段云晶，王康才，李　柯，牛靈慧

氮素形態(tài)配比對桔梗硝酸鹽和亞硝酸鹽動態(tài)積累及營養(yǎng)品質的影響

段云晶，王康才*，李柯，牛靈慧

(南京農業(yè)大學 園藝學院，南京 210095)

摘要:以桔梗(Platycodon grandiflorum)為試驗材料，通過盆栽試驗研究了等氮條件下6種氮素形態(tài)及銨硝氮配比-N=100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100、CO(NH2)2)對桔梗根中硝酸鹽、亞硝酸鹽動態(tài)積累以及營養(yǎng)、藥用品質的影響。結果顯示：(1)桔梗根中硝酸鹽及亞硝酸鹽積累量以銨硝比為25∶75處理下最低；硝酸鹽積累量隨栽培時間的增長呈上升趨勢，尤其在10月采收時顯著增加，亞硝酸鹽變化趨勢則與之相反。(2)桔梗根中Vc含量在全硝態(tài)氮處理下最高，可溶性多糖含量在銨硝比為50∶50處理下最高，而可溶性蛋白及總游離氨基酸含量均在銨硝比為75∶25處理下達到最大值。(3)桔梗根中N、Cu、Mn、Zn積累量在酰胺態(tài)氮處理下最高，其Fe、Mg、Cu積累量在銨硝比為75∶25處理下最大。(4)桔梗根中總黃酮含量隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例增加而呈下降趨勢，并在酰胺態(tài)氮處理下達到最大；桔梗多糖及桔梗總皂苷含量均在銨硝比為25∶75處理下有最大值。研究發(fā)現，在銨硝比為25∶75處理下，桔梗根中硝酸鹽及亞硝酸鹽含量最低，桔梗多糖及總皂苷積累量最高，且Vc、游離氨基酸等品質指標含量也較高，有利于桔梗品質的提升；由于10月采收時桔梗根中硝酸鹽含量顯著增高，桔梗采收前不宜大量追施氮肥。

關鍵詞:桔梗；氮素形態(tài)；硝酸鹽；亞硝酸鹽；品質

桔梗(Platycodongrandiflorum)為桔?？平酃僦参?，別名鈴鐺花、包袱花、道拉基等，以根入藥，具有宣肺、利咽祛痰、排膿等功效，是中國傳統(tǒng)大宗中藥材之一。桔梗也是一種特色蔬菜，尤其在朝鮮、韓國，桔梗幼嫩莖葉及根可作蔬菜，是傳統(tǒng)的民族特色食品，市場需求很大，目前中國東北地區(qū)也開始食用。另外，桔梗根還可以做成罐頭、飲料、桔梗脯等。

近年來，在蔬菜栽培研究中，氮肥合理使用及硝酸鹽累積控制受到人們重視。在實際生產中，化肥過量施用普遍存在，從而導致作物體內硝酸鹽累積，肥料利用率下降，土壤理化性質變差，引起一系列影響生態(tài)環(huán)境和人類健康的問題[1-2]。尤其是根類植物，極易富集硝酸鹽[3]?？茖W研究發(fā)現，人體內攝取的硝酸鹽有70%～85%來自于食用蔬菜[4]，硝酸鹽進入人體后經功能微生物代謝為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽進入血液后，會與血紅蛋白強有力地結合，使其失去攜氧能力；亞硝酸鹽還是強致癌物亞硝胺的前體，可誘發(fā)消化系統(tǒng)癌變[5]。氮肥使用對植物中硝酸鹽的積累有直接影響，有研究表明氮素形態(tài)組合及配比影響蔬菜硝酸鹽含量，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮并用，既可降低硝酸鹽，又使蔬菜生長良好[6]。不同氮素形態(tài)影響不同植物對氮的吸收利用，進而通過碳氮代謝過程影響其產量與品質。為此，結合目前桔梗藥用及蔬菜產品的要求，本試驗研究了不同氮素形態(tài)及配比處理對桔梗栽培過程中根部硝酸鹽、亞硝酸鹽的動態(tài)積累、品質指標及次生代謝產物含量的影響，以期為桔梗氮肥的合理施用提供依據。

1材料和方法

1.1材料培養(yǎng)及處理

以產自山東淄博的一年生桔梗種苗為供試材料，經南京農業(yè)大學王康才教授鑒定為桔?？平酃?Platycodongrandiflorum)。于2014年3月選擇形態(tài)大小一致、無病蟲害的種苗在南京農業(yè)大學內進行盆栽試驗。盆高29 cm，直徑26 cm，每盆裝基質重986 g，栽培基質由蛭石和珍珠巖按照5∶1混合而成。每盆種10株，栽種時將種苗根部上端稍露出基質表面約1 cm左右，栽種后置于校內日光溫室內。植物生長所需大量元素采用霍格蘭營養(yǎng)液供給，微量元素以阿農營養(yǎng)液供給，基本營養(yǎng)液pH 6.0。所用試劑均為分析純(AR)。生長期間管理措施一致。

1.2測定項目及方法

分別于6、7、9、10月中旬采集桔梗根部鮮樣測定硝酸鹽及亞硝酸鹽含量，10月中旬桔梗收獲，取一部分鮮樣測定生理指標，剩余樣品則烘干打粉進行營養(yǎng)元素含量測定。硝酸鹽含量采用水楊酸-硫酸法測定；可溶性多糖含量采用蒽酮比色法測定；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250染色法測定；游離氨基酸總量采用茚三酮顯色法測定；Vc含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定[7]；亞硝酸鹽含量采用國家標準GB5009.33-2010中的測定方法[8]；N、Ca、Fe、Mg、Cu、Mn、Zn含量用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮法與電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)測定；總黃酮含量測定采用鋁鹽比色法[9]；總皂苷含量采用香草醛-硫酸比色法測定[10]；桔梗多糖含量采用苯酚-硫酸法[11]測定。

1.3數據處理

試驗數據采用Excel 2003和SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析，LSD法檢驗差異顯著性。

2結果與分析

2.1氮素形態(tài)及配比對桔梗根中硝酸鹽和亞硝酸鹽積累的影響

2.1.2亞硝酸鹽積累氮素形態(tài)對桔梗根中亞硝酸鹽的積累影響較顯著(表2)。其中，各處理根中亞硝酸鹽含量在6、7月份時變化趨勢一致，并以銨硝比50∶50處理下最高，其次為全硝、全銨處理，而銨硝比25∶75處理最低；在9、10月份時，酰胺態(tài)氮處理根中亞硝酸鹽含量最高，其次為銨硝比75∶25處理和全銨處理，而銨硝比25∶75處理的亞硝酸鹽含量最低，其較酰胺態(tài)氮、全銨、全硝處理分別降低了57.67%、52.41%、34.29%。同時，與硝酸鹽積累趨勢相反，各處理根中亞硝酸鹽積累隨栽培時間的延長基本呈下降趨勢。除酰胺態(tài)氮處理外，其他銨硝比處理根中亞硝酸鹽含量在9月有顯著下降趨勢，但在10月采收期全銨以及銨硝比為75∶25和50∶50處理亞硝酸鹽含量有回升趨勢，且在整個桔梗生長過程中全銨及酰胺態(tài)氮處理桔梗根中亞硝酸鹽含量均較高，說明銨態(tài)氮處理下桔梗根中亞硝酸鹽的還原減緩。

表1　氮素形態(tài)及配比對桔梗根中硝酸鹽積累的影響

注：同列數據后不同字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異；下同。

Note: The different letters after data in the same column mean significant difference among treatments at 0.05 level;The same as follows.

表2　氮素形態(tài)及其配比對桔梗根中亞硝酸鹽積累的影響

表3　氮素形態(tài)及其配比對桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白、游離氨基酸及Vc含量的影響

2.2氮素形態(tài)及配比對桔梗根中營養(yǎng)品質的影響

由表3可看出，銨態(tài)氮較有利于桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白及游離氨基酸的積累。其中，桔梗根中可溶性多糖含量在銨硝比50∶50、全銨處理下顯著高于其他處理，其次為銨硝比25∶75處理，全硝處理最低；銨硝比50∶50處理下根中可溶性多糖含量分別為全銨、全硝及酰胺態(tài)氮處理的1.04、1.81、1.65倍。同時，桔梗根中可溶性蛋白含量在銨硝比75∶25處理下最高，其次為全銨處理，全硝及酰胺態(tài)氮處理最低；銨硝比75∶25處理可溶性蛋白含量分別較全銨、全硝及酰胺態(tài)氮處理提高了25.42%、97.03%、98.79%。再次，氮素形態(tài)對桔梗根中游離氨基酸總量影響不明顯；相比較而言，銨硝比75∶25、全銨處理下游離氨基酸總量最大，其次為銨硝比25∶75、全硝及酰胺態(tài)氮處理， 銨硝比50∶50處理含量最低。另外，桔梗根中Vc含量在全硝處理下最高；而在酰胺態(tài)氮及銨硝比50∶50處理下最低，分別較最高值降低了40.24%、35.78%；銨硝比25∶75、75∶25處理的Vc含量僅次于全硝處理，三者無明顯差異，說明硝態(tài)氮較有利于桔梗根中Vc的積累。

2.3氮素形態(tài)及配比對桔梗根中含氮量及礦質元素積累量的影響

由表4可見，桔梗根中氮素(N)積累量隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例的增加而呈先上升后下降再上升趨勢，并以酰胺態(tài)氮處理桔梗根部氮素積累量最高，銨硝比75∶25處理次之，銨硝比50∶50處理最低。桔梗根中Ca、Fe、Mg元素積累量表現出與氮素積累量一致的變化趨勢。其中，桔梗根中Ca的積累量在全硝處理下最大，銨硝比25∶75處理次之，這可能與硝態(tài)氮供氮物質有關；桔梗根中Fe含量在銨硝比75∶25處理有最大值，其次為酰胺態(tài)氮、全硝處理，且三者間差異顯著；桔梗根中Mg積累量在全硝、銨硝比75∶25處理下較高，其次為酰胺態(tài)處理、銨硝比25∶75處理。另外，相比較而言，桔梗根中Cu、Mn、Zn元素積累量較少。其中，Cu元素積累量在銨硝比75∶25及酰胺態(tài)氮處理下有最大值(0.018 2 mg/株)，銨硝比25∶75處理次之；桔梗根中Mn含量隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例增加而呈下降趨勢，酰胺態(tài)氮處理最高，全銨處理次之，全硝處理最低；而桔梗根中Zn含量在酰胺態(tài)氮處理下最高，其次為銨硝比5∶75處理，說明酰胺態(tài)氮較有利于桔梗根中營養(yǎng)元素的積累。

表4　氮素形態(tài)及其配比對桔梗根中N、Ca、Fe、Mg、Cu、Mn、Zn積累量的影響

表5　氮素形態(tài)及其配比對桔梗根中桔梗多糖、總皂苷及總黃酮含量的影響

2.4氮素形態(tài)及配比對桔梗根中總黃酮、總皂苷及桔梗多糖含量的影響

氮素形態(tài)對桔梗根中總黃酮、總皂苷及桔梗多糖含量影響較大(表5)。其中，桔梗根中多糖含量在銨硝比25∶75、全銨及酰胺態(tài)氮處理下顯著高于其他3組處理，分別為15.03、14.37、14.06 mg·g-1，但三者無顯著差異；銨硝比50∶50處理下桔梗多糖含量最低，較最高值顯著降低了38.52%。桔梗根中總皂苷含量在銨硝比25∶75處理下最高(19.50 mg·g-1)且顯著高于其他處理，全硝、銨硝比25∶75處理次之，銨硝比50∶50、酰胺態(tài)氮處理最低，較處理最高值分別顯著降低了49.08%、47.08%。桔梗根中總黃酮含量在酰胺態(tài)氮處理下達到最大值，但與全銨處理差異不顯著；不同氮素形態(tài)配比處理中總黃酮含量隨著硝態(tài)氮比例的增加而降低，全硝處理下最低，說明銨態(tài)氮較有利于桔梗根中總黃酮的積累。

3討論與結論

3.1氮素形態(tài)與桔梗根中硝酸鹽、亞硝酸鹽動態(tài)積累的關系

硝酸鹽、亞硝酸鹽是衡量蔬菜安全品質的重要指標。世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農組織(FAO)1973年規(guī)定硝酸鹽、亞硝酸鹽的ADI值(日允許攝入量)分別為3.6 mg·kg-1·d-1、0.13 mg·kg-1·d-1。按中國人的平均體重60 kg計，則硝酸鹽、亞硝酸鹽日允許量分別為216和7.8 mg，若以人均日食菜量0.5 kg鮮重計，則蔬菜的硝酸鹽、亞硝酸鹽允許量分別為432和15.6 mg·kg-1，其中蔬菜經過鹽漬、煮熟后硝酸鹽含量分別減少45%、70%，依次折算，則硝酸鹽限量可分別擴大為785和1 440 mg·kg-1，而人體中毒的硝酸鹽濃度限量為3 099 mg·kg-1[12]。根據WHO規(guī)定，中國制定的蔬菜硝酸鹽限量標準為：一級標準432 mg·kg-1(生食允許)、二級標準785 mg·kg-1(生食不宜)、三級標準1234 mg·kg-1(生食、鹽漬不宜)、四級標準3 100 mg·kg-1(生食、鹽漬、熟食均不宜)[13]。中國對食品中亞硝酸鹽限量衛(wèi)生標準(GB18406.1-2001)規(guī)定，新鮮蔬菜中亞硝酸鹽(以NaNO2計)含量應≤4 mg·kg-1。本試驗中桔梗根中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量最高分別達25.52和1.63 mg·kg-1鮮重，遠低于國家規(guī)定的限量標準。但由于營養(yǎng)液供氮量與田間大規(guī)模栽培施肥量存在較大差距，考慮到亞硝酸鹽對人體危害較大，因此田間栽培時還需科學施肥，盡量降低桔梗根中亞硝酸鹽含量。

3.2氮素形態(tài)與桔梗營養(yǎng)品質及次生代謝的關系

蔬菜營養(yǎng)品質包括維生素、纖維素、氨基酸、糖分、蛋白質及礦質元素等因子。不同氮素形態(tài)處理下桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白及游離氨基酸含量差異是氮素形態(tài)影響桔梗碳氮代謝的具體表現。本試驗研究結果表明，桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白及游離氨基酸含量均隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例的增加而呈先上升后下降趨勢，三者含量均在全銨處理下三者含量均較高，說明銨態(tài)氮有利于桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白及游離氨基酸的積累，這與汪建飛等[15]、王華靜等[18]在菠菜和小白菜上的研究結果一致。其原因可能是硝態(tài)氮被吸收后需進行還原消耗能量，而銨態(tài)氮被吸收后在根部直接進行氮素同化，合成含氮有機物，從而提高可溶性蛋白及游離氨基酸含量；另一方面根部的氨基酸可經轉氨作用形成有機酸，從而為多種碳氮代謝提供碳架，提高可溶性多糖含量[18]。Vc作為人體必需營養(yǎng)物質，但人體內不能合成，需要從蔬菜和水果中攝取，且Vc可以阻斷N-亞硝基化合物的合成，具有抗癌作用。本試驗研究發(fā)現，桔梗根中Vc含量在全硝處理下最高，銨硝比25∶75處理次之，酰胺態(tài)氮處理最低，說明硝態(tài)氮較有利于Vc的積累，而銨態(tài)氮及酰胺態(tài)氮對Vc含量影響不明顯，這與田霄鴻等[19]在萵苣上的研究結果一致。

另外，總黃酮、總皂苷及多糖等次生代謝產物是桔梗藥用品質的表現。本研究結果表明桔梗根中桔梗多糖含量以銨硝比25∶75處理最高，其次為全銨及酰胺態(tài)氮處理，三者無顯著差異；同時，銨硝比25∶75處理下桔梗總皂苷含量達到最高，說明適當的氮素形態(tài)配比能有效提高桔梗根中桔梗多糖及總皂苷的含量。根據C/N平衡假說，植物體內碳水化合含量升高可使植物的含氮量相對下降，引起非結構碳水化合物過剩，從而促進萜類物質的合成[20]。桔梗皂苷屬于三萜類化合物，銨硝比25∶75及全硝處理下桔?？傇碥蘸枯^高，可能是由于氮素積累量相對降低，促進了桔梗皂苷的積累。另外，桔梗根中總黃酮含量隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例的增加呈下降趨勢，并以酰胺態(tài)處理最高，全銨處理次之，說明銨態(tài)氮較有利于桔梗根中總黃酮的積累。這可能與黃酮類化合物在植物體內合成代謝的起初源為光合產物[21]，而銨態(tài)氮較有利于桔梗根中可溶性多糖、可溶性蛋白及氨基酸等光合產物積累有關。

綜上所述，適當的氮素形態(tài)配比有利于桔梗根中硝酸鹽、亞硝酸含量的降低及相關食用、藥用品質的提升；酰胺態(tài)氮較有利于桔梗根中營養(yǎng)元素的積累；銨硝比25∶75處理下桔梗根中硝酸鹽及亞硝酸鹽含量最低，而桔梗多糖及總皂苷積累量高，且Vc等品質指標含量也較高，有利于桔梗品質的提升。同時，根據桔梗栽培過程中硝酸鹽的動態(tài)積累變化特征，桔梗采收前不宜大量追施氮肥。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Nitrate and Nitrite Accumulation and Nutritional Quality ofPlatycodongrandiflorumwith Different Nitrogen Forms and Ratios

DUAN Yunjing，WANG Kangcai*，LI Ke，NIU Linghui

(College of Horticulture，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)

Abstract:The pot culture experiment was conducted to study the effect of different nitrogen forms and ratios on the nitrate and nitrite accumulation and quality of Platycodon grandiflorum. The results showed that:(1) When -N was 25∶75, the contents of nitrate and nitrite reached their minimum values.The nitrate accumulation increased constantly during the cultivation process of P. grandiflorum.In contrast，while the nitrite accumulation decreased during the cultivation process of P. grandiflorum.(2) The content of Vc was the highest at the -N ratio of 0∶100. And the contents of soluble protein, amino acids,Fe,Mg,Cu were the highest at the -N ratio of 75∶25.(3) The contents of N,Cu,Mn and Zn had their maximum values under amide-nitrogen treatment.(4) The total flavonoids content decreased with the increasing of -N. At the -N ratio of 25∶75, the platycodin contents and polysaccharide contents of P. grandiflorum reached its maximum values. Studies had shown that: proper application of different nitrogen forms decreased the nitrate and nitrite contents and increased the quality of P. grandiflorum and the best treatment was the -N ratio of 25∶75. It was worth noting that nitrogen fertilizers should not be used before the harvest time of P. grandiflorum.

Key words:Platycodon grandiflorum; different nitrogen forms; nitrate; nitrite;quality

文章編號:1000-4025(2016)04-0738-07

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0738

收稿日期:2015-12-28;修改稿收到日期:2016-04-05

基金項目:工信部桔梗規(guī)范化與規(guī)?；a基地建設(2012)

作者簡介:段云晶(1991-)，女，在讀碩士研究生，主要從事藥用植物栽培生理與質量分析研究。E-mail:2014804168@njau.edu.cn *通信作者:王康才，教授，碩士生導師，主要從事藥用植物栽培與生理方面的研究。E-mail:wangkc@njau.edu.cn

中圖分類號:Q945.79;Q753

文獻標志碼:A