優(yōu)化施肥條件下大白菜生長·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

(聊城大學農(nóng)學院，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，在中國和東南亞地區(qū)廣泛種植。我國是白菜栽培面積和產(chǎn)量最大的國家，2019年我國白菜栽培總面積100.9萬hm2，總產(chǎn)量3 415.2萬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]。白菜營養(yǎng)價值十分豐富，富含蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，味道清鮮適口，深受消費者喜愛，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的增強，人們對白菜生產(chǎn)的關注點從高產(chǎn)向產(chǎn)量和品質(zhì)并重的方向轉變，由此，基于種子資源選育和優(yōu)化栽培管理技術為主要手段的大白菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的相關研究成為農(nóng)業(yè)科學工作者的研究熱點[2-4]。

白菜的產(chǎn)量、品質(zhì)與品種的遺傳特性有關[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，對白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的形成也具有重要作用[12-15]。研究表明，白菜生長發(fā)育過程中適宜的養(yǎng)分投入可獲得較高的產(chǎn)量和較好的經(jīng)濟效益，同時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)的差異研究鮮見報道。筆者選用“德高16”“德高秋豐王”和“義和秋”3個大白菜品種，在優(yōu)化施肥條件下，研究其生長、產(chǎn)量和品質(zhì)差異，為生產(chǎn)中合理選擇大白菜品種、實現(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 試驗地概況試驗于2019年9—12月在聊城大學生態(tài)園(115.97°N，36.45°E)進行。試驗地點位于山東省聊城市東昌府區(qū)，屬于暖溫帶季風氣候區(qū)，半干旱大陸性氣候。全年光照時數(shù)在2 463～2 741 h，年平均氣溫13.3 ℃，平均降水量為610 mm，無霜期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。試驗用肥料為尿素(46%)、磷酸二銨(18-46-0)和硫酸鉀(52%)。

1.3 試驗設計試驗為單因素田間試驗，隨機區(qū)組設計。試驗因素為大白菜品種，分別為“德高16”(DG)、“德高秋豐王”(QFW)、“義和秋”(YHQ)，共3個處理，重復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果?；视?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日大白菜團棵期開溝追施尿素，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、中耕除草和病蟲防治等常規(guī)操作。12月7日收獲，取樣測定各項指標，全田間生育期共91 d。

1.4 測定項目與方法收獲時，每處理隨機選取代表性大白菜3株，整株取出，將地上部和地下部分開，地上部稱重計產(chǎn)，之后，縱向切開分成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，測定地上部和地下部干物質(zhì)累積量，計算根冠比。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，測定葉綠素含量和各品質(zhì)指標。葉綠素含量采用95%乙醇提取比色法測定，VC含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，硝酸鹽(NO3-)含量采用紫外分光光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

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

1.5.2大白菜產(chǎn)量品質(zhì)評價標準。用模糊數(shù)學中隸屬函數(shù)的方法進行統(tǒng)計分析，并以產(chǎn)量及品質(zhì)各個指標的隸屬函數(shù)值進行綜合評價，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)指標的性質(zhì)，選用不同方法計算其隸屬函數(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為某項指標測定值，xmax和xmin為所有處理中某一指標測定值的最大值和最小值。

若所測指標與品質(zhì)或產(chǎn)量呈正相關，則用式(1)計算隸屬函數(shù)值；反之，則用式(2)計算。該試驗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，用式(1)計算，硝酸鹽含量與品質(zhì)呈負相關，用式(2)計算。大白菜各單一品質(zhì)指標的隸屬函數(shù)值采用加權法加和計算品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值，各項品質(zhì)指標加權值均為20%。利用品質(zhì)綜合隸屬函數(shù)值和產(chǎn)量隸屬函數(shù)值累加結果，進行大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的綜合評價。

2 結果與分析

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)累積與分配狀況見表1。由表1可知，3個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?。籝HQ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)的相關性，二者未達顯著水平。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顯著相關性。

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個大白菜品種的主要品質(zhì)指標表現(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?？扇苄蕴呛科骄鶠?.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?？扇苄缘鞍缀科骄鶠?.79 mg/g，YHQ最高為1.09 mg/g，DG最低為0.53 mg/g，3個品種間差異顯著。VC含量平均為14.47 mg/kg，DG顯著高于YHQ，與QFW差異未達顯著水平。不同品種大白菜硝酸鹽含量無顯著差異。

表3 不同品種大白菜品質(zhì)指標

2.4 產(chǎn)量品質(zhì)的綜合評價在氮、磷、鉀肥優(yōu)化施肥條件下，采用隸屬函數(shù)法對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)進行綜合評價。由表4可知，3個大白菜品種各品質(zhì)指標的隸屬函數(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。對大白菜品質(zhì)進行綜合評價，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)綜合評價

3 討論

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對蔬菜產(chǎn)量及營養(yǎng)價值等方面的要求也越來越高，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、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)不同[3]。徐彥軍等[21]研究了7個大白菜品種的產(chǎn)量性狀，結果表明，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。該試驗條件下，3個大白菜品種的產(chǎn)量差異未達顯著水平，但各營養(yǎng)品質(zhì)指標差異顯著，不同品種的各單一品質(zhì)指標存在差異，“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。硝酸鹽含量是評價蔬菜品質(zhì)的重要指標之一，含量過高，則會在微生物的作用下生成亞硝酸鹽，對人體產(chǎn)生毒害[23]。該試驗3個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的限定標準量。

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)物的運輸有關，受植物種類、品種和礦質(zhì)營養(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值衡量葉綠素相對含量，用于植物營養(yǎng)無損診斷與施肥推薦。朱麗麗等[26]選用“錦抗1號”和“鄉(xiāng)情80” 2個大白菜品種為試驗材料，研究了不同氮肥水平下植株葉片SPAD值與氮素營養(yǎng)診斷指標、施氮量的關系，分別建立了2個品種蓮座期和結球期葉片SPAD值的臨界指標，2個白菜品種的SPAD臨界指標不同，表明在產(chǎn)量均達到最大值120～130 t/hm2時，2個白菜品種的葉綠素含量存在差異，進一步證明不同品種正常生長對葉綠素含量需求的遺傳學差異。該試驗3個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顯著相關性。

植物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)是多指標的綜合反映。配合力法[3]、加權平均法[9]和隸屬函數(shù)法[20,27-28]等方法廣泛應用于植物產(chǎn)量、農(nóng)藝、品質(zhì)等性狀綜合評價。該研究采用隸屬函數(shù)法計算大白菜的產(chǎn)量和各單一品質(zhì)指標的隸屬函數(shù)值，進行產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合分析和評估。該試驗條件下，3個大白菜品種的各單一品質(zhì)指標的隸屬函數(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。對大白菜品質(zhì)進行綜合評價，“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，生產(chǎn)中適宜的大白菜品種選擇應充分考慮人們對產(chǎn)量和品質(zhì)的具體要求。

4 結論

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。該試驗優(yōu)化施肥條件下，3個大白菜品種間產(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(硝酸鹽含量除外)差異均達顯著水平。采用隸屬函數(shù)法對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)進行綜合評價，“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)中應根據(jù)人們對產(chǎn)量和品質(zhì)的不同需求，選擇適宜的白菜品種，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。