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摘要：采用池栽方式，以北京553为试材，研究了腐植酸对甘薯块根硝酸盐积累的影响。结果表明，施用腐植酸降低了甘薯块根中硝酸盐含量，提高了前、中期功能叶片硝酸还原酶活性和块根中全氮含量，降低了收获期块根全氮含量，提高了块根和叶片中谷氨酰胺合成酶活性。
关键词：腐植酸；甘薯；硝酸盐；氮代谢；氮代谢酶
中图分类号：S531.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）04-0068-04
食用型甘薯由于口味好，营养平衡，具有抗癌、防衰老等多种保健功能，近年来在国内外市场广受欢迎[1]。叶菜、根茎类蔬菜硝酸盐含量超标是目前饮食安全中的潜在危害源[2]。因此，食用型甘薯块根中的硝酸盐含量值得我们关注。前人研究表明，合理施用腐植酸能降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量[3]；李永胜等（2011）[4]研究表明，追施腐植酸液肥能显著提高油麦菜的水溶性氨基酸、可溶性蛋白质含量，显著降低硝酸盐的含量；还有研究表明，施用腐植酸尿素可降低生姜[5]、番茄[6]等作物的硝酸盐含量。然而，有关施用腐植酸影响甘薯块根硝酸盐含量的报道尚少[7]，施用腐植酸能降低植物产品硝酸盐含量的原因也不太清楚。本研究通过设置腐植酸施用量试验，探讨腐植酸用量与食用甘薯块根硝酸盐含量的关系、以及施用适量腐植酸降低块根硝酸盐含量的生理原因，为有效控制根茎类作物的硝酸盐含量提供理论依据和技术支撑。
1材料与方法
11试验设计
试验于2008～2009年在山东农业大学农学实验站（山东泰安）进行。
供试土壤质地为砂壤土，含有机质1370 g/kg、碱解氮7286 mg/kg、速效磷2162 mg/kg、速效钾6579 mg/kg。
供试甘薯品种：北京553。供试腐植酸（HA）来自山西霍州产的风化煤，经实测，风化煤含游离腐植酸3576%、全氮073%、全磷0025%、全钾0058%。设3个处理：HA0、HA1、HA2，即腐植酸用量分别为0、45、90 g/m2，小区面积16 m2，随机区组排列，重复3次。行距08 m，株距025 m，5月6日栽秧，10月26日收获。
12取样方法
取样时间为栽秧后50、110、170 d，在每个小区选择典型且生长正常一致的5株，剪掉地上部，挖出所有的块根。取功能叶（顶部第四和第五展开叶）和典型块根的中间部位，经液氮速冻后，置-40℃低温冰柜中保存，用于测定有关酶活性。将地上部分为叶片、叶柄和茎蔓，将块根切成薄片，在60℃烘箱中烘干后粉碎用于氮含量的测定。
13测定方法
硝酸盐含量的测定采用紫外分光光度法；游离氨基酸含量测定采用茚三酮法；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法；硝酸还原酶（NR）活性采用李合生（2000）[8]的方法测定；谷氨酰胺合成酶（GS）的测定参照Oneal等（1974）[9]的方法。
14数据处理
图表处理在Excel 2003下进行，统计分析中方差分析检验采用DPS（Data Processing System）数据处理系统。
2结果与分析
21施用腐植酸对收获期块根硝酸盐含量的影响
由图1可知，与对照（HA0）相比，HA1、HA2处理块根中硝酸盐含量均显著降低（P<001），但是HA2降低幅度较HA1处理小。说明，施用腐植酸肥料能有效降低甘薯块根中的硝酸盐含量，其中以HA1处理的最好，即每平方米用45 g效果最好。
22施用腐植酸对块根中全氮、游离氨基酸以及可溶性蛋白质含量的影响
由图2可看出，在甘薯封垄期（栽秧后50 d）和茎叶生长高峰期（栽秧后110 d），与对照相比，施用腐植酸处理块根中的全氮含量显著提高，而两个腐植酸处理之间差异不显著。在甘薯收获期（栽秧后170 d），施用腐植酸处理的块根中全氮含量则显著降低，这可能与生长后期腐植酸促进氮素向叶片中分配有关。说明腐植酸处理的块根氮素积累量减少是其降低硝酸盐含量的原因之一。
3结论与讨论
植物中氮主要由有机氮、硝态氮和亚硝态氮组成。有机氮是构成蛋白质的成分，包括游离氨基酸、可溶性蛋白等；硝态氮是一种储藏形式的氮，而亚硝态氮很容易被氧化成硝态氮[10]。本研究结果表明，施用腐植酸后，块根中硝酸盐含量显著降低；块根可溶性蛋白含量没有明显变化，而游离氨基酸含量显著提高。初步分析认为，施用腐植酸具有促进氨基酸合成的作用。本研究结果还表明，与对照相比，在甘薯封垄期和茎叶生长高峰期，施用腐植酸处理提高了块根中全氮含量，这与其具有活化土壤氮素以及提高甘薯根系吸收能力有关[7，11]；在甘薯收获期，施用腐植酸处理降低了块根中全氮含量，这可能与其影响氮素在各个器官中的分配有关，一般认为腐植酸可以增加叶片含氮量和叶绿素含量、延缓作物生育后期叶片的衰老[5]。
硝酸还原酶（NR）是作物氮代谢过程中的关键酶，NR的活性水平与植株体内多种代谢过程和生理指标有关[12]。已有研究表明，腐植酸能显著降低叶菜类蔬菜[3] 、洋葱[13]、菜豆、黄瓜、番茄[14]的硝酸盐含量，并认为这主要是通过提高硝酸还原酶活性来达到降低硝酸盐含量的目的。本研究也发现，施用腐植酸显著提高了甘薯封垄期和茎叶生长高峰期叶片的硝酸还原酶活性。谷氨酰胺合成酶（GS）是涉及氨同化的关键酶[15～17]。GS是处于氮代谢中心的多功能酶，参与多种氮代谢的调节[21]，Becker和González等[18，19]证实，GS活性的提高有利于植物氨同化和氮素转化。本试验结果表明，在甘薯块根膨大过程中，块根的平均GS活性远高于叶片；与对照比较，施用腐植酸显著提高了块根GS活性，两个腐植酸处理之间差异不显著。块根GS活性升高有利于块根中铵态氮的同化反应顺利进行，减少亚硝酸盐与铵态氮在块根中积累。总之，施用适量腐植酸肥料能有效降低甘薯块根中的硝酸盐含量，其主要原因是：施用腐植酸提高了前、中期功能叶片硝酸还原酶活性，降低了收获期块根全氮含量，提高了块根和叶片中谷氨酰胺合成酶活性。
参考文献：
[1]江苏省农业科学院，山东省农业科学院 中国甘薯栽培学[M] 上海：上海科学技术出版社，1984，75-76
[2]袁丽红，朱建雯，侯亮，等 不同处理方法对小白菜硝酸盐含量的影响[J] 新疆农业大学学报，2009，32（4）：22-26
[3]袁磊，许景钢，刘东银，等 施用腐植酸对叶菜硝酸盐含量的影响[J] 东北农业大学学报，2008，39（10）：39-42
[4]李永胜，王浩，杜建军，等 腐植酸液肥对油麦菜和生菜产量及品质的影响[J] 北方园艺，2011，20：35-37
关键词：腐植酸；甘薯；硝酸盐；氮代谢；氮代谢酶
中图分类号：S531.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）04-0068-04
食用型甘薯由于口味好，营养平衡，具有抗癌、防衰老等多种保健功能，近年来在国内外市场广受欢迎[1]。叶菜、根茎类蔬菜硝酸盐含量超标是目前饮食安全中的潜在危害源[2]。因此，食用型甘薯块根中的硝酸盐含量值得我们关注。前人研究表明，合理施用腐植酸能降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量[3]；李永胜等（2011）[4]研究表明，追施腐植酸液肥能显著提高油麦菜的水溶性氨基酸、可溶性蛋白质含量，显著降低硝酸盐的含量；还有研究表明，施用腐植酸尿素可降低生姜[5]、番茄[6]等作物的硝酸盐含量。然而，有关施用腐植酸影响甘薯块根硝酸盐含量的报道尚少[7]，施用腐植酸能降低植物产品硝酸盐含量的原因也不太清楚。本研究通过设置腐植酸施用量试验，探讨腐植酸用量与食用甘薯块根硝酸盐含量的关系、以及施用适量腐植酸降低块根硝酸盐含量的生理原因，为有效控制根茎类作物的硝酸盐含量提供理论依据和技术支撑。
1材料与方法
11试验设计
试验于2008～2009年在山东农业大学农学实验站（山东泰安）进行。
供试土壤质地为砂壤土，含有机质1370 g/kg、碱解氮7286 mg/kg、速效磷2162 mg/kg、速效钾6579 mg/kg。
供试甘薯品种：北京553。供试腐植酸（HA）来自山西霍州产的风化煤，经实测，风化煤含游离腐植酸3576%、全氮073%、全磷0025%、全钾0058%。设3个处理：HA0、HA1、HA2，即腐植酸用量分别为0、45、90 g/m2，小区面积16 m2，随机区组排列，重复3次。行距08 m，株距025 m，5月6日栽秧，10月26日收获。
12取样方法
取样时间为栽秧后50、110、170 d，在每个小区选择典型且生长正常一致的5株，剪掉地上部，挖出所有的块根。取功能叶（顶部第四和第五展开叶）和典型块根的中间部位，经液氮速冻后，置-40℃低温冰柜中保存，用于测定有关酶活性。将地上部分为叶片、叶柄和茎蔓，将块根切成薄片，在60℃烘箱中烘干后粉碎用于氮含量的测定。
13测定方法
硝酸盐含量的测定采用紫外分光光度法；游离氨基酸含量测定采用茚三酮法；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法；硝酸还原酶（NR）活性采用李合生（2000）[8]的方法测定；谷氨酰胺合成酶（GS）的测定参照Oneal等（1974）[9]的方法。
14数据处理
图表处理在Excel 2003下进行，统计分析中方差分析检验采用DPS（Data Processing System）数据处理系统。
2结果与分析
21施用腐植酸对收获期块根硝酸盐含量的影响
由图1可知，与对照（HA0）相比，HA1、HA2处理块根中硝酸盐含量均显著降低（P<001），但是HA2降低幅度较HA1处理小。说明，施用腐植酸肥料能有效降低甘薯块根中的硝酸盐含量，其中以HA1处理的最好，即每平方米用45 g效果最好。
22施用腐植酸对块根中全氮、游离氨基酸以及可溶性蛋白质含量的影响
由图2可看出，在甘薯封垄期（栽秧后50 d）和茎叶生长高峰期（栽秧后110 d），与对照相比，施用腐植酸处理块根中的全氮含量显著提高，而两个腐植酸处理之间差异不显著。在甘薯收获期（栽秧后170 d），施用腐植酸处理的块根中全氮含量则显著降低，这可能与生长后期腐植酸促进氮素向叶片中分配有关。说明腐植酸处理的块根氮素积累量减少是其降低硝酸盐含量的原因之一。
3结论与讨论
植物中氮主要由有机氮、硝态氮和亚硝态氮组成。有机氮是构成蛋白质的成分，包括游离氨基酸、可溶性蛋白等；硝态氮是一种储藏形式的氮，而亚硝态氮很容易被氧化成硝态氮[10]。本研究结果表明，施用腐植酸后，块根中硝酸盐含量显著降低；块根可溶性蛋白含量没有明显变化，而游离氨基酸含量显著提高。初步分析认为，施用腐植酸具有促进氨基酸合成的作用。本研究结果还表明，与对照相比，在甘薯封垄期和茎叶生长高峰期，施用腐植酸处理提高了块根中全氮含量，这与其具有活化土壤氮素以及提高甘薯根系吸收能力有关[7，11]；在甘薯收获期，施用腐植酸处理降低了块根中全氮含量，这可能与其影响氮素在各个器官中的分配有关，一般认为腐植酸可以增加叶片含氮量和叶绿素含量、延缓作物生育后期叶片的衰老[5]。
硝酸还原酶（NR）是作物氮代谢过程中的关键酶，NR的活性水平与植株体内多种代谢过程和生理指标有关[12]。已有研究表明，腐植酸能显著降低叶菜类蔬菜[3] 、洋葱[13]、菜豆、黄瓜、番茄[14]的硝酸盐含量，并认为这主要是通过提高硝酸还原酶活性来达到降低硝酸盐含量的目的。本研究也发现，施用腐植酸显著提高了甘薯封垄期和茎叶生长高峰期叶片的硝酸还原酶活性。谷氨酰胺合成酶（GS）是涉及氨同化的关键酶[15～17]。GS是处于氮代谢中心的多功能酶，参与多种氮代谢的调节[21]，Becker和González等[18，19]证实，GS活性的提高有利于植物氨同化和氮素转化。本试验结果表明，在甘薯块根膨大过程中，块根的平均GS活性远高于叶片；与对照比较，施用腐植酸显著提高了块根GS活性，两个腐植酸处理之间差异不显著。块根GS活性升高有利于块根中铵态氮的同化反应顺利进行，减少亚硝酸盐与铵态氮在块根中积累。总之，施用适量腐植酸肥料能有效降低甘薯块根中的硝酸盐含量，其主要原因是：施用腐植酸提高了前、中期功能叶片硝酸还原酶活性，降低了收获期块根全氮含量，提高了块根和叶片中谷氨酰胺合成酶活性。
参考文献：
[1]江苏省农业科学院，山东省农业科学院 中国甘薯栽培学[M] 上海：上海科学技术出版社，1984，75-76
[2]袁丽红，朱建雯，侯亮，等 不同处理方法对小白菜硝酸盐含量的影响[J] 新疆农业大学学报，2009，32（4）：22-26
[3]袁磊，许景钢，刘东银，等 施用腐植酸对叶菜硝酸盐含量的影响[J] 东北农业大学学报，2008，39（10）：39-42
[4]李永胜，王浩，杜建军，等 腐植酸液肥对油麦菜和生菜产量及品质的影响[J] 北方园艺，2011，20：35-37