優(yōu)化施肥條件下大白菜生長(zhǎng)·產(chǎn)量和品質(zhì)研究

王 鑫，田曉雪，張欣欣，張凌霄，呂福堂，司東霞

(聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東聊城 252059)

白菜(BrassicacampestrisL.)屬于十字花科(Brassicaceae burnett)蕓薹屬(Brassica)的葉用蔬菜，在中國(guó)和東南亞地區(qū)廣泛種植。我國(guó)是白菜栽培面積和產(chǎn)量最大的國(guó)家，2019年我國(guó)白菜栽培總面積100.9萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量3 415.2萬(wàn)t，分別占世界白菜栽培總面積和總產(chǎn)量的41.3%和48.7%，居世界第一[1]。白菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值十分豐富，富含蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分，味道清鮮適口，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，素有“菜中之王”的美稱。隨著人們生活水平的提高和保健意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)白菜生產(chǎn)的關(guān)注點(diǎn)從高產(chǎn)向產(chǎn)量和品質(zhì)并重的方向轉(zhuǎn)變，由此，基于種子資源選育和優(yōu)化栽培管理技術(shù)為主要手段的大白菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的相關(guān)研究成為農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)[2-4]。

白菜的產(chǎn)量、品質(zhì)與品種的遺傳特性有關(guān)[5-6]，也受到施肥等管理措施的影響[7-9]。由于基因型的遺傳調(diào)控，不同白菜品種表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)特性和品質(zhì)差異[10-11]。肥料施用在影響白菜養(yǎng)分吸收和養(yǎng)分利用效率的同時(shí)，對(duì)白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的形成也具有重要作用[12-15]。研究表明，白菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中適宜的養(yǎng)分投入可獲得較高的產(chǎn)量和較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可提高白菜的維生素C(VC)和糖分含量，降低葉片中硝酸鹽含量，在一定程度上改善白菜的品質(zhì)性狀[16-19]。以往關(guān)于白菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的研究集中于不同品種或養(yǎng)分供應(yīng)等單一因素，基于優(yōu)化施肥條件下不同品種的產(chǎn)量、品質(zhì)的差異研究鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者選用“德高16”“德高秋豐王”和“義和秋”3個(gè)大白菜品種，在優(yōu)化施肥條件下，研究其生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)差異，為生產(chǎn)中合理選擇大白菜品種、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)于2019年9—12月在聊城大學(xué)生態(tài)園(115.97°N，36.45°E)進(jìn)行。試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東省聊城市東昌府區(qū)，屬于暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，半干旱大陸性氣候。全年光照時(shí)數(shù)在2 463～2 741 h，年平均氣溫13.3 ℃，平均降水量為610 mm，無(wú)霜期201 d以上，光照充足，雨熱同季，農(nóng)業(yè)氣候資源較為豐富。

1.2 試驗(yàn)材料供試大白菜品種分別為“德高16”(德州市德高蔬菜種苗研究所)、“德高秋豐王”(德州市德高蔬菜種苗研究所)和“義和秋”(青島和豐種業(yè)有限公司)，均為山東省主推大白菜品種，購(gòu)于山東中農(nóng)匯德豐種業(yè)科技有限公司。供試土壤為壤質(zhì)潮土，全氮含量為0.84 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量為9.35 g/kg，速效磷含量15 mg/kg，速效鉀含量115 mg/kg，pH 7.95。試驗(yàn)用肥料為尿素(46%)、磷酸二銨(18-46-0)和硫酸鉀(52%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)為單因素田間試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)因素為大白菜品種，分別為“德高16”(DG)、“德高秋豐王”(QFW)、“義和秋”(YHQ)，共3個(gè)處理，重復(fù)4次，小區(qū)面積9 m2。在優(yōu)化施肥條件下，大白菜生育期內(nèi)共施肥2次，肥料用量參考區(qū)域白菜施肥的前期研究結(jié)果。基肥于9月8日耕翻前撒施，氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)肥施用量分別為120、45、130 kg/hm2；10月22日大白菜團(tuán)棵期開(kāi)溝追施尿素，用量為150 kg N/hm2。9月8日耕翻整地后，起壟播種，每穴播種3粒，行距67 cm，株距45 cm，播種深度4 cm。播種后10 d疏苗，每穴保留1株健壯幼苗。大白菜生育期內(nèi)灌溉、中耕除草和病蟲(chóng)防治等常規(guī)操作。12月7日收獲，取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，全田間生育期共91 d。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法收獲時(shí)，每處理隨機(jī)選取代表性大白菜3株，整株取出，將地上部和地下部分開(kāi)，地上部稱重計(jì)產(chǎn)，之后，縱向切開(kāi)分成4等份，取其中1份為小樣，稱小樣鮮重；地上部小樣和地下部均置于恒溫干燥箱中，100 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，測(cè)定地上部和地下部干物質(zhì)累積量，計(jì)算根冠比。大白菜包心葉由外向內(nèi)取第2～3層葉片的上1/3處混合樣品，測(cè)定葉綠素含量和各品質(zhì)指標(biāo)。葉綠素含量采用95%乙醇提取比色法測(cè)定，VC含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，硝酸鹽(NO3-)含量采用紫外分光光度法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

1.5.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用 SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，用最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

1.5.2大白菜產(chǎn)量品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以產(chǎn)量及品質(zhì)各個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，隸屬函數(shù)值越大，其品質(zhì)或產(chǎn)量越高。根據(jù)各產(chǎn)量或品質(zhì)指標(biāo)的性質(zhì)，選用不同方法計(jì)算其隸屬函數(shù)值[20]。

升型：F(x)= (xi-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

降型：F(x)= (xmax-xi)/(xmax-xmin)

(2)

式中，F(xiàn)(x)為隸屬函數(shù)值，xi為某項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定值，xmax和xmin為所有處理中某一指標(biāo)測(cè)定值的最大值和最小值。

若所測(cè)指標(biāo)與品質(zhì)或產(chǎn)量呈正相關(guān)，則用式(1)計(jì)算隸屬函數(shù)值；反之，則用式(2)計(jì)算。該試驗(yàn)大白菜地上部干物質(zhì)、可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量均與品質(zhì)呈正相關(guān)，用式(1)計(jì)算，硝酸鹽含量與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，用式(2)計(jì)算。大白菜各單一品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值采用加權(quán)法加和計(jì)算品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)加權(quán)值均為20%。利用品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值和產(chǎn)量隸屬函數(shù)值累加結(jié)果，進(jìn)行大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量、干物質(zhì)累積與分配優(yōu)化施肥條件下，不同品種大白菜的產(chǎn)量和干物質(zhì)累積與分配狀況見(jiàn)表1。由表1可知，3個(gè)品種的大白菜平均產(chǎn)量為91.8 t/hm2，產(chǎn)量在80.6～97.7 t/hm2，不同品種之間差異不顯著。QFW地上部干物質(zhì)累積量最高，為5.76 t/hm2，與DG差異不顯著，顯著高于YHQ；YHQ地上部干物質(zhì)累積量最小，僅為QFW地上部干物質(zhì)的76%。大白菜干物質(zhì)累積量平均有97.3%(變幅96.8%～97.7%)分配在地上部。其中，YHQ的地上部干物質(zhì)分配比例顯著高于DG，與QFW無(wú)顯著差異。地下部干物質(zhì)累積量和分配比例DG和QFW差異不顯著，均顯著高于YHQ，YHQ地下部干物質(zhì)占比與QFW差異不顯著。YHQ具有較大的冠根比，與QFW差異不顯著，但顯著高于DG。表明3個(gè)大白菜品種產(chǎn)量差異不顯著，地上部、地下部干物質(zhì)累積數(shù)量和分配比例不同，DG和QFW具有較高的干物質(zhì)累積量，DG地上部分配比例小；YHQ干物質(zhì)累積量較小，地上部分配比例較大。

表1 不同品種大白菜產(chǎn)量、干物質(zhì)累積與分配

2.2 葉綠素含量由表2可知，3個(gè)大白菜品種中，DG葉片的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量(a+b)最高，均顯著高于QFW，分別為QFW的1.42、1.34和1.43倍，與YHQ差異不顯著。分析葉綠素含量與地上部干物質(zhì)(表1)的相關(guān)性，二者未達(dá)顯著水平。表明不同大白菜品種葉綠素總量及其組成存在差異，大白菜干物質(zhì)的累積與葉綠素含量無(wú)顯著相關(guān)性。

表2 不同品種大白菜收獲期葉綠素含量

2.3 大白菜品質(zhì)相同施肥制度下，3個(gè)大白菜品種的主要品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)不同。由表3可知，大白菜干物質(zhì)含量平均為5.61%，DG和QFW差異不顯著，二者均顯著高于YHQ。可溶性糖含量平均為0.35%，DG可溶性糖含量最高，為0.46%，顯著高于QFW和YHQ，后二者差異不顯著。可溶性蛋白含量平均為0.79 mg/g，YHQ最高為1.09 mg/g，DG最低為0.53 mg/g，3個(gè)品種間差異顯著。VC含量平均為14.47 mg/kg，DG顯著高于YHQ，與QFW差異未達(dá)顯著水平。不同品種大白菜硝酸鹽含量無(wú)顯著差異。

表3 不同品種大白菜品質(zhì)指標(biāo)

2.4 產(chǎn)量品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)在氮、磷、鉀肥優(yōu)化施肥條件下，采用隸屬函數(shù)法對(duì)大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由表4可知，3個(gè)大白菜品種各品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值存在差異，DG品種的干物質(zhì)、可溶性糖和Vc含量及YHQ品種的可溶性蛋白和硝酸鹽含量均具有較大隸屬函數(shù)值。對(duì)大白菜品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，DG的品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值最大(0.60)，綜合品質(zhì)最好，其次為QFW，YHQ品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值最小(0.40)，綜合品質(zhì)最差。大白菜的產(chǎn)量隸屬函數(shù)值表現(xiàn)為QFW>YHQ>DG。在考慮產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的情況下，QFW綜合得分最高(1.52)，其次為YHQ，DG最低。

表4 不同品種大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

3 討論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)蔬菜產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面的要求也越來(lái)越高，產(chǎn)量性狀以及包括干物質(zhì)、維生素、可溶性蛋白、可溶性糖等內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀成為蔬菜品種選育和推廣的重要依據(jù)[21-22]。不同白菜品種的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)不同[3]。徐彥軍等[21]研究了7個(gè)大白菜品種的產(chǎn)量性狀，結(jié)果表明，大白菜單株毛重在1.33～1.77 kg，凈菜產(chǎn)量為75.3～97.0 t/hm2，凈菜產(chǎn)量平均值的變異系數(shù)為10.3%；孫麗等[11]研究表明，5個(gè)品種大白菜的蛋白質(zhì)、VC和可溶性糖含量差異顯著，“新鄉(xiāng)903”的VC含量最高，“天津青麻葉”的蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量較高。該試驗(yàn)條件下，3個(gè)大白菜品種的產(chǎn)量差異未達(dá)顯著水平，但各營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差異顯著，不同品種的各單一品質(zhì)指標(biāo)存在差異，“德高16”干物質(zhì)、可溶性糖和VC含量較高，“義和秋”則具有較高的可溶性蛋白含量。硝酸鹽含量是評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，含量過(guò)高，則會(huì)在微生物的作用下生成亞硝酸鹽，對(duì)人體產(chǎn)生毒害[23]。該試驗(yàn)3個(gè)大白菜品種的硝酸鹽含量在366.97～370.97 mg/kg，均低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織1973年頒布的蔬菜中硝酸鹽含量432 mg/kg的限定標(biāo)準(zhǔn)量。

植物干物質(zhì)的形成和分配與光合速率的大小及光合產(chǎn)物的運(yùn)輸有關(guān)，受植物種類、品種和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、溫度、光照等多種內(nèi)、外因子的影響[24-25]。葉綠體色素是光合作用的主要色素，有研究以SPAD值衡量葉綠素相對(duì)含量，用于植物營(yíng)養(yǎng)無(wú)損診斷與施肥推薦。朱麗麗等[26]選用“錦抗1號(hào)”和“鄉(xiāng)情80” 2個(gè)大白菜品種為試驗(yàn)材料，研究了不同氮肥水平下植株葉片SPAD值與氮素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)、施氮量的關(guān)系，分別建立了2個(gè)品種蓮座期和結(jié)球期葉片SPAD值的臨界指標(biāo)，2個(gè)白菜品種的SPAD臨界指標(biāo)不同，表明在產(chǎn)量均達(dá)到最大值120～130 t/hm2時(shí)，2個(gè)白菜品種的葉綠素含量存在差異，進(jìn)一步證明不同品種正常生長(zhǎng)對(duì)葉綠素含量需求的遺傳學(xué)差異。該試驗(yàn)3個(gè)大白菜品種的地上部、地下部干物質(zhì)累積量和分配比例以及葉綠素含量差異均達(dá)顯著水平，“德高16”“德高秋豐王”干物質(zhì)累積量較大，“義和秋”具有較大的地上部干物質(zhì)分配比例和冠根比，大白菜干物質(zhì)的累積量與葉綠素含量無(wú)顯著相關(guān)性。

植物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)是多指標(biāo)的綜合反映。配合力法[3]、加權(quán)平均法[9]和隸屬函數(shù)法[20,27-28]等方法廣泛應(yīng)用于植物產(chǎn)量、農(nóng)藝、品質(zhì)等性狀綜合評(píng)價(jià)。該研究采用隸屬函數(shù)法計(jì)算大白菜的產(chǎn)量和各單一品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，進(jìn)行產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合分析和評(píng)估。該試驗(yàn)條件下，3個(gè)大白菜品種的各單一品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值存在差異，“德高16”的干物質(zhì)、可溶性糖和Vc含量隸屬函數(shù)值較高，“義和秋”品種的可溶性蛋白和硝酸鹽含量具有較大隸屬函數(shù)值。對(duì)大白菜品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，“德高16”的綜合隸屬函數(shù)值最大，綜合品質(zhì)最好；“義和秋”綜合隸屬函數(shù)值最小，綜合品質(zhì)最差。在考慮產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的情況下，“德高秋豐王”綜合得分最高，其次為“義和秋”，“德高16”最低。由此可見(jiàn)，生產(chǎn)中適宜的大白菜品種選擇應(yīng)充分考慮人們對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的具體要求。

4 結(jié)論

白菜品種的遺傳特性是決定其產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。該試驗(yàn)優(yōu)化施肥條件下，3個(gè)大白菜品種間產(chǎn)量差異不顯著，但地上部、地下部干物質(zhì)累積量和分配比例以及各品質(zhì)指標(biāo)(硝酸鹽含量除外)差異均達(dá)顯著水平。采用隸屬函數(shù)法對(duì)大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，“德高16”綜合品質(zhì)最好，“德高秋豐王”有利于產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)人們對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的不同需求，選擇適宜的白菜品種，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。