氮肥及巨大芽孢桿菌對油菜生長和硝酸鹽含量的影響

王夢亮，韓立偉，王俊宏，蘇俊萍（山西省應用化學研究所，太原，030006）

氮肥及巨大芽孢桿菌對油菜生長和硝酸鹽含量的影響

王夢亮，韓立偉，王俊宏，蘇俊萍
（山西省應用化學研究所，太原，030006）

通過盆栽試驗探究了不同氮肥水平下巨大芽孢桿菌對油菜生長及硝酸鹽累積的影響。試驗結果表明，低氮水平下增施巨大芽孢桿菌菌液能提高油菜產量、降低硝酸鹽含量，硝酸鹽含量T4較T1降低了40．81%，T5較T2降低了18．47%；高氮水平下增施巨大芽孢桿菌菌液能提高油菜可溶性糖、可溶性蛋白含量，初步認為巨大芽孢桿菌菌液是通過影響油菜對硝酸鹽的吸收來降低硝酸鹽含量的。

氮肥；巨大芽孢桿菌；油菜；硝酸鹽含量

蔬菜是人們健康飲食中不可缺少的副食品之一，但同時也是極易富集硝酸鹽的作物[1]。近年來，由于有機肥施用的減少，化學肥料特別是氮肥的增多使土壤養分平衡失調、肥效下降，蔬菜中硝酸鹽含量過度積累，蔬菜品質越來越差。早在1907年Riohdson就發現新鮮蔬菜中含有大量硝酸鹽，Tremp認為人攝入體內的硝酸鹽有70%源于蔬菜[2]。雖然硝酸鹽對人體沒有直接毒害作用，但其進入人體后會被微生物還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽對人體有毒害作用，能與人體內各種胺類反應，形成亞硝胺——一種強致癌物質。

關于巨大芽孢桿菌的增產效果已有報道[3]，但關于其降低油菜中硝酸鹽含量的報道較少。本試驗以油菜為試驗對象，分析了不同硝態氮水平下根部灌施巨大芽孢桿菌發酵液對油菜生長及硝酸鹽含量的影響，并對其機理進行了初步探索。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

試驗在山西大學應用化學研究所內進行。油菜品種為綠秀 （91-1），栽培土基本理化性狀：總氮1．50 g/kg，總磷2．06 g/kg，全鉀14．65 g/kg，速效磷3．88 mg/kg，速效鉀102 mg/kg，pH值7．3。試驗氮肥采用KNO3，巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）由山西大學現代應用化學研究所保存，采用搖瓶培養（30℃，搖瓶培養4 d，血球計數法測得1 mL菌肥液中菌數不少于108個）。

1．2 試驗方法

油菜種子用10%磷酸三鈉液消毒后置于30℃環境下催芽，然后播于上口內徑25 cm、下口內徑18 cm，深17 cm的花盆里，每盆裝3．5 kg土。當油菜出現第三片真葉時每盆定苗5株，每個處理3次重復。試驗設計方案見表1。

施肥2周后測定所有處理的單株 （地上部）鮮質量、硝酸鹽含量、硝酸還原酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量。硝酸鹽含量測定用水楊酸硫酸比色法[4]；硝酸還原酶活性測定用活體法[4]；可溶性糖含量測定用蒽酮比色法[5]；可溶性蛋白含量測定用考馬斯亮藍法[5]。

表1 試驗設計方案

1．3 數據處理

用Excel、SPSS 17．0軟件對試驗數據進行統計和分析。

2 結果與分析

2．1 氮肥和巨大芽孢桿菌菌液對油菜 （地上部）單株鮮質量的影響

由表2可知，與T0相比，T1處理油菜單株平均鮮質量增加了53．29%，T2增加了66．47%，T3增加了73．65%，T1，T2，T3均較T0有顯著性差異；T4與T1相比，油菜單株平均鮮質量增加了6．45%，差異達顯著性水平，但T5較T2、T6較T3沒有顯著性差異（P＞0．05）。

表2 氮肥及菌液對油菜地上部鮮質量的影響

圖1 氮肥及菌液對油菜硝酸鹽含量的影響

2．2 氮肥和巨大芽孢桿菌菌液對油菜硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性（NRA）的影響

蔬菜對硝酸鹽的積累除與種類、品種、光照、溫度[6～10]等有關外，還與栽培基質中氮素水平及形態有關[11]。從圖1中可以看出，T4與同氮素水平的T1相比硝酸鹽含量降低了40．81%，T5與同氮素水平T2相比油菜硝酸鹽含量降低了18．47%，而T6與同氮素水平的T3相比無顯著性差異。

硝酸還原酶（NR）是同化硝酸鹽過程中的限速酶，硝態氮可以誘導硝酸還原酶的生成和調節硝態氮的轉運[12]。從圖2中可以看出，硝酸還原酶活性T0

圖2 氮肥及菌液對油菜NRA的影響

2．3 氮肥及巨大芽孢桿菌菌液對油菜可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖是植物碳代謝的重要產物，可溶性蛋白含量高低能基本反映氮同化能力高低。氮同化與碳同化密切相關，高廷東[14]認為碳氮代謝之間存在競爭關系，同時也存在依賴關系。從圖3、4中可以看出，可溶性糖含量T1

圖3 氮肥及菌液對油菜可溶性糖含量的影響

圖4 氮肥及菌液對可溶性蛋白含量的影響

3 小結與討論

氮肥是影響蔬菜中硝酸鹽累積的主要外源因子，試驗結果表明，在一定氮素范圍內增施巨大芽孢桿菌菌液能提高油菜產量，降低油菜硝酸鹽含量，在土壤施氮量小于0．4 g/kg時效果較好。施氮量0．1 g/kg、0．2 g/kg水平下增施菌液，油菜硝酸鹽含量下降而NRA卻沒有顯著變化，說明油菜對NO3-的吸收受到了抑制。有報道指出巨大芽孢桿菌能以NO3-為氮源，但不能將NO3-還原為NO2-[15，16]，可能是巨大芽孢桿菌與油菜競爭吸收NO3-導致其硝酸鹽含量下降，也有可能是巨大芽孢桿菌能活化土壤中P、K，改善土壤氧化還原條件，降低氮素脫氧和氧化過程，從而降低硝酸鹽含量。而在施氮量0.4 g/kg水平下巨大芽孢桿菌菌液提高了油菜可溶性糖、可溶性蛋白含量，可能是高水平氮促使巨大芽孢桿菌產生了一定量的植物可利用的碳源，促進其碳代謝，進而促進其氮代謝，但高氮水平下巨大芽孢桿菌對油菜吸收NO3-的抑制作用有所破壞，最終導致油菜中硝酸鹽的累積。

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Effects of Nitrogen Fertilizer andBacillus megateriumon Growth and Nitrate Content of Rape

WANG Mengliang,HAN Liwei,WANG Junhong,SU Junping
(Research Institute of Applied Chemistry,Shanxi University,Taiyuan 030006)

A pot experiment was carried out to study effects of applying different levels of nitrogen fertilizer andBacillus megateriumfermentation liquor on the growth and nitrate content of rape.The results showed that,under the lower nitrogen levels,fermentation liquors ofB.megateriumcould increase the yield and decreased the nitrate content of rape,the nitrate content of T4and T5decreased by 40.81%and 18.47%respectively compared to T1and T2.While under the relative higher nitrogen levels,fermentation liquors ofB.megateriumcould increase the content of soluble sugar and soluble protein of rape.And we preliminarily concluded the fermentation liquors ofB.megateriumaffecting the absorption of nitrate,which leaded to the reducing of nitrate content in rape.

Nitrogen;Bacillus megaterium;Rape;Nitrate content

10．3865/j．issn．1001-3547．2012．08．019

科技部創新方法工作專項（2010IM020700）

王夢亮（1966-），男，教授，博士，主要研究方向為生物化工和綠色有機肥料，E-mail：mlwang@sxu．edu．cn

2011-12-19