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城郊区是指环绕在城市中心区域周围,介于城市与农村之间的过渡地带,承担着维护城市生态环境安全和农产品质量安全的双重职能。蔬菜生产是城郊区农业生态系统的重要功能之一。因其高度集约化的生产管理模式,使得我国城郊区土壤环境状况日趋恶化,城郊土壤的富营养化、化学退化以及重金属超标积累已成为威胁城郊农业生态系统可持续发展的三大环境问题。氮、磷养分富集是城郊土壤富营养化的主要贡献因子,因土壤氮素积累而引起的蔬菜可食部位硝酸盐超标问题在全国各地时有发生,武汉城郊区蔬菜可食部位硝酸盐污染亦十分严重,并突出表现为茎、叶类蔬菜硝酸盐的超标积累。菜薹、莴笋、芹菜等茎用蔬菜营养丰富,是广大市民食用蔬菜中较广泛的类别。但是有关弱吸收低积累硝态氮的茎菜类蔬菜品种的筛选及利用尚未见报道。因此揭示茎菜类蔬菜吸收积累硝态氮差异特性,筛选和培育弱吸收、低积累硝酸盐的茎菜类蔬菜品种,可以从品种资源源头上减少污染物进入作物体内,对城郊区农产品质量控制与提升具有特殊意义。
本研究采用田间小区试验与室内分析测定相结合的方法,以目前我国中部及西南部城郊农业区广泛种植的24个茎菜类品种为研究对象,包括14个红菜薹品种、5个莴苣品种、5个芹菜品种,在同一氮水平下,以植株可食部位硝态氮含量、硝态氮绝对吸收量、硝态氮富集系数、植株可食部位维生素C含量以及还原性糖含量为筛选指标,探讨供试蔬菜种及品种间吸收积累硝酸盐的差异及其品质表现,并筛选出弱吸收低积累硝酸盐的茎菜类品种。所得主要结论如下:
1.不同种类蔬菜对硝酸盐的吸收积累存在差异,其品质表现亦有显著不同。在三大类茎菜类蔬菜中,菜薹可食部位硝酸盐含量最高、芹菜次之、莴苣最低,种间差异达0.05显著水平;三大类蔬菜对硝酸盐的富集能力与其硝酸盐的积累水平表现一致,富集系数由大到小的顺序为:菜薹>芹菜>莴苣;就品质指标而言,菜薹的维生素C和还原性糖含量均最高,芹菜的维生素C含量略高于莴苣,而莴苣的还原性糖含量却高于芹菜,且三种蔬菜的维生素C含量与还原性糖含量的种间差异显著。
2.同种蔬菜不同品种硝酸盐的积累存在基因型差异,可具体归纳为:
2.1菜薹中硝酸盐含量范围在823.96mg/kg~3043.54mg/kgFW(鲜重)之间,品种间硝酸盐含量差异显著。在供试菜薹品种中,仅有1号品种金秋红3号植株地上部的硝酸盐含景满足《GB19338-2003蔬菜中硝酸盐限景》国家标准中对茎菜类硝态氮须≤1200mg/kg的限制值,其值为823.96mg/kgFW,该品种表现出尤为突出的硝酸盐低积累特性。与其它参试菜薹品种相比,其地上部硝酸盐含量下降58.64%,仅及其它品种均值的一半,为低积累硝态氮品种。而且,在金秋红3号具有最高生物景的前提下,其可食部位硝酸盐的绝对吸收量仍表现为最低。另外,在营养品质方面,金秋红3号地上部Vc含量也很高,含量达77.17mg/100g,在供试菜薹品种中排序第二;其还原性糖含量虽未达最高,但也处于中问水平。由此可见,在相同的种植环境下,金秋红3号不仅具有硝酸盐低积累特性,并且产量高、品质好,该品种可作为我国中部及西南部分省份城郊茎菜类蔬菜的推荐品种。
2.2莴苣中硝酸盐含量范围在145.57~367.25mg/kgFW之间,品种间硝酸盐含量的差异性显著。5个参试莴苣品种的地上部硝酸盐含量均未超标,且富集系数均低于0.5,能有效地自我规避硝酸盐从土壤环境向植株地上部的转移和吸收。比较而言,18号品种十里香的地上部硝态氮含量、硝酸盐绝对吸收量以及富集系数均为最低,分别为145.57mg/kg、2.25mg/株、0.14。在品质指标中,18号品种十里香地上部还原性糖含量也是最高,达12.25%,其维生素C绝对含量也处于较高水平。综合考虑硝态氮含量、硝酸盐绝对吸收量、富集系数、维生素C含量和还原性糖含量五个指标,莴苣中的18号品种十里香可推荐为我国中、西部省份城郊农业蔬菜种植的茎菜类合适品种。
2.3参试芹菜品种地上部的硝酸盐含量均符合GB19338-2003茎菜类硝态氮≤1200mg/kg的标准,其范围值在295.28~593.93mg/kgFW之间,品种间硝酸盐含量的差异性显著,显著水平为0.05。硝酸盐含量最低的品种为种为23号白雪实芹,其值为295.28mg/kgFW,低于其他品种硝酸盐含量均值的34.00%。其品质表现也较为突出,可推荐为我国中西部城郊农业区的合适的茎菜类蔬菜品种。
3.统计分析结果显示,蔬菜可食部位硝酸盐含量与硝酸盐绝对吸收量、硝态氮富集系数、维生素C含景以及还原性糖含量均呈极显著的正相关关系。可见,5项指标间的表现趋势具有一定的规律性和一致性,将其作为类似工作的系列筛选指标是可行的。