肥料组合对生菜硝酸盐和重金属的影响.doc

刘启东等：肥料组合对生菜硝酸盐和重金属的影响 51肥料组合对生菜硝酸盐和重金属的影响刘启东1, 2，王正银2*，陈玉成21. 陕西科技大学资源与环境学院，陕西 咸阳 712081；2. 西南农业大学资源与环境学院，重庆 北碚 400716摘要：通过田间试验研究了不同肥料组合处理对生菜硝酸盐和重金属累积的影响。结果表明，加施复合剂的3个处理对生菜硝酸盐的降低效果较好，其中施用双氰胺的组合处理在3个生长时期的降低幅度分别为24%、20.1%、65.4%，降低作用均为最大；施用植物材料处理的生菜Hg质量分数最大，高磷组合处理生菜的Cr、Cd、As和Pb质量分数最大，过磷酸钙增加了Cr、Cd、As和Pb的有效性，氯化钾对重金属影响不明显；仅加施微量元素和施用双氰胺组合处理的卫生品质最好，高磷组合处理卫生品质最差。关键词：肥料组合；生菜；硝酸盐；重金属中图分类号：X56 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）01-0048-04表2 田间试验方案Table 2 Scheme of field experiment处理施肥量/(kghm-2)代号NP2O5K复合剂处理1(对照)22500T1(CK)处理222575150T2处理322515075T3处理422575150C1T4处理522575150C2T5处理622575150C3T6硝酸盐是人类致癌物质_亚硝胺的前体，过量的重金属通过食物链进入人体后对人体健康也会产生严重危害。氮肥长期不合理的使用，工业“三废”的大量产生以及化肥所携带的重金属离子进入土壤，均使蔬菜卫生品质明显下降。叶菜是一类以鲜嫩的营养体_茎叶为食用对象的蔬菜，而新鲜的茎叶是硝酸盐、重金属等污染物累积的主要场所。叶菜体内硝酸盐和重金属不仅受本身因素影响，还与施肥等外界因素有关；化肥作为一种化学物质，进入土壤以后必然对土壤的理化性质产生重要影响，从而影响土壤植物系统硝酸盐、重金属的迁移和转化。同时，作为农业管理措施之一，施肥操作简单，成本低，对于控制蔬菜硝酸盐和重金属具有可行性。因此，针对叶类蔬菜营养特性研究施肥对蔬菜硝酸盐和重金属影响，对于提高该类蔬菜营养价值、保护人体健康和生态环境具有重要的意义。本试验研究了施肥对生菜不同采收期的产量、硝酸盐以及收获时重金属的影响，并对收获时硝酸盐和重金属质量分数进行综合评价，以期为选择叶菜最佳收获期和生产优质、安全、营养的蔬菜提供理论依据。1 材料和方法1.1 供试材料供试的菜园土壤取自重庆市白市驿镇高田坎村蔬菜地，系遂宁组母岩发育而成的紫色土。pH为7.80 mgkg1，碱解氮、有效磷和有效钾分别为135、23.6和93.7 mgkg1，有效锌、有效硼和有效钼分别为1.35、0.23和0.08 mgkg1。供试作物是生菜，品种为半结球。供试肥料分别为：尿素，w(N)为46%；过磷酸钙，w(P2O5)为12%；氯化钾，w(K2O)为60%。土壤和主要肥料的重金属质量分数见表1。由硼砂w(B)为17%、硫酸锌w(Zn)为23%、钼酸铵w(Mo)为54%组成的复合剂C1，复合剂C1和双氰胺(DCD)组成的复合剂C2，复合剂C1和植物材料P7组成的复合剂C3(表2)。表1 土壤和肥料重金属质量分数Table 1 Quality fraction of heavy metals in soil and fertilizers mgkg-1项目HgCrCdAsPb基础土壤0.12173.430.5007.41867.54尿 素0.0273.0000.1900.3620.430氯化钾0.03613.850.3600.0322.400过磷酸钙0.56542.350.60011.3538.291.2 田间试验方法田间试验于2002年9月至12月进行。小区面积5.80 m2，共设6个处理，每个处理重复4次，随机排列(表2)。试验首先以磷、钾肥作基肥进行穴施，在蔬菜移栽后的第5 d，将氮肥与硝酸盐复合剂按一定比例混合溶于水，按304030穴施3次。从最后一次追肥的第8 d即生菜移栽后的第36 d开始采样，以后每隔7 d采1次样，共取3次，每次取样4株，分别测定其生物量、硝酸盐质量分数，最后一次采样的同时进行收获，取部分鲜样用去离子水洗净，烘干粉碎，密闭保存，测定其中的重金属质量分数。1.3 测试方法表3 不同时期生菜硝酸盐质量分数Table 3 Quality fraction of nitrate of romaine lettuce at different stages处理w(第36 d)w(第43 d)w(第50d)/(mgkg-1)%/(mgkg-1)/%/(mgkg-1)/%T1715.5100549.5100516.3100T2676.894.6516.394.0488.694.6T3676.894.6494.290.0475.492.1T4549.576.8488.688.9200.738.9T5543.976.0438.879.9178.734.6T6660.292.3494.289.9316.361.3肥料重金属参照土壤重金属测定方法进行测定；土壤、植株的其它测定项目均按常规方法进行测定1。1.4 数据分析与评价方法应用DPS软件分析生菜5种重金属质量分数与磷肥、钾肥施用量之间的相关性。 （1）2 （2）(1)和(2)式中Ci代表生菜重金属元素或硝酸盐的实测值；Ci为相应重金属元素或硝酸盐的标准值，其中硝酸盐标准值3为432 mgkg-1，蔬菜重金属质量分数的标准(GB/T18406.1-20010)为：w(Hg) 0.01 mgkg-1，w(Cr)0.50 mgkg-1，w(Cd)0.05 mgkg-1，w(As)0.50 mgkg-1，w(Pb)0.20 mgkg-1，Ii分别为生菜各重金属元素和硝酸盐的权重值。2 结果与讨论2.1 肥料组合对生菜生物量的影响肥料组合处理在不同采收期均使生菜生物量增加，增加的范围为28%80%，相同处理生菜的生物量随生长期的延长而快速增加(图1)。在第1、2次采收时生菜生物量的增加幅度比收获时大，其中以与加施复合剂的3个处理正效应较大。在前2次采收时，T3的生物量均低于T2，但收获时的生物量大于T2，说明随着生长期延长高磷组合的增产效果好于高钾组合。收获时T5的生物量最大，是理想的肥料组合。2.2 肥料组合对生菜硝酸盐的影响不同肥料组合处理在3个不同时期均能降低生菜硝酸盐质量分数，降低作用由大到小的依次为：收获(23.1%73.4%)第2次采收(6.0%20.1%)第1次采收(5.4%24.0%)(表3)。加施硝酸盐复合剂的3个处理硝酸盐质量分数较低，其中T5在3次采收时降低作用均为最大，T6次之，这主要是由于DCD延缓了土壤铵态氮的转化4，有机肥养分释放缓慢、促进反硝化作用进行5以及含有较多的对NH4+起吸附和固定作用的酚、糖、醛类化合物及羧基6，从而减少植株对硝态氮的吸收。T3的硝酸盐质量分数始终小于T2，说明高磷低钾的组合比高钾低磷的组合对生菜的降低效果更好。所有处理硝酸盐的变化趋势均为始终降低，表明用以延长采收时间来降低生菜硝酸盐方法是可行的。2.3 肥料组合对生菜重金属的影响图1 不同时期生菜生物量Fig. 1 Biomass of romaine lettuce at different stages除了T4的Hg和T2的As外（可能与原土壤之间差异有关），5个肥料组合处理重金属质量分数大于或等于对照，并且5个处理的Pb质量分数均超过了国家无公害蔬菜重金属限量标准（GB/T18406.12001）；5种重金属增加幅度不同，Hg为010%，增加幅度较小；Cd为29%117%，As为37%125%，增加幅度较大；生菜Hg质量分数最大的是T6，可能是植物材料P7分解的低分子有机物与Hg发生络合7，从而增加Hg的有效性；Cr、Cd、As和Pb质量分数最大的均是T3，相关性分析得知，过磷酸钙施用量与Cr、Cd、As和Pb的质量分数相关性显著，其中极显著的是Cr、Cd（r1=0.918，r2=0.934），这既与Ca+2与重金属离子之间相互作用有关8，也与PO4-3对重金属离子作用9以及过磷酸钙的致酸性10、本身携带的重金属有关；T4的Cr和As质量分数大于T2，表明微量元素Zn、Mo、B促进Cr和As的有效性增加；T4和T5重金属质量分数相差不大，表明DCD对重金属的影响不明显。图2 不同处理硝酸盐和重金属综合指数Fig. 2 Synthetical index of nitrate and heavy metals in different treatments氯化钾施用量与5种重金属相关性均不明显，可能因为供试的土壤是微碱性，土壤含钙量较高，少量钾的施入对土壤吸附重金属离子能力改变不大10；Pb与Cr的相关性极显著（r3=0.931），与As相关性显著（r4=0.830），Cr与As之间也有显著的相关性（r5=0.826），Hg与Cr和As之间具有负相关，这对于重金属的有效性也有着重要的影响（表4）。表4 收获时生菜重金属质量分数Table 4 Quality fraction of heavy metals of romaine lettuce at harvest time处理w(Hg)w(Cr)w(Cd)w(As)w(Pb)/(mgkg-1)%/(mgkg-1)%/(mgkg-1)%/(mgkg-1)%/(mgkg-1)%T10.00101000.2171000.00521000.0161000.176100T20.00101000.2781280.00821580.01593.70.223127T30.00101000.3531630.01132170.0362250.298169T40.000990.00.3201480.00671290.0221370.248141T50.00101000.2891330.00791520.0221370.258147T60.00111100.3191470.00881690.0251560.2931662.4 肥料组合对生菜硝酸盐和重金属影响的评价将收获时生菜的硝酸盐和重金属的数值代入(1)和(2)式，求得6个处理的综合指数如图2。从图2可以看出，T4和T5的综合指数最小，卫生品质最好；综合指数较大的是T3和T6，最大的是T3，其卫生品质最差。3 结论（1）不同肥料组合处理不同采收时期均降低生菜硝酸盐质量分数。配施复合剂的3个处理对硝酸盐降低作用较大，其中T5即NPK(225-75-150)+复合剂2(Mo，B，Zn，DCD)组合的降低效果最好。（2）与对照相比，5个肥料组合处理(个别处理除外)促进重金属质量分数增加，T6即NPK(225-75-150)+复合剂3(Mo，B，Zn，P7)组合Hg质量分数最大，而其它4种重金属质量分数最大的为T3即NPK(225-150-75)；过磷酸钙增加了Cr、Cd、As和Pb的有效性，氯化钾对重金属影响不明显。（3）T4即NPK(225-75-150)+复合剂1（Mo，B，Zn）组合和T5的综合指数最小，卫生品质最好；综合指数最大的是T3，卫生品质最差。参考文献：1鲍士旦. 土壤农化分析M. 北京: 中国农业出版社, 2000.BAO SHIDAN. 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