施用氮钾肥料对蔬菜品质影响的研究进展

JournalofHuazhongAgriculturalUniversityVol.21　No.6

Dec.2002,593～598

施用氮钾肥料对蔬菜品质影响的研究进展

郭熙盛　吴礼树

(华中农业大学资源与环境学院,武汉430070)

摘要　氮钾肥料的施用既显著地提高蔬菜的产量,又对产品的品质产生了深刻的影响,但这种影响的方向和程度受到蔬菜种类、肥料施用量、品种和施用方法等因素的制约。本文综述了施用氮钾肥料对蔬菜品质参数,如Vc、糖分、盐和氨基酸含量等影响的研究进展。

关键词　氮;钾;蔬菜品质

中图法分类号　S143.1,S143.3∶S63

　　蔬菜品质包括维生素、糖分、盐、氨基酸、降低Vc的含量[7]。对叶菜类蔬菜来说,高祖明认为以及蛋白质和矿质元素含量等因子。其中以维生素菠菜增施氮肥有利于叶片中Vc的形成[8]。茄果类蔬C(Vc)最为重要,因为人体不能合成,需要从蔬菜和菜番茄果实中的Vc含量随着氮肥用量的增加而相水果中摄取。蔬菜Vc含量的高低在很大程度上取决应地提高,但当尿素用量超过了6.25g/株后,Vc含于蔬菜的种类,但不同的蔬菜品种,甚至同一品种不量则随用量的增加而呈降低的趋势[9]。其他研究者

[1]

同生长发育阶段的Vc含量也有一定差别。其次是也发现一些Vc含量较高的蔬菜,如球芽甘蓝的Vc糖分,蔬菜产品中糖分和氨基酸含量的多少对产品含量在氮肥用量超过200kg/hm2后开始降低[10],的食用味觉品质极为重要,并对蔬菜采后贮藏、运输甘蓝和大白菜的Vc含量在氮肥用量为360kg/hm2中的营养品质也有着重要影响。另外,蔬菜中的矿质元素也有很高的营养价值。而盐对蔬菜品质的负面影响最大,人类摄取的盐70%～80%来自于蔬菜,当它在体内累积达到一定水平时就会对健康产生重大的危害[2]。所有蔬菜都含盐,不

时仅为对照的50%[11]。在很多情况下,蔬菜的氮肥

产量效应与产品中Vc含量的消长不是平行的,Hardter报道了菠菜叶片中最高Vc含量值出现在氮

肥用量为80～120kg/hm2的处理上,用量只是最高产量处理的一半[12]。不过也有施用氮肥对辣椒果实

同种类蔬菜新鲜可食部分中的盐含量为:根菜Vc含量影响不明显[13],氮素供应过低降低蔬菜Vc类>薯芋类>绿叶菜类>白菜类>葱蒜类>豆的含量[14],高量施用氮肥可以提高其它维生素的含类>瓜类>茄果类蔬菜[3];即便如此,同一蔬菜种量[15]的研究报道。除Vc外,我国学者对蔬菜中其他

[4]

类的不同品种之间、同一种蔬菜的不同部位之种类的维生素研究极少。因此,进一步明确主要蔬菜[5]-间的NO3含量也相差很大。由于蔬菜具有养分种类和品种的Vc含量、产量与氮素营养水平之间的吸收数量多、转移率低、钾氮比例高的营养特点[6],相互关系,如氮肥的Vc含量效应、影响机理和因素所以,不同的氮钾肥料施用技术将会对蔬菜品质产等将对发展和指导优质蔬菜生产具有重要实际意生深刻的影响。本文就这方面的研究进展作一综述。义。

2)氮素形态和氮肥品种。氮素形态对蔬菜Vc

1　施用氮肥对蔬菜品质的影响含量影响的研究很少,只有张春兰的水培研究表明1.1　对蔬菜Vc的影响NH42N比例高有利于蔬菜Vc含量的提高[16]。施用

1)氮肥用量。很多研究已经证实了适量施用氮氯化铵对蔬菜产量和品质的影响研究表明,施用肥能提高蔬菜产品中的Vc含量,但用量过高通常会氯化铵处理的叶菜类蔬菜的Vc含量略低于硫酸铵

收稿日期:2002-09-20

郭熙盛,男,1963年生,在职博士研究生.工作单位:安徽省农业科学院土壤肥料研究所,合肥230031

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或尿素处理,而西红柿、菜花、甘蓝、豆角、菠菜和黄瓜Vc的含量各处理间变化不大[17]。以氯化铵为氮源的萝卜、红菜薹、番茄中Vc的含量分别比施尿素的要低26.6%、11.59%、11.24%;氮肥施用量高时,蔬菜产品中的Vc含量与氯的含量成负相关[18],说明了陪伴离子Cl-对蔬菜Vc含量会产生明显的负面影响。

另外,吴建繁的研究表明在不同的灌溉措施条件下,氮肥对番茄果实的Vc含量影响程度也有差异,在同一氮肥用量水平下,畦灌处理的Vc含量高

酸盐含量提供基础。

2)氮素形态和氮肥品种。氮素形态对盐含量变化也起到了相当大的作用。试验番茄、黄瓜、甘蓝和小白菜植株体中NO32N的积累量,均随培养液中NO32N比例的增大而增加[23];菠菜体内的盐积累也相应增加,但尿素氮区的菠菜体内几乎不含盐[16]。氮肥品种对NO32N积累的影响因作物而异。对小白菜而言,按NO32N积累高低依次为:硝铵、尿素µ硫铵、氯铵;而番茄果实中NO32N含量

较为稳定,氮肥品种影响甚小[25]。

于滴灌处理[14]。3)氮肥的施用方法。氮肥施用时间对蔬菜体内1.2　氮肥对蔬菜糖分含量的影响盐含量取决于氮肥施用后的土壤中氮素消长动

1)氮肥用量。氮肥用量对蔬菜糖分含量的影响态与蔬菜生长发育及收获期吻合的方式和程度。播与其对Vc含量的趋势基本相同。在适宜的范围内,前施用氮肥130kg/hm2的甜菜根中盐含量超保护地番茄果实中还原糖含量随着施氮量的增加而过了允许临界水平;在蔬菜生长期间氮肥施用的时增加[9,11],通常情况下,高量施用氮肥会降低蔬菜中的糖分含量,当氮肥用量超过200kg/hm2时,球芽甘蓝的总糖含量降低[10]。有研究者认为不施氮肥的蔬菜糖分含量要比其他处理的高得多[19]。

2)氮素形态和氮肥品种。在不同NO32N∶NH42N的水培条件下,NH42N所占的比例较高时,间越晚,作物积累的盐就越多[27]。吴礼树研究

报道了在蔬菜收获前一段时间,使用以NH42N为主的培养液也会大幅度降低产品中的盐含量[28]。氮肥分次施用、使用硝化抑制剂和氯化钾时也会降低作物体中的盐含量[29],这与介质中的氮素浓

度、氮素形态和植物离子吸收的相互作用有关。另外

水溶性糖含量较高,菠菜水溶性糖含量随NH42N用利用阴离子相互作用(如Cl2NO3)的拮抗作用和取量的增加而增加;不同氮素形态处理之间比较,菠菜代效应,如SO42-、H2PO4-也会具有相类似的效应,叶片中水溶性糖含量的大小顺序是:尿素氮µ铵态以降低叶菜类植株体内NO-含量[30]。

3

[16]

氮、硝态氮。与硫酸铵和尿素比较,施用氯化铵的1.4　氮肥对蔬菜其他品质因子的影响大白菜、菠菜、菜花、甘蓝、豆角和黄瓜的含糖量明显据报道,在一定的氮肥用量情况下,施用氮肥增

[17]

提高,但西红柿的含糖量则略有所降低,降低的加抱子甘蓝的苦味[31],表明产品中某类葡萄糖苷化幅度有时可达到20%[18];施用高量氯化铵的蔬菜产品中的可溶性糖降低更明显,品质变差。1.3　氮肥与蔬菜盐含量的关系

1)氮肥用量。氮肥的施用显著地提高包菜、皱叶甘蓝和胡萝卜盐的积累[20];增大氮素用量,

合物的含量提高[32]。高氮肥水平下生长的甜菜,烹制成菜泥后味道变苦,是由于谷氨酰胺衍生的吡咯烷酮羧酸(PAC)引起的[33]。Fischer指出只有在低氮

中钾水平下,球茎甘蓝产品中的挥发性香气化合物浓度最高[34]。氮肥用量高除了提高产品中的盐

会使叶菜类蔬菜的盐积累迅速提高,龙葵叶的含量外,还降低胡萝卜、包菜和矮生菜豆的耐贮藏[21][22][8,23]片、空心菜、菠菜中盐含量随着氮肥性,损坏胡萝卜、芹菜和包菜的香气[35]。用量的增加而明显增加;黃瓜果实中盐含量也有类似的趋势[24]。小白菜[25]和芹菜[26]的NO32N2　施用钾肥对蔬菜品质的影响积累与氮肥施用水平呈正相关,相关系数达到了显2.1　对蔬菜Vc含量的影响著水准。在影响蔬菜盐积累的因素中,高祖明认为氮磷比过大是造成叶菜类蔬菜盐积累的根本原因[8]。另外,不同年际间蔬菜栽培环境的变化比氮肥施用量对蔬菜盐积累的影响要大[20]。因此,研究不同栽培环境下蔬菜的氮素营养水平的、养分间关系的协调,可为合理施肥、控制蔬菜硝

1)蔬菜品种效应。钾肥对作物品质影响的研究

资料为数极少,特别是大田蔬菜[19],国内学者的大多数研究结果表明了施用钾肥可以明显提高蔬菜产

品中Vc的含量。在氮钾肥基础上配施钾肥可增加番茄、洋葱、青萝卜[36]、青椒、大白菜[37]等蔬菜中Vc

　第6期郭熙盛等:施用氮钾肥料对蔬菜品质影响的研究进展　595

随钙的含量提高而提高[45]。周艺敏等认为钾肥施用

对大白菜的糖含量无大影响[46]。

2)钾肥品种。钾肥对蔬菜糖分含量影响的差异是由于陪伴离子的不同而引起的植株对钾素吸收、利用效率和方式的不同而造成的。有研究者认为钾

Vc含量的效果以青菜最为明显,而后依次为花椰肥对马铃薯碳水化合物的运输和酶系统(淀粉合成菜、芋艿、洋葱和甘蓝[39];而同一区域的另一位研究酶),以及由此产生的对产量和品质有利的影响,在者指出施用钾肥后蔬菜Vc含量提高效果最明显的一定的程度上被植株中钾素含量的提高而降低了淀是长梗白菜,其次是甜椒和小白菜,再次是辣椒、番粉含量的不利影响所抵消[47,48]。这是因为钾肥施用茄和青菜[40]。与此同时,也有研究者认为施用钾肥量高时,氯促进了钾素向马铃薯薯块的转移而降低的含量,产品品质得到了改善;王桂英的研究结果表明氮钾处理的青花菜Vc含量比不施钾对照增加了20%多[38]。钾肥施用对蔬菜Vc含量提高作用的大小因蔬菜种类、土壤的养分含量和栽培条件不同而有变化。倪吾钟等报道了增施钾肥提高蔬菜产品中对豆角[36]、大白菜Vc的含量无明显作用;对菠菜Vc的含量影响规律不明显,有待作更深入的研究[8,36]。

2)钾肥用量。Cummings和Wilcox认为施用钾肥后,蔬菜产品的质量改善幅度大小与产量增加曲线的走势是同步的[41],这也被许多学者的研究结果所证实。但很多的结果与Hardter所引用的研究报告有着同样的趋势,即甜椒Vc的含量虽然随着钾肥用量的增加而提高,但到了K2处理后甜椒Vc的含量中的甜椒产量是对照的2倍以上[12]。土壤速效钾含量的高低与蔬菜施钾产量效应的大小关系密切,但与Vc含量增加幅度大小的关系没有足够的证据。

3)钾肥品种。范钦桢报道施用氯化钾和硫酸钾

了淀粉的含量,所以,毫无疑问地,钾肥的品种对产

品的品质是极为重要的[49]。Poletschny的研究表明硫酸钾比氯化钾对马铃薯糖分含量降低的幅度要小一些[50],而Stricker发现硫酸钾和氯化钾之间没有显著的差异[51]。SO42-和Cl-离子对豆科作物的酶活性、生长调节机制的影响是截然不同的,Cl-使碳

水化合物代谢机制更进一步转向降低还原糖的含量,有利于蔗糖和淀粉合成[52]。Siegel和Bjarsch发现Cl-降低了芹菜干物质、葡萄糖、果糖、木糖、棉子

有所下降,但在最高施钾量(K2O450kg/hm2)处理糖的含量,但在叶片含钾量高的情况下,SO42-处理

芹菜植株的糖分含量同样降低[53]。其他蔬菜如青菜、西红柿、包菜和豇豆等,施用氯化钾和硫酸钾可提高还原糖含量;尤其是青菜还原糖含量分别提高

了7.9%和26.6%,施用硫酸钾的比氯化钾高17.

后,青菜的Vc含量提高了30%左右,豇豆提高5%;4%,硫酸钾提高蔬菜还原糖含量的作用优于氯化施用硫酸钾对青菜[39]、包菜Vc含量的提高效果要钾[42]。而Nurzynski建议在有机土介质中种植番茄好于施用氯化钾的[42\\〗。莴苣盆栽试验中,施用氯要硫酸钾与氯化钾混合施用,氯化钾提高果实的干化钾提高了莴苣的鲜重,而硫酸钾提高了维生素含物质和糖分含量,而硫酸钾则提高Vc的含量,两者配施对Vc含量的提高是十分有利的[43]。

钾肥和氮肥的影响一样,都是在一定的范围内随着施用数量的增加,蔬菜Vc含量提高,而后呈下降的趋势,氮肥的下降幅度比钾肥的大。总的来看,影响蔬菜Vc含量的氮钾肥料用量水平低,且范围较窄。氮肥和钾肥影响蔬菜Vc含量的机制是否相同需要作进一步的研究。

2.2　对蔬菜糖分含量的影响

1)钾肥效应。钾肥的施用可以提高蔬菜产品中的糖分含量。施钾后番茄[40]、洋葱、青萝卜、豆角、大白菜[44]、菠菜的总糖含量有提高的趋势,马铃薯淀

量[43]。　　　　　　　　

3)氮钾配合施用。氮钾营养之间对蔬菜糖分的影响有一定的交互作用,当氮肥对蔬菜糖分含量产生负面影响时,钾肥的施用通常可以减轻这种消极作用。李智军的研究发现不同氮钾处理的芥兰菜薹茎中可溶性糖的含量以单独施钾的K1处理最高,并显著高于其他处理;N1K2处理次之,其他处理则较

低,但无明显差异[54]。钾肥氮肥配合施用时,青花菜叶片的总糖含量以低氮高钾处理最高;高氮高钾次之;高氮低钾再次;低氮低钾最低。可见,高钾比低钾处理能提高叶片的总糖含量,低钾时增氮能增加总

[36]

粉的含量也得到了提高;番茄果实中总糖的增加糖含量,而高钾时增氮总糖含量有所降低[55]。幅度大于总酸度,从而改变了糖酸比[40],食味品质2.3　钾肥对蔬菜氨基酸含量的影响提高。Phaseolusvulgaris幼苗中还原糖和蔗糖的含钾素营养显著地影响着蔬菜植株的氮素代谢,量随钾和钙的含量提高而提高,但多聚糖的含量仅不同品种钾肥的施用效果也有一定的差异。倪吾钟

596　　华中农业大学学报第21卷　

等的研究认为施用硫酸钾和氯化钾均能明显提高洋葱的游离氨基酸总含量,其中以精氨酸、组氨酸、谷氨酸、苏氨酸、丙氨酸及苯丙氨酸等尤为显著;在施钾(K2O)水平较低(75kg/hm2)时,氯化钾对提高游离氨基酸总含量的效果较好;但施钾(K2O)水平较高时,则以硫酸钾的效果为好[39]。Siegel和Bjarsch发现氯离子降低了番茄叶片色素的含量(特别是叶绿素A的含量)、干物质产气量、糖分和Vc的含量,而游离氨基酸含量,特别是精氨酸的含量提高,从而蛋白质∶游离氨基酸的比值要比施用硫酸钾肥的低。Cl-提高了芹菜叶片中游离氨基酸的含量,特别是精氨酸,而SO4-2刺激蛋白质的合成,也提高了水解产物中的氨基酸的含量,而精氨酸的含量没有提高。施氯芹菜中蛋白质∶游离氨基酸的比值低,在没有硫素营养生长的植株中也有少量的半胱氨酸[53]。高钾提高了叶片中的氨基酸含量,当施用硫酸钾肥时这种提高效应更加明显[19]。2.4　施用钾肥对蔬菜盐的影响

1)还原酶(NR)和氮代谢。钾肥的施用能降低蔬菜盐的含量,主要是因为平衡的钾素营养能提高植株体内还原酶的活性,促进蛋白质的合成。蔬菜植株体中的盐累积增多,则NR活性呈一次函数关系相应地增强,小白菜的关系式为:

3

Y=0.5339+0.0084X,r=0.66705,n=32;菠菜的关系式为:Y=3.5654+0.0242X,r=

]

0.7711133,n=32[8。施氮水平由低到高,NO32N积累渐增多,NR活性由弱到强(不施氮的对照除外),蔬菜NO32N积累与还原酶活性呈负相关[25]。

糖显著提高了暗处理叶片NRA,葡萄糖浓度低时的效果不显著[58]。这些结果与光合作用产生的可溶性碳水化合物为盐还原提供必需的还原剂和碳架的假设是一致的[59]。

3)钾离子的吸收利用。蔬菜盐含量与植株组织中的钾素含量和土壤中的钾素含量有关。萝卜根中盐含量和钾含量的关系可用指数方程Y=13.5e∃0.00228X来表示,呈极显著指数负相关(r=-0.770733),表明萝卜根中盐含量能够受含钾量的制约[60]。花菜中盐含量较低,营养元素的含量对其没有多大影响[61]。Bubnova的研究结果表明植株对盐的吸收与其他离子的运输是有相关性的,在生长期,NO3-和K+的比例为1∶1.2,土壤中交换性钾含量的提高减少盐、铵离子、钙和镁的吸收;包菜盐的积累在土壤K含量(K2O)为100mg/kg时最多[62]。

4)钾肥品种。多数的研究结果表明施用氯化钾降低蔬菜盐含量的效果要好于硫酸钾,但也有研究表明这种差异会受某种因子的影响而有所变化。芹菜、萝卜田间试验结果表明,在氮磷肥基础上配施硫酸钾或氯化钾,虽然都能减少盐在蔬菜食用部分积累量的7%～46%,但就施以等量K2O降低蔬菜盐的含量而言,氯化钾优于硫酸钾约10%～19%[60]。倪吾钟等报道增施钾肥能有效地降低蔬菜产品中的NO3-含量,其中以青菜最为明显,次之为洋葱和甘蓝,再次为花椰菜;就钾肥品种而言,则是以硫酸钾的效果更为明显[39]。

在等氮量的情况下增施钾肥,虽然菠菜中NO3-含量在统计学上差异不显著,但从测定结果来看,氮钾氮钾是决定蔬菜品质的2个重要养分元素,由处理的菠菜比氮处理的NO3-含量降低100～250于蔬菜的种类繁多和由此产生和带来的对于养分元mg/kg[56]。增施钾肥后有增加植株的含氮量和降低素的不同需求,不同的氮钾营养对主要蔬菜种类的芹菜体内盐含量的趋势,表明钾肥可以促进芹重要品质参数的影响和效应,以及与主要追求目标

的品质参数、产量的关系需要在大量和系统研究的菜体内蛋白质合成和氮素的积累[26]。

2)碳水化合物。钾肥的施用降低蔬菜盐的基础上,进一步找出和摸清氮钾营养-产量-品质含量也可能与施钾提高了蔬菜植株体内的水溶性糖分含量有关。有研究者发现盐可以在黑暗中的叶片和不含叶绿素的植物组织中还原,向离体NR测定基质加入葡萄糖或果糖能显著提高暗处理植株还原酶的活性[57]。NRA随总可溶性碳水化合物含量的提高而呈指数型提高,说明了NRA对碳水化合物的有效性非常敏感。与不含葡萄糖的对照比较,向离体培养基质中加入100或200mol/L的葡萄

三者之间促进、制约、消长与平衡的规律,以便为制定和推荐蔬菜氮肥、钾肥合理施用技术提供理论依据。

不同的氮钾营养是通过一系列的生理代谢活动来影响蔬菜的品质参数的,它们之间的数量关系调节机制,应该成为今后蔬菜品质生理的研究重点内容;与此同时,氮钾营养对蔬菜品质参数,如氨基酸类、有机酸类、维生素类等其它化合物的研究需要进

3　展　望

　第6期郭熙盛等:施用氮钾肥料对蔬菜品质影响的研究进展　597

一步加强,拓宽蔬菜品质因子研究内容,以便更加综

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TheEffectofNandKFertilizeronVegetableQuality

GuoXisheng　WuLishu

(HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)

Abstract　TheapplicationofNandKfertilizernotonlysignificantlyincreasethevegetableyield,butalsohadremarkableimpactsonthequalityofproducts.Thedirectionsandextentsoftheimpactswereeffectedbythevegetablespecies,fertilizerrate,varietiesandmethods.ThispapergenerallyreviewedtheadvancesintheresearchesofeffectsofNandKapplicationonthequalityparametersofvegetablessuchasVc,sugarandaminoacidetc.,anddiscussedtheprioritysubjectoffutureresearches.

Keywords　nitrogen,potassium,vegetables,quality

(责任编辑:张志钰)