栽培方式對金針菜產量、品質和氮素吸收利用的影響

張國偉 王曉婧 周玲玲 劉瑞顯 楊長琴

摘要：以金針菜中晚熟品種大烏嘴為材料，設置露天、地膜覆蓋（1膜）、地膜+大棚膜（2膜）、地膜+大棚膜+拱棚膜（3膜）和日光溫室共5種栽培方式，研究不同栽培方式對金針菜產量、品質形成和氮素累積分配的影響。結果表明，與露天栽培相比，1膜、2膜、3膜和溫室處理增加了金針菜生長環境的空氣溫度、空氣濕度和地溫（增加效果表現為3膜>溫室>2膜>1膜），分別誘導金針菜提早現蕾4～5 d、15-16 d、22-25 d和19-22 d。種植模式通過調控金針菜氮累積量的動態變化而影響產量。1膜處理下金針菜產量較低，現蕾較遲，氮累積動態特征值與露天處理差異較小。3膜處理下金針菜現蕾最早，但是產量和品質性狀均較差，氮素快速累積的起始時間和終止時間最早，快速累積持續時間最短，干物質和氮在生殖器官中的分配比例較低，最終產量、氮肥偏生產力和氮素利用效率均較低。2膜和溫室栽培處理下金針菜現蕾較早，產量較高，品質較優，干物質和氮素在生殖器官中的分配比例較高，氮累積量動態特征參數比較協調，氮肥偏生產力和氮素利用效率較高，為最優種植模式。

關鍵詞：金針菜;栽培方式;產量;品質;氮素吸收利用

中圖分類號：$646.1+5 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4440（2019）01-0166-07

金針菜又名黃花菜，是百合科萱草屬多年生草本宿根植物，其花蕾具有較高營養價值，對健腦、抗衰、降膽固醇具有一定效果，是一種受消費者喜愛的藥食同源作物。長期以來，金針菜栽培以露天栽培為主，花期較遲，上市較晚，經濟效益偏低。近期研究結果表明，采用大棚設施栽培金針菜，可使金針菜現蕾時間提早，達到提早上市的目的，但相關研究多集中在栽培技術上，關于金針菜產量及品質形成的機理研究報道較少。因此，有必要加強設施栽培下金針菜產量、品質形成規律的研究，為金針菜設施栽培的推廣提供技術支撐。

作物的高產以較高的生物量為前提，而生物量的累積以養分吸收為基礎。氮是蛋白質的組成元素，植物產量構成中氮主要來自于生育后期營養物質的重新分配，因此，氮的累積與分配與作物生長和產量、品質形成密切相關。大量研究結果表明植物氮素累積特征符合Logistic模型，栽培措施對其累積模型的基本形態影響較小，但對最大累積速率、最大累積速率出現時間和持續時間等特征值影響較大，因此可以通過分析模型的特征值來了解植物的養分吸收規律。

與露地栽培相比，地膜覆蓋和溫室栽培造成金針菜生長的溫度、光照度和濕度條件差異，從而影響植物的生物量累積和分配。前人研究多注重設施栽培的增溫、保墑和增產效果，而關于養分累積的報道相對較少，且僅有的研究也多集中在番茄、黃瓜、生菜等植物上，關于金針菜的報道較少。周玲玲等研究認為，與露地栽培相比，設施栽培（大棚）提高了金針菜的產量與品質。但關于養分累積規律的研究仍未見報道。

本研究采用統計模型的方法分析不同栽培方式對金針菜產量、品質和氮素吸收利用的影響，為金針菜的產量提高和品質改善提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2015至2017年在江蘇省宿遷市丁嘴鎮江

1.2測定內容與方法

在每個處理中，土壤中埋入地溫計，測定地下15cm處地溫.并在距離地面1.5 m處懸掛RC—T601A/B溫濕度記錄儀。每天觀察金針菜生長態勢，記載各處理的主要生育期。在盛蕾期，每個處理選取大小一致的花蕾40個測定蕾長、蕾寬和單蕾質量，之后低溫保存用于測定花蕾品質性狀。考馬斯亮藍法測定蛋白質含量，硫酸蒽酮比色法測定可溶性糖含量，福林酚比色法測定多酚含量，硝酸鋁比色法測定總黃酮含量，磷鉬雜多酸光度法測定vc含量茚三酮比色法測定游離氨基酸含量，原子吸收分光光度法測定鈣含量，液相色譜法測定秋水仙堿含量。在開花末期測定單株花蕾數量，計算理論產量。

2.2栽培方式對金針菜花器和品質性狀的影響

由表2可知，與露天栽培相比，1膜處理顯著增加了每穴花蕾數和產量，但對花蕾長、寬和花蕾質量影響較小;2膜、3膜和溫室栽培顯著提高了花蕾長、花蕾寬、單穴花蕾數、花蕾質量和產量，2015-2016年產量分別較露天栽培增加68.4%、51.5%和89.8%，2016-2017年產量分別較露天栽培增加72.2%、54.4%和94.9%。由表3可知，栽培方式對金針菜多酚和秋水仙堿含量影響較小，但對其余指標影響較大。其中蛋白質、vc、游離氨基酸含量2膜和溫室處理最高，1膜和3膜處理次之，露天栽培最低，可溶性糖和鈣含量2膜和溫室處理最高，3膜處理次之，露天和1膜處理最低，黃酮含量在2膜、3膜和溫室處理間未達到顯著性水平，但均顯著高于露地栽培和1膜處理。

2.3栽培方式對金針菜生物量和氮累積分配的影響

與露地栽培相比，1膜、2膜、3膜和溫室處理均增加了金針菜生物量和氮素的總累積量及其在生殖器官中的累積量，其中生物量和氮素總累積量分別增加15.10%和13.31%、30.66%和33.63%、41.90%和45.23%、42.52%和54.76%，生殖器官中生物量和氮素累積量分別增加20.75%和17.78%、49.71%和59.70、30.62%和36.24%、70.50%和66.13%（表4）。生物量和氮素的經濟系數變化規律基本一致，表現為溫室和2膜處理顯著高于露地栽培和1膜處理，3膜處理最低。

2.4栽培方式對金針菜氦含量和氦累積動態的影響

由圖2可知，不同處理下金針菜整株氮含量變化呈先升高后降低趨勢，其中露天栽培和1膜處理的氮含量在出苗后100～120 d最高，2膜處理在80-100 d時最高，3膜和溫室處理在60-80 d時最高，之后迅速降低。在出苗后80 d之前各處理的氮含量大小順序為3膜>溫室>2膜>1膜>露地，而在出苗后140 d時則表現為相反趨勢。隨著生育進程，金針菜氮累積量的變化符合Logistic生長曲線（圖3）。對圖3數據擬合分析得到氮累積動態模型的特征值（表5）。與露天處理相比，1膜處理對各參數影響較小，2膜、3膜和溫室處理導致快速累積時段的起始和終止時間及最大累積速率出現時間提前，最大累積速率增大，快速累積持續時間縮短。

2.5栽培方式對金針菜氮肥偏生產力和氮素生產效率的影響

與露天栽培相比，1膜、2膜和溫室處理分別使金針菜氮肥偏生產力和氮素生產效率升高20.6%和6.5%、49.4%和12.0%、70.3%和10.3%，3膜處理使氮肥偏生產力升高30.5%，氮素生產效率降低10.0%（圖4）。

3討論

設施栽培引起環境因子的改變，進而影響植物的生長發育特性及產量、品質形成，其中空氣溫度、空氣濕度和地溫是造成生育期改變的關鍵因子。本研究結果表明，與露天栽培相比，膜覆蓋處理增加了金針菜生長環境的空氣溫度、空氣濕度和地溫，進而誘導金針菜提早現蕾，這與王鑫等對梨樹的研究結果一致。試驗中3膜和溫室栽培的增溫效果較好，主要是由于3膜栽培中在地膜和大棚膜間加蓋了一層聚乙烯膜，在上部2層膜之間形成空氣隔層，因此保溫效果優于2膜栽培，而日光溫室的四周墻體均為土坯和紅磚結構，因此保溫效果也強于鋼架結構的2膜栽培。

本研究中各處理的金針菜黃酮和秋水仙堿含量差異較小，但是2膜、3膜和日光溫室處理下花器和品質指標（黃酮和秋水仙堿含量除外）均優于1膜和露天處理，這與周玲玲等的研究結果一致。

植株氮含量的變化與碳水化合物的形成和養分向生殖器官的運輸密切相關。溫室中溫度和濕度過高或過低都會影響植物的生物量累積和養分吸收分配以及產量形成。本研究中3膜處理下生物量和氮總累積量均較高，但是植株氮含量開始降低出現時間最早，生育后期氮含量最低，表現早衰趨勢。而3膜處理的生物量和氮經濟系數較低，表明高溫和高濕影響了生物量和氮累積分配，導致較多的生物量和氮積累在營養器官，最終氮偏生產力和氮素生產效率均較低。戴劍鋒等研究認為溫室內溫度過高時雖然可以獲得較高生物量，但是黃瓜徒長，產量降低，這與本研究結果一致。露地和1膜處理下植株氮含量在生育前期較低，但是生育后期最高，出現貪青晚熟現象，產量最低，表明低溫抑制了金針菜的生長發育和產量形成，這也與seguner等在生菜上的研究結果一致。

植株氮素的吸收動態可用logistic生長曲線描述。本研究中，隨著各處理植株生長環境溫度和濕度的升高（空氣溫度和濕度基本表現為3膜>溫室>2膜>1膜和露地栽培），氮素累積最快時段的起始時間、最快生長時段的終止時間和最大累積速率出現時間提前，最大累積速率增大，快速累積持續時間縮短。其中2膜和日光溫室處理下氮素的最大累積速率較高，快速累積持續時間相對較長，最終氮累積量較高;3膜處理下，盡管最大累積速率較高，但是快速累積持續時間最短，最終氮累積量偏低。

總之，設施栽培方式引起金針菜生長環境因子改變，進而影響金針菜產量、品質和氮素吸收利用。栽培方式通過調控金針菜氮累積量的動態特征影響氮素的累積轉運和產量，2膜和溫室栽培處理下金針菜現蕾較早，產量較高，品質較優，干物質和氮素在生殖器官中的分配比例較高，氮累積量動態特征參數比較協調，氮肥偏生產力和氮素利用效率較高，為最優栽培方式。