栽植密度與氮肥用量對莖瘤芥莖瘤形態特征及空心發生規律的影響及相互關系

嚴奉君，劉獨臣，鞏雪峰，李紅，李躍建，房超，劉小俊，蔡鵬，梁根云，楊宏

（1.四川省農業科學院園藝研究所/蔬菜種質與品種創新四川省重點實驗室，成都，610066；2.農業農村部西南地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室）

莖瘤芥（榨菜）是我國特有的芥菜，同時也是世界三大名腌菜之一的涪陵榨菜的主要原料作物[1，2]，在我國分布廣泛。除在川渝及浙江有大面積栽植外，在湖北、湖南等13個省作為重要秋冬蔬菜廣泛栽培[3]。近年來，隨著榨菜加工產業的快速發展，榨菜種植面積開始快速增加。與此同時，榨菜除作為腌菜原料加工外，因具有較高的營養價值，也是重要的鮮食蔬菜[4，5]。莖瘤是榨菜最主要的經濟產量收獲部位， 其形態結構與養分含量顯著影響榨菜加工及銷售[6]。榨菜莖瘤形態特征及產量受氣候環境、 氮肥施用以及栽培密度等栽培措施等的影響[7～11]。王旭袆等[12，13]研究表明，增加栽植密度能夠顯著促進榨菜莖瘤縱徑生長，顯著降低莖瘤質量。徐茜等[14]關于榨菜栽培密度與肥料施用對榨菜生長與產量品質的影響研究也表明，栽植密度與化肥施用能夠顯著影響榨菜生長、莖瘤水分與可溶性糖等營養物質含量。此外，榨菜莖瘤空心率以及空心指數是影響榨菜加工品質、鮮食銷售以及產量的重要因素，空心發生會導致榨菜易感病蟲害，降低榨菜的營養及加工品質，甚至嚴重減產，造成嚴重的經濟損失[1，15]。前人在栽培措施影響榨菜莖瘤空心方面做了較多研究，但目前還無統一定論，且缺乏氮肥施用水平與植株密度對榨菜莖瘤形態與空心發生規律的研究。對此，本研究設置不同氮素施用水平與栽植密度，研究其對榨菜莖瘤形態特征的影響與空心發生規律，并探討榨菜莖瘤形態指標與空心率的相關關系，以期為榨菜生產過程中降低莖瘤形態生長與空心發生提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2019年9～12月在四川省農業科學院園藝研究所新都試驗基地（E 103.74°，N 30.52°）進行，海拔500 m。試驗田土壤質地為砂壤土，含有機質24.47 g/kg、速效氮115.32 mg/kg、速效磷21.32 mg/kg、速效鉀124.53 mg/kg。試驗材料為四川省農業科學院園藝研究所培育的莖瘤芥（榨菜）材料Z805214，2019年9月13日播種，10月12日移栽，12月31日收獲。試驗小區面積12 m2（6 m×2 m）。采用兩因素裂區試驗設計，主區為栽植密度， 副區為氮肥運籌處理。

主區設置行株距為40 cm×40 cm （D1）、40 cm×30 cm（D2）與30 cm×20 cm（D3）3個栽植密度，副區設置純氮N 總施用量為100 kg/hm2（N100）、300 kg/hm2（N300）與500 kg/hm2（N500）3個氮素施用水平（尿素，含N 46%），設置3次重復；氮素采用基肥∶返青肥∶開盤肥為5∶2∶3 的施用方式，磷肥（過磷酸鈣）施用量為P2O590 kg/hm2；鉀肥（氯化鉀）施用量為K2O 150 kg/hm2，磷、鉀肥作為基肥一次性施用。其他田間管理按大面積生產管理進行。

1.2 測定項目與方法

①莖瘤形態指標測定 于收獲時各小區隨機取15 株榨菜，測定榨菜莖瘤、葉片鮮質量。同時，將所取莖瘤樣品于正中剖開，測定莖瘤橫徑與縱徑。

②腋芽發生測定 于收獲時，統計各小區榨菜莖瘤腋芽發生數，以及單個榨菜莖瘤腋芽發生個數。

③莖瘤空心調查 于收獲時，統計各小區榨菜莖瘤空心發生個數與空心級數。

1.3 參數計算

莖葉比=莖瘤質量/葉片質量；空心率（%）=莖瘤空心個數/調查莖瘤個數×100；莖瘤縱橫徑比（即菜形指數）=莖瘤剖面縱徑/橫徑；腋芽發生率（%）=莖瘤腋芽發生數/調查莖瘤總數×100； 單莖腋芽發生數=腋芽發生數/莖瘤腋芽發生；空心指數=[（∑各空心級數×對應個數）/（4×調查總數）]×100[15]，0 級：不空心，1 級：裂縫長度與深度分別在剖面縱、橫徑的1/4以下， 2 級：裂縫長度與深度分別在剖面縱、橫徑的1/4～1/2；3 級：裂縫長度與深度分別在剖面縱、橫徑的1/2 以上；4 級：空心處呈黃或黑色。

2 結果與分析

2.1 栽植密度與施氮水平對莖瘤芥產量的影響

由表1 可見，施氮水平與栽植密度對莖瘤芥產量與單莖質量均有極顯著的影響，但無顯著的相互作用； 而對莖瘤芥莖葉比均有極顯著及互作效應。在莖瘤單莖質量方面，對比不同栽植密度，隨種植密度的提高，單莖質量明顯降低；對比不同氮肥施用水平， 在各種植密度下均表現為隨施氮量的增加，單莖質量明顯或顯著增加，以N500處理最高，分別較N100與N300處理提高55.77%與28.57%。產量方面則以D3最高，而D1次之；對比各氮肥施用水平，在D1下表現為N500最高，N300次之，但在D2與D3下則均表現為N300最高，N500次之。表明降低栽植密度、提高氮肥施用能夠顯著提高產量，但在高密度下施用高氮肥會顯著降低產量， 本研究以D3N300處理產量最優。

在榨菜莖葉比方面， 對比各栽植密度，D2分別較D1與D3明顯提高3.70%與18.31%；對比各氮肥施用水平，在D1與D2下均表現為隨氮肥施用量的增加而顯著提高，在D3下則以N300最高，而以N500最低， 表明增加氮肥施用能夠顯著提高單莖質量，但顯著降低莖葉比。

表1 栽植密度與施氮水平對榨菜單莖質量及莖葉比的影響

2.2 施氮水平與栽植密度對莖瘤芥（榨菜）腋芽的影響

由表2 可以看出，栽植密度對榨菜腋芽發生率有極顯著的影響，氮素施用水平無顯著影響，且無顯著互作效應；栽植密度與氮素施用水平對榨菜單莖腋芽發生數均有極顯著的影響及互作效應。在腋芽發生率與單莖腋芽發生數方面，對比不同栽植密度，D1明顯增加榨菜腋芽發生率與單莖腋芽發生數，而D3下無腋芽發生。對比各氮肥施用水平，在D1下腋芽發生率隨氮素施用量的增加而降低，但單莖腋芽發生數則以N300最高，N500次之； 在D2下僅N500有腋芽發生，其他處理均無腋芽發生；在D3下各處理均無腋芽發生，表明增加栽植密度會顯著降低莖瘤腋芽發生。

表2 施氮水平與栽植密度對榨菜腋芽發生的影響

2.3 栽植密度與氮肥施用水平對莖瘤芥（榨菜）橫、縱徑的影響

由表3 可見，對比不同栽植密度，D1明顯增加了榨菜莖瘤橫、 縱徑， 分別提高7.64%、6.84%與32.25%、35.93%；明顯降低了榨菜莖瘤菜形指數，分別降低了22.72%與30.02%。對比各氮素施用水平，在莖瘤縱、橫徑方面，D1下均表現為隨氮素施用量增加而顯著增加，D2下縱徑以N300最低、N500最高，而橫徑則以N100最低、N300最高；D3下縱徑以N100最高、N300最低， 橫徑以N300最高、N100最低；在縱橫徑方面，各栽植密度下均表現為N100最高、N300最低。

表3 栽植密度與施氮水平對榨菜莖瘤橫縱徑與菜形指數的影響

2.4 施氮水平與栽植密度對莖瘤芥（榨菜）空心發生的影響

由表4 可知， 施氮水平與栽植密度對榨菜莖瘤空心率及空心指數均有極顯著的影響及相互作用。同時，榨菜莖瘤空心率與空心指數均表現為，對比栽植密度，D1下空心指數與空心率最高，D3下均無空心發生；對比各氮肥施用水平，在D1下隨氮肥施用量增加， 榨菜空心率及空心指數顯著增 加， 其 中N500較N100、N300分 別 提 高4.39、1.84倍； 在D2下僅N300表現為4.73%的空心率以及3.29 的空心指數；而在D3下各氮肥施用水平均無空心發生。表明降低栽植密度會明顯提高空心率與空心指數， 但適當增加栽植密度能夠顯著降低榨菜空心率及空心指數。

2.5 相關性分析

由表5 可知，在相關性方面，空心率除與莖葉比無顯著相關關系， 與莖瘤菜形指數呈極顯著負相關外（r=-0.51），與其他各指標均呈極顯著正相關（r=0.57～0.75）。而在通徑分析方面，對莖瘤空心率直接影響較大的指標分別為莖瘤橫徑 （1.91）＞菜形指數（1.38）＞單莖質量（0.55）＞單莖腋芽發生數（-0.33）＞莖瘤縱徑（-0.30）。其中單莖質量、橫徑的直接作用與表現型相關一致， 表明單莖質量與莖瘤橫徑能夠顯著影響空心的發生； 而莖瘤菜形指數、單莖腋芽發生數、腋芽發生率以及莖瘤縱徑直接作用與表型相關性呈現相反的趨勢， 這是由于單莖質量、腋芽率、單莖腋芽發生數、莖瘤橫徑與縱徑均間接負效應于莖瘤菜形指數（-1.24～-0.34），進而導致相關性為負值。而單莖腋芽發生數、 腋芽發生率以及莖瘤縱徑則通過間接正效應作用于單莖質量與莖瘤橫徑， 進而表現為正相關性。

表4 栽植密度與氮素施用水平對榨菜莖瘤空心率與空心指數的影響

表5 莖瘤形態指標與莖瘤空心率的相關性及通徑分析

3 討論

3.1 栽植密度與氮素施用水平對莖瘤產量及形態特征的影響

榨菜莖瘤形態特征與菜形是榨菜重要的品質，莖瘤形態除受自身遺傳因素影響外，也受氣候環境與栽培措施的影響[10，16～18]。楊強等[19]研究了密度對榨菜莖瘤產量及主要性狀的影響，認為栽植密度與莖瘤縱徑無明顯相關， 與莖瘤橫徑呈明顯的負相關，對莖瘤單莖鮮質量具有明顯的負效應，莖瘤產量呈拋物線趨勢。翁麗青等[20]研究表明，合理施用化肥能夠顯著促進榨菜葉片生長、降低病害發生、增加莖瘤橫縱徑，進而提高莖瘤產量。

本研究表明， 降低栽植密度與增加氮素施用均明顯提高榨菜莖葉比與莖瘤單莖質量， 但增加栽植密度、 配合施用適量氮肥能夠顯著提高莖瘤產量。30 cm×20 cm 栽植密度搭配300 kg/hm2氮肥施用模式能合理調控莖瘤形態指標， 產量顯著高于其他各處理； 而在40 cm×40 cm 栽植密度下提高氮肥施用能夠顯著提莖瘤橫、 縱徑及菜形指數，但由于莖瘤空心高發，導致莖瘤產量較30 cm×20 cm 栽植密度搭配300 kg/hm2氮肥施用模式明顯降低。進一步表明栽植密度與氮肥施用能夠顯著影響榨菜生長[21]。同時，本研究還表明，在行株距為40 cm×40 cm 下各處理顯著提高莖瘤橫、縱徑， 促進莖瘤腋芽發生及空心。40 cm×30 cm 與30 cm×20 cm 栽植密度下各處理無顯著差異，增加氮素施用量主要表現在對莖瘤縱徑的影響。在40 cm×30 cm 栽植密度下，氮素施用量為500 kg/hm2時明顯提高莖瘤縱徑與腋芽發生，降低莖瘤橫徑，無空心發生， 而氮素施用量為100、300 kg/hm2時明顯降低莖瘤縱徑與腋芽發生， 顯著增加莖瘤橫徑，同時300 kg/hm2顯著提高莖瘤空心發生。猜測是因為低密度下、 光照及養分充足促使莖瘤單莖腋芽快速發生，導致莖瘤養分供應不足，且莖瘤橫向生長，增加養分了的運輸長度，進而導增加莖瘤空心的快速發生；同時，單個莖瘤葉腋數量的快速增加，造成養分快速競爭吸收，使得相鄰植株養分趨于供給平衡， 進而降低腋芽發生率， 具體原因有待進一步研究。

3.2 莖瘤形態指標與莖瘤空心發生的相互關系

榨菜莖瘤空心率與空心指數是影響榨菜加工與銷售的重要因素。眾多研究表明，肥料施用以及栽植密度對榨菜莖瘤空心發生均有顯著影響[8]，但目前結論還有爭議。徐茜等[14]研究表明，肥料施用與栽植密度對榨菜莖瘤產量有顯著影響， 而對莖瘤形態以及空心率無顯著影響。冉瞄瞄等[15]研究不同海拔條件下氮肥施用對榨菜莖瘤空心發生的影響則表明， 氮肥施用對榨菜空心率與空心指數均有顯著影響， 增加氮肥施用量顯著提高榨菜空心率與空心指數。本研究表明，增加栽植密度顯著降低榨菜空心率與空心指數，在行株距為40 cm×40 cm 下莖瘤空心率與空心指數達21.40%與16.09，且隨氮肥施用量的增加而增加；而在栽植密度為30 cm×20 cm 下則均無空心發生， 進一步表明栽植密度與氮素施用顯著影響莖瘤空心發生， 降低栽植密度與提高氮肥施用量顯著增加莖瘤空心發生。同時，研究中在行株距為40 cm×30 cm時僅總氮施用量為300 kg/hm2水平下出現莖瘤空心。同時，莖瘤形態特征指標與空心率的相關關系分析表明，莖葉比、單莖質量、腋芽發生率、單莖腋芽發生數與莖瘤橫縱徑呈極顯著正相關關系 （r=0.57～0.75），與菜形指數呈極顯著負相關關系（r=-0.51）。通徑分析方面，對莖瘤空心率直接影響較大的指標分別為莖瘤橫徑 （1.91） 與菜形指數（1.38），且莖葉比、單莖質量、腋芽發生率、單莖腋芽發生數、莖瘤橫徑與縱徑（-1.24～-0.34）均間接負效應于莖瘤菜形指數， 進一步表明菜形指數是影響榨菜空心發生的重要因素， 其中橫徑的伸長為莖瘤發生的主要因子。

4 小結

榨菜莖瘤形態與空心特征是影響榨菜銷售與加工的重要指標，本試驗研究了不同栽植密度與氮素施用水平對榨菜單莖瘤質量、莖瘤橫縱徑與空心率及空心指數等指標的影響，并探討了各形態指標與空心率的相關性。研究結果表明，在行株距為40 cm×40 cm 時增加氮素施用量顯著提高榨菜莖瘤單莖、葉質量，促進莖瘤腋芽發生與莖瘤橫縱徑，提高莖瘤空心率與空心指數，并隨氮素施用量的增加而顯著提高； 行株距為30 cm×20 cm 下則均無空心、腋芽發生。同時，莖瘤形態特征指標與空心率的相關性與通徑分析表明，菜形指數是影響榨菜空心發生的重要因子，其中以橫徑的伸長為莖瘤發生的主要因素。