栽植密度与氮肥用量对茎瘤芥茎瘤形态特征及空心发生规律的影响及相互关系

严奉君，刘独臣，巩雪峰，李红，李跃建，房超，刘小俊，蔡鹏，梁根云，杨宏

（1.四川省农业科学院园艺研究所/蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室，成都，610066；2.农业农村部西南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室）

茎瘤芥（榨菜）是我国特有的芥菜，同时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]，在我国分布广泛。除在川渝及浙江有大面积栽植外，在湖北、湖南等13个省作为重要秋冬蔬菜广泛栽培[3]。近年来，随着榨菜加工产业的快速发展，榨菜种植面积开始快速增加。与此同时，榨菜除作为腌菜原料加工外，因具有较高的营养价值，也是重要的鲜食蔬菜[4，5]。茎瘤是榨菜最主要的经济产量收获部位， 其形态结构与养分含量显著影响榨菜加工及销售[6]。榨菜茎瘤形态特征及产量受气候环境、 氮肥施用以及栽培密度等栽培措施等的影响[7～11]。王旭袆等[12，13]研究表明，增加栽植密度能够显著促进榨菜茎瘤纵径生长，显著降低茎瘤质量。徐茜等[14]关于榨菜栽培密度与肥料施用对榨菜生长与产量品质的影响研究也表明，栽植密度与化肥施用能够显著影响榨菜生长、茎瘤水分与可溶性糖等营养物质含量。此外，榨菜茎瘤空心率以及空心指数是影响榨菜加工品质、鲜食销售以及产量的重要因素，空心发生会导致榨菜易感病虫害，降低榨菜的营养及加工品质，甚至严重减产，造成严重的经济损失[1，15]。前人在栽培措施影响榨菜茎瘤空心方面做了较多研究，但目前还无统一定论，且缺乏氮肥施用水平与植株密度对榨菜茎瘤形态与空心发生规律的研究。对此，本研究设置不同氮素施用水平与栽植密度，研究其对榨菜茎瘤形态特征的影响与空心发生规律，并探讨榨菜茎瘤形态指标与空心率的相关关系，以期为榨菜生产过程中降低茎瘤形态生长与空心发生提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019年9～12月在四川省农业科学院园艺研究所新都试验基地（E 103.74°，N 30.52°）进行，海拔500 m。试验田土壤质地为砂壤土，含有机质24.47 g/kg、速效氮115.32 mg/kg、速效磷21.32 mg/kg、速效钾124.53 mg/kg。试验材料为四川省农业科学院园艺研究所培育的茎瘤芥（榨菜）材料Z805214，2019年9月13日播种，10月12日移栽，12月31日收获。试验小区面积12 m2（6 m×2 m）。采用两因素裂区试验设计，主区为栽植密度， 副区为氮肥运筹处理。

主区设置行株距为40 cm×40 cm （D1）、40 cm×30 cm（D2）与30 cm×20 cm（D3）3个栽植密度，副区设置纯氮N 总施用量为100 kg/hm2（N100）、300 kg/hm2（N300）与500 kg/hm2（N500）3个氮素施用水平（尿素，含N 46%），设置3次重复；氮素采用基肥∶返青肥∶开盘肥为5∶2∶3 的施用方式，磷肥（过磷酸钙）施用量为P2O590 kg/hm2；钾肥（氯化钾）施用量为K2O 150 kg/hm2，磷、钾肥作为基肥一次性施用。其他田间管理按大面积生产管理进行。

1.2 测定项目与方法

①茎瘤形态指标测定 于收获时各小区随机取15 株榨菜，测定榨菜茎瘤、叶片鲜质量。同时，将所取茎瘤样品于正中剖开，测定茎瘤横径与纵径。

②腋芽发生测定 于收获时，统计各小区榨菜茎瘤腋芽发生数，以及单个榨菜茎瘤腋芽发生个数。

③茎瘤空心调查 于收获时，统计各小区榨菜茎瘤空心发生个数与空心级数。

1.3 参数计算

茎叶比=茎瘤质量/叶片质量；空心率（%）=茎瘤空心个数/调查茎瘤个数×100；茎瘤纵横径比（即菜形指数）=茎瘤剖面纵径/横径；腋芽发生率（%）=茎瘤腋芽发生数/调查茎瘤总数×100； 单茎腋芽发生数=腋芽发生数/茎瘤腋芽发生；空心指数=[（∑各空心级数×对应个数）/（4×调查总数）]×100[15]，0 级：不空心，1 级：裂缝长度与深度分别在剖面纵、横径的1/4以下， 2 级：裂缝长度与深度分别在剖面纵、横径的1/4～1/2；3 级：裂缝长度与深度分别在剖面纵、横径的1/2 以上；4 级：空心处呈黄或黑色。

2 结果与分析

2.1 栽植密度与施氮水平对茎瘤芥产量的影响

由表1 可见，施氮水平与栽植密度对茎瘤芥产量与单茎质量均有极显著的影响，但无显著的相互作用； 而对茎瘤芥茎叶比均有极显著及互作效应。在茎瘤单茎质量方面，对比不同栽植密度，随种植密度的提高，单茎质量明显降低；对比不同氮肥施用水平， 在各种植密度下均表现为随施氮量的增加，单茎质量明显或显著增加，以N500处理最高，分别较N100与N300处理提高55.77%与28.57%。产量方面则以D3最高，而D1次之；对比各氮肥施用水平，在D1下表现为N500最高，N300次之，但在D2与D3下则均表现为N300最高，N500次之。表明降低栽植密度、提高氮肥施用能够显著提高产量，但在高密度下施用高氮肥会显著降低产量， 本研究以D3N300处理产量最优。

在榨菜茎叶比方面， 对比各栽植密度，D2分别较D1与D3明显提高3.70%与18.31%；对比各氮肥施用水平，在D1与D2下均表现为随氮肥施用量的增加而显著提高，在D3下则以N300最高，而以N500最低， 表明增加氮肥施用能够显著提高单茎质量，但显著降低茎叶比。

表1 栽植密度与施氮水平对榨菜单茎质量及茎叶比的影响

2.2 施氮水平与栽植密度对茎瘤芥（榨菜）腋芽的影响

由表2 可以看出，栽植密度对榨菜腋芽发生率有极显著的影响，氮素施用水平无显著影响，且无显著互作效应；栽植密度与氮素施用水平对榨菜单茎腋芽发生数均有极显著的影响及互作效应。在腋芽发生率与单茎腋芽发生数方面，对比不同栽植密度，D1明显增加榨菜腋芽发生率与单茎腋芽发生数，而D3下无腋芽发生。对比各氮肥施用水平，在D1下腋芽发生率随氮素施用量的增加而降低，但单茎腋芽发生数则以N300最高，N500次之； 在D2下仅N500有腋芽发生，其他处理均无腋芽发生；在D3下各处理均无腋芽发生，表明增加栽植密度会显著降低茎瘤腋芽发生。

表2 施氮水平与栽植密度对榨菜腋芽发生的影响

2.3 栽植密度与氮肥施用水平对茎瘤芥（榨菜）横、纵径的影响

由表3 可见，对比不同栽植密度，D1明显增加了榨菜茎瘤横、 纵径， 分别提高7.64%、6.84%与32.25%、35.93%；明显降低了榨菜茎瘤菜形指数，分别降低了22.72%与30.02%。对比各氮素施用水平，在茎瘤纵、横径方面，D1下均表现为随氮素施用量增加而显著增加，D2下纵径以N300最低、N500最高，而横径则以N100最低、N300最高；D3下纵径以N100最高、N300最低， 横径以N300最高、N100最低；在纵横径方面，各栽植密度下均表现为N100最高、N300最低。

表3 栽植密度与施氮水平对榨菜茎瘤横纵径与菜形指数的影响

2.4 施氮水平与栽植密度对茎瘤芥（榨菜）空心发生的影响

由表4 可知， 施氮水平与栽植密度对榨菜茎瘤空心率及空心指数均有极显著的影响及相互作用。同时，榨菜茎瘤空心率与空心指数均表现为，对比栽植密度，D1下空心指数与空心率最高，D3下均无空心发生；对比各氮肥施用水平，在D1下随氮肥施用量增加， 榨菜空心率及空心指数显著增 加， 其 中N500较N100、N300分 别 提 高4.39、1.84倍； 在D2下仅N300表现为4.73%的空心率以及3.29 的空心指数；而在D3下各氮肥施用水平均无空心发生。表明降低栽植密度会明显提高空心率与空心指数， 但适当增加栽植密度能够显著降低榨菜空心率及空心指数。

2.5 相关性分析

由表5 可知，在相关性方面，空心率除与茎叶比无显著相关关系， 与茎瘤菜形指数呈极显著负相关外（r=-0.51），与其他各指标均呈极显著正相关（r=0.57～0.75）。而在通径分析方面，对茎瘤空心率直接影响较大的指标分别为茎瘤横径 （1.91）＞菜形指数（1.38）＞单茎质量（0.55）＞单茎腋芽发生数（-0.33）＞茎瘤纵径（-0.30）。其中单茎质量、横径的直接作用与表现型相关一致， 表明单茎质量与茎瘤横径能够显著影响空心的发生； 而茎瘤菜形指数、单茎腋芽发生数、腋芽发生率以及茎瘤纵径直接作用与表型相关性呈现相反的趋势， 这是由于单茎质量、腋芽率、单茎腋芽发生数、茎瘤横径与纵径均间接负效应于茎瘤菜形指数（-1.24～-0.34），进而导致相关性为负值。而单茎腋芽发生数、 腋芽发生率以及茎瘤纵径则通过间接正效应作用于单茎质量与茎瘤横径， 进而表现为正相关性。

表4 栽植密度与氮素施用水平对榨菜茎瘤空心率与空心指数的影响

表5 茎瘤形态指标与茎瘤空心率的相关性及通径分析

3 讨论

3.1 栽植密度与氮素施用水平对茎瘤产量及形态特征的影响

榨菜茎瘤形态特征与菜形是榨菜重要的品质，茎瘤形态除受自身遗传因素影响外，也受气候环境与栽培措施的影响[10，16～18]。杨强等[19]研究了密度对榨菜茎瘤产量及主要性状的影响，认为栽植密度与茎瘤纵径无明显相关， 与茎瘤横径呈明显的负相关，对茎瘤单茎鲜质量具有明显的负效应，茎瘤产量呈抛物线趋势。翁丽青等[20]研究表明，合理施用化肥能够显著促进榨菜叶片生长、降低病害发生、增加茎瘤横纵径，进而提高茎瘤产量。

本研究表明， 降低栽植密度与增加氮素施用均明显提高榨菜茎叶比与茎瘤单茎质量， 但增加栽植密度、 配合施用适量氮肥能够显著提高茎瘤产量。30 cm×20 cm 栽植密度搭配300 kg/hm2氮肥施用模式能合理调控茎瘤形态指标， 产量显著高于其他各处理； 而在40 cm×40 cm 栽植密度下提高氮肥施用能够显著提茎瘤横、 纵径及菜形指数，但由于茎瘤空心高发，导致茎瘤产量较30 cm×20 cm 栽植密度搭配300 kg/hm2氮肥施用模式明显降低。进一步表明栽植密度与氮肥施用能够显著影响榨菜生长[21]。同时，本研究还表明，在行株距为40 cm×40 cm 下各处理显著提高茎瘤横、纵径， 促进茎瘤腋芽发生及空心。40 cm×30 cm 与30 cm×20 cm 栽植密度下各处理无显著差异，增加氮素施用量主要表现在对茎瘤纵径的影响。在40 cm×30 cm 栽植密度下，氮素施用量为500 kg/hm2时明显提高茎瘤纵径与腋芽发生，降低茎瘤横径，无空心发生， 而氮素施用量为100、300 kg/hm2时明显降低茎瘤纵径与腋芽发生， 显著增加茎瘤横径，同时300 kg/hm2显著提高茎瘤空心发生。猜测是因为低密度下、 光照及养分充足促使茎瘤单茎腋芽快速发生，导致茎瘤养分供应不足，且茎瘤横向生长，增加养分了的运输长度，进而导增加茎瘤空心的快速发生；同时，单个茎瘤叶腋数量的快速增加，造成养分快速竞争吸收，使得相邻植株养分趋于供给平衡， 进而降低腋芽发生率， 具体原因有待进一步研究。

3.2 茎瘤形态指标与茎瘤空心发生的相互关系

榨菜茎瘤空心率与空心指数是影响榨菜加工与销售的重要因素。众多研究表明，肥料施用以及栽植密度对榨菜茎瘤空心发生均有显著影响[8]，但目前结论还有争议。徐茜等[14]研究表明，肥料施用与栽植密度对榨菜茎瘤产量有显著影响， 而对茎瘤形态以及空心率无显著影响。冉瞄瞄等[15]研究不同海拔条件下氮肥施用对榨菜茎瘤空心发生的影响则表明， 氮肥施用对榨菜空心率与空心指数均有显著影响， 增加氮肥施用量显著提高榨菜空心率与空心指数。本研究表明，增加栽植密度显著降低榨菜空心率与空心指数，在行株距为40 cm×40 cm 下茎瘤空心率与空心指数达21.40%与16.09，且随氮肥施用量的增加而增加；而在栽植密度为30 cm×20 cm 下则均无空心发生， 进一步表明栽植密度与氮素施用显著影响茎瘤空心发生， 降低栽植密度与提高氮肥施用量显著增加茎瘤空心发生。同时，研究中在行株距为40 cm×30 cm时仅总氮施用量为300 kg/hm2水平下出现茎瘤空心。同时，茎瘤形态特征指标与空心率的相关关系分析表明，茎叶比、单茎质量、腋芽发生率、单茎腋芽发生数与茎瘤横纵径呈极显著正相关关系 （r=0.57～0.75），与菜形指数呈极显著负相关关系（r=-0.51）。通径分析方面，对茎瘤空心率直接影响较大的指标分别为茎瘤横径 （1.91） 与菜形指数（1.38），且茎叶比、单茎质量、腋芽发生率、单茎腋芽发生数、茎瘤横径与纵径（-1.24～-0.34）均间接负效应于茎瘤菜形指数， 进一步表明菜形指数是影响榨菜空心发生的重要因素， 其中横径的伸长为茎瘤发生的主要因子。

4 小结

榨菜茎瘤形态与空心特征是影响榨菜销售与加工的重要指标，本试验研究了不同栽植密度与氮素施用水平对榨菜单茎瘤质量、茎瘤横纵径与空心率及空心指数等指标的影响，并探讨了各形态指标与空心率的相关性。研究结果表明，在行株距为40 cm×40 cm 时增加氮素施用量显著提高榨菜茎瘤单茎、叶质量，促进茎瘤腋芽发生与茎瘤横纵径，提高茎瘤空心率与空心指数，并随氮素施用量的增加而显著提高； 行株距为30 cm×20 cm 下则均无空心、腋芽发生。同时，茎瘤形态特征指标与空心率的相关性与通径分析表明，菜形指数是影响榨菜空心发生的重要因子，其中以横径的伸长为茎瘤发生的主要因素。