CN103004351B - 一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法 - Google Patents
一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种叶类菜的施肥方法，特别涉及一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法。在大田条件下，对种植的同品种叶类菜设置氮肥用量不同的施肥方案进行施肥；待所种植的叶类菜成熟时，取其根部在缓冲液中，采用双孔硝酸根离子选择性电极，分别插入根系表皮细胞的细胞质和液泡中，测定细胞质和液泡中的硝酸盐含量；选择根系细胞液泡中硝酸盐浓度为60～70mmolL-1处理所对应的氮肥用量的施肥方案，采用该施肥方法既可以保证叶类菜生物量不显著下降，又可以控制叶类菜硝酸盐的含量。本发明技术方案可靠、操作方便，具有科学的理论依据和广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶类菜的施肥方法，特别涉及一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法。
背景技术
降低叶类菜硝酸盐含量可以提高氮的利用率，降低肥本，减少氮肥的面源污染，还可以降低居民对硝酸盐的摄取。植物吸收的硝酸盐主要存在植物的细胞质和液泡中，细胞质中的硝酸盐主要起代谢作用，其浓度必须保持稳定；液泡中硝酸盐主要起贮存作用，一旦细胞质需要就从液泡调来，因此，液泡中的浓度可以有较大幅度的变化。由于液泡体积远远大于细胞质,且液泡中硝酸盐浓度远高于细胞质，因此，叶类菜硝酸盐浓度的高低决定于液泡中硝酸盐的浓度。在不影响植物正常生长的前提下，将液泡中硝酸盐浓度降到一定程度可以有效的降低叶类菜硝酸盐含量。同时，由于根系细胞组织中硝酸盐比叶片细胞组织更敏感，因此监测根系液泡和细胞质中硝酸盐浓度就更具指导性。
目前，我国施用了世界上1/3的氮肥，施用强度是发达国家安全施用水平上限的约2倍，导致我国植物体内硝酸盐浓度过高，叶类菜尤甚。文献“Variations in nitrogen uptake and nitrate-nitrogen concentration among Sorghum groups”（Hisatlmi Harada, Yoshimura. Soil Sci. Plant Nutr., 2000,46(1):97-104）等研究结果表明，氮肥用量是蔬菜体内硝酸盐累积的根本原因，氮肥用量和蔬菜体内的硝酸盐含量呈显著的正相关，降低氮肥的使用量可以降低蔬菜体内硝酸盐的含量。降低氮肥用量确实可以显著降低硝酸盐的含量，但为什么降低以及能降低到什么程度缺乏理论依据，而且存在着产量下降的风险，这对人均耕地不断减少的中国是难以接受的。文献“硝化抑制剂在农业上应用的研究进展”（黄益宗，冯子炜，王效科等.土壤通报，2002，33(4):310-315.）中，报道了通过使用硝化抑制剂来达到降低蔬菜体内硝酸盐含量，但施用硝化抑制剂存在着环境风险。公开号为CN101103685的中国发明专利公开了一种降低大棚蔬菜硝酸盐含量的方法，其技术方案是：在大棚蔬菜的整个栽培期间，利用农业有机废弃物发酵法进行大棚二氧化碳施肥，保持大棚内CO2 浓度为750～850μl/L；或者从大棚蔬菜收获前1周至收获时为止，利用农业有机废弃物发酵法进行短期的大棚二氧化碳施肥，保持大棚内CO2浓度在 750～850μl/L；或者从大棚蔬菜收获前1周至收获时为止，采用化学反应法进行短期的大棚二氧化碳施肥，保持大棚内CO2浓度在950～1050μl/L。该技术方案主要是通过在大棚中维持较高的CO2浓度，进而保持高光合作用效率，通过增加生物量的方法来降低硝酸盐含量，其主要是现象观察的结果，没有从根本上解决蔬菜的体内究竟需要多少硝酸盐就可以维持植物的正常生长，本申请从亚细胞的水平提供降低硝酸盐含量的理论依据。目前，通过施肥来控制降低硝酸盐含量的方法，尤其是从降低液泡硝酸盐浓度的角度来控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法，国内外的文献中未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从降低液泡硝酸盐的角度来降低叶类菜硝酸盐含量的施肥方法。
实现上述发明目的的技术方案是提供一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法，包括如下步骤：
一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法，其特征在于包括如下步骤：
1、采用不同浓度的霍格兰营养液进行培养，测定所种植的叶类菜的生物量；
2、待所种植的叶类菜成熟时，取其根部，固定于盛有缓冲液的溶液池中，所述缓冲液为0.5mol L-1 的2-吗啉乙磺酸钠, 0.5 mol L-1的CaCl2,0.05mol L-1 的KCl, 缓冲液的pH为6.0，采用双孔硝酸根离子选择性电极，分别插入根系表皮细胞的细胞质和液泡中，测定细胞质和液泡中的硝酸盐含量；
3、确定根系液泡中硝酸盐浓度为60～70 mmol L-1，处理的硝酸盐含量与全浓度霍格兰营养液处理相比有显著下降，而生物量为将开始下降的临界状态的施肥量；
4、在大田条件下，对种植的同品种叶类菜设置氮肥用量不同的施肥方案进行施肥；测定并确定根系细胞液泡中硝酸盐浓度为60～70 mmol L-1处理所对应的氮肥用量的施肥方案，用于在叶类菜种植时控制叶类菜硝酸盐含量。
本发明技术方案依据的原理是：硝酸盐主要在细胞质和液泡中，由于液泡的体积和硝酸盐浓度均远大于细胞质，因此，硝酸盐主要在液泡中，植物体内的硝酸盐含量的高低决定于液泡中硝酸盐的量。由于液泡中硝酸盐的浓度变化较大，在液泡中硝酸盐浓度开始下降的时候，植物的生物量（产量）不随之下降，当液泡硝酸盐浓度下降到一定程度后，植物生物量（产量）会随之下降，本发明技术方案选择液泡硝酸盐含量已经下降，而生物量（产量）即将下降时的氮肥用量作为控制叶类菜硝酸盐含量的氮肥用量的理论依据。本发明提供了控制蔬菜硝酸盐含量的理论依据，技术方案科学可靠。
与现有技术相比，本发明技术方案所具有的有益效果是：在维持植物较高产量的前提下，通过施肥将液泡中硝酸盐浓度控制较低的水平，进而实现降低叶类菜硝酸盐含量，方法可靠、操作方便，具有科学的理论依据和广泛的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
本实施例技术方案适用于以叶类菜为原料，通过控制氮肥使用量，从而将液泡硝酸盐含量控制在较低的水平，而产量不受到显著影响，达到降低叶类菜硝酸盐含量的目的。
本实施例以青菜例，采用不同浓度的霍格兰营养液进行培养，测定所种植的叶类菜的生物量。在大田条件下种植某品种的青菜，对该品种的青菜设置多个氮肥施肥用量的方案进行施肥，具体方案是：以常规氮施肥水平为100%，设计6个施肥方案，分别为100%、95%、90%、85%、80%和75%，待所种植的青菜成熟时，取按不同施肥方案生长的叶类菜的根部为测量样本，具体操作步骤如下：
(1)将双孔玻璃管（内径分别为8μm和4μm ，外径分别为10μm和6μm，针尖直径为0.8～1μm）置于140℃下烘烤30-60 min，然后用1 ml注射器在双孔玻璃管中粗管的尾端滴入1～2 滴2%的二甲基二氯硅烷进行硅化；称取甲基-N ,N ,N-三十二烷基铵硝酸盐0.0060 g，溴化甲基-三苯基磷酸铵0.0010 g，2-硝基苯基-辛烷基乙醚0.0650 g，聚乙烯0.0230 g和硝化纤维素0.0050 g，溶解于0.45 ml 四氢呋喃中，得到硝酸盐敏感剂，将硝酸盐敏感剂灌入双阻玻璃微管的粗管中，放入硅胶干燥的密封容器中保存48 h后，制备得到双孔硝酸根离子选择性电极。
将制备好的双阻硝酸盐选择性微电极，用1ml的注射器在双孔玻璃管的细管中注入100 mol L-1 KCl，用作测定膜电位，在粗管中注入100 mol L-1 KCl和100 mol L-1 KNO3的混合溶液，用于测定由于硝酸盐敏感膜的存在使硝酸盐跨膜运动而产生的膜电位。
(2)将待测叶类菜的根固定在容积为4cm×1cm×0.1 cm的盛有的缓冲液的溶液池中，再用0.1 cm的小薄片固定以防止根的震动。所述缓冲液的配方为：0.5mol L-1 的2-吗啉乙磺酸钠, 0.5mol L-1的CaCl2,0.05mol L-1的KCl,pH为6.0。
(3)将双孔硝酸根离子选择性电极分别插入根系表皮细胞的细胞质和液泡中，分别测定细胞质和液泡中硝酸盐含量。
（4）确定根系液泡中硝酸盐浓度为60～70 mmol L-1，处理的硝酸盐含量与全浓度霍格兰营养液处理相比有显著下降，而生物量为将开始下降的临界状态的施肥量；在本实施例中，根系细胞液泡中硝酸盐浓度60～70 mmol L-1时的氮肥施用量对应的施肥方案是常规氮肥用量的90%样本，在本施肥量情况下，青菜的产量没有显著下降，而青菜硝酸盐的含量显著降低。因此确定常规氮肥施肥用量的90%为本发明技术方案推荐的低硝酸盐含量的氮肥使用量，实施于该类叶类菜的种植施肥，能有效控制该叶类菜硝酸盐含量。
Claims (1)
1.一种控制叶类菜硝酸盐含量的施肥方法，所述叶类菜为青菜，其特征在于包括如下步骤：
（1）采用不同浓度的霍格兰营养液进行培养，测定所种植的叶类菜的生物量；
（2）待所种植的叶类菜成熟时，取其根部，固定于盛有缓冲液的溶液池中，所述缓冲液为0.5mol L-1 的2-吗啉乙磺酸钠, 0.5 mol L-1的CaCl2,0.05mol L-1 的KCl, 缓冲液的pH为6.0，采用双孔硝酸根离子选择性电极，分别插入根系表皮细胞的细胞质和液泡中，测定细胞质和液泡中的硝酸盐含量；
（3）确定根系液泡中硝酸盐浓度为60～70 mmol L-1，处理的硝酸盐含量与全浓度霍格兰营养液处理相比有显著下降，而生物量为将开始下降的临界状态的施肥量；
（4）在大田条件下，对种植的同品种叶类菜设置氮肥用量不同的施肥方案进行施肥；测定并确定根系细胞液泡中硝酸盐浓度为60～70 mmol L-1处理所对应的氮肥用量的施肥方案，用于在叶类菜种植时控制叶类菜硝酸盐含量。
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