有机栽培与常规栽培蔬菜的营养品质分析比较

马 超 李晓慧 班甜甜 梁 蝶

（贵州省农业科学院园艺研究所，550006，贵州贵阳）

蔬菜生产中过量施用化肥和化学农药不仅导致水体富营养化，破坏生态系统，严重污染环境，同时蔬菜的营养品质也会受到影响，特别是蔬菜中的化学农药残留严重危害人们的身体健康。薛占军等[1]研究表明，喷施有机氯农药后产生明显的污染危害症状，光能过量耗散，引起光合机构的光抑制甚至光损伤，导致甜瓜果实表面组织的热灼伤斑点发生，碳水化合物含量下降，叶片同化输出受阻。Chelliah等[2]指出，化学农药会使植物营养物质和化学组成发生改变，也降低了叶绿素和类胡萝卜素含量。Baker等[3]指出，多次喷洒的农药会与植物体内的糖元、酶、蛋白和氨基酸等反应，破坏其正常的生命活动，植物体内营养成分合成也受到相应影响，最终影响蔬菜品质。有研究[4]结果表明，低浓度的复合菌剂PSII可使黄瓜幼苗株高增高、茎粗增粗、鲜重和干重增加，提高黄瓜根系活力、叶绿素和类胡萝卜素含量。生物农药的应用是以减少病害发生为目的来保全叶片进行正常的光合作用，促进有机物质的合成，从而提高产量。因此，选用生物农药比化学农药更有利于蔬菜的高效栽培。

施用有机肥替代化肥或减少化肥用量也可以改善蔬菜的品质。王冰清等[5]指出，与常规施用化肥相比，化肥减量可显著提高黄瓜、苦瓜和甘蓝3种蔬菜的可溶性糖、维生素C（Vc）和蛋白质含量，降低蔬菜中的硝酸盐含量，显著提高了蔬菜的品质。在蕹菜[6]和番茄[7]上的研究也说明，施用有机肥提高了蔬菜品质。Oliveira等[8]利用有机肥和化肥不同配比及适量增加生物有机肥的研究中发现，随着有机肥施用比例的增加，番茄红素和 Vc的含量均呈增加趋势，硝酸盐的含量有所降低。张敏硕等[9]利用微生物菌剂显著提高了马铃薯Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量。施用氨基酸有机肥可改善土壤理化性质，增强土壤生物肥力，提高根系可吸收利用的速效养分及游离氨基酸含量，增加黄瓜产量[10]。蔬菜营养指标包括维生素、碳水化合物、蛋白质、硝酸盐、氨基酸、有机酸和单宁等。本文通过对比分析有机与常规方式栽培下大白菜、生菜和黄瓜所含有益成分（可溶性糖、可溶性蛋白质、总氨基酸、类胡萝卜素、Vc、苹果酸和酒石酸）和有害成分（硝酸盐、吡虫啉、百菌清和高效氟氯氰菊酯）的差异，阐述有机蔬菜营养品质优势，为种植者和消费者提供生产实践的科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

大白菜品种“三口福”由SNSCL公司（韩国）选育；生菜品种“绿剑生菜”由北京绿东方农业技术研究所（中国）选育；黄瓜品种“中农26号”由中蔬种业科技有限公司（中国）选育。

试验于2019年5月至8月在贵州省农业科学院内试验农场大棚（106°42′ E，26°35′ N）采用基质盆栽方式进行。栽培基质配方为20%珍珠岩、50%椰糠和 30%草炭（体积比）均匀混合，再加入55kg/m3干牛粪。选用容积为8L花盆（直径25cm，高度30cm）进行栽培，盆间距15cm。5月6日在大棚内穴盘播种育苗，大白菜幼苗4～5片叶时移栽到盆中，生菜幼苗2～3片叶时移栽到盆中，黄瓜幼苗3～4片真叶时定植到盆中，每盆栽培1株幼苗，每种蔬菜采用有机栽培和常规栽培各10盆，3次重复，共60盆。8月4日采收结束。

1.2 试验方法

大白菜、生菜和黄瓜3种蔬菜的有机栽培与常规栽培管理措施除肥料和药剂施用不同外，其他管理方式相同。

1.2.1 有机栽培蔬菜肥药施用方法 定植后第 15天追施氨基酸叶面肥和有机水溶肥；第20天喷施苏云金杆菌和甲基营养型芽孢杆菌防控病虫害；第25天喷施鱼藤酮和枯草芽孢杆菌防控病虫害；第30天追施蚯蚓液体肥和氨基酸叶面肥；第35天喷施苦参碱和木霉菌防控病虫害；第40天追施有机水溶肥。

1.2.2 常规栽培蔬菜肥药施用方法 定植后第 15天根部追施尿素；第20天施用百菌清和高效氟氯氰菊酯喷雾防治病虫害；第25天喷施吡虫啉；第30天根部追施复合肥；第35天喷施百菌清和高效氟氯氰菊酯防控病虫害；第40天追施尿素。

肥料用量按照每种蔬菜的需氮量及生产中的习惯施肥用量，2种栽培方式施氮量相同，大白菜施氮量4.2g N/株，生菜施氮量3.0g N/株，黄瓜施氮量6.4g N/株。复合肥为三元复合肥（N≥15%、P2O5≥15%、K2O≥15%），有机肥料分别为海藻高钾型有机水溶肥（N≥12.0%、P2O5≥6.0%、K2O≥40.0%）、清大元农蚯蚓液体肥（N≥345g/L、氨基酸≥100g/L、P2O5≥50g/L、K2O≥50g/L、Fe+Mn+Zn+Cu≥20g/L）和彪榜氨基酸肥料（N≥220g/L、氨基酸≥100g/L、P2O5≥60g/L、K2O≥60g/L、Zn≥10g/L、B≥20g/L）。

1.3 测定项目与方法

在结球期，随机选取大白菜（图1～4及表1中简称白菜）和生菜各3株进行采样，从外向内取第3片叶，黄瓜采取第2胎果，加液氮研磨后于-80℃冰箱保存。

图1 有机栽培和常规栽培的蔬菜营养成分含量Fig.1 Nutrient contents of vegetables in organic cultivation and conventional cultivation

采用试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）测定可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、类胡萝卜素、Vc、类黄酮（维生素P）和单宁含量；采用试剂盒（苏州科铭技术有限公司）测定硝酸盐含量；采用高效液相色谱法（参考GB/T 5009.157-2003）测定有机酸（苹果酸、酒石酸）含量；采用高效液相色谱法（参考GB/T 23379-2009和GB 23200.8-2016）测定吡虫啉、百菌清和高效氟氯氰菊酯3种农药的残留。

1.4 数据处理

使用Excel 2010统计数据，SPSS 20.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 有机栽培和常规栽培对蔬菜营养成分含量的影响

由图1可见，采用有机栽培的大白菜、生菜和黄瓜的蛋白质、可溶性糖及氨基酸含量均显著高于常规栽培。有机栽培的大白菜、生菜和黄瓜的蛋白质含量分别比常规栽培的高 3.45%、3.16%和5.59%，可溶性糖含量分别比常规栽培的高30.41%、26.18%和 16.22%，氨基酸含量是常规栽培的1.3～6.9倍，方差分析表明，2种栽培方式下，3种蔬菜的3种营养成分间均达到显著性差异。

2.2 有机栽培和常规栽培对蔬菜维生素原含量的影响

维生素维持人体代谢活动和健康需要，是人体生命活动过程中不可替代的一类物质。由图2可知，有机栽培的大白菜、生菜和黄瓜的类胡萝卜素、Vc及类黄酮（维生素P）含量均显著高于常规栽培，其中类胡萝卜素含量较常规栽培提高了 75.71%、16.64%和 47.89%，Vc含量较常规栽培提高了109.9%、66.51%和14.77%，类黄酮含量较常规栽培提高了158.2%、77.1%和166.3%，方差分析表明，3种蔬菜的3种维生素原在2种栽培方式间均达到显著性差异。

图2 有机栽培和常规栽培的蔬菜维生素原含量Fig.2 Vitamin contents of vegetables in organic cultivation and conventional cultivation

2.3 有机栽培和常规栽培对蔬菜风味物质含量的影响

植物的风味物质较多，影响较为复杂，单宁、苹果酸和酒石酸是影响水果蔬菜风味的主要因素，单宁味觉表现为干涩，苹果酸酸味强且带有香味，酒石酸的酸味清爽稳固。对不同栽培方式下蔬菜的风味物质分析结果见图 3，3种有机栽培蔬菜的苹果酸含量均显著高于常规栽培，但单宁含量均低于常规栽培，分别较常规栽培蔬菜降低了 19.15%、42.13%和 41.39%，有机栽培大白菜和生菜的酒石酸含量显著低于常规栽培，但有机栽培黄瓜的酒石酸含量却显著高于常规栽培。经方差分析可知，2种栽培方式的单宁和苹果酸含量在大白菜、生菜和黄瓜中均达到显著性差异。

图3 有机栽培和常规栽培的蔬菜风味物质含量Fig.3 Flavor compounds contents of vegetables in organic cultivation and conventional cultivation

2.4 有机栽培和常规栽培对蔬菜中微量元素含量的影响

如图4所示，有机栽培3种蔬菜中的Fe和Zn含量均高于常规栽培，相反，有机栽培中Mn的含量低于常规栽培，均达显著性差异水平。

图4 有机栽培和常规栽培蔬菜的矿质元素含量Fig.4 Mineral elements contents of vegetables in organic cultivation and conventional cultivation

2.5 有机栽培和常规栽培对蔬菜中有害物质含量的影响

由表1可知，常规栽培大白菜、生菜和黄瓜硝酸盐含量均显著高于有机栽培，分别是有机栽培的7.65倍、1.83倍和21.8倍，但均低于国家限量标准（GB 19338-2003）。

蔬菜的重要污染来源于化学农药残留。结果（表1）发现，常规栽培中均检测到农药残留。根据GB 2763-2014对3种农药残留含量的限量标准（吡虫啉＜0.2mg/kg、百菌清＜5mg/kg、高效氟氯氰菊酯＜0.5mg/kg），常规栽培黄瓜的3种农药残留含量低于限量标准，而大白菜和生菜的均大大超过限量标准，农药残留超标严重。

表1 有机栽培和常规栽培蔬菜的农残及硝酸盐含量Table 1 Nitrate and pesticide residue of vegetables in organic cultivation and conventional cultivation mg/kg

2.6 有机栽培和常规栽培对蔬菜病虫害的影响

按照病虫害发生规律，有机栽培和常规栽培均按习惯用药量和用药频次进行了病虫害防控，2种栽培方式下病虫害防治效果基本相同，病虫害均得到了有效控制。定植后约30d开始出现病害症状，黄瓜植株第1～2片叶有少许霜霉病和白粉病，大白菜第1外叶有少许软腐病，生菜无病害症状。大白菜、生菜和黄瓜均没有发生虫害。

3 讨论

通过采用有机栽培与常规栽培对大白菜、生菜和黄瓜3种蔬菜营养成分进行对比分析结果显示，有机栽培蔬菜的营养物质（蛋白质、可溶性糖、总氨基酸、胡萝卜素、类黄酮、Vc、苹果酸、Fe和Zn）含量显著高于常规栽培，单宁和Mn的含量显著低于常规栽培。刘畅等[11]对蔬菜的有机与常规栽培方式研究表明，有机方式生产的番茄和芹菜中可溶性固形物、Vc和总糖含量分别比常规栽培方式高3.9、11.9和14.1个百分点。Karnpanit等[12]通过分析不同栽培方式下蔬菜中硝酸盐、铅和镉含量，评估儿童从蔬菜中摄入硝酸盐、铅和镉对健康的潜在危害，发现叶菜中硝酸盐、铅和镉的含量高于其他蔬菜，尤其是十字花科的叶菜，而且大部分叶菜在有机栽培下的硝酸盐含量低于常规栽培。丁锁等[13]研究表明，有机蔬菜中有机肥的应用明显改善了黄瓜品质，与施用化肥相比，施用有机肥黄瓜的可溶性固形物含量在2年中分别增加了25%和38%，蔬菜的营养品质得到提高，同时硝酸盐含量降低。Hallmann等[14]研究表明，有机番茄的干物质、可溶性糖和 Vc含量比常规栽培高，可滴定酸含量相差不多。在日常生活中，人体的必需氨基酸一般从食物中获取，即氨基酸含量高就意味着蔬菜品质更好。孙梅等[15]研究了喷施氨基酸叶面肥对蔬菜产量和品质的影响，结果表明氨基酸叶面肥增产增收效果显著，并显著增加黄瓜、茄子、空心菜的总糖和Vc含量。还有研究[16]表明，有机红枣体积较小，黄、红颜色稍浓，叶绿素、类胡萝卜素、糖类、有机酸和总挥发性化合物含量较高，蛋白质和类黄酮含量低于常规红枣，味道更好。

本研究还发现，有机栽培的大白菜、生菜和黄瓜的硝酸盐含量普遍低于常规栽培。常规蔬菜硝酸盐含量高于有机蔬菜，这与蔬菜种植中选择化肥而不是有机肥有密切关系。与有机栽培相比，常规栽培中虽然氮素水平不高，但施用化肥时释放氮素迅速，导致了常规栽培蔬菜硝酸盐含量较高；有机栽培中施用的生物有机肥中大量有机质可促进反硝化细菌的生长，增强土壤反硝化作用，降低了土壤中硝态氮含量，使蔬菜中硝酸盐含量减少。汪峰等[17]研究指出，黄瓜施用化肥后所含的硝酸盐明显增多，影响黄瓜品质。徐大兵等[18]也指出，化肥的应用造成叶菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量高于《农产品卫生质量指标》中的规定，对蔬菜的品质产生了影响，有机氮肥替代化肥能够获得较好的产量品质并减少硝态氮环境风险。夏全杰[19]研究发现，施用化肥增加了大白菜和包心菜产量的同时也提高了二者的硝酸盐含量，对其品质产生了负面效应。狄彩霞等[20]研究表明，莴笋茎、叶的营养品质与硝酸盐含量有密切关系。杨利玲等[21]研究发现，有机蔬菜样品中亚硝酸盐含量低于同类普通蔬菜中的含量，且有机蔬菜样品中亚硝酸盐含量均低于国家标准，同类普通蔬菜中有1种蔬菜亚硝酸盐含量超标。此外，叶勤[22]发现，叶菜类蔬菜硝酸盐含量与氨基酸、Vc、无机态氮含量有一定负相关关系，硝酸盐含量的增加在一定程度上降低了叶菜类蔬菜的营养品质。

影响蔬菜营养品质的因素不仅多且非常复杂，如蔬菜品种、园艺措施、栽培季节和试验处理等因素都会对试验结果产生一定影响，但可以肯定的是，施用化学农药带来的农药残留无疑会对蔬菜品质产生负面影响。常规栽培带来的农药残留不仅直接危害食用者的身体健康，也间接引起蔬菜品质的降低，是常规蔬菜营养品质低于有机蔬菜的重要原因。一方面，定期施用化学农药、残留度高的农药、过量的农药、多次重复喷洒农药会与植物体内的糖元、酶、蛋白和氨基酸等反应，破坏其正常的生命活动，植物体内营养成分合成也受到相应影响，最终影响蔬菜品质；另一方面叶片上的农药残留物影响植物光合作用，同化受阻而影响蔬菜品质[3]。本研究发现在常规栽培大白菜、生菜和黄瓜中均检测到施用的 3种化学农药，根据国标的农残限量标准，白菜和生菜则农残严重超标，黄瓜也检测到农药残留但没有超标，可见农药残留量与蔬菜种类也有关系。这可能是因为一般农药直接喷到蔬菜叶片上，导致叶片更容易附着农药，因而对于食用器官是叶片的叶菜类蔬菜来说等于直接食用喷药部位，而果菜类食用器官果实附着农药较少，农药残留很少超标。

4 结论

有机栽培的大白菜、生菜和黄瓜的蛋白质、可溶性糖、氨基酸、类胡萝卜素、Vc、类黄酮、苹果酸、Fe和Zn含量明显高于常规栽培，而硝酸盐含量明显低于常规栽培，均受到农药残留污染。由此，因养分管理和病虫害管理措施不同，有机栽培蔬菜营养品质明显优于常规栽培蔬菜。