无机硫降低韭菜硝酸盐累积的效应研究

【摘要】：蔬菜中富集的过量NO3-成为危害人体健康的潜在因素已为人所共识。一般认为，硝态氮吸收大于还原是造成硝酸盐累积的主要原因。目前国内外的一些研究与生产中，一般采取控制氮素的施用量、氮磷钾的合理配比施肥、采用硝化抑制剂来抑制土壤硝化，以及用其它形态氮素替代速效氮素等方法来降低蔬菜体内硝酸盐的累积。单纯盲目地限制氮肥施用虽然能够显著降低硝酸盐累积，但常会因为氮素缺乏，而导致蔬菜生长缓慢及营养品质降低。最近，本实验室以促进硝酸盐还原同化为切入点，对韭菜进行外源碳源、谷氨酸及水杨酸处理，已对降低其体内的硝酸盐累积取到了显著成效。目前，积极型降低植物体内硝酸盐累积的方法仍需进一步探索。 现代植物生理生化研究表明，N和S两元素在生理代谢，特别是蛋白质合成方面表现出高度的协同关系。因此，本研究针对韭菜生产中硝酸盐累积和土壤硫素缺失问题，以韭菜为试材，对不同生长时期的韭菜叶面喷施和土壤施用不同种类、不同浓度或剂量的无机硫（提供S，抑制硝化）处理，测试分析植株生长动态变化、硝酸盐累积的动态变化，筛选出高效降低韭菜硝酸盐累积的无机硫种类及其施用关键技术。在此基础上，测试分析硝酸盐还原同化过程中关键酶活性和营养物质的含量，取得的主要结果如下： 1.无机硫对韭菜硝酸盐累积的下调效应呈现出，叶面喷施比土壤施用见效快、不饱和价态比饱和价态效果强的特点，还与施氮量相关联。本试验筛选出的对降低韭菜硝酸盐效果最显著的为土壤施用4g·m-2的硫磺和叶面喷施10mmol·L-1NaHSO3。 2.土壤施用4g·m-2的硫磺以中氮水平下，处理后第20d韭菜叶片的硝酸盐含量降低最为显著，分别使氮源为为尿素和有机肥的处理比对照的硝酸盐含量降低了23.73%和24.69%。叶面喷施10mmol·L-1NaHSO3以中氮水平下处理后第10天，韭菜叶片的硝酸盐含量降低效果最为显著，氮源为尿素和有机肥的处理的降幅分别为29.63%和31.38%。 3.中氮水平下土壤施用4g·m-2的硫磺处理后第20d，以及中氮水平下叶面喷施10mmol·L-1NaHSO3后第10d，韭菜叶片的氮代谢关键酶硝酸还原酶（Nitrate reductase，NR）、谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase，GS）、谷氨酸合酶（Glutamate synthetase，GOGAT）、谷氨酸丙酮酸转氨酶（Glutamic-pyruvic transaminase，GPT）活性均显著增强。同时，韭菜全氮含量和氮素利用率以及可溶性糖、Vc、可溶性蛋白质、游离氨基酸等营养物质的含量也明显提高。 4.4g·m-2的硫磺处理后第20d，叶面喷施10mmol·L-1NaHSO3后第10d，韭菜的叶绿素含量比对照明显提高，叶绿素含量的增加可提高叶绿素对光能的吸收，提高光合效率。光合作用的改善可为硝酸盐的还原同化提供更充裕的能量 经综合分析表明，无机硫可能是通过双途径共同调节韭菜氮代谢来降低其体内的硝酸盐累积。一方面提高了氮代谢关键酶的活性，促进了氮代谢的高效运转，直接促进了硝酸盐的还原同化；另一方面，提高了韭菜叶片的叶绿素含量，促进了韭菜叶片的光合作用，从而间接地促进了硝酸盐的转化。