脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全

李 昂, 黄 岩， 樊小林

(华南农业大学广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心，广州 510642)



脲醛氮肥不影响叶菜的甲醛残留量及食用安全

李 昂, 黄 岩， 樊小林*

(华南农业大学广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心，广州 510642)

【目的】研究脲醛氮肥(UF)对生菜、 上海青体内甲醛累积量、 甲醛含量的影响，评价其在叶菜上施用的安全性。【方法】采用3因素4水平完全设计分别进行第一次生菜及上海青盆栽试验。三因素为 50%尿素+50%脲醛[活性系数 (AI)=67%，UF1]、 50%尿素+50%脲醛(AI=57%，UF2)、 100%尿素(U)； 施氮量设4个水平，分别是每千克土壤 N0、 100、 200、 300 mg，共 12 个处理，每个处理6个重复。采用4因素3水平完全设计进行第二次生菜盆栽试验，四个因素分别是AI分别为55%的脲醛(UF3)、 63%的脲醛(UF4)、 72%的脲醛(UF5)和100%尿素(U)(含 N 46%)； 施氮量设3个水平，分别是每千克土壤 N 0、 200、 300 mg，共 12 个处理，每个处理6个重复。收获后，用乙酰丙酮法测定植株甲醛含量。【结果】无论施氮与否，生菜和上海青体内均能检测到甲醛。无氮对照在第一次生菜和上海青试验中的甲醛累积量分别为 0.21和0.35 mg/pot，在第二次生菜试验的生菜甲醛含量为 1.72 mg/kg。第一次生菜试验施 N 100 mg/kg土 时，U和 U+UF处理的生菜体内甲醛是无氮对照的 2.72.8 倍，但施氮处理间(U、 U+UF)无差异。在施 N 200、 300 mg/kg土时，U处理的生菜甲醛累积量明显大于U+UF处理，尿素处理甲醛累积量分别为 0.68、 0.56 mg/pot； 施 N 200 mg/kg土时，U处理的甲醛累积量比 UF1 + U和 UF2 + U 处理分别高出 26%、 33%，N 300 mg/kg土时的相应值是 30%、 24%。第二次生菜试验，两个施氮水平下，U和 UF5处理的甲醛含量最大； 施 N 200 mg/kg土时，UF3和UF4处理的生菜体内甲醛含量与无氮处理的无差异，当施氮量增加到300 mg/kg土时，活性指数为 55%的 UF3 与无氮处理的生菜甲醛含量无差异，活性指数为 63%的UF4的生菜甲醛含量甚至明显低于无氮处理。U和 UF5 处理的生菜甲醛含量范围为 4.975.36 mg/kg，UF3和 UF4处理的分别比 UF5处理的降低了68%和 70%，分别比U处理的的降低了69%和 71%。施氮量从 N 100 mg/kg土增加到 300 mg/kg土，均未影响叶菜体内的甲醛残留。【结论】与常规尿素相比，单独施用脲醛氮肥或尿素与脲醛氮肥混合施用，无论脲醛氮肥活性指数从 50%增加到 71%，还是氮肥用量从 100 增加到 300 mg/kg土，均不会增加叶菜体内的甲醛残留量，并且甲醛残留量处于安全范围内。

脲醛氮肥; 叶菜; 甲醛累积量; 甲醛含量; 安全性

叶菜因其富含人体所必需的矿物质、 维生素、 食用纤维以及胡萝卜素、 叶绿素、 花青素等，具有丰富的营养和医疗保健作用，是我国老百姓主要食用蔬菜[1-2]。其共同特点是生长快、 生物量大、 对氮素养分的需求量大[3-4]。在华南地区，由于普通氮肥易于流失，肥效不高，所以不仅单季叶菜氮肥施用量大，亩使用纯氮量甚至达15 kg以上，折合50 kg复合肥，而且一年内叶菜的复种指数一般为45茬，有些地区可高达8次。不仅可能造成叶菜体内累积过量氮素[5]，还可能导致程度不等的土壤次生盐渍化，土壤肥力、 耕地质量随之下降[6-7]。脲醛缓控释复合肥氮素释放缓慢、 肥效期长，氮肥利用率可达60%以上[8]。脲甲醛如果没有被微生物转化，以脲甲醛的形式残留于土壤，由于脲甲醛不溶于水，所以在土壤中不会淋失，随着时间的推移会形成贮备氮，当条件有利于脲甲醛分解和植物生长时就能再次被分解成无机氮而被植物利用[9-11]。脲醛缓释氮肥是甲醛和尿素聚合而成的缓释氮肥[12-14]，甲醛是公认的有害物质[15]，脲醛肥料分解可形成甲醛和尿素，施用脲醛氮肥的叶菜也许会有甲醛积累。研究发现，将相当于合成脲甲醛当量的甲醛95125 mg/kg土壤施于土壤时，叶菜很快将死亡。脲醛肥料能否广泛推广应用，关键取决于脲醛肥料的安全性，即施用后是否会在作物体内造成甲醛残留以及残留量是否达到危害健康的标准。故此，本研究以人们日常生活最常食用的上海青、 生菜为供试蔬菜开展试验，明确脲醛氮肥对叶菜体内甲醛含量的影响进而评价其施用安全性。

1　材料与方法

1.1试验设计

供试叶菜分别为生菜(var.ramosaHort.)，品种生菜王; 上海青(BrassicachinensisL.)，品种华王。供试磷肥和钾肥分别是钙镁磷肥(P2O517%)和氯化钾(K2O 60%)，脲醛氮肥为广东省高校环境友好型肥料工程技术研究中心研发的叶菜专用脲醛氮肥(其农学性状见表1)，供试土壤为菜园土、 生土、 专用无土基质按照3 ∶1 ∶1混合，装盆。盆钵为高330 mm、直径230 mm的红色塑料盆，每盆装混合基质4.0 kg。

表1　脲醛氮肥农学性状

第1季、 第2季采用三因素三水平完全设计。三种氮素形态为50%尿素+50%脲醛(活性系数AI=67%，UF1)、 50%尿素+50%脲醛(AI=57%，UF2)、 100%尿素(U); 施氮量设三个水平，分别是每千克土壤N 100、 200、 300 mg; 上述三个磷钾水平为对照(CK)，共12个处理，每个处理6次重复。所有处理(除对照外)氮磷钾比例均为22-8-15。第一季供试作物为生菜，第二季为上海青，第3季以生菜为供试作物，在第1季和第2季的基础上进一步进行试验。试验采用四因素三水平完全设计，四个因素分别是活性指数(AI)为55%(UF3)、 63%(UF4)、 71.8%(UF5)的脲醛和尿素(U, 含N 46%); 三个施氮水平为每千克土壤N 0、 200、 300 mg，共12个处理，每个处理6次重复。所有处理磷钾水平一致，以不施氮为对照(CK)处理。

肥料为基肥一次施用。叶菜生长期仅浇水、 松土和防病虫。具体过程和要求如下:

装盆将称好的肥料与过5 mm筛的风干供试土壤混合均匀，装土前在盆底部铺一块0.075 mm孔筛的尼龙布，分层均匀装入土壤(保持土壤紧实度一致)，土表距盆顶边缘3 cm深。

蔬菜育苗及移栽生菜和上海青育苗首先进行催芽，待生菜种子有80%左右发芽时，移入育苗盘中[18]，以泥炭作为育苗基质，每穴播种3粒。育苗期间浇0.2%的尿素溶液两次，根据天气情况进行补水、 遮阳、 间苗等措施[19]，中间间苗一次，每穴留一株，待菜苗长出两片真叶时带基质移栽。移栽时，选取长势均匀的菜苗，连根一并移入盆中。每盆移栽4株，分布均匀，缓苗后间苗两次，保证每盆留苗2株。

1.2分析和测定

叶菜甲醛含量的测定: 每季叶菜生长周期为3545天。收获后，将叶菜从根的基部切断，鲜样迅速带回实验室，用去离子水冲洗晾干后称取鲜重，然后从中分出亚样本，样品经匀浆、 蒸馏，用本研究室在传统乙酰丙酮法测定甲醛含量[20-28]基础上改进的方法进行测定。具体测定过程: 将植株样品一分为二，一份用于测定干物质含量，另一份匀浆直接测定，或装瓶并存于4℃冰箱冷藏备，第二天蒸馏。经过前期的预备实验证明，匀浆的最佳方法是先将叶菜捣碎然后在组织研磨机中与纯水以1 ∶2的比例充分搅拌混匀使植物组织打散并研磨成均匀的糊状物，关键是每个样品的匀浆质量应保持一致。

甲醛标准曲线的绘制[24]: 分别吸取10 μg/mL的甲醛标准液0、 0.2、 0.5、 1.0、 2.0、 3.0 mL于25 mL具塞刻度管中，加入乙酰丙酮溶液2.5 mL，加水至刻度，混合均匀，置于100℃水浴10 min，取出冷却至室温。用1 cm石英比色杯，在波长414 nm处以纯水为参比，5 min之内测定完吸光度。以甲醛浓度(x，μg/mL)为横坐标，吸光度(y)为纵坐标，绘制标准曲线。得到线性方程，并要求使其满足r≥0.999。

叶菜匀浆中甲醛含量的测定: 精确称取上述匀浆10.0 g，加10%磷酸10 mL，加蒸馏水30 mL于凯氏烧瓶中。定氮仪出水口插入盛有20 mL蒸馏水的锥形瓶中，立即加热蒸馏，收集蒸馏液10 min，至200 mL，移入250 mL容量瓶中，加入25 mL乙酰丙酮溶液，定容至250 mL，置于100℃水浴锅水浴10 min，取出冷却至室温。用1 cm石英比色杯，在波长414 nm处以纯水为参比，5 min之内测定完吸光度。

1.3数据处理

试验数据用Excel 2007进行处理[29]，用SPSS 13.0进行邓肯氏新复极差检验法(DMRT)多重比较[30]。

2　结果与分析

2.1甲醛测定的准确度与精密度

为了检验测定蔬菜匀浆中甲醛的准确性和测定方法的精度，本研究取两组生菜匀浆样品，第一组包括5份生菜匀浆且分别添加甲醛标准溶液4.0 mL(相当于40 μg甲醛)，甲醛的回收率在94.3%97.1%之间，平均为95.76%±0.5%，校正系数为1.044。第二组包括3份生菜匀浆，每份分别测定五次，以检验方法的精密度。3个样品五次重复测定结果的相对标准偏差在0.004%0.013%之间，表明该方法的重现性很高，可用于蔬菜匀浆甲醛的测定。

2.2脲醛氮肥对生菜体内甲醛累积量的影响

肥料及其使用量对生菜体内甲醛累积量有一定的影响(表2)。在3个施氮水平下，均是施氮肥处理的甲醛累积量明显大于无氮处理。施N100 mg/kg土时，尿素和尿素+脲醛处理生菜体内甲醛是对照的2.72.8倍，其中尿素处理的最多，为2.8倍; 施N 200 mg/kg土时，是对照的2.43.2倍，尿素的最高，达3.2倍; 施N 300 mg/kg土时，是对照的2.12.7倍，尿素达2.7倍。脲醛肥料与同等氮量的尿素相比，生菜体内的甲醛累积量比尿素处理的少。特别是当施N 200 和300 mg/kg土时，尿素处理生菜的甲醛累积量明显大于尿素与脲醛混合氮肥处理，尿素处理分别比脲醛1+尿素U及脲醛2 +尿素U处理高出26%和33%，30%和24%。

同一氮肥处理3个施氮量间，施氮量在100200 mg/kg土时，生菜体内甲醛含量无差异，当施氮量为300 mg/kg土时，生菜体内的甲醛含量反而明显降低。可以认为，就生菜体内甲醛累积量而言，生菜施用脲醛氮肥安全可靠，不会因为用量增加而增加其体内甲醛含量。

表2　脲醛氮肥与尿素混施对生菜体内甲醛累积量的影响(mg/pot)

注(Note): 数据后括号内字母不同表示肥料处理间差异显著，括号外字母不同表示肥料用量间差异显著(P<0.05) Different letters inside the bracket mean significant difference among the fertilizer treatments，letters outside the bracket mean significant difference among nitrogen applied amounts (P<0.05).

2.3脲醛氮肥对上海青体内甲醛累积量的影响

由表3可以看出，无论施氮量从每千克土壤100 mg 增加到200还是300 mg，还是不施氮，施用尿素或脲醛氮肥，均没有影响生菜甲醛含量。在施N 100 mg处理中，尿素处理生菜甲醛累积量大于无氮对照。由此可以肯定，尿素单独使用、 脲醛氮肥与尿素混合使用均不会导致上海青体内甲醛累积量增加。

表3　不同处理小白菜甲醛累积量(mg/pot)

注(Note): 数据后括号内字母不同表示肥料处理间差异显著，括号外字母不同表示肥料用量间差异显著(P<0.05) Different letters inside the bracket mean significant difference among the fertilizer treatments，letters outside the bracket mean significant difference among nitrogen applied amounts (P<0.05).

2.4脲醛氮肥有效性对生菜体内甲醛含量的影响

不同活性指数(AI)脲醛氮肥及不同用量对叶菜体内甲醛含量的影响见图1。施N 200和300 mg/kg土处理生菜甲醛含量的变化规律基本一致。施氮水平为200 mg/kg土时，有效氮为71.8%(UF5)和尿素处理的生菜甲醛含量无差异，但均明显大于有效氮55%(UF3)和63%(UF4)的脲醛以及无氮处理，后三者间无差异。施氮量为300 mg/kg土时，有效氮55%(UF3)处理的生菜体内甲醛含量与无氮处理差异不显著，有效氮63%(UF4)的甲醛含量还明显小于无氮处理。尿素和有效氮为71.8%(UF5)处理生菜的甲醛含量范围为4.975.36 mg/kg，有效氮为55%(UF3)和有效氮为63%(UF4)处理的分别比有效氮为71.8% (UF5)降低了68%和70%，比尿素降低了69%和71%。参考当前我国质检总局暂定鲜香菇甲醛≤63 mg/kg的限量标准[23]，试验中生菜体内测得的最大甲醛含量为5.36 mg/kg，远远小于这一限量值。说明即使单独使用脲醛，较常规尿素而言也不会增加生菜体甲醛积累，脲醛的活性大小(有效氮多少)不会影响叶菜体内甲醛含量。

图1　脲醛有效氮含量(AI)对生菜体内甲醛含量的影响Fig.1　Effect of available nitrogen content in fertilizer on formaldehyde content in lettuce

注(Note)：CK、 U、 UF3 、 UF4、 UF5分别为有效氮含量0%、 46%、 55%、 63%、 71.8%; 图柱上标不同小写字母表示同一施肥量下处理间差异显著(P<0.05) Different letters above the bars mean significant difference among the five treatments (P<0.05).]

3　讨论

脲醛缓释氮肥在国外已经有50多年大田施用的历史，用于我国农业生产实践也明显提高了氮肥利用率[31]。高等植物中甲醇的氧化作用、 光呼吸形成的C1-THF分解作用会产生甲醛[32]，因此，蔬菜本身含有可检测水平的甲醛。本研究试验证明，单独施用尿素或者尿素与脲醛混合施用，不管氮多氮少，对蔬菜体内的甲醛水平影响不大，而且蔬菜体内的甲醛含量并非施用脲醛缓释氮肥的最高，反而是施用尿素处理的最多，这充分肯定施用脲醛氮肥不会造成蔬菜体内甲醛的累积而影响其使用安全。目前我国尚无蔬菜体内甲醛安全标准，参考香菇甲醛含量食用安全标准，本试验中蔬菜体内所检测到的甲醛含量最大为5.36 mg/kg，远小于鲜香菇甲醛≤63 mg/kg[23]的限量标准，表明叶菜施用脲醛对于食用而言没有危害。

4　结论

1)无论是单独施用尿素、 脲醛还是尿素与脲醛混合施用，不管有氮无氮，还是氮多氮少，生菜和上海青体内均能检测到甲醛。

2)蔬菜体内甲醛以施用尿素处理的最多，施用脲醛氮肥不会造成叶菜体内积累甲醛。

3)叶菜在施用尿素和脲醛氮肥下体内的甲醛含量最高水平为5.36mg/kg，远小于我国质检总局暂定鲜香菇甲醛≤63 mg/kg的限量标准，叶菜施用脲醛对于食用而言没有任何危害。

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Negligible effect of urea-formaldehyde as N fertilizer on the formaldehyde content and edible safety in leafy vegetables

LI Ang, HUANG Yan, FAN Xiao-lin*

(EnvironmentalFriendlyFertilizerEngineeringTechnologyResearchCenter,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)

【Objectives】 The residue of the formaldehyde accumulation (FA) and in leafy vegetables with urea-formaldehyde (UF) application is concerned by public. The safety of UF as N fertilizer applied on leafy vegetables was investigated in this paper.【Methods】The first pot experiment with three factors and four levels were conducted using lettuce and Chinese cabbage as materials. Three factors were 50%U + 50% UF [activity index (AI) was 67%, UF1)], 50%U + 50% UF (AI was 57%, UF2) and the U. Four levels were the N application as 0, 100, 200, 300 mg/kg soil. Each treatment was repeated 6 times and 12 treatments in total. The first pot experimental with four factors and three levels used lettuce as materials. Four factors were UF which the AI was 55% (UF3), 63% (UF4), and 72 %( UF5) and U (the nitrogen content was 46%). Three levels were the N application as 0, 200, 300 mg/kg soil. Each treatment was repeated 6 times and 12 treatments in total. The formaldehyde contents in the vegetables were measured by the Acetylacetone Spectrophotometric method after harvest.【Results】The formaldehyde was detected in vegetables on both treatments with and without N. The FA was 0.21 mg/pot and 0.35 mg/pot in the first lettuce and Chinese cabbage experiments and the formaldehyde content was 1.72 mg/kg of CK treatments. In the first lettuce experiment under N application level of 100 mg/kg soil, FA in U and U+UF treatment were about 2.7 to 2.8 times larger than in CK, however, there was no difference between U and U+UF treatments and when under N application levels of 200 and 300 mg/kg soil, FA in Urea treatment was 0.68 and 0.56 mg/pot, significantly higher than in U+UF treatment. The FA in U treatment was 26% and 33% higher than in UF1 + U and UF2 + U treatments respectively under N 200 mg/kg, and 30% and 24% higher than in UF1 + U and UF2 + U treatments under N 300 mg/kg. In the second lettuce experiment, the formaldehyde content of the U and UF5 treatments were the largest. There was no significant difference in formaldehyde content among treatments of CK, UF3 and UF4 under N 200 mg/kg. Also, no significant difference of formaldehyde content was tested between CK and UF3 treatments under N 300 mg/kg. But the formaldehyde content of UF4 was even significantly lower than that of CK treatment. The range of formaldehyde content of lettuce was from 4.97 to 5.36 mg/kg for both U and UF5 (AI=71.8%) and the formaldehyde content of UF3 and UF4 was decreased by 68% and 70% compared to that of UF5 respectively. The formaldehyde content of UF3 and UF4 was 69% and 71% lower than in U treatment respectively. The formaldehyde content and accumulation in leafy vegetables was not affected by amount of N application from N 100 to 300 mg/kg.【Conclusions】Compared with urea, whether application of urea-formaldehyde individually or mixed with urea, no matter the activity index of the urea-formaldehyde from 50% to 71.8% and whatever the N dosage from 100 to 300 mg per kilogram soil, the formaldehyde content in leafy vegetables will not be influenced and the formaldehyde residues in leafy vegetables is safe.

urea-formaldehyde N fertilizer; leafy vegetable; formaldehyde accumulation; formaldehyde content

2015-01-23接受日期: 2015-06-15网络出版日期: 2015-12-11

广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心建设项目(CCZX-A100); “十二五”国家科技支撑项目(2011BAD11B04); 国家自然科学基金项目(31071857，30871594)资助。

李昂(1991—)，女，陕西三原人，硕士研究生，主要从事肥料与施肥研究。 E-mail: 549453055@qq.com

E-mail: xlfan@scau.edu.cn

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1008-505X(2016)03-0752-07