不同前茬對秋白菜土壤營養及其生長的影響

雷楊 于錫宏 張倩

關鍵詞：前茬殘留;秋白菜;土壤營養;產量;品質

白菜（Brassica pekinensis Rupr.）屬于十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（Brassica L.）植物，大葉，花淡黃色，原產于我國[1]。因其具備營養豐富、產量高、耐儲運等特點，也是我國東北地區秋冬季節食用的主要蔬菜，供給期長達半年之久，栽培面積在蔬菜生產中居于首位，在我國蔬菜生產和日常消費中占有至關重要的地位[2]。白菜的連作栽培以及施肥不當等不合理種植現象普遍，這樣不僅浪費資源、污染環境，而且會降低白菜產量與品質，制約了白菜產業的可持續發展和農民增長。

在解決蔬菜作物連作障礙方面，輪作是目前應用比較廣泛且效果明顯的一種方法[3]。大蔥作為蔥蒜類蔬菜，具有化感作用，其根系分泌物對多種細菌和真菌具有較強的抑制作用，被廣泛應用于間作或套作[4]。苜蓿和菜豆作為豆科植物，在生長過程中會產生根瘤，使根系可以固氮，保持土壤肥力，其中苜蓿也是一種很好的綠肥，苜蓿茬地可使后作3年不施氮而穩產高產，增產幅度達30%～50%，高者超過1倍;苜蓿與作物輪作不僅可以提高后茬作物特別是非豆科作物的產量和品質，而且可以消除連作時植物性毒素，減少雜草和病蟲害發生等[5]。如種植豆科作物后的土壤上種植的禾谷類作物產量通常較連續種植禾谷類作物的產量高，增產幅度在30%～350%之間，其中苜蓿年固氮量在100～300 kg/hm2，而菜豆的年固氮量在3～57 kg/hm2[6]。

目前，不同前茬對白菜生長影響的研究主要集中在生長指標方面，關于不同前茬對后茬秋白菜的產量、品質與土壤營養之間的關系研究鮮有報道。本試驗分別以大蔥、甘藍、菜豆、苜蓿為秋白菜的前茬蔬菜，探究不同前茬對后茬秋白菜品質產量以及秋白菜根區土壤營養的影響，旨在為秋白菜生產提供參考，同時對提升蔬菜品質、保證食品安全、保護農田生態環境、増加農民收益具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017—2018年在東北農業大學向陽基地（126°43′E、45°44′N）及東北農業大學農業農村部東北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室進行。

秋白菜品種為四季王，大蔥品種為海洋蔥，甘藍品種為世農32，均由哈爾濱市道外區亞奇種苗公司提供;菜豆品種為哈菜豆15號，矮生類型，由哈爾濱市農業科學院提供;苜蓿為紫花苜蓿，由東北農業大學動物科學技術學院提供。

肥料：尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、硫酸鉀（含K2O 50%），均購于哈爾濱種子公司公濱商店。

1.2 試驗方法

選用大蔥、甘藍、菜豆、苜蓿作為白菜前茬作物，4種前茬作物均為常規種植及田間管理。其中大蔥于2018年2月28日播種育苗，4月25日定植露地;甘藍3月15日播種育苗，5月13日定植露地;菜豆5月13日露地直播;苜蓿4月18日露地直播。露地種植前茬作物時壟距60 cm，小區面積 45 m2，每一種前茬作為1個處理，前茬結束后種植秋白菜。大蔥、甘藍、菜豆、苜蓿前茬處理分別以D、G、C、M表示，3次重復，隨機區組排列。

前茬作物結束后，后茬秋白菜的播種期為2018年7月20日，按照4.5萬株/hm2保苗（每穴6～10粒種子，最后每穴保留1株）。肥料作為底肥一次性施入（尿素48 kg/hm2+農用硫酸鉀120 kg/hm2+過磷酸鈣120 kg/hm2）。

在秋白菜播種前對前茬結束后的土壤營養成分（硝態氮、速效磷和有效鉀）含量進行測定;另外，在秋白菜結球初期、中期和采收期測定秋白菜形態指標（株高和株幅）、秋白菜根區土壤營養（硝態氮、速效磷和有效鉀）含量;在秋白菜的采收期對秋白菜品質（葉綠素、可溶性蛋白質、可溶性糖、維生素C含量）及產量進行測定。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0數據處理軟件進行數據分析，運用Duncans新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同前茬對秋白菜土壤營養含量的影響

2.1.1 不同前茬對秋白菜土壤硝態氮含量的影響 由圖1可見，秋白菜播種前，4個處理硝態氮含量之間均存在顯著差異，其中豆科的M處理（苜蓿前茬）顯著高于C處理（菜豆前茬），而兩者均遠大于其他2個處理，甘藍前茬（G）結束后土壤中的硝態氮含量最低，顯著低于其他處理。當秋白菜開始結球時，以前茬為苜蓿和菜豆的處理下土壤中的硝態氮含量下降程度大;隨著秋白菜的生長，4個前茬處理從秋白菜結球初期到秋白菜采收期期間秋白菜根區土壤硝態氮含量呈下降趨勢，在結球初期，C處理（菜豆前茬）和M處理（苜蓿前茬）差異不顯著，且處于4個處理中的最高水平，M處理顯著高于D處理（大蔥前茬）和G處理（甘藍前茬），C處理顯著高于G處理;在結球中期，C處理和M處理之間差異不顯著，且均顯著高于D處理和G處理，D處理和G處理差異顯著;當白菜進入采收期，D、G、C、M 4個處理之間均存在顯著差異，表現為M>C>D>G。

2.1.2 不同前茬對秋白菜土壤速效磷含量的影響 由圖2可見，秋白菜播種前，4個處理速效磷含量與硝態氮含量變化趨勢一致，4個處理之間均存在顯著差異。4個前茬處理從秋白菜結球初期到采收期期間秋白菜根區土壤速效磷含量呈下降趨勢，在秋白菜的這3個生育時期，均表現為M>C>D>G，其中處理C（菜豆前茬）和處理M（苜蓿前茬）之間差異顯著，且兩者均顯著高于處理D（大蔥前茬）和處理G（甘藍前茬），D處理略高于G處理，兩者之間差異不顯著。

2.1.3 不同前茬對秋白菜土壤有效鉀含量的影響 由圖3可見，秋白菜播種前，4個前茬處理有效鉀含量與硝態氮含量變化趨勢一致，4個處理之間均存在顯著差異。在秋白菜結球初期，處理C（菜豆前茬）和處理D（大蔥前茬）無顯著差異，處理M（苜蓿前茬）顯著高于處理C和處理D， 而處理G（甘藍前茬）顯著低于處理C和處理D;在結球中期，處理C和處理M之間無顯著差異，且均顯著高于處理D和處理G，處理D和G差異顯著;當秋白菜進入采收期，表現為M>C>D>G，4個處理之間差異顯著。

2.2 不同前茬對秋白菜株高和株幅的影響

由圖4可見，在秋白菜結球初期、中期和采收期，處理D（大蔥前茬）、C（菜豆前茬）、M（苜蓿前茬）的株高和株幅均顯著高于處理G（甘藍前茬），且D、C、M三者之間差異不顯著。

2.3 不同前茬對秋白菜產量的影響

由表1可見，秋白菜單株產量和折合產量的變化趨勢一致，其中前茬為甘藍的處理單株產量及折合產量均表現為最低，顯著低于其他處理;處理D、M、C的單株產量和折合產量差異均不顯著。與前茬為甘藍的處理（G）相比，前茬為大蔥、苜蓿和菜豆處理的折合產量分別提高30.1%、25.8%、20.9%。

2.4 不同前茬對秋白菜品質的影響

由表2可見，以大蔥、菜豆、苜蓿為前茬處理的可溶性糖、可溶性蛋白質、維生素C含量均顯著高于以甘藍為前茬的處理。其中，從維生素C含量來看，以大蔥為前茬的處理顯著高于其他3個前茬處理，其次為以菜豆和苜蓿為前茬的處理，兩者之間差異不顯著，這說明以大蔥為前茬的處理較菜豆、苜蓿為前茬的處理能夠更有效地提高白菜的維生素C含量。從可溶性糖、可溶性蛋白質含量來看，以大蔥、菜豆、苜蓿為前茬的處理之間均差異不顯著。

3 討論與結論

氮磷鉀是植物生長所必需的大量元素，植物種類不同，對土壤中營養成分的吸收有所不同，勢必造成植株生長結束時土壤中氮磷鉀含量的不同。本試驗中秋白菜播種前土壤硝態氮含量、速效磷含量以及有效鉀含量均表現為苜蓿>菜豆>大蔥>甘藍，這是因為苜蓿和菜豆同為豆科植物，可以將大氣中的氮通過固氮作用轉化為能被植物吸收利用的有效氮，增加土壤中的氮含量;豆科植物在進行固氮時，吸收的陽離子多于陰離子，根系釋放H+[7]，釋放的H+在鈣質土壤中可能起到活化磷的作用，從而使土壤速效磷含量增加;在土壤中鉀的運動方式以擴散為主[8]，因而土壤中有效鉀含量也受豆科植物固氮作用的影響。這也是前茬結束時苜蓿和菜豆地塊土壤中土壤硝態氮、速效磷以及有效鉀含量遠遠高于大蔥前茬和甘藍前茬的原因。苜蓿和菜豆雖同為豆科植物，不同豆科植物其固氮量會有所差別，苜蓿處理高于菜豆，可能也與苜蓿條播密度大造成土壤根瘤菌數量大，從而固氮作用增強有關。由于本試驗地塊屬于多年種植白菜類蔬菜（白菜、甘藍、菜花），為此作為前茬是甘藍茬的連作茬，勢必影響土壤中氮磷鉀的吸收，使土壤中氮磷鉀營養成分始終處于低水平。

本試驗中，秋白菜結球初期、結球中期以及采收期各處理土壤硝態氮、速效磷和有效鉀含量存在差異，和前茬植物在土壤中殘留的營養成分含量密不可分。雖然在秋白菜生長過程中通過追肥提高了土壤肥力，但由于甘藍和白菜同為十字花科喜氮蔬菜，對氮素需求巨大，這也是造成前茬為甘藍處理下的白菜結球初期、中期以及采收期時土壤內硝態氮含量一直處于最低水平的原因。苜蓿和菜豆前茬處理下土壤中硝態氮含量從秋白菜播種前到白菜結球初期階段下降程度高，說明這2個處理對土壤中硝態氮的利用率最好，進而也帶動了土壤中速效磷和有效鉀的利用，這也是這2個處理下產量提高的重要原因。有研究表明，澳大利亞小麥種植帶地區，前作種植鷹嘴豆對下茬小麥增產的貢獻相當于施氮60～80 kg/hm2[9]，種植豆科植物后的土壤上種植的禾谷類作物產量通常較連續種植禾谷類作物的產量高，增產幅度在30%～350%之間，其中苜蓿年固氮量在100～300 kg/hm2，而菜豆的年固氮量在3～57 kg/hm2[6]。有關苜蓿和菜豆生物固氮是如何影響土壤中的速效磷和有效鉀含量還有待于進一步研究。

甘藍作為與白菜同科的前茬，這樣連續種植勢必會造成連作障礙，造成減產，而輪作可以有效緩解連作障礙并提高作物產量[10]。大蔥前茬處理雖然土壤硝態氮、速效磷和有效鉀含量低于苜蓿前茬和菜豆前茬，但產量卻與之相差不大，這主要和田間病害發生輕有關，大蔥根系分泌物具有殺菌作用，對后茬秋白菜田間病害減輕有積極的作用，進而促進秋白菜的生長[11-12]。不同前茬土壤營養成分含量的不同，造成后茬秋白菜對土壤營養物質吸收能力的不同，進而使不同處理下品質有所不同。

總之，種植豆科苜蓿和菜豆更有利于土壤硝態氮的積累，同時有利于后茬秋白菜對土壤硝態氮、速效磷和有效鉀的有效利用。與前茬甘藍處理相比，前茬為苜蓿、菜豆和大蔥處理下的產量及可溶性糖、可溶性蛋白質、維生素C含量均顯著提高，其中大蔥前茬更有利于后茬秋白菜維生素C含量的提高。

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