不同前茬作物對藜麥生長及產(chǎn)量的影響

陳翠萍，閆殿海，劉 洋

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，西寧 810016；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試西寧分中心，青海 西寧 810016)

連作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一種非常普遍的耕作方式，但容易發(fā)生連作障礙。不同作物的連作障礙表現(xiàn)不盡相同，大都表現(xiàn)為植株幼苗生長緩慢、根系發(fā)育異常、植株抗逆能力下降、病蟲害發(fā)生猖獗、產(chǎn)質(zhì)量下降、土傳病害發(fā)生嚴(yán)重等，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致植株死亡等問題[1-7]。

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld)是莧科藜亞科一年生雙子葉草本植物，能適應(yīng)干旱、低溫、鹽堿等多種生態(tài)環(huán)境。近年來，由于藜麥價格飆升，企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)效益而進(jìn)行連作種植，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。前人研究發(fā)現(xiàn)，藜麥第2年重茬種植就會出現(xiàn)出苗率低、植株生長緩慢、病蟲害加重、產(chǎn)量急劇下降等現(xiàn)象，連作3年會使藜麥株高、鮮物質(zhì)質(zhì)量、干物質(zhì)質(zhì)量在顯穗期與灌漿期比不連作分別降低了16.6%、2.2%、7.6%與7.5%、6.0%、16.4%，分枝數(shù)、有效分枝率、主穗長度和單株穗質(zhì)量比不連作處理分別下降 22.2%、7.4%、18.5%和28.1%，千粒重降低13.9%，單株產(chǎn)量降低37.9%，單位面積產(chǎn)量降低了34.78%，連作嚴(yán)重影響藜麥光合作用和保護(hù)酶系統(tǒng)，使植株生產(chǎn)庫源關(guān)系失調(diào)而引起生長與產(chǎn)量的抑制，降低藜麥地上部分的生物量[8]。同時，藜麥重茬種植后，倫茨氏菌屬、溶桿菌屬、中慢生根瘤菌屬、叢毛單菌屬多樣性增多；分枝桿菌屬、藤黃單胞菌屬、芽單胞菌屬、浮霉?fàn)罹鷮俚燃?xì)菌多樣性減少，藜麥連作打破了藜麥根際土壤細(xì)菌之間的平衡，這可能導(dǎo)致藜麥根際土壤細(xì)菌功能性紊亂，從而影響植株生長，導(dǎo)致了藜麥的連作障礙。藜麥重茬根際土壤中編輯復(fù)制和修復(fù)以及外源性物質(zhì)降解和代謝的功能基因大量減少，受環(huán)境條件的影響越來越大，導(dǎo)致細(xì)菌對外來入侵的抵抗能力大大減小，原來有益的細(xì)菌群落豐度顯著下降，病原菌細(xì)菌群落大量增殖，導(dǎo)致重茬種植藜麥時生長受阻，土傳病害增加，產(chǎn)量急劇下降[9]。

合理輪作可以改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，減少農(nóng)田病、蟲、草害，提高作物產(chǎn)量。合理輪作方式的研究也為生產(chǎn)實踐提供一定的指導(dǎo)意義。輪作對作物產(chǎn)量的影響也取決于前茬種植的作物的類型[10-11]。不同前茬作物對胡麻、煙草、大豆、小麥等作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等的影響已有報道[12-23]。如Christen等[22]研究了不同前茬作物對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成的影響，發(fā)現(xiàn)小麥后播種小麥的產(chǎn)量比小麥后播種油菜的產(chǎn)量減少0.66～1.97 t/hm2。蘆連勇等[23]研究結(jié)果表明，甘薯花生輪作比花生連作莢果產(chǎn)量、出米率、花生籽粒蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量、O/L值均顯著提高，可溶性糖含量顯著降低，花生籽粒品質(zhì)明顯改善。

藜麥作為一種新興引進(jìn)的作物，對其輪作方式的研究較少。本研究通過幾種不同的前茬作物對藜麥生長及產(chǎn)量構(gòu)成因子影響的變化，分析其對藜麥產(chǎn)量的影響，為藜麥合理復(fù)種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試藜麥材料為青海省農(nóng)林科學(xué)院收集的玫紅穗藜麥材料。

1.2 試驗地概況

試驗于2021年4—10月在青海省農(nóng)林科學(xué)院試驗基地進(jìn)行，海拔2 309 m，年平均氣溫在6 ℃，年平均降雨量約為380 mm，集中在6月份到8月份。

1.3 實驗設(shè)計

選取地力相同的試驗地，采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗因素為不同前茬，以藜麥連作試驗地為對照(T 0)，前茬分別為馬鈴薯茬(T 1)、大麥茬(T 2)、燕麥茬(T 3)、胡麻茬(T 4)、小麥茬(T 5)、油菜茬(T 6)、玉米茬(T 7)、豌豆茬(T 8)和蠶豆茬(T 9)，3次重復(fù)，每小區(qū)行距50 cm，株距15 cm，每小區(qū)6行，田間管理同常規(guī)大田管理。

1.4 測定項目

分別于現(xiàn)蕾期和成熟期選取長勢相同的藜麥10株進(jìn)行測定。

現(xiàn)蕾期觀察植株葉片顏色，花色及頂葉顏色，測量葉片長度、寬度及葉柄長度；成熟期調(diào)查株高(cm)、主莖直徑(mm)、有效分枝數(shù)(個)、第一有效分枝高度(cm)、花序長度(cm)、有效穗數(shù)(個)、單株產(chǎn)量(g)和千粒重(g)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前茬作物對藜麥生長期農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，與T 0相比，不同前茬作物對藜麥的葉片顏色、花色、頂葉顏色、葉片長度、葉片寬度和葉柄長度均無顯著差異，但不同前茬作物之間葉片長度和葉片寬度稍有差異。T 6處理的葉片長度最長，達(dá)到7.52 cm，葉片寬度最寬，為6.83 cm，葉柄長度最長，為4.98 cm；T 1處理的葉片長度最小，為5.65 cm，葉片寬度最小，為5.10 cm，葉柄長度最小，為3.53 cm。T 6處理與T 1、T 2、T 4、T 8、T 9處理的葉片長度及葉片寬度存在顯著差異(p<0.05)，而在葉柄長度方面無顯著差異。

表1 不同前茬作物葉片大小

2.2 不同前茬作物對成熟期藜麥農(nóng)藝性狀的影響

對成熟期藜麥農(nóng)藝性狀測量后發(fā)現(xiàn)，與T 0相比，不同前茬作物對藜麥的莖粗、花序長度、穗長、穗寬、千粒重均無顯著差異。但不同前茬作物在株高、莖粗、有效分枝、第一有效分枝、花序長度、有效穗數(shù)和千粒重稍有差異。如表2所示，對于株高，T 8顯著矮于T 0，T 6最長，為179.8 cm，T 8最矮，為135.8 cm。對于莖粗，與T 0相比，其余處理并無顯著差異，而T 3、T 5、T 6顯著粗于T 8，其中T 6最粗，為16.07 mm，其次為T 5(15.54 mm)和T 3(14.83 mm)，T 8最細(xì)，為11.20 mm。對于有效分枝，T 5顯著多于T 0，同時T 5有效分枝數(shù)最多，為8.0 個，T 2有效分枝數(shù)最少，為4.0個，T 5顯著多于T 2、T 8處理。對于第一有效分枝高度，T 0顯著高于T 1、T 8和T 7，T 4和T 6最高，分別為119.0 cm和119.0 cm，T 7最低，為62.5 cm，T 4和T 6顯著高于T 1、T 8和T 7。對于花序長度，T 0與其余處理并無顯著差異，而T 7最長，為34.5 cm，T 8最短，為25.0 cm，T 7顯著長于T 8。對于有效穗數(shù)，T 0顯著少于T 5，T 5最多，為9.0個，T 2和T 8最少，分別為5.0個和4.9個，且T 5顯著多于T 2、T 8和T 0。對于千粒重，T 0與其余處理并無顯著差異，T 5和T 6最高，分別為2.89 g和2.90 g，T 4最低，為2.35 g，且T 5和T 6顯著多于T 4。

表2 不同前茬作物成熟期藜麥農(nóng)藝性狀

2.3 不同前茬作物對產(chǎn)量的影響

如表3所示，與T 0相比，不同前茬作物對藜麥單株產(chǎn)量無顯著差異(p<0.05)。但是T 5單株產(chǎn)量最大，為31.93 g，其次依次為T 6、T 9、T 1、T 0、T 7、T 3、T 8、T 2和T 4。小區(qū)產(chǎn)量方面，T 6、T 7的小區(qū)產(chǎn)量顯著高于T 0(p<0.05)，其次依次為T 5、T 3、T 1、T 0、T 2、T 9、T 8和T 4。綜合來看，T 5、T 6和T 1的單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量均高于T 0，T 8、T 2和T 4的單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量均低于T 0。

表3 不同前茬作物產(chǎn)量對比

3 討 論

青海屬于高原大陸性氣候，具有氣溫低、降雨少而集中、日照長、太陽輻射強(qiáng)等特點，適宜種植藜麥。研究表明，藜麥連作會導(dǎo)致出苗率低、植株生長緩慢、病蟲害加重、產(chǎn)量急劇下降等現(xiàn)象。馬鈴薯大面積連年種植，造成連作障礙，導(dǎo)致塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題[24]。油菜[25-26]、小麥[26]、玉米[27]等作物連作也均會導(dǎo)致產(chǎn)量下降、病蟲害發(fā)生增加。而輪作可以規(guī)避這種危害。青海主要農(nóng)作物為油菜、小麥、馬鈴薯、青稞(裸大麥)、玉米和豆類等，占總農(nóng)作物播種面積的75%左右。大多數(shù)農(nóng)田需要輪作以恢復(fù)土壤和保持穩(wěn)定的產(chǎn)量。本研究對幾種青海主要農(nóng)作物與藜麥的輪作方式對藜麥生長及產(chǎn)量構(gòu)成因子影響的變化，分析其對藜麥產(chǎn)量的影響，為藜麥合理復(fù)種提供理論依據(jù)。

本研究表明，與藜麥輪作相比，不同前茬作物的藜麥在葉片顏色、花色、頂葉顏色、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度、莖粗、花序長度、穗長、穗寬、千粒重和單株產(chǎn)量方面均無顯著差異。但是在株高、有效分枝數(shù)、第一有效分枝高度、有效穗數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量方面稍有差異。如：豌豆茬處理的株高顯著矮于藜麥輪作，小麥茬處理的有效分枝數(shù)顯著多于藜麥輪作，藜麥輪作處理的第一有效分枝高度顯著高于馬鈴薯茬、玉米茬和豌豆茬，藜麥輪作處理的有效穗數(shù)顯著少于小麥茬，油菜茬和玉米茬的小區(qū)產(chǎn)量顯著高于藜麥輪作。綜上所述，馬鈴薯茬、小麥茬和油菜茬的單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量均高于藜麥輪作處理，豌豆茬、大麥茬和胡麻茬的單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量均低于藜麥輪作處理。這與Yang等[28]研究的藜麥適用與馬鈴薯的輪作結(jié)論一致。

不同處理在葉片長度、葉片寬度、株高、莖粗、有效分枝、第一有效分枝、花序長度、有效穗數(shù)和千粒重等方面也稍有差異。如：馬鈴薯茬處理的第一有效分枝高度較矮；大麥茬處理的有效分枝數(shù)、有效穗數(shù)和單株產(chǎn)量較少；燕麥茬處理的莖粗較粗；胡麻茬處理的第一有效分枝高度較高，千粒重、單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量則最低；小麥茬處理的莖粗、有效分枝數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量方面表現(xiàn)優(yōu)異；玉米茬處理的第一有效分枝高度最低，花序長度最長；豌豆茬處理的株高、莖粗、花序長度、有效穗數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量均較??；蠶豆茬處理的各項性狀均表現(xiàn)一般；油菜茬在葉片長度、葉片寬度、株高、莖粗方面均表現(xiàn)優(yōu)異，尤其在葉片長度和葉片寬度的優(yōu)勢對于菜用藜麥的栽培具有一定的指導(dǎo)意義。

4 結(jié) 論

本研究以藜麥連作為對照，研究了小麥、大麥、油菜等9種作物作為前茬作物對藜麥生長狀況及產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明，與藜麥輪作相比，不同前茬處理的藜麥在葉片顏色、花色、頂葉顏色等方面均無顯著差異，但是在株高、有效分枝數(shù)、第一有效分枝高度、有效穗數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量方面稍有差異。油菜茬、小麥茬和馬鈴薯茬的單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量均高于藜麥輪作處理，適于作為藜麥前茬作物。不同處理間葉片長度、葉片寬度、株高、莖粗、有效分枝、第一有效分枝、花序長度、有效穗數(shù)和千粒重等也有差異。