雷楊 于錫宏 張倩

關(guān)鍵詞：前茬殘留;秋白菜;土壤營(yíng)養(yǎng);產(chǎn)量;品質(zhì)

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(chǎn)于我國(guó)[1]。因其具備營(yíng)養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、耐儲(chǔ)運(yùn)等特點(diǎn)，也是我國(guó)東北地區(qū)秋冬季節(jié)食用的主要蔬菜，供給期長(zhǎng)達(dá)半年之久，栽培面積在蔬菜生產(chǎn)中居于首位，在我國(guó)蔬菜生產(chǎn)和日常消費(fèi)中占有至關(guān)重要的地位[2]。白菜的連作栽培以及施肥不當(dāng)?shù)炔缓侠矸N植現(xiàn)象普遍，這樣不僅浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，而且會(huì)降低白菜產(chǎn)量與品質(zhì)，制約了白菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民增長(zhǎng)。

在解決蔬菜作物連作障礙方面，輪作是目前應(yīng)用比較廣泛且效果明顯的一種方法[3]。大蔥作為蔥蒜類(lèi)蔬菜，具有化感作用，其根系分泌物對(duì)多種細(xì)菌和真菌具有較強(qiáng)的抑制作用，被廣泛應(yīng)用于間作或套作[4]。苜蓿和菜豆作為豆科植物，在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)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(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，增產(chǎn)幅度達(dá)30%～50%，高者超過(guò)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(chǎn)量和品質(zhì)，而且可以消除連作時(shí)植物性毒素，減少雜草和病蟲(chóng)害發(fā)生等[5]。如種植豆科作物后的土壤上種植的禾谷類(lèi)作物產(chǎn)量通常較連續(xù)種植禾谷類(lèi)作物的產(chǎn)量高，增產(chǎn)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(duì)白菜生長(zhǎng)影響的研究主要集中在生長(zhǎng)指標(biāo)方面，關(guān)于不同前茬對(duì)后茬秋白菜的產(chǎn)量、品質(zhì)與土壤營(yíng)養(yǎng)之間的關(guān)系研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)分別以大蔥、甘藍(lán)、菜豆、苜蓿為秋白菜的前茬蔬菜，探究不同前茬對(duì)后茬秋白菜品質(zhì)產(chǎn)量以及秋白菜根區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)的影響，旨在為秋白菜生產(chǎn)提供參考，同時(shí)對(duì)提升蔬菜品質(zhì)、保證食品安全、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、増加農(nóng)民收益具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017—2018年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)向陽(yáng)基地（126°43′E、45°44′N(xiāo)）及東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

秋白菜品種為四季王，大蔥品種為海洋蔥，甘藍(lán)品種為世農(nóng)32，均由哈爾濱市道外區(qū)亞奇種苗公司提供;菜豆品種為哈菜豆15號(hào)，矮生類(lèi)型，由哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供;苜蓿為紫花苜蓿，由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院提供。

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

1.2 試驗(yàn)方法

選用大蔥、甘藍(lán)、菜豆、苜蓿作為白菜前茬作物，4種前茬作物均為常規(guī)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(lán)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(shí)壟距60 cm，小區(qū)面積 45 m2，每一種前茬作為1個(gè)處理，前茬結(jié)束后種植秋白菜。大蔥、甘藍(lán)、菜豆、苜蓿前茬處理分別以D、G、C、M表示，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

前茬作物結(jié)束后，后茬秋白菜的播種期為2018年7月20日，按照4.5萬(wàn)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(nóng)用硫酸鉀120 kg/hm2+過(guò)磷酸鈣120 kg/hm2）。

在秋白菜播種前對(duì)前茬結(jié)束后的土壤營(yíng)養(yǎng)成分（硝態(tài)氮、速效磷和有效鉀）含量進(jìn)行測(cè)定;另外，在秋白菜結(jié)球初期、中期和采收期測(cè)定秋白菜形態(tài)指標(biāo)（株高和株幅）、秋白菜根區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)（硝態(tài)氮、速效磷和有效鉀）含量;在秋白菜的采收期對(duì)秋白菜品質(zhì)（葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、維生素C含量）及產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，運(yùn)用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前茬對(duì)秋白菜土壤營(yíng)養(yǎng)含量的影響

2.1.1 不同前茬對(duì)秋白菜土壤硝態(tài)氮含量的影響 由圖1可見(jiàn)，秋白菜播種前，4個(gè)處理硝態(tài)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(yuǎn)大于其他2個(gè)處理，甘藍(lán)前茬（G）結(jié)束后土壤中的硝態(tài)氮含量最低，顯著低于其他處理。當(dāng)秋白菜開(kāi)始結(jié)球時(shí)，以前茬為苜蓿和菜豆的處理下土壤中的硝態(tài)氮含量下降程度大;隨著秋白菜的生長(zhǎng)，4個(gè)前茬處理從秋白菜結(jié)球初期到秋白菜采收期期間秋白菜根區(qū)土壤硝態(tài)氮含量呈下降趨勢(shì)，在結(jié)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(gè)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(lán)前茬），C處理顯著高于G處理;在結(jié)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(dāng)白菜進(jìn)入采收期，D、G、C、M 4個(gè)處理之間均存在顯著差異，表現(xiàn)為M>C>D>G。

2.1.2 不同前茬對(duì)秋白菜土壤速效磷含量的影響 由圖2可見(jiàn)，秋白菜播種前，4個(gè)處理速效磷含量與硝態(tài)氮含量變化趨勢(shì)一致，4個(gè)處理之間均存在顯著差異。4個(gè)前茬處理從秋白菜結(jié)球初期到采收期期間秋白菜根區(qū)土壤速效磷含量呈下降趨勢(shì)，在秋白菜的這3個(gè)生育時(shí)期，均表現(xiàn)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(lán)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(duì)秋白菜土壤有效鉀含量的影響 由圖3可見(jiàn)，秋白菜播種前，4個(gè)前茬處理有效鉀含量與硝態(tài)氮含量變化趨勢(shì)一致，4個(gè)處理之間均存在顯著差異。在秋白菜結(jié)球初期，處理C（菜豆前茬）和處理D（大蔥前茬）無(wú)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(lán)前茬）顯著低于處理C和處理D;在結(jié)球中期，處理C和處理M之間無(wú)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(dāng)秋白菜進(jìn)入采收期，表現(xiàn)為M>C>D>G，4個(gè)處理之間差異顯著。

2.2 不同前茬對(duì)秋白菜株高和株幅的影響

由圖4可見(jiàn)，在秋白菜結(jié)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(lán)前茬），且D、C、M三者之間差異不顯著。

2.3 不同前茬對(duì)秋白菜產(chǎn)量的影響

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

2.4 不同前茬對(duì)秋白菜品質(zhì)的影響

由表2可見(jiàn)，以大蔥、菜豆、苜蓿為前茬處理的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C含量均顯著高于以甘藍(lán)為前茬的處理。其中，從維生素C含量來(lái)看，以大蔥為前茬的處理顯著高于其他3個(gè)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(shuō)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(zhì)含量來(lái)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(jié)論

氮磷鉀是植物生長(zhǎng)所必需的大量元素，植物種類(lèi)不同，對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)成分的吸收有所不同，勢(shì)必造成植株生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)土壤中氮磷鉀含量的不同。本試驗(yàn)中秋白菜播種前土壤硝態(tài)氮含量、速效磷含量以及有效鉀含量均表現(xiàn)為苜蓿>菜豆>大蔥>甘藍(lán)，這是因?yàn)檐俎：筒硕雇瑸槎箍浦参铮梢詫⒋髿庵械牡ㄟ^(guò)固氮作用轉(zhuǎn)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(jìn)行固氮時(shí)，吸收的陽(yáng)離子多于陰離子，根系釋放H+[7]，釋放的H+在鈣質(zhì)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(yùn)動(dòng)方式以擴(kuò)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(jié)束時(shí)苜蓿和菜豆地塊土壤中土壤硝態(tài)氮、速效磷以及有效鉀含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大蔥前茬和甘藍(lán)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(huì)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(shù)量大，從而固氮作用增強(qiáng)有關(guān)。由于本試驗(yàn)地塊屬于多年種植白菜類(lèi)蔬菜（白菜、甘藍(lán)、菜花），為此作為前茬是甘藍(lán)茬的連作茬，勢(shì)必影響土壤中氮磷鉀的吸收，使土壤中氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)成分始終處于低水平。

本試驗(yàn)中，秋白菜結(jié)球初期、結(jié)球中期以及采收期各處理土壤硝態(tài)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(yíng)養(yǎng)成分含量密不可分。雖然在秋白菜生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)追肥提高了土壤肥力，但由于甘藍(lán)和白菜同為十字花科喜氮蔬菜，對(duì)氮素需求巨大，這也是造成前茬為甘藍(lán)處理下的白菜結(jié)球初期、中期以及采收期時(shí)土壤內(nèi)硝態(tài)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(tài)氮含量從秋白菜播種前到白菜結(jié)球初期階段下降程度高，說(shuō)明這2個(gè)處理對(duì)土壤中硝態(tài)氮的利用率最好，進(jìn)而也帶動(dòng)了土壤中速效磷和有效鉀的利用，這也是這2個(gè)處理下產(chǎn)量提高的重要原因。有研究表明，澳大利亞小麥種植帶地區(qū)，前作種植鷹嘴豆對(duì)下茬小麥增產(chǎn)的貢獻(xiàn)相當(dāng)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(lèi)作物產(chǎn)量通常較連續(xù)種植禾谷類(lèi)作物的產(chǎn)量高，增產(chǎn)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(guān)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(jìn)一步研究。

甘藍(lán)作為與白菜同科的前茬，這樣連續(xù)種植勢(shì)必會(huì)造成連作障礙，造成減產(chǎn)，而輪作可以有效緩解連作障礙并提高作物產(chǎn)量[10]。大蔥前茬處理雖然土壤硝態(tài)氮、速效磷和有效鉀含量低于苜蓿前茬和菜豆前茬，但產(chǎn)量卻與之相差不大，這主要和田間病害發(fā)生輕有關(guān)，大蔥根系分泌物具有殺菌作用，對(duì)后茬秋白菜田間病害減輕有積極的作用，進(jìn)而促進(jìn)秋白菜的生長(zhǎng)[11-12]。不同前茬土壤營(yíng)養(yǎng)成分含量的不同，造成后茬秋白菜對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收能力的不同，進(jìn)而使不同處理下品質(zhì)有所不同。

總之，種植豆科苜蓿和菜豆更有利于土壤硝態(tài)氮的積累，同時(shí)有利于后茬秋白菜對(duì)土壤硝態(tài)氮、速效磷和有效鉀的有效利用。與前茬甘藍(lán)處理相比，前茬為苜蓿、菜豆和大蔥處理下的產(chǎn)量及可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、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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