氮素是作物生长所必需的营养元素，作物体内蛋白质、叶绿素、核酸等物质均含有氮素^[1]。施用氮肥是为作物提供生长所需氮素最直接有效的方式，然而，目前中国氮肥的利用率仅为35%左右，除被微生物等固定在土壤中的氮素外， 50%左右的氮素经硝化-反硝化、氨挥发、淋洗、径流等途径损失进入环境当中，其中，经硝化作用形成硝态氮（NO₃^-）是氮素损失的主要途径^[2]。 NO₃^- 的大量形成和损失不仅会对生态环境造成显著的负面影响，还会通过食物链对人体产生危害。在作物生长过程中，土壤中NO₃^- 会被作物吸收并且储存在作物体内，其中，蔬菜是一种极易富集硝酸盐的作物，人体摄入的NO₃^- 70%～80%来自蔬菜^[3]，因此，蔬菜的食用安全性及品质与人类的身体健康状况是息息相关的。

为了有效地减少NO₃^-在蔬菜内的累积量，并且保证蔬菜产量，很多学者对硝化抑制剂进行了广泛的研究和应用，硝化抑制剂可以通过抑制硝化过程中相关酶及微生物的活性，阻碍硝化过程的进行^[4-5]，从而延长铵态氮（NH₄ ⁺）在土壤中的保持时间，减少土壤中NO₃^- 的含量，有效地减少蔬菜对NO₃^- 的吸收，从而减少作物体内硝酸盐的积累，提高作物的品质指标^[6-8]。有研究发现，添加硝化抑制剂虽然可以促进作物对氮素的吸收，但是对其他营养元素，如磷、钾等无显著的促进效果^[9-10]。

腐殖酸因含有较多的亲水基团（羧基-COOH； 羟基-OH）而表现出很高的表面活性反应，并且由于自身携带负电荷，可以有效地吸附土壤中的阳离子，如NH₄ ⁺，因此可以提高土壤中NH₄ ⁺ 的含量^[11]。另外，研究发现腐殖酸可以有效活化磷素，增加作物对磷的吸收^[12]。腐殖酸在改善土壤理化性状方面同样具有一定的促进作用^[13]。由于腐殖酸来源不同，结构存在显著的差异性。前人研究指出，不同结构与含量的腐殖酸对活化土壤养分具有显著的差异性^[12-14]。腐殖酸和3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）均可以调节土壤中有效养分的含量，但是，目前关于腐殖酸与抑制剂配施对作物影响的研究仍然较为缺乏。因此，本文假设：（1）腐殖酸与硝化抑制剂配施可以发挥协同增效作用，有效地提高作物产量，改善作物品质；（2）腐殖酸与硝化抑制剂配施对作物的协同作用会因腐殖酸结构的不同而产生差异性。本文从不同物质当中提取了2种结构具有显著差异性的腐殖酸，通过盆栽试验探讨硝化抑制剂与2种腐殖酸配施对蔬菜产量及品质的影响，验证提出的假设。

1 材料与方法

1.1 供试土壤与材料

供试土壤为黑钙土，取自吉林省大安市（44°51′10″N；125°11′3″E），土壤的基本性质为pH 8.39，砂粒62%，粉粒20%，粘粒18%，电导率78.47μS/cm，总有机碳12.23g/kg，总氮1.52g/kg，碱解氮26.98mg/kg，有效磷17.48mg/kg，速效钾111.04mg/kg。硝化抑制剂选用DMPP。腐殖酸分别提取自柏树（Y）和褐煤（B）（表1），腐殖酸的提取和检测方法主要根据Brunetti等^[15]和Borghetti等^[16]所提出的方法。

1.2 试验设计

盆栽试验于中科新型肥料有限公司温室内进行，盆栽容器选用上口直径25cm，底部直径20cm的聚乙烯盆，每盆装入5kg过5mm筛的土壤，供试蔬菜为油菜，品种为苏州青，供试氮肥为尿素、磷肥为过磷酸钙、钾肥为氯化钾。试验共设9个处理，如表2所示。

注：△ lgK为腐殖物质色调系数，其值越大，说明腐殖物质分子结构越简单^[17]。

注：由于本研究目的在于研究腐殖酸的添加是否会对硝化抑制剂的应用效果造成影响，因此在试验处理中并没有设置腐殖酸与肥料单独配施的处理，仅设置了硝化抑制剂单独添加和硝化抑制剂与腐殖酸配施的处理。

1.3 作物指标检测方法

植株全N采用H₂SO₄-H₂O₂ 消煮，氧化镁-戴氏合金蒸馏法；植株全P采用H₂SO₄-H₂O₂ 消煮，钒钼黄比色法；植株全K采用H₂SO₄-H₂O₂ 消煮，火焰光度法；植株硝酸盐采用水杨酸比色法；植株可溶性糖采用蒽酮比色法^[18]。

1.4 数据计算与统计分析

肥料利用率=（施肥植株N/P/K含量-未施肥植株N/P/K含量）/（N/P/K施入量）

采用Excel2013进行数据采集及处理；利用SPSS 13.0软件进行数据间的差异性分析；利用Origin 9.0进行数据的图标处理与表征。

2 结果与分析

2.1 硝化抑制剂与腐殖酸配施对油菜生长的影响

不同处理对油菜生长特征及产量的影响如表3所示，从数据中可以看出，与CK相比，施肥可以有效地促进作物生长。与U相比，UD虽然对油菜产量表现出了促进作用，但并没有达到显著的差异水平。与UD相比，UDY1和UDB1分别增加了9.0%（P<0.05）和4.2%（P>0.05）的油菜鲜重， 2.6%和2.5%的含水量（P<0.05），另外UDY1还增加了9.3%的油菜叶片数。随着腐殖酸施入量的增加，UDY2和UDY4对以上指标的促进效果逐渐降低。但是，与UD相比，UDY1和UDB1分别显著降低了22.2%和33.3%的油菜干重，随着腐殖酸施入量的增加，油菜干重也随之增加。

注：同列不同字母表示不同处理间差异达显著水平（P<0.05），括号内数据为标准差。下同。

2.2 硝化抑制剂与腐殖酸配施对油菜品质指标的影响

表4 为不同处理下油菜的品质指标，可以看出与CK相比，U处理显著地提高了油菜中各项品质指标的含量。而与U相比，UD显著地降低了油菜27.5%的硝酸盐含量（P<0.05），显著增加了31.1%的可溶性糖含量（P<0.05），而对油菜N、 P、K含量并没有显著的影响。

与UD相比，腐殖酸的添加进一步降低了油菜硝酸盐的含量，UDY1、UDY2、UDY4、UDB1、UDB2、UDB4的油菜硝酸盐含量分别显著降低了15.2%、34.7%、42.7%、49.9%、60.0%、74.5%； 油菜可溶性糖的含量也随着腐殖酸的添加而降低，最为显著的为UDY4和UDB1，分别降低了57.0%和53.5%；本试验中腐殖酸Y和B的添加可以分别平均增加6.1%和12.3%的油菜含N量，35.2%和17.9%的油菜含P量，腐殖酸Y的施用可以平均增加11.1%的油菜K含量，而腐殖酸B则对油菜K含量无显著的促进作用。

2.3 硝化抑制剂及腐殖酸配施对肥料利用率的影响

在肥料利用率方面，与U相比，硝化抑制剂DMPP的添加在一定程度上促进了油菜对NPK肥料的吸收，提高了肥料利用率，但是，其促进效果并没有达到显著的水平（P>0.05）（图1）。

与UD相比，腐殖酸的添加影响了油菜对肥料的利用效率。在氮肥利用率方面，UDY1与UDY2并没有对油菜的氮肥利用效率产生显著的影响，并且UDY1还起到一定的负面作用，随着腐殖酸Y添加量的增加，其对油菜氮肥利用率的促进作用逐渐增强，UDY4处理中油菜氮肥利用率较UD提高了16.3%，较UDY1显著提高了32.7%。在腐殖酸施入量相同的条件下，腐殖酸B对油菜氮肥利用率的促进效果要优于腐殖酸Y（图1），但腐殖酸B随着施入量的增加，其对氮肥利用率的促进效果呈现出逐渐减弱的趋势，与UD相比，UDB1、UDB2和UDB4的氮肥利用率分别提高了32.3%、21.7%和12.7%。

注：不同字母表示处理间差异达显著水平（P<0.05）。

不同处理对油菜磷肥和钾肥利用率的影响呈现出相同的趋势，与U相比，UD并没有影响油菜磷肥和钾肥的利用效率（图1）。而DMPP与腐殖酸配施后，随着腐殖酸添加量的增加，油菜磷肥和钾肥的利用效率也逐渐升高，与UD相比，UDY4和UDB4分别提高53.2%和43.2%的磷肥利用率及34.3%和16.5%的钾肥利用率。

3 讨论

3.1 硝化抑制剂与腐殖酸配施对油菜生长的影响

施肥可以有效地提高土壤中的养分含量，因此，与CK相比，U显著地促进了油菜的生长。孙志梅等^[19]研究发现，硝化抑制剂的施入对油菜的鲜重和干重虽然具有一定的促进作用，但是效果并不显著，这与本文的研究结果相似（表3）。腐殖酸与DMPP配施之后，并没有对油菜的鲜重产生显著的促进效果，这个结果否定了在进行研究之前所提出的关于腐殖酸与DMPP影响作物产量的科学假设，这可能是由于腐殖酸对土壤养分的吸附与作物对养分的吸收之间产生的一定的竞争关系，而诸如菠菜、油菜等属于生长期较短、养分需求较高的作物^[20]，因此，腐殖酸的添加可能限制了此类作物的生长，如果试验作物选用小麦、玉米等生长期较长的作物，可能会具有较为明显的增产效果。

3.2 硝化抑制剂与腐殖酸配施对油菜品质的影响

硝化抑制剂DMPP与不同种类腐殖酸的添加显著地影响了油菜的品质指标（表4）。腐殖酸的施用对油菜可溶性糖的积累并没有起到促进作用，反而表现出了一定的抑制作用，这与刘方春^[20]的研究结果是完全相反的，可能是由于腐殖酸影响了油菜的光合作用，但是具体原因需要进一步的研究证明。

作物对土壤中NH₄ ⁺ 的吸收属于主动吸收^[21]，需要消耗的能量较低，理论上来看，植物吸收1mol的NH₄ ⁺，仅需消耗296个光量子，并且NH₄ ⁺ 进入植株体内后可直接合成氨基酸，而NO₃^- 在植物同化的过程中，要先进行还原反应，而且在NO₃^- 同化过程中，耗能最低的过程也需要305个光量子^[22]。硝化抑制剂DMPP进入土壤之后，可以有效抑制土壤中的硝化作用，在增加土壤中NH₄ ⁺ 含量的同时抑制NO₃^- 的产生。因此，在本研究中，硝化抑制剂DMPP的施入显著降低了油菜体内NO₃^- 的含量，同时提高了植株的含氮量。

本试验中，与UD相比，2种不同种类的腐殖酸均进一步降低了油菜硝酸盐的含量，油菜硝酸盐的含量均随着腐殖酸施入量的增加而降低，并且腐殖酸B的效果要强于腐殖酸Y（表4），这一结果验证了所提出的腐殖酸与DMPP之间协同效应会因其结构的不同而产生差异的科学假设。刘方春^[20]研究发现，腐殖酸可以有效增加作物体内硝酸还原酶的活性，因此，腐殖酸的添加，在DMPP的基础上进一步降低了油菜体内硝酸盐的含量。从腐殖酸的基本性质（表1）上可以看出，腐殖酸Y和B在结构上存在较为显著的差异性（C/H，O/C， △ lgK），腐殖酸Y具有较高的△ lgK、O/C和较低C/H，说明其脂族特性较强、结构较为简单，相反，腐殖酸B的结构则相对较为复杂^[17]。研究发现，不同结构的腐殖酸对土壤中有机物质的吸附和释放特性存在显著的差异性^[23]，根据该研究结果推测，不同结构腐殖酸对油菜硝酸盐含量的不同作用可能是不同腐殖酸对硝酸还原酶活性的作用不同导致的，但是具体原因需要进一步的试验证明。

DMPP是一种具有针对靶向性的硝化抑制剂，不会影响除了硝化微生物以外的微生物及酶^[24]，因此，DMPP并没有影响油菜对磷和钾的吸收，这与之前的研究结果相符合^[9-10]。研究发现，磷肥施入土壤之后，植物对其的利用效率仅为10%～20%，主要有两个方面的原因，第一是土壤中铁、铝、钙等物质对磷具有固定作用，降低了磷元素的有效性；第二则是由于磷在土壤中的移动性较弱，限制了作物根系对其的吸收^[25]。本试验中，腐殖酸的加入有效地提高了油菜体内磷的含量（表4），这主要是由于腐殖酸表面的阴离子可以有效地吸附土壤铁、钙、铝等阳离子，减弱阳离子对磷元素的固定作用^[25]。另外，研究表明，腐殖酸的添加可以有效地提高磷在土壤中的移动性^[26]，进而促进作物对磷素的吸收。腐殖酸对土壤中被固定的钾元素也具有一定的活化作用，可以促进缓效钾向速效钾的转化^[27]，因此，本试验中，腐殖酸的添加在油菜对钾元素的吸收上也表现出了一定的促进作用。

3.3 硝化抑制剂及腐殖酸配施对肥料利用率的影响

作物的肥料利用率主要取决于作物对肥料中养分吸收的含量，其与作物体内氮磷钾的含量呈现出正相关的关系（表4，图1）。硝化抑制剂和腐殖酸的施入有效地增加了油菜体内的养分含量，促进了油菜对养分的吸收，因此，提高了油菜的肥料利用率。

4 结论

（1）硝化抑制剂DMPP对油菜的产量并没有显著的促进作用，但是却有效地降低了油菜硝酸盐的含量，提高了可溶性糖的含量，有效地改善了油菜的品质，提高了油菜的食用安全性。

（2）腐殖酸配施硝化抑制剂可以进一步降低油菜硝酸盐的含量，在施用硝化抑制剂的基础上进一步提高油菜的食用安全性。另外，腐殖酸还可以提高油菜对磷、钾养分的吸收，提高肥料的有效性，与DMPP之间产生明显的协同增效作用。

（3）不同结构和含量的腐殖酸对作物生长调节具有显著的差异性，应根据需求选择最为合适的腐殖酸类型和施入量。

参考文献