孔垂豹，冉茂林，楊 峰，雍曉平，冉 科，李曉梅*

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻高粱研究所（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院德陽分院），四川 德陽 618000；2. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點實驗室，四川 成都 610066）

棒菜（Brassica junceavar.crassicaulisChen et Yang）又名筍子芥、筍子青菜等，屬于十字花科蕓薹屬草本植物［1-2］，是三大莖用芥菜（筍子芥、莖瘤芥和抱子芥）之一［3］。川西高原位于四川省西部，是青藏高原東南部的主要部分，境內(nèi)海拔高，地勢起伏大，屬于青藏高原山地氣候［4-5］。川西高原地區(qū)得益于獨特的山地氣候類型，經(jīng)過30 a的發(fā)展，已經(jīng)成為四川省高山蔬菜的發(fā)源地和主要優(yōu)勢區(qū)［6］。憑借川西高原地區(qū)棒菜優(yōu)良的產(chǎn)品品質(zhì)以及上市期正好填補平原地區(qū)市場的空檔，當(dāng)?shù)匕舨说氖召弮r格基本在3～4元/kg，產(chǎn)值超過15萬元/hm2，棒菜產(chǎn)業(yè)逐漸成為川西地區(qū)農(nóng)民脫貧致富的重要依靠［2,7］。氮肥是影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素之一［8］。在棒菜的生產(chǎn)過程中，人們?yōu)榱俗非笞魑锔弋a(chǎn)往往會過量施用氮肥，這不僅會提高成本和造成資源的浪費，也在一定程度上導(dǎo)致了作物減產(chǎn)和環(huán)境污染［9-10］。因此，適宜的施氮量對川西高原地區(qū)棒菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

為研究不同施氮量對萵苣產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，夏彥輝等［11］以美國大速生萵苣為試驗材料，分析不同施氮水平下萵苣的品質(zhì)和產(chǎn)量指標(biāo)，研究結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，萵苣產(chǎn)量及可溶性糖含量、維生素C等均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，萵苣高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的尿素施用量為20 g/m2；為解決莖瘤芥合理施氮肥的問題，探究施氮量對莖瘤芥品質(zhì)和產(chǎn)量的影響；肖波等［12］以涪雜8號為試驗材料并設(shè)置了7個施氮水平，研究結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，莖瘤芥產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，且施氮量對莖瘤芥株高、菜形指數(shù)、莖葉比、皮筋率等均達到顯著水平；高洋帥［13］的研究結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，芥菜產(chǎn)量呈先增加后下降的趨勢，其中施氮量為20.96 kg/667 m2的芥菜產(chǎn)量最高。綜上分析，目前關(guān)于不同施氮量對蔬菜產(chǎn)量以及氮素吸收相關(guān)農(nóng)藝性狀發(fā)生規(guī)律的研究較少，對于川西高原地區(qū)棒菜生長最適施氮水平的研究也尚不清楚。因此，本研究通過設(shè)置不同的施氮水平，探討不同施氮量對川西高原地區(qū)棒菜主要農(nóng)藝性狀的影響，以期為促進該地區(qū)棒菜的高產(chǎn)、高效栽培提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣古爾溝鎮(zhèn)大溝村（102°55′55″E，31°33′48″N)，該地區(qū)平均海拔高度為2500 m，年平均氣溫8.2 ℃，無霜期162 d，年平均日照時數(shù)1700 h，是川西高原地區(qū)傳統(tǒng)的蔬菜種植區(qū)。試驗地前茬作物為萵筍，土壤的理化性狀為：pH值7.8，有機質(zhì)含量28.80 g/kg，全氮含量0.077%，全磷含量為1.28 g/kg，全鉀含量20.30 g/kg，水解性氮含量119.20 mg/kg，有效磷含量53.10 mg/kg，速效鉀含量為288.00 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗品種為金田棒菜，由當(dāng)?shù)厥卟朔N植大戶提供。供試肥料包括尿素（N有效含量≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥12%）和硫酸鉀（K2O≥50%），上述3種肥料均通過市場購買獲得。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置4個不同施氮水平，分別為N0：0 kg/hm2；N150：150 kg/hm2；N210：210 kg/hm2；N270：270 kg/hm2。每個處理3次重復(fù)，共計12個小區(qū)，每個小區(qū)20 m2，各個小區(qū)分別施P2O575 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2。氮肥底肥與追肥比例為1∶1，磷鉀肥做底肥一次性施入。試驗于2022年7月下旬開始播種，播種前施入底肥并隨均勻深翻土壤，于生長期65 d進行一次追肥，各處理的田間栽培技術(shù)管理按照當(dāng)?shù)胤N植技術(shù)進行。

1.4 性狀指標(biāo)測定方法

于采收期在每個小區(qū)隨機選取10株代表性植株進行主要農(nóng)藝經(jīng)濟性狀的測定，具體指標(biāo)包括：棒菜的葉片SPAD值、株高、葉片數(shù)、食用莖長、食用莖粗、單株質(zhì)量、鮮葉質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量、莖葉比和抽薹率。各指標(biāo)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

各小區(qū)分別選擇4株具有代表性的棒菜帶回試驗室，按照葉、葉柄、肉質(zhì)莖分開并剪碎，在80 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘15 min，降溫至60 ℃烘干至恒重，使用自動定氮儀法（NY/T 2419-2013）對棒菜不同部位的全氮含量進行測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

統(tǒng)計分析方法依照蓋鈞鎰［14］的方法進行，使用DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進行多重比較（LSD）。使用SPSS 27軟件、SPSSPRO在線工具（https://www.spsspro.com）和SPSSAU在線工具（https://spssau.com）對各性狀指標(biāo)進行相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析以及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對棒菜主要農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，隨著施氮量的增加，棒菜的株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、鮮葉質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值均呈增加趨勢，其中株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值等5個指標(biāo)的增量逐漸趨緩，各處理相較于前一處理的具體增量情況分別為：株高（7.49、3.13、-1.13 cm）、肉質(zhì)莖粗（9.47、3.60、0.45 mm）、單株質(zhì)量（391.96、173.84、10.51 g）、肉質(zhì)莖質(zhì)量（129.60、31.23、5.73 g）、葉片SPAD值（3.48、-0.22、1.18）。鮮葉質(zhì)量在不同施氮量下的增量較為穩(wěn)定，分別為278.48、142.60、147.83 g。綜上，增加施氮量有助于提高棒菜的株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、鮮葉質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值，其中僅鮮葉質(zhì)量指標(biāo)能夠持續(xù)穩(wěn)定地增長。

表1 不同施氮量對棒菜6個農(nóng)藝指標(biāo)的影響

由表2可知，隨著施氮量的增加，棒菜的葉片數(shù)、肉質(zhì)莖長、莖葉比和抽薹率均呈下降趨勢，其中在抽薹率同為最低值（8.33%）的情況下，N210處理的棒菜肉質(zhì)莖長高于N270處理，并且莖葉比也顯著高于N270處理，但N210、N270處理下棒菜的葉片數(shù)差異不大。綜上，相較于其他處理，N210處理的棒菜抽薹率最低，其肉質(zhì)莖長和莖葉比均較高。

表2 不同施氮量對棒菜4個農(nóng)藝指標(biāo)的影響

由表3可知，隨著施氮量的增加，葉片的全氮含量呈增加趨勢，并在N210處理下趨于飽和，肉質(zhì)莖和葉柄的全氮含量均呈現(xiàn)出先增后降的變化趨勢，且均在N210處理達到峰值。這說明N210處理最有利于棒菜對氮素的吸收和積累。

表3 不同施氮量對棒菜不同部位氮含量的影響 g/kg

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

由表4可知，與施氮量灰色關(guān)聯(lián)度最高的性狀是鮮葉質(zhì)量，關(guān)聯(lián)度為0.810，灰色關(guān)聯(lián)度最低的性狀是抽薹率，為0.562。各性狀與施氮量的灰色關(guān)聯(lián)度大小排序依次為：鮮葉質(zhì)量＞單株質(zhì)量＞肉質(zhì)莖粗＞肉質(zhì)莖質(zhì)量＞株高＞葉片SPAD值＞葉片數(shù)＞肉質(zhì)莖長＞莖葉比＞抽薹率。這表明施氮量的增加主要促進了棒菜鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、株高、葉片SPAD值等指標(biāo)的增加，進而提高了棒菜的產(chǎn)量。

由表5可知，與施氮量灰色關(guān)聯(lián)度最高的是葉柄氮含量（0.655），其次是肉質(zhì)莖氮含量（0.582），與施氮量的灰色關(guān)聯(lián)度最低為葉片氮含量（0.575）。這表明施氮量對棒菜不同部位氮素積累的影響程度不同，施氮量的增加對棒菜葉柄氮含量的影響最大，其次為肉質(zhì)莖氮含量，對葉片氮含量的影響程度最小。

表5 棒菜不同部位氮含量與施氮量的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及灰色關(guān)聯(lián)度

2.3 相關(guān)性分析

對葉片SPAD值（X1）、株高（X2）、葉片數(shù)（X3）、肉質(zhì)莖長（X4）、肉質(zhì)莖粗（X5）、鮮葉質(zhì)量（X6）、莖葉比（X7）、抽薹率（X8）、單株質(zhì)量（X9）、肉質(zhì)莖質(zhì)量（X10）、葉片氮含量（X11）、肉質(zhì)莖氮含量（X12）、葉柄氮含量（X13）和施氮量（X14）等14個性狀指標(biāo)進行雙因素相關(guān)性分析，結(jié)果見表6。由表6可知，施氮量與葉片SPAD值、株高、肉質(zhì)莖粗、鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量、肉質(zhì)氫氮含量、葉柄氮含量均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.84、0.80、0.90、0.95、0.92、0.90、0.87、0.73；施氮量與葉片數(shù)、莖葉比和抽薹率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.74、-0.75、-0.92；與肉質(zhì)莖長呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.65。這表明鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、葉片SPAD值、株高和抽薹率等性狀與施氮量的關(guān)系較為緊密，施氮量的增加能夠有效促進棒菜鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、肉質(zhì)氫氮含量、葉柄氮含量、葉片SPAD值和株高等指標(biāo)的極顯著提高和抽薹率的極顯著降低。

表6 棒菜主要農(nóng)藝性狀與施氮量的相關(guān)系數(shù)

2.4 棒菜主要農(nóng)藝性狀與施氮量的主成分分析

選取棒菜葉片氮含量、肉質(zhì)莖氮含量、葉柄氮含量、肉質(zhì)莖質(zhì)量以及施氮量等與氮素吸收利用相關(guān)的5個指標(biāo)與不同施氮處理進行主成分分析。在進行主成分分析前，對5個指標(biāo)進行Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）和Bartlett球形檢驗度檢驗，其中KMO度量值為0.619，Bartlett球形檢驗度檢驗Sig.為0。當(dāng)KMO值大于0.6，且P值小于0.05時，說明各指標(biāo)具有較強的關(guān)聯(lián)性，可以進行主成分分析［15］。

經(jīng)過主成分分析得到2個主成分的特征根、貢獻率和累積貢獻率（表7），其中第1主成分（PC1）的特征根為4.144，貢獻率為82.873%，第2主成分（PC2）的特征根為0.549，貢獻率為10.985%，2個主成分的累積貢獻率達到93.857%，基本能夠反映全部指標(biāo)包含的信息［16-18］。

表7 主成分分析的載荷系數(shù)、特征根和貢獻率

對5個性狀指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此主成分1得分（F1）、主成分2得分（F2）以及綜合得分（F）的計算模型分別為：

F1=0.459×葉片氮含量+0.489×肉質(zhì)莖氮含量+0.408×葉柄氮含量+0.430×肉質(zhì)莖質(zhì)量-0.447×施氮量

F2=0.327×葉片氮含量-0.117×肉質(zhì)莖氮含量+0.706×葉柄氮含量-0.467×肉質(zhì)莖質(zhì)量+0.403×施氮量

根據(jù)主成分線性組合系數(shù)計算2個主成分的得分，再依據(jù)2個主成分的貢獻率以及累計貢獻率計算各處理的綜合得分（表8），其中N210處理的綜合得分最高（1.695分），其次是N270處理(0.654分），排名第三為N150處理（0.177分），N0處理的綜合得分最低（-2.526分）。

表8 不同施氮量下棒菜主要農(nóng)藝性狀的綜合評價 分

3 討論

氮素對作物生長和產(chǎn)量的形成至關(guān)重要［19］。適量的氮肥施用對作物生長和產(chǎn)量的形成具有積極作用，但氮肥不足或者過量施用可能會抑制作物的生長［20］。大量研究表明，氮肥的不合理施用直接作用于作物的各項農(nóng)藝經(jīng)濟指標(biāo)，并最終影響到作物的產(chǎn)量。例如，氮肥供應(yīng)量過低會導(dǎo)致小麥開花后期的光合能力下降，不利于小麥產(chǎn)量的形成［21］。陳偉等［22］研究表明，過量的氮肥雖然能夠促進水稻有效穗數(shù)的增加，但每穗總粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量卻顯著降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降，曾彩霞等［23-24］在大白菜的研究上也得出了相似的結(jié)論。本研究中，施氮量的增加一方面可促進株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、鮮葉質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值的增加，另一方面可導(dǎo)致葉片數(shù)、肉質(zhì)莖長、莖葉比和抽薹率的降低。當(dāng)施氮量從210 kg/hm2增加到270 kg/hm2時，株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值等指標(biāo)不再顯著增加；在抽薹率均為最低值情況下，N210處理的肉質(zhì)莖長要高于N270處理，N210處理的莖葉比要顯著高于N270。綜上所述，棒菜的最適施氮水平為210 kg/hm2，研究結(jié)果與厙潤祥等［25-26］研究結(jié)果相似。

孫亮等［27］的研究表明，施氮量對甜高粱的株高、莖粗、葉片數(shù)、節(jié)數(shù)、單株產(chǎn)量和單位面積鮮干草產(chǎn)量有顯著影響；王海洋等［28］的研究表明，增施氮肥能夠顯著增加棉花單株成鈴數(shù)和產(chǎn)量，同時降低棉花的霜前花率；增施氮肥還可促進燕麥營養(yǎng)生長，其中燕麥株高、莖粗均顯著增加［29-30］。在本研究中，通過各指標(biāo)與施氮量的灰色關(guān)聯(lián)度分析和相關(guān)性分析可知，施氮量對鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、株高、葉片SPAD值等性狀的影響較大，施氮量對棒菜各指標(biāo)的直接作用程度大小為：鮮葉質(zhì)量＞單株質(zhì)量＞肉質(zhì)莖粗＞肉質(zhì)莖質(zhì)量＞株高＞葉片SPAD值。其中單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、株高是直接影響棒菜產(chǎn)量的重要因素，而葉片是植物進行光合作用、制造有機物的主要器官，葉片SPAD值則直接影響到植物光合作用速率［31-32］，因此，鮮葉質(zhì)量和葉片SPAD值對肉質(zhì)莖質(zhì)量的提高具有重要作用。

適宜的施氮量有利于植物地上部的生長和對氮素的積累［33］，施氮量的增加可以促進地上部植株［34］和葉片［35-37］氮含量的提高。本研究中，隨著施氮量的增加，棒菜肉質(zhì)莖和葉柄的氮含量均表現(xiàn)出先增后降的趨勢，而葉片氮含量的增速逐漸趨緩，這與前人的研究結(jié)果一致［38-39］。此外，灰色關(guān)聯(lián)度分析和相關(guān)性分析的結(jié)果表明，施氮量對棒菜不同部位氮含量的直接作用程度大小為：葉柄氮含量＞肉質(zhì)莖氮含量＞葉片氮含量。

近年來，多元統(tǒng)計學(xué)方法已廣泛應(yīng)用于作物優(yōu)異品種篩選［40-42］、適應(yīng)性評價［43-44］和高效施肥［15,18］等領(lǐng)域。主成分分析是一種無量綱化處理的統(tǒng)計分析方法，其將分散的多組變量信息簡化概括于某幾個綜合指標(biāo)，以實現(xiàn)維數(shù)降低的目的［45］。本研究選取棒菜葉片氮含量、肉質(zhì)莖氮含量、葉柄氮含量、肉質(zhì)莖質(zhì)量以及施氮量等與氮素吸收利用相關(guān)的5個指標(biāo)與不同施氮處理進行主成分分析，提取出累積貢獻率達到93.857%的2個主成分，并根據(jù)得分系數(shù)得到主成分因子模型和綜合得分模型，通過綜合分析確定N210處理的綜合得分最高。因此，棒菜的最適施氮水平為210 kg/hm2。

4 結(jié)論

施氮量的增加會促進棒菜株高、肉質(zhì)莖粗、單株質(zhì)量、鮮葉質(zhì)量、肉質(zhì)莖質(zhì)量和葉片SPAD值的提高以及葉片數(shù)、肉質(zhì)莖長、莖葉比和抽薹率的降低。施氮量對棒菜的鮮葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、肉質(zhì)莖粗、肉質(zhì)莖質(zhì)量、株高、葉片SPAD值等性狀的影響較大。綜合對比不同施氮量對棒菜主要農(nóng)藝性狀的影響，得出川西高原地區(qū)棒菜的最適施氮量為210 kg/hm2。