優化施肥條件下大白菜生長·產量和品質研究

王 鑫，田曉雪，張欣欣，張凌霄，呂福堂，司東霞

(聊城大學農學院，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廣泛種植。我國是白菜栽培面積和產量最大的國家，2019年我國白菜栽培總面積100.9萬hm2，總產量3 415.2萬t，分別占世界白菜栽培總面積和總產量的41.3%和48.7%，居世界第一[1]。白菜營養價值十分豐富，富含蛋白質、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質等多種營養成分，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，人們對白菜生產的關注點從高產向產量和品質并重的方向轉變，由此，基于種子資源選育和優化栽培管理技術為主要手段的大白菜高產優質生產的相關研究成為農業科學工作者的研究熱點[2-4]。

白菜的產量、品質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控，不同白菜品種表現出不同的生長特性和品質差異[10-11]。肥料施用在影響白菜養分吸收和養分利用效率的同時，對白菜產量和品質的形成也具有重要作用[12-15]。研究表明，白菜生長發育過程中適宜的養分投入可獲得較高的產量和較好的經濟效益，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性狀[16-19]。以往關于白菜高產優質生產的研究集中于不同品種或養分供應等單一因素，基于優化施肥條件下不同品種的產量、品質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，在優化施肥條件下，研究其生長、產量和品質差異，為生產中合理選擇大白菜品種、實現高產優質生產提供理論依據。

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，屬于暖溫帶季風氣候區，半干旱大陸性氣候。全年光照時數在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，農業氣候資源較為豐富。

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”(青島和豐種業有限公司)，均為山東省主推大白菜品種，購于山東中農匯德豐種業科技有限公司。供試土壤為壤質潮土，全氮含量為0.84 g/kg，有機質含量為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，小區面積9 m2。在優化施肥條件下，大白菜生育期內共施肥2次，肥料用量參考區域白菜施肥的前期研究結果。基肥于9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。大白菜生育期內灌溉、中耕除草和病蟲防治等常規操作。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，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累積量，計算根冠比。大白菜包心葉由外向內取第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 數據分析

1.5.1數據統計分析。采用Excel 2016進行數據處理，用 SPSS 18.0 統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大白菜產量品質評價標準。用模糊數學中隸屬函數的方法進行統計分析，并以產量及品質各個指標的隸屬函數值進行綜合評價，隸屬函數值越大，其品質或產量越高。根據各產量或品質指標的性質，選用不同方法計算其隸屬函數值[20]。

升型：F(x)= (xi-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

降型：F(x)= (xmax-xi)/(xmax-xmin)

(2)

式中，F(x)為隸屬函數值，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。

若所測指標與品質或產量呈正相關，則用式(1)計算隸屬函數值；反之，則用式(2)計算。該試驗大白菜地上部干物質、可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量均與品質呈正相關，用式(1)計算，硝酸鹽含量與品質呈負相關，用式(2)計算。大白菜各單一品質指標的隸屬函數值采用加權法加和計算品質綜合隸屬函數值，各項品質指標加權值均為20%。利用品質綜合隸屬函數值和產量隸屬函數值累加結果，進行大白菜產量和品質協同提高的綜合評價。

2 結果與分析

2.1 產量、干物質累積與分配優化施肥條件下，不同品種大白菜的產量和干物質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量為91.8 t/hm2，產量在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地上部干物質累積量最小，僅為QFW地上部干物質的76%。大白菜干物質累積量平均有97.3%(變幅96.8%～97.7%)分配在地上部。其中，YHQ的地上部干物質分配比例顯著高于DG，與QFW無顯著差異。地下部干物質累積量和分配比例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個大白菜品種產量差異不顯著，地上部、地下部干物質累積數量和分配比例不同，DG和QFW具有較高的干物質累積量，DG地上部分配比例小；YHQ干物質累積量較小，地上部分配比例較大。

表1 不同品種大白菜產量、干物質累積與分配

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(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 大白菜品質相同施肥制度下，3個大白菜品種的主要品質指標表現不同。由表3可知，大白菜干物質含量平均為5.61%，DG和QFW差異不顯著，二者均顯著高于YHQ。可溶性糖含量平均為0.35%，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。可溶性蛋白含量平均為0.79 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指標

2.4 產量品質的綜合評價在氮、磷、鉀肥優化施肥條件下，采用隸屬函數法對大白菜產量和品質進行綜合評價。由表4可知，3個大白菜品種各品質指標的隸屬函數值存在差異，DG品種的干物質、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值。對大白菜品質進行綜合評價，DG的品質綜合隸屬函數值最大(0.60)，綜合品質最好，其次為QFW，YHQ品質綜合隸屬函數值最小(0.40)，綜合品質最差。大白菜的產量隸屬函數值表現為QFW>YHQ>DG。在考慮產量和品質協同提高的情況下，QFW綜合得分最高(1.52)，其次為YHQ，DG最低。

表4 不同品種大白菜產量和品質綜合評價

3 討論

隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對蔬菜產量及營養價值等方面的要求也越來越高，產量性狀以及包括干物質、維生素、可溶性蛋白、可溶性糖等內在營養品質性狀成為蔬菜品種選育和推廣的重要依據[21-22]。不同白菜品種的生長、產量和品質表現不同[3]。徐彥軍等[21]研究了7個大白菜品種的產量性狀，結果表明，大白菜單株毛重在1.33～1.77 kg，凈菜產量為75.3～97.0 t/hm2，凈菜產量平均值的變異系數為10.3%；孫麗等[11]研究表明，5個品種大白菜的蛋白質、VC和可溶性糖含量差異顯著，“新鄉903”的VC含量最高，“天津青麻葉”的蛋白質含量和可溶性糖含量較高。該試驗條件下，3個大白菜品種的產量差異未達顯著水平，但各營養品質指標差異顯著，不同品種的各單一品質指標存在差異，“德高16”干物質、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，均低于聯合國糧農組織1973年頒布的蔬菜中硝酸鹽含量432 mg/kg的限定標準量。

植物干物質的形成和分配與光合速率的大小及光合產物的運輸有關，受植物種類、品種和礦質營養、溫度、光照等多種內、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，用于植物營養無損診斷與施肥推薦。朱麗麗等[26]選用“錦抗1號”和“鄉情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”干物質累積量較大，“義和秋”具有較大的地上部干物質分配比例和冠根比，大白菜干物質的累積量與葉綠素含量無顯著相關性。

植物的生長、產量和品質是多指標的綜合反映。配合力法[3]、加權平均法[9]和隸屬函數法[20,27-28]等方法廣泛應用于植物產量、農藝、品質等性狀綜合評價。該研究采用隸屬函數法計算大白菜的產量和各單一品質指標的隸屬函數值，進行產量和品質的綜合分析和評估。該試驗條件下，3個大白菜品種的各單一品質指標的隸屬函數值存在差異，“德高16”的干物質、可溶性糖和Vc含量隸屬函數值較高，“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值。對大白菜品質進行綜合評價，“德高16”的綜合隸屬函數值最大，綜合品質最好；“義和秋”綜合隸屬函數值最小，綜合品質最差。在考慮產量和品質協同提高的情況下，“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，生產中適宜的大白菜品種選擇應充分考慮人們對產量和品質的具體要求。

4 結論

白菜品種的遺傳特性是決定其產量和品質的重要因素之一。該試驗優化施肥條件下，3個大白菜品種間產量差異不顯著，但地上部、地下部干物質累積量和分配比例以及各品質指標(硝酸鹽含量除外)差異均達顯著水平。采用隸屬函數法對大白菜產量和品質進行綜合評價，“德高16”綜合品質最好，“德高秋豐王”有利于產量和品質的協同提高。因此，生產中應根據人們對產量和品質的不同需求，選擇適宜的白菜品種，實現高產優質生產。