不同前茬对秋白菜土壤营养及其生长的影响

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　　关键词：前茬残留;秋白菜;土壤营养;产量;品质
　　白菜（Brassica pekinensis Rupr.）属于十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica L.）植物，大叶，花淡黄色，原产于我国[1]。因其具备营养丰富、产量高、耐储运等特点，也是我国东北地区秋冬季节食用的主要蔬菜，供给期长达半年之久，栽培面积在蔬菜生产中居于首位，在我国蔬菜生产和日常消费中占有至关重要的地位[2]。白菜的连作栽培以及施肥不当等不合理种植现象普遍，这样不仅浪费资源、污染环境，而且会降低白菜产量与品质，制约了白菜产业的可持续发展和农民增长。
　　在解决蔬菜作物连作障碍方面，轮作是目前应用比较广泛且效果明显的一种方法[3]。大葱作为葱蒜类蔬菜，具有化感作用，其根系分泌物对多种细菌和真菌具有较强的抑制作用，被广泛应用于间作或套作[4]。苜蓿和菜豆作为豆科植物，在生长过程中会产生根瘤，使根系可以固氮，保持土壤肥力，其中苜蓿也是一种很好的绿肥，苜蓿茬地可使后作3年不施氮而稳产高产，增产幅度达30%～50%，高者超过1倍;苜蓿与作物轮作不仅可以提高后茬作物特别是非豆科作物的产量和品质，而且可以消除连作时植物性毒素，减少杂草和病虫害发生等[5]。如种植豆科作物后的土壤上种植的禾谷类作物产量通常较连续种植禾谷类作物的产量高，增产幅度在30%～350%之间，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，不同前茬对白菜生长影响的研究主要集中在生长指标方面，关于不同前茬对后茬秋白菜的产量、品质与土壤营养之间的关系研究鲜有报道。本试验分别以大葱、甘蓝、菜豆、苜蓿为秋白菜的前茬蔬菜，探究不同前茬对后茬秋白菜品质产量以及秋白菜根区土壤营养的影响，旨在为秋白菜生产提供参考，同时对提升蔬菜品质、保证食品安全、保护农田生态环境、増加农民收益具有重要意义。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　试验于2017—2018年在东北农业大学向阳基地（126°43′E、45°44′N）及东北农业大学农业农村部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室进行。
　　秋白菜品种为四季王，大葱品种为海洋葱，甘蓝品种为世农32，均由哈尔滨市道外区亚奇种苗公司提供;菜豆品种为哈菜豆15号，矮生类型，由哈尔滨市农业科学院提供;苜蓿为紫花苜蓿，由东北农业大学动物科学技术学院提供。
　　肥料：尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、硫酸钾（含K2O 50%），均购于哈尔滨种子公司公滨商店。
　　1.2 试验方法
　　选用大葱、甘蓝、菜豆、苜蓿作为白菜前茬作物，4种前茬作物均为常规种植及田间管理。其中大葱于2018年2月28日播种育苗，4月25日定植露地;甘蓝3月15日播种育苗，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。露地种植前茬作物时垄距60 cm，小区面积 45 m2，每一种前茬作为1个处理，前茬结束后种植秋白菜。大葱、甘蓝、菜豆、苜蓿前茬处理分别以D、G、C、M表示，3次重复，随机区组排列。
　　前茬作物结束后，后茬秋白菜的播种期为2018年7月20日，按照4.5万株/hm2保苗（每穴6～10粒种子，最后每穴保留1株）。肥料作为底肥一次性施入（尿素48 kg/hm2+农用硫酸钾120 kg/hm2+过磷酸钙120 kg/hm2）。
　　在秋白菜播种前对前茬结束后的土壤营养成分（硝态氮、速效磷和有效钾）含量进行测定;另外，在秋白菜结球初期、中期和采收期测定秋白菜形态指标（株高和株幅）、秋白菜根区土壤营养（硝态氮、速效磷和有效钾）含量;在秋白菜的采收期对秋白菜品质（叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖、维生素C含量）及产量进行测定。
　　1.3 数据处理
　　采用SPSS 19.0数据处理软件进行数据分析，运用Duncans新复极差法进行差异显著性分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同前茬对秋白菜土壤营养含量的影响
　　2.1.1 不同前茬对秋白菜土壤硝态氮含量的影响 由图1可见，秋白菜播种前，4个处理硝态氮含量之间均存在显著差异，其中豆科的M处理（苜蓿前茬）显著高于C处理（菜豆前茬），而两者均远大于其他2个处理，甘蓝前茬（G）结束后土壤中的硝态氮含量最低，显著低于其他处理。当秋白菜开始结球时，以前茬为苜蓿和菜豆的处理下土壤中的硝态氮含量下降程度大;随着秋白菜的生长，4个前茬处理从秋白菜结球初期到秋白菜采收期期间秋白菜根区土壤硝态氮含量呈下降趋势，在结球初期，C处理（菜豆前茬）和M处理（苜蓿前茬）差异不显著，且处于4个处理中的最高水平，M处理显著高于D处理（大葱前茬）和G处理（甘蓝前茬），C处理显著高于G处理;在结球中期，C处理和M处理之间差异不显著，且均显著高于D处理和G处理，D处理和G处理差异显著;当白菜进入采收期，D、G、C、M 4个处理之间均存在显著差异，表现为M>C>D>G。
　　2.1.2 不同前茬对秋白菜土壤速效磷含量的影响 由图2可见，秋白菜播种前，4个处理速效磷含量与硝态氮含量变化趋势一致，4个处理之间均存在显著差异。4个前茬处理从秋白菜结球初期到采收期期间秋白菜根区土壤速效磷含量呈下降趋势，在秋白菜的这3个生育时期，均表现为M>C>D>G，其中处理C（菜豆前茬）和处理M（苜蓿前茬）之间差异显著，且两者均显著高于处理D（大葱前茬）和处理G（甘蓝前茬），D处理略高于G处理，两者之间差异不显著。
　　2.1.3 不同前茬对秋白菜土壤有效钾含量的影响 由图3可见，秋白菜播种前，4个前茬处理有效钾含量与硝态氮含量變化趋势一致，4个处理之间均存在显著差异。在秋白菜结球初期，处理C（菜豆前茬）和处理D（大葱前茬）无显著差异，处理M（苜蓿前茬）显著高于处理C和处理D， 而处理G（甘蓝前茬）显著低于处理C和处理D;在结球中期，处理C和处理M之间无显著差异，且均显著高于处理D和处理G，处理D和G差异显著;当秋白菜进入采收期，表现为M>C>D>G，4个处理之间差异显著。 　　2.2 不同前茬对秋白菜株高和株幅的影响
　　由图4可见，在秋白菜结球初期、中期和采收期，处理D（大葱前茬）、C（菜豆前茬）、M（苜蓿前茬）的株高和株幅均显著高于处理G（甘蓝前茬），且D、C、M三者之间差异不显著。
　　2.3 不同前茬对秋白菜产量的影响
　　由表1可见，秋白菜单株产量和折合产量的变化趋势一致，其中前茬为甘蓝的处理单株产量及折合产量均表现为最低，显著低于其他处理;处理D、M、C的单株产量和折合产量差异均不显著。与前茬为甘蓝的处理（G）相比，前茬为大葱、苜蓿和菜豆处理的折合产量分别提高30.1%、25.8%、20.9%。
　　2.4 不同前茬对秋白菜品质的影响
　　由表2可见，以大葱、菜豆、苜蓿为前茬处理的可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C含量均显著高于以甘蓝为前茬的处理。其中，从维生素C含量来看，以大葱为前茬的处理显著高于其他3个前茬处理，其次为以菜豆和苜蓿为前茬的处理，两者之间差异不显著，这说明以大葱为前茬的处理较菜豆、苜蓿为前茬的处理能够更有效地提高白菜的维生素C含量。从可溶性糖、可溶性蛋白质含量来看，以大葱、菜豆、苜蓿为前茬的处理之间均差异不显著。
　　3 讨论与结论
　　氮磷钾是植物生长所必需的大量元素，植物种类不同，对土壤中营养成分的吸收有所不同，势必造成植株生长结束时土壤中氮磷钾含量的不同。本试验中秋白菜播种前土壤硝态氮含量、速效磷含量以及有效钾含量均表现为苜蓿>菜豆>大葱>甘蓝，这是因为苜蓿和菜豆同为豆科植物，可以将大气中的氮通过固氮作用转化为能被植物吸收利用的有效氮，增加土壤中的氮含量;豆科植物在进行固氮时，吸收的阳离子多于阴离子，根系释放H+[7]，释放的H+在钙质土壤中可能起到活化磷的作用，从而使土壤速效磷含量增加;在土壤中钾的运动方式以扩散为主[8]，因而土壤中有效钾含量也受豆科植物固氮作用的影响。这也是前茬结束时苜蓿和菜豆地块土壤中土壤硝态氮、速效磷以及有效钾含量远远高于大葱前茬和甘蓝前茬的原因。苜蓿和菜豆虽同为豆科植物，不同豆科植物其固氮量会有所差别，苜蓿处理高于菜豆，可能也与苜蓿条播密度大造成土壤根瘤菌数量大，从而固氮作用增强有关。由于本试验地块属于多年种植白菜类蔬菜（白菜、甘蓝、菜花），为此作为前茬是甘蓝茬的连作茬，势必影响土壤中氮磷钾的吸收，使土壤中氮磷钾营养成分始终处于低水平。
　　本试验中，秋白菜结球初期、结球中期以及采收期各处理土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量存在差异，和前茬植物在土壤中残留的营养成分含量密不可分。虽然在秋白菜生长过程中通过追肥提高了土壤肥力，但由于甘蓝和白菜同为十字花科喜氮蔬菜，对氮素需求巨大，这也是造成前茬为甘蓝处理下的白菜结球初期、中期以及采收期时土壤内硝态氮含量一直处于最低水平的原因。苜蓿和菜豆前茬处理下土壤中硝态氮含量从秋白菜播种前到白菜结球初期阶段下降程度高，说明这2个处理对土壤中硝态氮的利用率最好，进而也带动了土壤中速效磷和有效钾的利用，这也是这2个处理下产量提高的重要原因。有研究表明，澳大利亚小麦种植带地区，前作种植鹰嘴豆对下茬小麦增产的贡献相当于施氮60～80 kg/hm2[9]，种植豆科植物后的土壤上种植的禾谷类作物产量通常较连续种植禾谷类作物的产量高，增产幅度在30%～350%之间，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]。有关苜蓿和菜豆生物固氮是如何影响土壤中的速效磷和有效钾含量还有待于进一步研究。
　　甘蓝作为与白菜同科的前茬，这样连续种植势必会造成连作障碍，造成减产，而轮作可以有效缓解连作障碍并提高作物产量[10]。大葱前茬处理虽然土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量低于苜蓿前茬和菜豆前茬，但产量却与之相差不大，这主要和田间病害发生轻有关，大葱根系分泌物具有杀菌作用，对后茬秋白菜田间病害减轻有积极的作用，进而促进秋白菜的生长[11-12]。不同前茬土壤营养成分含量的不同，造成后茬秋白菜对土壤营养物质吸收能力的不同，进而使不同处理下品质有所不同。
　　总之，种植豆科苜蓿和菜豆更有利于土壤硝态氮的积累，同时有利于后茬秋白菜对土壤硝态氮、速效磷和有效钾的有效利用。与前茬甘蓝处理相比，前茬为苜蓿、菜豆和大葱处理下的产量及可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C含量均显著提高，其中大葱前茬更有利于后茬秋白菜维生素C含量的提高。
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