(tài)的氮肥，則可以有效降低蔬菜中硝態(tài)氮的含量[9-10]。

2.2 不同水溶肥配方對(duì)土壤環(huán)境的影響

2.2.1 不同水溶肥配方對(duì)土壤pH和電導(dǎo)率的影響

土壤 pH 值是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)之一，也是影響土壤肥力的因素之一。它直接影響土壤養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性，因此對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有直接的影響。同時(shí)土壤 pH值是反應(yīng)土壤酸堿程度的主要指標(biāo)，在pH值大于10.0 的土壤中，植物一般是不能生長(zhǎng)的。pH是代表與土壤固相處于平衡的土壤溶液中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，它受外界條件、也受土壤內(nèi)在性質(zhì)的影響。土壤pH對(duì)土壤養(yǎng)分富集、有機(jī)質(zhì)分解和微生物活性等都有非常重要的作用。各配方種植白菜后土壤pH見(jiàn)圖1所示。

圖1 不同配方水溶肥對(duì)土壤pH的影響注：不同小寫(xiě)字母表示在(P<0.05)水平上差異顯著，下同。

參考菜田土壤酸堿性分級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)，所有處理的土壤均為堿性土壤。由圖1 可見(jiàn)：白菜種植后土壤的pH值有不同程度的降低，其中，以配方 4的降幅最大，較種前降低了7.9%，與對(duì)照相比，5種水溶肥處理的土壤pH值均較對(duì)照低，說(shuō)明植物的種植和水溶肥的施用能夠使土壤“弱酸化”，降低土壤pH值。這可能是因?yàn)樗芊实氖┯檬沟猛寥乐械牡卦龆?，而有一部分氮就氧化成了硝態(tài)氮，從而致使pH下降[11]。有數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)蔬菜比較喜歡在微酸性及中性(pH=6.0 ～ 6.8)土壤中生長(zhǎng)[12]，對(duì)于白菜種植前土壤呈堿性(pH=8.37)，種植白菜后pH值降低，這更有利于白菜的生長(zhǎng)。方差分析顯示，5個(gè)處理的土壤pH值之間均有顯著差異，與對(duì)照比較，5個(gè)水溶肥處理均與之有顯著差異，pH具體表現(xiàn)為種前 > 對(duì)照> 配方 1 > 配方 3 > 配方 2 > 配方 5 > 配方 4，說(shuō)明配方 4 最有利于改善土壤pH值。

土壤溶液具有導(dǎo)電性，導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可用電導(dǎo)率表示。土壤電導(dǎo)率是測(cè)定土壤水溶性鹽的指標(biāo)，而土壤水溶性鹽是土壤的一個(gè)重要屬性，是判定土壤中鹽類(lèi)離子是否限制作物生長(zhǎng)的因素。各配方種植白菜后土壤電導(dǎo)率見(jiàn)圖2所示。

圖2 不同配方水溶肥對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

由圖2可知，土壤電導(dǎo)率配方 4 > 配方 1 > 配方 3 > 配方5 > 配方 2 > 種前 > 對(duì)照，與對(duì)照相比，5個(gè)水溶肥處理的土壤電導(dǎo)率均與對(duì)照有顯著差異(P< 0.05)，與種前相比，白菜種植后，對(duì)照的電導(dǎo)率有所減小，這可能是白菜為滿(mǎn)足自身的生命活動(dòng)的需要，從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)使得土壤中的離子濃度降低所致。5個(gè)水溶肥處理均提高了土壤電導(dǎo)率，最高的是配方4 ，為231 μS/cm，仍處于極低鹽度水平(< 250 μS/cm)，適宜蔬菜生長(zhǎng)。最主要原因可能是給白菜施肥使得土壤中離子濃度升高，但是又因施加的肥料量少而不至使離子濃度過(guò)高，因此電導(dǎo)率雖然升高但幅度并不大。

2.2.2 不同水溶肥配方對(duì)土壤氮含量的影響

氮是植物生長(zhǎng)必需的大量元素之一，它對(duì)植物的生命活動(dòng)、作物產(chǎn)量及其品質(zhì)都有非常重要的作用，是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)物的組成元素，也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。土壤氮含量通常用來(lái)衡量土壤氮素的基礎(chǔ)肥力[13]。各個(gè)處理土壤堿解氮測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3所示。

圖3 不同配方水溶肥對(duì)土壤堿解氮的影響

由圖3可見(jiàn)，白菜種植前后堿解氮含量在150.6 ～ 327.8 mg/kg之間，配方1處理的土壤堿解氮含量最高，為327.8 mg/kg，是對(duì)照的2倍多，這與土壤中氮含量與所施氮肥的量正相關(guān)相吻合。對(duì)照的堿解氮含量最低，其原因在于該處理的白菜從土壤中吸收氮素，但是又沒(méi)有外援氮素補(bǔ)給，故土壤中的氮較種植白菜前有所減少。方差分析顯示，5種水溶肥處理的土壤堿解氮較對(duì)照和種前含量高，且差異顯著，說(shuō)明水溶肥的施用能夠提高土壤堿解氮的含量。參考菜田土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所有處理土壤均處于高等級(jí)，配方1處理的土壤氮含量最高，配方2和配方 4 次之。參照菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級(jí)，配方1處理的土壤氮含量過(guò)高，可能會(huì)影響地下水環(huán)境。

2.2.3 不同水溶肥配方對(duì)土壤磷含量的影響

有效磷是土壤有效磷貯庫(kù)中對(duì)作物最為有效的部分，能夠直接供作物吸收利用，因而是評(píng)價(jià)土壤供磷能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)[14]。各處理土壤有效磷含量見(jiàn)圖4所示。

圖4 不同配方水溶肥對(duì)土壤有效磷的影響

由圖4可見(jiàn)，白菜種植前與種植后對(duì)照處理的土壤有效磷變化不大，差異不顯著，這可能是因?yàn)榘撞藢?duì)磷的吸收較少。配方2、3、5 處理的土壤有效磷較低，可能是因?yàn)榕浞街锈浐枯^高，孫紅梅等[15]的研究表明鉀能夠促進(jìn)光合作用進(jìn)行，進(jìn)而促進(jìn)了白菜對(duì)磷的吸收。配方1和配方4處理的土壤有效磷分別為118.23 mg/kg和83.66 mg/kg，與對(duì)照差異顯著，參考菜園土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況的分級(jí)(表2)，配方4處理的土壤處于較適宜水平，配方2、3、5和種前均處于缺乏水平，CK處于嚴(yán)重缺乏水平，配方1處理的土壤有效磷含量過(guò)高，這可能會(huì)給周邊的水環(huán)境造成一定的不利影響。

3 結(jié)論

給白菜滴灌不同配方的水溶肥能夠不同程度的提高白菜Vc含量，與對(duì)照相比，配方4處理白菜Vc含量較對(duì)照增幅最大達(dá)210%，不同配方水溶肥處理對(duì)白菜硝酸鹽含量影響較大，其中配方5和配方3處理白菜硝酸鹽含量超過(guò)蔬菜的硝酸鹽允許量432 mg/kg，其他處理白菜硝酸鹽含量在安全范圍內(nèi)。適合的水溶肥配方還能夠不同程度的提高土壤氮、磷的含量，改善土壤pH值和電導(dǎo)率，這在一定程度上有利于土壤酸堿度和土壤肥力的改善，提高土壤的生產(chǎn)能力，其中配方4 效果最佳。綜上所述，合理施用水溶肥不僅可以提高白菜營(yíng)養(yǎng)和衛(wèi)生品質(zhì)，還可以改善土壤環(huán)境，調(diào)節(jié)土壤pH，提高土壤肥力，這為研究水溶肥對(duì)白菜及土壤的影響提供了一定的參考。

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