专利名称：使用氮同位素指数区别有机农产品和传统农产品的方法
技术领域：
本发明涉及通过在土壤样品或农作物样品中使用氮同位素指数，区别有机农作物和传统农作物或区别有机农田和传统农田的方法。
背景技术：
在传统耕种实践中，使用过量的化学肥料和杀虫剂来提高产品产量。然而，那些化学肥料和杀虫剂引起了生态紊乱诸如在土壤中盐积聚和养份不平衡，土壤微生物和自然食肉动物数量减少；水污染；和农产品的安全问题等。关于这些问题，期望通过联合农业、环境和贸易的国际努力使在有机农作物的国际贸易量增加，因而可以制定国际规则来解决上述问题。此外，在法律中设定有机农作物的标准。OECD正在计划通过发展在13个门类的农业环境指标来评定每个国家的农业政策。
响应这些国际努力，因此韩国制定了“环境有益农业促进法”和“它的实施法规”，促进环境有益方式的农业和通过引入质量认证体系促进有附加值农产品的生产。依照为环境有益的农产品的质量认证体系中采用的标准，即农作物的质量标准(韩国)，农产品可以分为四类低-杀虫剂农产品(合成杀虫剂的使用量为标准量的1/2或更低，化学肥料的使用量为推荐量的1/2或更低)；无杀虫剂农产品(没有使用合成杀虫剂和化学肥料的使用量为推荐量的1/3或更低)；过渡期有机农产品(超过1年的时间没有使用合成杀虫剂和没有使用化学肥料)；和有机农产品(超过3年的时间没有使用合成杀虫剂和没有使用化学肥料)。因此在根据质量认证体系评价农产品时，确定是否使用了合成杀虫剂或化学肥料非常关键。
合成杀虫剂可以通过检测在农作物或土壤样品中的残余杀虫剂进行调查。相反，化学肥料只能通过非直接方法诸如耕作数据和相关土壤化学性质分析进行研究。然而，问题是耕作数据可以是农民随意记录的，而且虽然土壤的化学性质是受化肥使用比率直接影响的，但是在土壤化学性质和使用的肥料种类(化学肥料或有机肥料)之间没有科学关系。根据本领域现状，不可能客观地确定在土壤中使用的是化学肥料还是有机肥料。因此，这就需要一种确定在感兴趣的土壤中使用的是化学肥料还是有机肥料的方法。这种方法也应该能让消费者知道感兴趣的农产品是用化学肥料还是有机肥料生长的。
已有基于化学肥料的氮同位素比率不同于牲畜肥料来测定水污染源(Kohl等，1971，Fertilizer nitrogencontribution to nitrate in surface water ina corn belt watershed，Science 1741331-1334)的尝试。为研究水污染源的目的而应用氮同位素分析(lqbal等，1997，对地下水的周期性来源可变性的氮同位素指示剂，Environmental Geology 32210-218)。然而，氮同位素分析并没有用于研究在农田使用的化肥种类或用于识别作物是用有机肥料还是化学肥料生长的。
发明人统计分析了化学肥料和有机肥料中氮同位素分布，并进行试验检测了化学肥料或有机肥料对于土壤和来自该土壤的作物中的氮同位素指数的影响，并完成了本发明。
发明内容
所以，本发明目的是提供一种区别有机农田和传统农田的方法。
本发明的另一目的是提供一种区别有机农作物和传统农作物的方法。
本发明还一目的是提供区别有机农作物和传统农作物或区别有机农田和传统农田的方法。
一方面，本发明提供一种区别有机农田和传统农田的方法，它包括(a)测定农田土壤样品的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(c)确定农田是属于有机农田还是传统农田。
另一方面，本发明还提供一种区别有机农作物和传统农作物的方法，
包括(a)测定作物样品的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(d)确定作物是属于有机农作物还是传统农作物。
除非另外指明，本发明所用的术语均指如下含义。术语“氮同位素”指包括15N和14N的氮同位素。术语“氮同位素比率”指重氮(15N)与所有的氮(15N+14N)的比值，即表示为15N/(15N+14N)。此外，术语样品的“氮同位素指数(δ15N)(‰)”指样品的氮同位素比率与参照样的氮同位素比率的标准化指数(normalized index)，由下面公式(I)定义δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值。
大气的氮(N2)通常用作参考物。此时，大气氮的δ15N值定义为0‰。氮同位素指数越高表示样品中的15N越多。通常，有机肥料中的氮同位素指数高于化学肥料中的氮同位素指数。图1表示了在韩国可以商购的8种化学肥料和27种有机肥料的氮同位素指数的平均值。如图1所示，有机肥料的平均氮同位素指数(16.7±2.3‰)高于化学肥料的平均氮同位素指数(-1.5±1.50‰)。本发明是根据化学肥料和有机肥料的氮同位素指数的这种差异取得的。
然而，此处所用的术语“有机农田”通常是值在某一时期内使用有机肥料的农田。有机农田包括有机肥料作为唯一的肥料源或作为主要的肥料使用了某一时期的农田。术语“有机农作物”通常指使用有机肥料生长后收割的农作物，它包括符合《农作物质量标准(韩国)》的有机农作物和过渡期有机农作物。然而，术语“有机农田”和“有机农作物”并不限于上述意思，因为“有机农田”和“有机农作物”的准确意思可以由本发明具体应用中所赋定的具体氮同位素指数值来定义。
术语“有机肥料”指通过加工生物材料如动物肥料和植物材料生产的肥料，它包括符合《肥料官方标准(韩国)》的有机肥料和副产物肥料。尿素如果是来源于生物体也可以称为有机肥料，如果是通过化学工程工艺合成生产的则不能称为有机肥料。
术语“传统耕种”指使用化学肥料的耕种类型，是耕种的典型类型。此处所用的术语“传统农田”通常指某一时期内化学肥料作为唯一肥料源或者是作为基本主要肥料使用的农田。术语“传统农作物”指使用化学肥料生长后收割的农作物。然而，术语“传统农田”和“传统农作物”并不限制于上述意思，因为“传统农田”和“传统农作物”的准确含义可以由本发明具体应用中所赋定的具体的氮同位素指数值来定义。
在本发明方法的步骤(a)中，氮同位素含量的测定可以使用本领域使用的传统仪器来获得，例如稳定同位素比率质谱。用于测定氮同位素含量的土壤样品可以由全土壤制备或通过选择具有粒子大小的特定范围的部分土壤制备。此外，土壤样品中氮同位素含量可以测定为包括铵(NH4+)的氮，硝酸根(NO3-)的氮和有机氮的所有氮的含量，以及前述的每种组分中的氮含量。
本发明可以用于农作物，例如(但并不限于)叶子植物诸如大白菜，腌制用青菜，油菜(Brassica campestris)(中国的像菠菜一样的绿色蔬菜)，卷心菜，花椰菜，椰菜，芽甘蓝(Brussels sprout)，洋葱，威尔斯洋葱(Welsh onion)，大蒜，大葱，韭菜，芦笋，生菜，沙拉用青菜(日本称作Saladana)，芹菜，菠菜，王冠雏菊(crown daisy)，欧芹，三叶草(日本称为Mitsuba，用作草药)，六瓣合叶子，土当归(是食用土当归(Aralia cordata))，日本生姜，日本菊科蜂斗菜属和唇形科植物；水果蔬菜诸如黄瓜，南瓜，西瓜，甜瓜，蕃茄，茄子，甘椒，草莓，菜豆，蚕豆，豌豆，大豆和玉米；和根蔬菜例如萝卜，芜箐，牛蒡，胡萝卜，马铃薯，芋头，甘薯，姜，和藕。本发明使用的其它农作物可包括水稻，大麦，小麦和其它有花植物，但是本发明并不限制为这些实例。农作物优选叶子植物诸如大白菜，腌制用青菜，油菜(Brassica campestris)(中国的像菠菜一样的绿色蔬菜)，卷心菜，花椰菜，椰菜，芽甘蓝，洋葱，威尔斯洋葱，大蒜，大葱，韭菜，芦笋，生菜，沙拉用青菜(日本称作Saladana)，芹菜，菠菜，王冠雏菊，欧芹，三叶草(日本称为Mitsuba，用作草药)，六瓣合叶子，土当归(是食用土当归(Aralia cordata))，日本生姜，日本菊科蜂斗菜属和唇形科植物。
在本发明方法步骤(c)中，区别农田属于有机农田还是传统农田，或区别农作物术语有机农作物还是传统农作物可以通过对比所得农田或农作物样品的氮同位素指数与农田参照样或农作物参照样的氮同位素指数获得。
在本发明的一个具体实施方案中，本发明提供一种使用氮同位素指数的区别有机农田和传统农田的方法，该方法包括(a)测定农田土壤样品的所有氮的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)比值；和(c)确定农田是属于有机农田还是传统农田。
在步骤(c)中，当氮同位素指数为5‰或更小时，该农田优选确定为传统农田；如果氮同位素指数为8‰或更高时，该农田为有机农田。该标准是建立在使用化学肥料的传统农田的氮同位素指数大约为5.9±0.7‰，使用有机肥料的有机农田的氮同位素指数大约为8.8±0.9‰(见图2)。然而，本发明范围并不限制在这个具体标准上，因为氮同位素指数可以取决于土壤类型、有机肥料类型和有机耕种的持续时间等有所变化。
在本发明的另外一个具体实施方案中，本发明提供了一种使用氮同位素指数区别有机农田和传统农田的方法，该方法包括(a)测定在农田土壤样品中的硝酸根(NO3-)的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)比值；和(c)确定农田是属于有机农田还是传统农田。
在步骤(c)中，当氮同位素指数为4‰或更小时，该农田优选确定为传统农田。如果氮同位素指数为7‰或更大时，该农田则为有机农田。该标准是建立在使用化学肥料的传统耕种农田的氮同位素指数大约为4.7±1.1‰，使用有机肥料的有机农田的氮同位素指数大约为11.6±4.5‰(见图3)。然而，本发明范围并不意味着限制于这个具体标准，因为氮同位素指数可以取决于土壤类型、有机肥料类型和有机耕种的持续时间等有所变化。
在本发明的还有一个具体实施方案中，本发明提供了一种使用氮同位素指数区分有机农作物和传统农作物的方法，该方法包括(a)测定从农田收割的农作物样品的所有氮的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)比值；和(c)确定农作物是属于有机农作物还是传统农作物。
在步骤(c)中，当氮同位素指数为3‰或更小时，该农作物优选确定为传统农作物。如果氮同位素指数为8‰或更大时，该农作物则为有机农作物(见图4和图5)。优选农作物包括(但不限于)叶子植物诸如大白菜，腌制用青菜，油菜(Brassica campestris)(中国的像菠菜一样的绿色蔬菜)，卷心菜，花椰菜，椰菜，芽甘蓝，洋葱，威尔士洋葱，大蒜，大葱，韭菜，芦笋，生菜，沙拉用青菜(日本也称作Saladana)，芹菜，菠菜，王冠雏菊，欧芹，三叶草(日本称为Mitsuba，用作草药)，六瓣合叶子，土当归(是食用土当归(Aralia cordata))，日本生姜，日本菊科蜂斗菜属和唇形科植物。然而，本发明范围并不意味着限制于这个具体标准，因为氮同位素指数的范围可以取决于土壤类型、有机肥料类型和有机耕种的持续时间等。
此外，在本发明的另外一个具体实施方案中，本发明提供了一种区别有机农作物和传统农作物的方法，它包括(a)测定在适当间隔的耕种期间的农作物样品中的氮同位素的含量；(b)利用每个所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数图形δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)比值；和(c)确定农作物是属于有机农作物还是传统农作物。
在本发明方法步骤(a)中，农作物的氮同位素含量在农作物合适间隔的耕种期间内测定。这样，可以通过测定氮同位素的含量而获得氮同位素的波动图形。
在本方法步骤(c)中，如果在种植期间的氮同位素指数呈现出增加趋势，则所述农作物优选确定为在其种植期间将化学肥料于生长早期用作唯一肥料源的传统农作物；如果在种植期间的氮同位素指数呈现起始增加趋势后呈现下降趋势，则将农作物优选确定为其种植期间分别将化学肥料在其生长早期用作基肥，而在后面的生长期间使用化学肥料作为辅助肥料的传统农作物；如果氮同位素指数在种植期间没有出现波动或者只是轻微的下降趋势，则农作物优选确定为有机农作物，该农作物的种植过程中使用有机肥料作为唯一肥料源；如果氮同位素指数在种植期间起始没有波动后又出现下降趋势，则农作物被确定为传统农作物，在该农作物的种植期间，生长早期使用有机肥料作为基肥和使用化学肥料作为辅助肥料。这些标准是建立在种植期间使用化学或有机肥料生长的农作物的氮指数波动图形(pattern)的试验结果的基础上(见图6)。然而，本发明范围并不意味着限制于这个具体标准，因为氮同位素指数范围取决于土壤类型，有机肥料类型和有机种植的持续时期等有所变化。
在本发明的另外一个具体实施方案中，本发明提供了一种区别有机农作物和传统农作物或区别有机农田和传统农田的方法，该方法包括(a)测定农田土壤样品和从该土壤中收割的农作物样品的氮同位素含量；(b)利用每个氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)比值；和(c)对比土壤和农作物的这些所得氮同位素指数，用以区别农田是属于有机农田还是传统农田，或者用以区别来自该农田的农作物是属于有机农作物还是传统农作物。
在本发明步骤(a)中，土壤样品或农作物样品的氮同位素含量可以测定为包括铵(NH4+)的氮、硝酸根(NO3-)的氮和有机氮的所有氮的一部分的同位素含量，也可以是所有氮的同位素含量。
在本发明方法的步骤(c)中，如果农作物的氮同位素指数值低于土壤中氮同位素指数值，则农作物优选确定为传统农作物或农田优选确定为传统农田；如果农作物的氮同位素指数值高于土壤中的氮同位素指数值，则农作物优选确定为有机农作物或农田确定为有机农田。这些标准是建立在土壤样品和来自该土壤的农作物样品的氮同位素指数之间关系的试验结果(见图7)的基础上。然而，本发明范围并不意味着限制于这个具体标准，因为氮同位素指数范围可以取决于土壤类型，有机肥料类型和有机种植的持续时期等而有所变化。
本发明的上述具体实施方案可以组合使用，以便提供一种更可靠的用于区别有机农田和传统农田或有机农作物和传统农作物的方法。例如，用于区别有机农田和传统农田的方法和用于区别有机农作物和传统农作物的方法可以组合使用，其中农作物是从该农田中收割的。所以两种方法的可靠性都是可信的，因为如果种植农作物的农田被确定为有机农田，所收割的农作物将最可能为有机农作物。相反，如果农作物被确定为有机农作物，那么该农作物生长的农田将最可能是有机农田，由此可以增加该方法的可靠性。本发明包括能提高方法可靠性的任何组合。
通过参考附图详细描述示例性具体实施方案，本发明的上述及其它特征和优点变得更加明显，其中图1.说明了可以在韩国商购的8种化学肥料和27种有机复合肥料的平均氮同位素指数值；图2.说明来自传统农田和有机农田的土壤样品的氮同位素指数值；图3.说明对于传统农田和有机农田的硝酸根的氮同位素指数值；图4.说明分别使用有机复合肥料或化学肥料生长的大白菜样品的全部氮的氮同位素指数值。
图5.说明农作物样品的氮同位素指数值(大白菜，生菜，菠菜，芝麻，黄瓜，茄子，红辣椒，卷心菜，Perilla Japonica)，这些农作物分别生长于有机农田或传统农田；图6.说明农作物(玉米植物)在种植期间的氮同位素指数值随着时间的波动；和图7.说明有机农田和传统农田的氮同位素值与对应农田中生长和收割的农作物(大白菜，生菜，菠菜，芝麻，黄瓜，茄子，红辣椒，卷心菜，Perilla Japonica)的氮同位素值的比较。
具体实施例本发明参考下面实施例进行更详细描述。下列实施例是用于说明目的，但并不意味着限制本发明范围。
实施例1本实施例测定了氮同位素含量以及测定了可以在韩国商购的8种化学肥料和27种有机肥料的氮同位素指数。
化学肥料是尿素，硫酸铵和6种复合肥料，而有机肥料是符合《肥料官方标准(韩国)》、包括堆制的猪粪，堆制的鸡屎和堆制的牛粪的的有机肥料或副产物肥料。使用连接有CN-分析仪(Limaux等，1999；Monaghan和Barraclough，1995)的连续-流动稳定的同位素比率质谱仪(IsoPrime-EA，Micromass，英格兰)测定和确定氮同位素含量和指数。分析方法的精确性和再现性(用从国际原子能机构(IAEA)获得的参考资料(RM 8548IAEA-N2)加以证明)分别好于0.4％和0.2％。
图1说明了在韩国可以商购的8种化学肥料和27种有机复合肥料的平均氮同位素指数值。如图1所示，对于化学肥料和有机肥料的平均氮同位素指数值分别为-1.54±1.50‰和16.69±2.32‰。可见，有机肥料的平均氮同位素指数值高于化学肥料的平均氮同位素指数值。本发明人研究了有机肥料和化学肥料的氮同位素指数值的差异是否可用于土壤和农作物，并且在氮同位素指数的基础上成功区分有机农作物和传统农作物或区分有机农田和传统农田。
实施例2在本实施例中，测定和确定了从使用化学肥料的传统农田和使用有机肥料的有机农田中获得的土壤样品的全部氮的氮同位素含量和指数。尿素和其它化学肥料以200-400kgNha-1Yr-1的速度在传统农田中使用至少20年。堆制的猪粪和其它各种有机肥料以300-600kgNha-1Yr-1的速度在有机农田中使用至少5年。
土壤样品由表层(位于离表面0-15cm的深度内的土壤层)土壤制备。全部土壤氮的氮同位素指数由连接有CN-分析仪(Limaux等，1999；Monaghan和Barraclough，1995)的连续-流动稳定的同位素比率质谱仪(IsoPrime-EA，Micromass，英格兰)测定和确定。分析方法的精确性和再现性(用从国际原子能机构(IAEA)获得的参考资料(RM 8548IAEA-N2)加以证明)分别好于0.4％和0.2％。
图2说明传统农田和有机农田的全部氮的氮同位素指数值。如图2所示，对于传统农田和有机农田的氮同位素指数值分别为5.9±0.7‰和8.8±0.9‰。可见，试验结果表明土壤氮同位素指数通过使用具有更高的氮同位素指数的有机肥料而增高。所以，这就可以区分有机农田和传统农田。即如果土壤样品中的氮同位素指数值低于5‰，可以确定该土壤来自传统农田。如果土壤样品中的氮同位素指数值为8‰或更高，可以确定该土壤来自有机农田。
实施例3在本实施例中，测定和确定了从使用化学肥料的传统农田和使用有机肥料的有机农田中获得的土壤样品的硝酸根(NO3-)的氮同位素含量和指数。除分析的氮类型为硝酸根的氮外，测定和确定的方式与实施例2相同。
图3说明对于传统农田和有机农田的硝酸根的氮同位素指数值。如图3所示，对于传统农田和有机农田的氮同位素指数值分别为4.7±4.5‰和11.6±4.5‰。可见，该试验结果表明土壤中硝酸根氮的氮同位素指数通过使用具有更高的氮同位素指数的有机肥料而增高。所以，这就可以区分有机农田和传统农田。即如果土壤样品中的氮同位素指数值为4‰或更小，可以确定该土壤来自传统农田；如果土壤样品中的氮同位素指数值为7‰或更高，可以确定该土壤来自有机农田。
实施例4在本实施例中，测定了使用有机肥料和化学肥料生长的农作物样品的氮同位素指数。也测定了在有机农田和传统农田中生长的农作物样品的氮同位素指数。
(1)使用有机肥料或化学肥料种植的农作物样品的氮同位素指数的测定。
为通过使用全部氮的氮同位素指数区别有机农作物和传统种植农作物，农作物在同样的土壤环境中使用有机肥料或化学肥料种植，然后再测定农作物的全部氮的氮同位素指数。
种植在由传统农田制备的土壤中的农作物(大白菜)施用每种肥料约500kgNha-1并生长约70天。收割大白菜，然后测试氮同位素指数。收割的全部大白菜在60℃下干燥并研磨成细小粉末以制备样品。使用与实施例2相同的仪器分析氮同位素比率。作为对比，在既没有使用化学肥料也没有使用有机肥料的情况下生长并收割大白菜。有机肥料A，B，C由YonginStock-Raiser’s协会，Kunwi Stock-Raiser’s协会和SambiCorporation使用不同的原料和复合过程生产。由化学合成方法生产的尿素用作化学肥料。
图4.说明分别使用有机堆肥或化学肥料生长的大白菜样品的全部氮的氮同位素指数值。正如图4所示，使用有机肥料A，B，C生长的大白菜样品的氮同位素指数分别为17.8±1.57‰，21.2±0.6‰和20.8±1.1‰。而对照物的氮同位素指数为11.3±1.2‰，使用化学合成尿素生长的大白菜样品的氮同位素指数为3.0±1.1‰。
(2)在有机农田和传统农田中生长的农作物样品的氮同位素指数的测定。
在有机农田或传统农田中生长的农作物的氮同位素指数使用与实施例4(1)相同的方式测定。本实施例中使用的农作物的种类有大白菜、生菜、菠菜、芝麻、黄瓜、茄子、红辣椒、卷心菜和Perilla japonica，依照农作物种类生长30-60天。有机农田是使用各种有机肥料以300-600kgNha-1Yr-1的速度种植至少5年的农田，而传统农田是使用化学肥料(主要为尿素)以200-400kgNha-1Yr-1的速度种植至少20年的农田。
图5.说明农作物样品的氮同位素指数值(大白菜，生菜，菠菜，芝麻，黄瓜，茄子，红辣椒，卷心菜，Perilla japonica)，这些农作物分别生长于有机农田或传统农田。如图5所示，在有机农田和传统农田中生长的农作物的氮同位素指数分别为4.1±1.7‰，14.6±3.3‰。
依照实施例4(1)和(2)，通过测定农作物样品的氮同位素指数是可以区分有机农作物和传统农作物的。即如果农作物样品的氮同位素指数值为3‰或更低，就可确定为在传统农田中生长或使用化学肥料生长的农作物。如果氮同位素指数值为8‰或更高，就可确定为在有机农田中生长或使用有机肥料生长的农作物。
实施例5农作物样品的氮同位素比率在种植期间测定。为此，农作物使用化学肥料(尿素)或有机肥料(堆肥)生长并在种植期间以合适间隔取出样品进行测定。
本实施例中使用的农作物为玉米植物，以150kgNha-1的速度使用肥料生长(如果分开使用，基础和添加肥料以相等速度使用，每种为75kgNha-1)。并且测定了播种后第30，40，60天的农作物的全部氮的氮同位素比率。该测定的方式与实施例4(1)相同。
图6说明农作物(玉米植物)在合适间隔的种植期间的农作物的全部氮的氮同位素指数值。如图6所示，对照物的氮同位素指数值保持基本相同。而且对于只使用尿素作为基本肥料生长的农作物，其氮同位素指数值从第30天的1.1±0.6‰连续增长到第60天的4.9±0.4‰。
另一方面，对于只使用作为基肥的堆肥生长的农作物，其氮同位素指数从第30天的7.7±0.2‰轻微降低为第60天的7.0±0.2‰。对于使用尿素加堆肥作为基肥生长的农作物，其氮同位素指数值从第30天的4.5±0.6‰增长为第60天的6.1±0.2‰。另一方面，对于使用作为基肥的尿素和添加肥料生长的农作物，其氮同位素指数值从第30天的1.2±0.6‰增长为第40天的3.6±0.4‰，然后再降低为第60天的2.1±0.4‰。对于使用堆肥作为基肥和尿素作为添加肥料生长的农作物，在第30天(7.8±0.2‰)和第40天(7.5±0.3‰)的氮同位素指数值保持基本相同，然后通过使用(在生长的第40天)添加肥料而在第60天降为5.2±0.2‰。
根据本实施例，可以确定如果在种植期间氮同位素指数表现为随时间增长的趋势，则农作物确定为在生长早期化学肥料作为唯一肥料的种植期间传统农作物；如果在种植期间氮同位素指数表现为初始随时间增长的趋势后呈现出降低趋势，则农作物可以确定为在种植期间于生长期的早期使用化学肥料作为基肥，在生长期的晚期使用化学肥料作为添加肥料生长的传统农作物；如果在种植期间氮同位素指数表现为随时间几乎没有波动或者只有轻微降低趋势，则该农作物确定为在种植期间有机肥料用作唯一肥料生长的有机农作物；如果在种植期间氮同位素指数表现出随时间在初始时的微小波动后呈现出降低趋势，则该农作物确定为在种植期间有机肥料用作基肥和化学肥料用作添加肥料生长的传统农作物。
实施例6在本实施例中，测定和分析了来自农田的土壤样品和在该农田中收割的农作物的氮同位素指数值。因为本实施例使用的数据为实施例2中土壤的数据和实施例4(2)中农作物的数据，所以农作物种类，种植期，肥料的使用方法和用量都与实施例4(2)相同，测定氮同位素的方法也以与实施例2和4(2)相同的方式进行。
图7说明有机农田和传统农田的氮同位素指数值与对应农田中生长和收割的农作物(大白菜，生菜，菠菜，芝麻，黄瓜，茄子，红辣椒，卷心菜，Perilla japonica)的氮同位素指数值的比较。如图7所示，在传统农田生长的农作物中，收割的农作物样品的全部氮的氮同位素指数低于传统农田土壤的氮同位素指数。而在有机农田生长的农作物中，收割的农作物样品的全部氮的氮同位素指数高于传统农田土壤的氮同位素指数。
根据本实施例结果，可以发现，如果农作物的氮同位素指数低于传统农田土壤的氮同位素指数，该农作物可以确定为传统农作物，或者，该农田可以确定为传统农田；如果农作物的氮同位素指数高于传统农田土壤的氮同位素指数，该农作物可以确定为有机农作物，或者，该农田可以确定为有机农田。
工业应用性根据本发明，通过使用土壤样品的氮同位素指数可以区分有机农田和传统农田。
根据本发明，通过使用农作物样品的氮同位素指数可以区分有机农作物和传统农作物。
权利要求
1.区分有机农田和传统农田的方法，包括(a)测定农田土壤样品的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000(I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(c)确定所述农田是属于有机农田还是属于传统农田。
2.根据权利要求1所述的方法，如果所述的氮同位素指数为5‰或更低，则将所述农田确定为传统农田，如果所述的氮同位素指数为8‰或更高，则将所述农田确定为有机农田。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮是在土壤样品的各种氮池中的硝酸根形式的氮。
4.根据权利要求3所述的方法，如果所述的氮同位素指数为4‰或更低，则将所述农田确定为传统农田，如果所述的氮同位素指数为7‰或更高，则将所述农田确定为有机农田。
5.区分有机农作物和传统农作物的方法，包括；(a)测定农作物样品中的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000 (I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(c)确定所述农作物是属于有机农作物还是属于传统农作物。
6.根据权利要求5所述的方法，如果所述的氮同位素指数低于3‰，则将所述农作物确定为传统农作物，如果所述的氮同位素指数为8‰或更高，则将所述农作物确定为有机农作物。
7.区分有机农作物和传统农作物的方法，包括；(a)测定在合适间隔的种植期间中农作物样品中的氮同位素含量；(b)利用所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数的图形δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000 (I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(c)确定所述农作物是属于有机农作物还是属于传统农作物。
8.根据权利要求7的方法，(a)如果在种植期间，所述的氮同位素指数表现为随时间增长的趋势，则所述农作物被确定为，在其种植期间将化学肥料于生长期早期作为唯一肥料的传统农作物；(b)如果所述的氮同位素指数在初始增长趋势后表现出降低趋势，则所述农作物被确定为，在其种植期间将化学肥料于生长期早期用作基肥、并将化学肥料于于后面的生长期间用作添加肥料的传统农作物；(c)如果在种植期间所述的氮同位素指数表现为随时间几乎没有波动或者只有轻微降低趋势，则将所述农作物确定为在其种植期间将有机肥料用作唯一肥料的有机农作物；和(d)如果在种植期间所述的氮同位素指数在初始随时间轻微波动后表现出随时间降低趋势，则将所述农作物确定为，在其种植期间将有机肥料于生长期早期用作基肥和将化学肥料于于后面的生长期间用作添加肥料的传统农作物。
9.区分有机农作物和传统农作物或区分有机农田和传统农田的方法，包括；(a)测定来自农田的土壤样品和农作物样品中的氮同位素含量；(b)利用每个所得氮同位素值，根据公式(I)计算氮同位素指数δ15N＝[R样品/R参照样-1]×1,000 (I)其中δ15N是氮同位素指数，R样品和R参照样分别是样品和参照样的15N/(15N+14N)的比值；和(c)将土壤的这些所得氮同位素指数值和农作物的那些所得氮同位素指数值比较，用以确定所述农田是属于有机农田还是属于传统农田，或者用以确定来自所述农田的农作物是属于有机农作物还是属于传统农作物。
10.根据权利要求9的方法，(a)如果所述农作物的氮同位素指数低于所述土壤的氮同位素指数，则将所述农作物确定为传统农作物或者将所述农田确定为传统农田；和(b)如果所述农作物的氮同位素指数高于所述土壤的氮同位素指数，则将所述农作物确定为有机农作物或者将所述农田确定为有机农田。
11.根据权利要求5到10的任意之一项所述方法，所述农作物为有叶子植物。
12.根据权利要求1到10的任意之一项所述方法，所述农作物选自由大白菜、腌制用青菜、油菜(中国的类似菠菜的绿色蔬菜)、卷心菜、花椰菜、椰菜、芽甘蓝、洋葱、威尔士洋葱、大蒜，大葱、韭菜、芦笋、生菜、沙拉用青菜(日本称作Saladana)、芹菜、菠菜、王冠雏菊、欧芹、三叶草(日本称为Mitsuba，用作草药)、六瓣合叶子、土当归(是食用土当归)、日本生姜、日本菊科蜂斗菜属和唇形科植物组成的组。
13.用于区分有机农作物和传统农作物或用于区分有机农田和传统农田的方法，包括根据权利要求1到10的方法的任意组合。
14.根据权利要求13所述的方法，所述农作物为有叶子植物。
15.根据权利要求14所述的方法，所述农作物选自由大白菜、腌制用青菜、油菜(中国的类似菠菜的绿色蔬菜)、卷心菜、花椰菜、椰菜、芽甘蓝、洋葱、威尔士洋葱、大蒜，大葱、韭菜、芦笋、生菜、沙拉用青菜(日本称作Saladana)、芹菜、菠菜、王冠雏菊、欧芹、三叶草(称为日本Mitsuba，用作草药)、六瓣合叶子、土当归(是食用土当归)、日本生姜、日本菊科蜂斗菜属和唇形科植物组成的组。
全文摘要
本发明提供了一种区分有机农田和传统农田的方法，包括(a)测定农田的土壤样品的氮同位素含量；(b)使用所得氮同位素值根据公式(I)计算氮同位素指数，和(c)确定农田是属于有机农田还是属于传统农田。根据本发明，可以客观地区分有机农田和传统农田或区分有机农作物和传统农作物。
文档编号A01G7/00GK1659433SQ03813638
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月12日 优先权日2002年4月12日
发明者卢熙明, 崔友征 申请人:卢熙明