不同前茬作物对藜麦生长及产量的影响

陈翠萍，闫殿海，刘 洋

(1.青海大学农林科学院，西宁 810016；2.农业农村部植物新品种测试西宁分中心，青海 西宁 810016)

连作是农业生产上一种非常普遍的耕作方式，但容易发生连作障碍。不同作物的连作障碍表现不尽相同，大都表现为植株幼苗生长缓慢、根系发育异常、植株抗逆能力下降、病虫害发生猖獗、产质量下降、土传病害发生严重等，严重者甚至会导致植株死亡等问题[1-7]。

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld)是苋科藜亚科一年生双子叶草本植物，能适应干旱、低温、盐碱等多种生态环境。近年来，由于藜麦价格飙升，企业为追求经济效益而进行连作种植，导致产量降低。前人研究发现，藜麦第2年重茬种植就会出现出苗率低、植株生长缓慢、病虫害加重、产量急剧下降等现象，连作3年会使藜麦株高、鲜物质质量、干物质质量在显穗期与灌浆期比不连作分别降低了16.6%、2.2%、7.6%与7.5%、6.0%、16.4%，分枝数、有效分枝率、主穗长度和单株穗质量比不连作处理分别下降 22.2%、7.4%、18.5%和28.1%，千粒重降低13.9%，单株产量降低37.9%，单位面积产量降低了34.78%，连作严重影响藜麦光合作用和保护酶系统，使植株生产库源关系失调而引起生长与产量的抑制，降低藜麦地上部分的生物量[8]。同时，藜麦重茬种植后，伦茨氏菌属、溶杆菌属、中慢生根瘤菌属、丛毛单菌属多样性增多；分枝杆菌属、藤黄单胞菌属、芽单胞菌属、浮霉状菌属等细菌多样性减少，藜麦连作打破了藜麦根际土壤细菌之间的平衡，这可能导致藜麦根际土壤细菌功能性紊乱，从而影响植株生长，导致了藜麦的连作障碍。藜麦重茬根际土壤中编辑复制和修复以及外源性物质降解和代谢的功能基因大量减少，受环境条件的影响越来越大，导致细菌对外来入侵的抵抗能力大大减小，原来有益的细菌群落丰度显著下降，病原菌细菌群落大量增殖，导致重茬种植藜麦时生长受阻，土传病害增加，产量急剧下降[9]。

合理轮作可以改善农田生态环境，减少农田病、虫、草害，提高作物产量。合理轮作方式的研究也为生产实践提供一定的指导意义。轮作对作物产量的影响也取决于前茬种植的作物的类型[10-11]。不同前茬作物对胡麻、烟草、大豆、小麦等作物的经济产量等的影响已有报道[12-23]。如Christen等[22]研究了不同前茬作物对冬小麦生长发育及产量构成的影响，发现小麦后播种小麦的产量比小麦后播种油菜的产量减少0.66～1.97 t/hm2。芦连勇等[23]研究结果表明，甘薯花生轮作比花生连作荚果产量、出米率、花生籽粒蛋白质含量、粗脂肪含量、O/L值均显著提高，可溶性糖含量显著降低，花生籽粒品质明显改善。

藜麦作为一种新兴引进的作物，对其轮作方式的研究较少。本研究通过几种不同的前茬作物对藜麦生长及产量构成因子影响的变化，分析其对藜麦产量的影响，为藜麦合理复种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试藜麦材料为青海省农林科学院收集的玫红穗藜麦材料。

1.2 试验地概况

试验于2021年4—10月在青海省农林科学院试验基地进行，海拔2 309 m，年平均气温在6 ℃，年平均降雨量约为380 mm，集中在6月份到8月份。

1.3 实验设计

选取地力相同的试验地，采取单因素随机区组设计，试验因素为不同前茬，以藜麦连作试验地为对照(T 0)，前茬分别为马铃薯茬(T 1)、大麦茬(T 2)、燕麦茬(T 3)、胡麻茬(T 4)、小麦茬(T 5)、油菜茬(T 6)、玉米茬(T 7)、豌豆茬(T 8)和蚕豆茬(T 9)，3次重复，每小区行距50 cm，株距15 cm，每小区6行，田间管理同常规大田管理。

1.4 测定项目

分别于现蕾期和成熟期选取长势相同的藜麦10株进行测定。

现蕾期观察植株叶片颜色，花色及顶叶颜色，测量叶片长度、宽度及叶柄长度；成熟期调查株高(cm)、主茎直径(mm)、有效分枝数(个)、第一有效分枝高度(cm)、花序长度(cm)、有效穗数(个)、单株产量(g)和千粒重(g)。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0软件进行数据整理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同前茬作物对藜麦生长期农艺性状的影响

由表1可知，与T 0相比，不同前茬作物对藜麦的叶片颜色、花色、顶叶颜色、叶片长度、叶片宽度和叶柄长度均无显著差异，但不同前茬作物之间叶片长度和叶片宽度稍有差异。T 6处理的叶片长度最长，达到7.52 cm，叶片宽度最宽，为6.83 cm，叶柄长度最长，为4.98 cm；T 1处理的叶片长度最小，为5.65 cm，叶片宽度最小，为5.10 cm，叶柄长度最小，为3.53 cm。T 6处理与T 1、T 2、T 4、T 8、T 9处理的叶片长度及叶片宽度存在显著差异(p<0.05)，而在叶柄长度方面无显著差异。

表1 不同前茬作物叶片大小

2.2 不同前茬作物对成熟期藜麦农艺性状的影响

对成熟期藜麦农艺性状测量后发现，与T 0相比，不同前茬作物对藜麦的茎粗、花序长度、穗长、穗宽、千粒重均无显著差异。但不同前茬作物在株高、茎粗、有效分枝、第一有效分枝、花序长度、有效穗数和千粒重稍有差异。如表2所示，对于株高，T 8显著矮于T 0，T 6最长，为179.8 cm，T 8最矮，为135.8 cm。对于茎粗，与T 0相比，其余处理并无显著差异，而T 3、T 5、T 6显著粗于T 8，其中T 6最粗，为16.07 mm，其次为T 5(15.54 mm)和T 3(14.83 mm)，T 8最细，为11.20 mm。对于有效分枝，T 5显著多于T 0，同时T 5有效分枝数最多，为8.0 个，T 2有效分枝数最少，为4.0个，T 5显著多于T 2、T 8处理。对于第一有效分枝高度，T 0显著高于T 1、T 8和T 7，T 4和T 6最高，分别为119.0 cm和119.0 cm，T 7最低，为62.5 cm，T 4和T 6显著高于T 1、T 8和T 7。对于花序长度，T 0与其余处理并无显著差异，而T 7最长，为34.5 cm，T 8最短，为25.0 cm，T 7显著长于T 8。对于有效穗数，T 0显著少于T 5，T 5最多，为9.0个，T 2和T 8最少，分别为5.0个和4.9个，且T 5显著多于T 2、T 8和T 0。对于千粒重，T 0与其余处理并无显著差异，T 5和T 6最高，分别为2.89 g和2.90 g，T 4最低，为2.35 g，且T 5和T 6显著多于T 4。

表2 不同前茬作物成熟期藜麦农艺性状

2.3 不同前茬作物对产量的影响

如表3所示，与T 0相比，不同前茬作物对藜麦单株产量无显著差异(p<0.05)。但是T 5单株产量最大，为31.93 g，其次依次为T 6、T 9、T 1、T 0、T 7、T 3、T 8、T 2和T 4。小区产量方面，T 6、T 7的小区产量显著高于T 0(p<0.05)，其次依次为T 5、T 3、T 1、T 0、T 2、T 9、T 8和T 4。综合来看，T 5、T 6和T 1的单株产量和小区产量均高于T 0，T 8、T 2和T 4的单株产量和小区产量均低于T 0。

表3 不同前茬作物产量对比

3 讨 论

青海属于高原大陆性气候，具有气温低、降雨少而集中、日照长、太阳辐射强等特点，适宜种植藜麦。研究表明，藜麦连作会导致出苗率低、植株生长缓慢、病虫害加重、产量急剧下降等现象。马铃薯大面积连年种植，造成连作障碍，导致块茎产量和品质下降等问题[24]。油菜[25-26]、小麦[26]、玉米[27]等作物连作也均会导致产量下降、病虫害发生增加。而轮作可以规避这种危害。青海主要农作物为油菜、小麦、马铃薯、青稞(裸大麦)、玉米和豆类等，占总农作物播种面积的75%左右。大多数农田需要轮作以恢复土壤和保持稳定的产量。本研究对几种青海主要农作物与藜麦的轮作方式对藜麦生长及产量构成因子影响的变化，分析其对藜麦产量的影响，为藜麦合理复种提供理论依据。

本研究表明，与藜麦轮作相比，不同前茬作物的藜麦在叶片颜色、花色、顶叶颜色、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、茎粗、花序长度、穗长、穗宽、千粒重和单株产量方面均无显著差异。但是在株高、有效分枝数、第一有效分枝高度、有效穗数和小区产量方面稍有差异。如：豌豆茬处理的株高显著矮于藜麦轮作，小麦茬处理的有效分枝数显著多于藜麦轮作，藜麦轮作处理的第一有效分枝高度显著高于马铃薯茬、玉米茬和豌豆茬，藜麦轮作处理的有效穗数显著少于小麦茬，油菜茬和玉米茬的小区产量显著高于藜麦轮作。综上所述，马铃薯茬、小麦茬和油菜茬的单株产量和小区产量均高于藜麦轮作处理，豌豆茬、大麦茬和胡麻茬的单株产量和小区产量均低于藜麦轮作处理。这与Yang等[28]研究的藜麦适用与马铃薯的轮作结论一致。

不同处理在叶片长度、叶片宽度、株高、茎粗、有效分枝、第一有效分枝、花序长度、有效穗数和千粒重等方面也稍有差异。如：马铃薯茬处理的第一有效分枝高度较矮；大麦茬处理的有效分枝数、有效穗数和单株产量较少；燕麦茬处理的茎粗较粗；胡麻茬处理的第一有效分枝高度较高，千粒重、单株产量和小区产量则最低；小麦茬处理的茎粗、有效分枝数、有效穗数、千粒重、单株产量和小区产量方面表现优异；玉米茬处理的第一有效分枝高度最低，花序长度最长；豌豆茬处理的株高、茎粗、花序长度、有效穗数和小区产量均较小；蚕豆茬处理的各项性状均表现一般；油菜茬在叶片长度、叶片宽度、株高、茎粗方面均表现优异，尤其在叶片长度和叶片宽度的优势对于菜用藜麦的栽培具有一定的指导意义。

4 结 论

本研究以藜麦连作为对照，研究了小麦、大麦、油菜等9种作物作为前茬作物对藜麦生长状况及产量的影响。研究结果表明，与藜麦轮作相比，不同前茬处理的藜麦在叶片颜色、花色、顶叶颜色等方面均无显著差异，但是在株高、有效分枝数、第一有效分枝高度、有效穗数和小区产量方面稍有差异。油菜茬、小麦茬和马铃薯茬的单株产量和小区产量均高于藜麦轮作处理，适于作为藜麦前茬作物。不同处理间叶片长度、叶片宽度、株高、茎粗、有效分枝、第一有效分枝、花序长度、有效穗数和千粒重等也有差异。