硫脲用量對菠菜生理指標(biāo)及土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響

1、何盈等：硫脲用量對菠菜生理指標(biāo)及土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響 2417硫脲用量對菠菜生理指標(biāo)及土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響何盈，蔡順香，陳子聰，何春梅，王煌平，羅濤*福建省農(nóng)科院土壤肥料研究所，福建 福州 350013摘要：采用盆栽法，研究了硫脲不同用量(0%、1%、3%、5%、7%)對菠菜生長、硝酸鹽累積、土壤氮含量及葉綠體色素含量的影響。結(jié)果表明，不同硫脲用量對菠菜的單盆重、株高均有提高。隨硫脲用量的增加，菠菜葉綠體色素含量均有提高；硫脲能顯著降低菠菜硝酸鹽含量，隨著硫脲用量的增加，降低效果提高，其中硫脲用量為7%時，降低效果達極顯著水平。硫脲對土壤硝態(tài)氮累積的抑制作用隨硫脲用量的增加而增強，硫脲用量達7%時

2、，抑制作用表現(xiàn)為極顯著。關(guān)鍵詞：硫脲；菠菜；硝酸鹽累積；土壤氮素；葉綠體色素中圖分類號：S157.4+1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-2175（2008）06-2413-05我國是世界上消耗氮肥最多的國家，氮肥一直是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵1。近年來，以化學(xué)氮肥使用量占我國化學(xué)氮肥總量之首2。氮素對植物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成與品質(zhì)好壞有極為重要的作用3。在蔬菜生產(chǎn)中，為了追求蔬菜產(chǎn)量，尿素作為主要化學(xué)氮肥已被普遍使用，且用量大，頻率高4。但過量的施用氮肥不僅降低蔬菜品質(zhì)，而且會加大對環(huán)境污染。事實證明，與傳統(tǒng)肥料相比，添加硝化/脲酶抑制劑的肥料對土壤尿素氮轉(zhuǎn)化、土壤的硝化以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)、環(huán)境效益

3、等方面具有積極的作用5。硫脲是日本最早使用的硝化抑制劑，也是一種脲酶抑制劑6-7。目前，國內(nèi)外很多復(fù)合肥產(chǎn)品都含有一定量硫脲，但在蔬菜種植施用量上，缺乏報道。因此，本文測定了尿素配施不同用量水平硫脲對菠菜產(chǎn)量、株高、植株硝酸鹽、土壤的氮素含量及葉綠體色素的影響，從而為硫脲的科學(xué)施用提供理論參考。1 材料與方法1.1 試驗設(shè)計試驗在福建省農(nóng)科院土肥所的網(wǎng)室內(nèi)進行。供試土壤采自福州閩候白沙鎮(zhèn)大田耕層，前茬為水稻。土壤（風(fēng)干土）有機質(zhì)含量17.9 g·kg-1，全氮1170.0 mg·kg-1，堿解氮93.0 mg·kg-1，速效磷41.3 mg·kg-1，速

4、效鉀50.7 mg·kg-1，pH值5.38，測定方法均用常規(guī)分析法8。供試作物為漳州市芝城俊得種子公司提供的抗熱大葉虎耳菠菜（Spinacia oleracea L.）。試驗設(shè)5個不同硫脲用量，分別占純氮量的0%、1%、3%、5%和7%。處理：1）0%，不添加硫脲處理；2）1%，添加1%硫脲處理；3）3%，添加3%硫脲處理；4）5%，添加5%硫脲處理；5）7%，添加7%硫脲處理，每處理施肥量以每千克土施0.34 g純氮，0.12 g P2O5、0.24 g K2O計，硫脲施用量以純氮量的百分?jǐn)?shù)計。每處理設(shè)3重復(fù)。每盆裝土8 kg（以干土計），氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀

5、。肥料全部作基肥一次性在裝盆時與土壤混勻施入。試驗于2006年10月8日播種，當(dāng)菠菜生長到4片真葉時每盆定植6株，出苗55 d采收。菠菜生長期間，根據(jù)盆土干濕和菠菜生長情況，采用稱量法進行澆灌，使不同處理的土壤水分含量基本一致。1.2 測定方法1.2.1 蔬菜硝酸鹽含量測定鎘柱還原法8：取新鮮樣品，用去離子水洗凈，用吸水紙吸干，稱重，剪碎后放入勻漿機中搗碎。取20 g勻漿用70 以上去離子水洗入250 mL容量瓶，加6 mL飽和硼砂溶液搖勻，然后加2 mL硫酸鋅溶液（300 g·L-1）、2 mL亞鐵氰化鉀溶液（150 g·L-1）及正辛醇3滴，搖勻、定容、過濾，吸取1 m

6、L濾液加19 mL氨緩沖液（pH9.6）后，通過氨緩沖液沖洗過的鎘柱將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，然后再取上述濾液測定其亞硝酸鹽含量，通過差減法推算菠菜硝酸鹽含量。1.2.2 土壤硝態(tài)氮含量測定采收菠菜的同時，取每盆中020 cm土層。稱取20 g土壤樣品，加入100 mL 2 mol·L-1氯化鉀溶液（水土比為51），振蕩60 min后過濾。提取土壤浸提液2 mL，加氨緩沖液后，通過稀氨緩沖液沖洗過的鎘柱將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，依次加入1 mL對氨基苯磺酸和1 mL -鹽酸萘胺，在538 nm下比色，測定吸光度。然后再直接測定上述土壤浸提液的亞硝酸鹽含量，通過差減法推算土壤硝態(tài)氮含量。圖

7、1 不同水平硫脲對菠菜硝酸鹽累積的影響Fig. 1 Effect of diferent dosage of thiourea on nitrate accumulation of spinach1.2.3 土壤銨態(tài)氮含量測定采用靛酚藍比色法9，吸取土壤浸提液（1.2.2中制備）210 mL于50 mL容量瓶中。用2 mol·L-1氯化鉀溶液補足至10 mL，然后用水稀釋至約30 mL。依次加入5 mL酚溶液和5 mL次氯酸鈉堿性溶液，搖勻，在20 左右放置1 h后，加入1 mL掩蔽劑酒石酸鉀鈉溶液（400 g·L-1）與EDTA二鈉鹽溶液（400 g·L-1）等

8、體積混合，每100 mL混合液加0.5 mL氫氧化鈉（10 mol·L-1），然后用水定容，在625 nm波長測定其吸光值。1.2.4 葉綠體色素的測定葉綠體色素的測定10：首先選取植株倒數(shù)第3片完全展開葉并沿葉片基部剪下，用去離子水洗凈并用吸水紙吸干，用打孔器在葉片均勻鉆取小葉碟，取l020個小葉碟，混勻后稱取0.1 g小葉碟，加入浸提液浸提液按照無水乙醇：98%丙酮：去離子水=45%45%10%配制20 mL于暗處浸提24 h，用722分光光度計檢測470 nm，645 nm和665 nm波長下的吸光值，最后計算葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。2 結(jié)果與分析2.1 不同水平

9、硫脲對菠菜單盆重和株高的影響表1 不同用量硫脲對菠菜單株重和株高的影響Table 1 Effect of diferent dosage of thiourea on single plant height and weight of spinach處理單株重/(g·盆-1)株高/cm0%2.56±0.05cB12.77±0.07cB1%2.69±0.11cB13.07±0.24bcAB3%4.30±0.49bAB13.97±1.09abcAB5%5.60±0.63abA14.77±0.03abAB7%5

10、.93±0.56aA15.57±0.38aA從表1可看出，添加了硫脲的處理無論在單盆重還是在株高上都有一定的增長，而且菠菜單盆重和株高隨著硫脲用量的增大而增大。1%、3%、5%和7%處理與0%處理比較，菠菜單盆重分別增加了4.9%、67.9%、118.7%和131.5%，其中3%處理單盆重達顯著水平；5%和7%處理達極顯著水平。菠菜株高分別增加了2.3%、9.3%、15.7%和21.9%，其中5%處理株高增長達顯著水平，7%處理達極顯著水平。2.2 硫脲不同用量對菠菜硝酸鹽含量的影響從圖1可以看出，硫脲的施用均引起了菠菜硝酸鹽含量不同程度的降低。其中，與空白對照（0%處理）

11、相比，1%處理雖在一定程度上降低菠菜硝酸鹽含量，差異不顯著；從3%7%處理，菠菜硝酸鹽含量顯著降低，降低程度分別達16.90%、21.76%、31.75%，其中7%處理對菠菜硝酸鹽含量的降低達極顯著水平。2.3 硫脲不同用量對土壤氮素含量的影響不同用量硫脲對土壤氮素含量的影響結(jié)果如表2。可以看出硫脲用量的增加，引起了土壤硝態(tài)氮含量的下降，隨著硫脲用量的增加土壤硝態(tài)氮含量顯下降趨勢；而土壤銨態(tài)氮含量變化相反，隨著硫脲用量的增加土壤銨態(tài)氮含量顯上升趨勢。與0%處理比較，1%處理的土壤硝態(tài)氮降低、銨態(tài)氮含量升高，但未達顯著水平；3%、5%處理對土壤硝態(tài)氮累積的抑制作用顯著，7%處理抑制效果達極顯著水

12、平，說明3%、5%和7%處理均能顯著地抑制土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，使氮肥較長時間以銨態(tài)氮形態(tài)保持在土壤中，從而減少土壤硝態(tài)氮累積和氮肥的淋溶損失。表2 硫脲不同用量對土壤有效氮含量的影響Table 2 Effect of diferent dosage of thiourea on concentration of available N in soil mg·kg-1處理土壤硝態(tài)氮土壤銨態(tài)氮0%122.52±4.78cC255.83±7.30cC1%114.86±1.07cBC262.40±4.81cC3%104.41±1.47bB

13、309.59±4.16bB5%101.57±3.07bB318.46±7.49bB7%82.86±2.56aA372.29±10.45aA2.4 硫脲不同用量土壤硝態(tài)氮含量與菠菜硝酸鹽含量的關(guān)系從圖2中可以看出，土壤硝態(tài)氮含量與菠菜硝酸鹽含量呈極顯著直線相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)公式為y=26.49x+297.97，相關(guān)系數(shù)R2=0.6299*。說明菠菜硝酸鹽含量隨土壤硝態(tài)氮含量的增加而增加，隨著硫脲用量增加，顯著降低了土壤中硝態(tài)氮含量，從而降低了菠菜的硝酸鹽含量。圖2 不同處理土壤硝態(tài)氮含量與菠菜硝酸鹽含量的關(guān)系Fig. 2 Relation betw

14、een the content of nitrate in spinach and the content of NO3-N in soil under different treatments2.5 硫脲不同用量對菠菜葉綠體色素的影響由表3看出，與空白對照相比，1%硫脲用量未能顯著提高菠菜葉綠素a含量，3%7%硫脲用量顯著提高菠菜葉綠素a含量；1%5%硫脲用量對菠菜葉綠素b含量的影響不顯著，7%硫脲用量極顯著提高菠菜葉綠素b含量；菠菜類胡蘿卜素含量隨硫脲用量的增加而增加，其中3%7%硫脲用量對菠菜類胡蘿卜素含量的提高較明顯，均達顯著或極顯著水平。表3 不同水平硫脲對菠菜葉綠體色素的影響Tab

15、le 3 Effect of diferent treatments of thiourea on the content of chloroplast pigments in spinach mg·g-1處理葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜0%1.17±0.06bB0.52±0.02bB0.72±0.06bB1%1.65±0.28abAB0.70±0.12abAB1.00±0.16aAB3%1.70±0.13aAB0.71±0.06abAB1.03±0.08aAB5%1.70±0.11aAB

16、0.72±0.06abAB1.04±0.07aAB7%2.04±0.06aA0.85±0.02aA1.20±0.03aA3 討論硝化抑制劑能抑制土壤硝化作用，影響作物產(chǎn)量、降低蔬菜硝酸鹽含量、調(diào)整氮肥的供應(yīng)量、供應(yīng)形式和供應(yīng)時間，減少氮肥的淋溶及提高氮肥的利用率11。至今，已有許多關(guān)于硝化抑制劑增產(chǎn)作用的報道，柳金來等在水田中施用硫脲可使水稻增產(chǎn)9.0%，在玉米田中施用硫脲玉米增產(chǎn)幅度10.2% 12。余光輝等把硫脲與其他幾種抑制劑配合施用對小白菜產(chǎn)量也起到了增產(chǎn)和降低小白菜硝酸鹽的效果13。本試驗表明，添加17%硫脲添加量對菠菜單盆重和株高都

17、有增長效果，菠菜單盆重分別增加了4.9%、67.9%、118.7%和131.5%，菠菜株高分別增加了2.3%、9.3%、15.7%和21.9%，特別3%7%硫脲添加量增長效果均達顯著水平。這與孫愛文研究添加硫脲能延緩?fù)寥滥蛩氐D(zhuǎn)化和使玉米增產(chǎn)的結(jié)果基本一致7。從營養(yǎng)意義來講，作物在生長發(fā)育過程中主要吸收銨態(tài)氮和硝態(tài)氮兩種礦質(zhì)氮源14。大量施用氮肥使土壤中硝態(tài)氮含量增加，且蔬菜硝酸鹽含量與土壤硝態(tài)氮含量成正相關(guān)，因此，使蔬菜對硝酸鹽的吸收量超過同化量，導(dǎo)致蔬菜體內(nèi)硝酸鹽累大量累積15-17。添加硝化抑制劑能抑制土壤中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，有效地抑制土壤硝態(tài)氮累積，從而減少蔬菜從土壤中吸收硝態(tài)氮，降

18、低硝酸鹽在蔬菜中的累積11。本研究表明，在菠菜生長55 d后（播種到采收）硫脲仍然在起作用，抑制土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的效果隨著硫脲用量的增大而加強；菠菜硝酸鹽含量與土壤硝態(tài)氮含量成極顯著正相關(guān)，硫脲用量的增大減少了土壤硝態(tài)氮含量，從而隨著硫脲用量的增大，菠菜硝酸鹽含量降低的效果隨之加強。硫脲用量在1%時對菠菜硝酸鹽含量降低和土壤硝態(tài)氮累積就起到抑制作用，硫脲用量在3%、5%時，起到顯著抑制作用，硫脲用量達7%時，抑制作用表現(xiàn)為極顯著。葉綠素作為植物進行光合作用的主要色素，含量的高低能夠反映光合作用水平的強弱18，它是人們食用綠葉蔬菜獲得多種重要礦物質(zhì)元素的途徑之一，也是植物吸收氮素后轉(zhuǎn)化為蛋

19、白氮的形式之一19。葉綠素含量的高低直接反應(yīng)了土壤氮素養(yǎng)分的供應(yīng)程度，影響葉綠素代謝的因素都將直接影響植物的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成20-21。本研究中，葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量隨著硫脲用量的增加而增加，硫脲用量1%時，葉綠素a、葉綠素b含量增加不顯著，類胡蘿卜素含量顯著增加；硫脲用量3%、5%時，葉綠素a、葉綠素b含量和類胡蘿卜素含量均顯著增加；硫脲用量達7%時，三者含量皆表現(xiàn)為極顯著增加。對于葉綠素的形成而言，同一氮濃度處理下，葉綠素含量隨銨態(tài)氮濃度的增加而增加22，本研究通過添加硫脲更多地把土壤氮素以銨態(tài)氮形態(tài)留在土體內(nèi)，從而調(diào)控土壤養(yǎng)分對植株的供應(yīng)形式，影響菠菜葉綠體色素含量，進而

20、反映了作物應(yīng)用硝化抑制劑與氮肥配施增產(chǎn)的生理生化機理。本試驗在最高硫脲用量時,仍然對蔬菜產(chǎn)量、株高、葉綠體色素和土壤銨態(tài)氮含量有提高和保留作用，對菠菜硝酸鹽累積和土壤硝態(tài)氮均有降低和抑制作用，硫脲用量的再增加是否對蔬菜的產(chǎn)量、生長、品質(zhì)和土壤氮素轉(zhuǎn)化產(chǎn)生積極的影響，還需進一步研究。4 結(jié)論（1）添加硫脲用量從1%7%，菠菜的單盆重、株高隨硫脲用量的增加而增加，且3%7%硫脲添加量增長效果均達顯著水平。（2）添加硫脲用量從1%7%，菠菜硝酸鹽含量隨硫脲用量的增加而減少，當(dāng)3%7%硫脲添加量時，菠菜硝酸鹽含量顯著降低，其中7%處理對菠菜硝酸鹽含量的降低達極顯著水平。（3）隨著硫脲用量從1%7%的增

21、大，土壤硝態(tài)氮含量含量顯下降趨勢；而土壤銨態(tài)氮含量變化相反，隨著硫脲用量的增加土壤銨態(tài)氮含量顯上升趨勢。且菠菜硝酸鹽含量與土壤硝態(tài)氮含量呈正相關(guān)。（4）菠菜葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量隨著硫脲用量的增加而增加，硫脲用量1%時，葉綠素a、葉綠素b含量增加不顯著，類胡蘿卜素含量顯著增加；硫脲用量3%、5%時，葉綠素a、葉綠素b含量和類胡蘿卜素含量均顯著增加；硫脲用量達7%時，三者含量增加皆表現(xiàn)為極顯著。參考文獻：1 賴錦山, 袁德厚, 韓紅梅. 尿素轉(zhuǎn)型后的氮素釋放研究J. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2002, 24(4): 375-377.Lai Jinshan, Yuan Dehou, Han

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