快菜,是一种苗用型大白菜(Brassica campestris L. ssp. pekinensis),以鲜嫩的叶片和叶柄为食用部位[1]。因其生长速度快、田间管理简单、土地利用率高、复种指数高等特点而迅速发展,现仅京津两地年种植面积已逾4 000 hm2,且作为应急蔬菜,在应对突发自然灾害等方面发挥着重要作用[2]。快菜为速生叶菜,生产中一般采用大密度直播,但过密种植往往导致单株过小,产量反而下降。因此,选择合适的密度进行种植至关重要[3-4]。在种植密度对作物产量的影响上,前人做了大量的研究,但主要集中大田作物上,对于蔬菜,尤其是速生叶菜叶面积指数的动态发展研究较少[5-8]。因此,本试验选用快菜为研究试材,探究其生长过程中各种生长指标的变化,并分析种植密度与叶面积指数、产量之间的相关性,以确定快菜种植的适宜叶面积指数,为实现快菜生产增产增收提供指导。
1 材料和方法
本试验于2018年春在中国农业大学西校区连栋玻璃温室进行,采用的快菜品种为半结球类型的京研快菜6号,5月29日播种,7月9日收获。快菜采用平畦栽培,分别按照10 cm×15 cm(666 672株/hm2)、10 cm×20 cm(500 000株/hm2)、15 cm×15 cm(444 438株/hm2)、15 cm×20 cm(333 328株/hm2)的株行距进行点播。每处理小区面积3.6 m2,重复3次。子叶平展后(播种6 d),每隔5 d取样1次,每个处理随机选取5株,测量株高、基部茎粗、开展度、叶片数(叶片长度小于5 cm不计数)、单株叶面积、单株质量,计算叶面积指数和产量等指标[9]。
试验数据采用 Excel 和 SPSS 13.0软件进行处理分析,各处理间的差异采用 LSD多重比较检验,显著性设定为0.05水平。
2 结果与分析
2.1 种植密度对快菜生长的影响
由图1可知,在播种后一段时间内,快菜的各生长指标均增加缓慢,而后进入快速增加阶段,达到峰值后下降。不同生长指标的增速转折点不同：株高为6月9日,茎粗和开展度为6月19日,叶片数为6月29日。处理10 cm×20 cm的快菜株高在生长过程中不断增加,其余各处理的快菜株高在7月4日达到最大值后下降；各处理的快菜茎粗、开展度和叶片数均在7月4日达到最大值后下降。7月4日时处理10 cm×15 cm、10 cm×20 cm、15 cm×15 cm和15 cm×20 cm的快菜株高分别为33.6,34.6,35.3和36.2 cm,各处理间无显著性差异；快菜茎粗分别为40.28,53.49,60.49和61.31 mm,快菜开展度分别为36.9,44.0,47.9和48.8 cm,处理10 cm×15 cm的快菜茎粗和开展度显著低于其余3个处理,其余各处理间无显著性差异；快菜叶片数分别为14.7,15.8,19.1和17.7片,处理15 cm×15 cm显著高于处理10 cm×15 cm,其余各处理间无显著性差异。处理15 cm×15 cm相比于处理10 cm×15 cm，其株高、茎粗、开展度、叶片数分别提高了5.26%，50.19%，29.77%，30.00%，由此可知,合理的种植密度有利于快菜的生长。
不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图2-3同。
Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments(P<0.05).The same as Fig.2-3.
图1 种植密度对株高、茎粗、叶片数和开展度的影响
Fig.1 Effect of the density of seedling-edible Chinese cabbage on plant height,
stem diameter, leaf number and plant expansion
2.2 种植密度对快菜产量的影响
由图2可知,各种植密度下快菜的单株质量和产量在整个生长过程中呈典型的“S”型变化趋势,同快菜生长指标的变化趋势相似。6月4-19日,快菜单株质量增长缓慢,各处理间无显著差异；6月19日后快菜单株质量开始迅速增长,处理15 cm×15 cm的快菜单株质量上升最快,处理10 cm×15 cm的快菜单株质量上升最慢,但各处理间差异不显著；7月4日时,处理10 cm×15 cm、10 cm×20 cm、15 cm×15 cm的快菜单株质量达到最大,此时处理10 cm×15 cm、10 cm×20 cm、15 cm×15 cm和15 cm×20 cm的快菜单株质量分别为110.93,184.47,263.53和222.20 g,处理10 cm×15 cm显著小于其他处理,其他处理间无显著性差异；7月9日时,处理15 cm×20 cm的快菜单株质量达到最大,此时处理10 cm×15 cm、10 cm×20 cm、15 cm×15 cm和15 cm×20 cm的快菜单株质量分别为111.53,169.41,231.73和244.55 g,处理15 cm×15 cm、15 cm×20 cm显著大于处理10 cm×15 cm,此外，各处理间无显著性差异。7月4日各处理快菜产量到达峰值时,处理15 cm×15 cm的产量为95 038.36 kg/hm2,显著大于其他处理,其他处理间无显著性差异。处理15 cm×15 cm下的京研快菜6号的单株质量和产量最高，相比于处理10 cm×15 cm，其单株质量、产量分别提高了137.56%，11.64%。
图2 种植密度对单株质量和产量的影响
Fig.2 Effect of the density of seedling-edible Chinese cabbage on single plant weight and yield
2.3 种植密度对快菜叶面积指数的影响
由图3可知,各种植密度下快菜的单株叶面积和叶面积指数在整个生长过程中呈典型的“S”型变化趋势。6月4-19日,快菜单株叶面积增长缓慢,各处理间无显著差异；6月19日后快菜单株叶面积开始迅速增长,处理15 cm×15 cm的快菜单株叶面积上升最快,处理10 cm×15 cm的快菜单株叶面积上升最慢,但各处理间差异不显著；7月4日时,快菜单株叶面积达到最大,处理 10 cm×15 cm、10 cm×20 cm、15 cm×15 cm和15 cm×20 cm的单株快菜叶面积分别为1 534.89,2 206.17,3 077.52,2 928.91 cm2,处理15 cm×15 cm、15 cm×20 cm显著高于 10 cm×15 cm,出现显著性差异,此外，各处理间无显著性差异。各处理快菜叶面积指数变化趋势与单株叶面积变化趋势相似,处理15 cm×15 cm的叶面积指数为13.7,大于其他处理，但各处理间差异不显著。处理15 cm×15 cm的快菜单株叶面积和叶面积指数最高，相比于处理10 cm×15 cm，其单株叶面积、叶面积指数分别提高了100.50%，33.67%，可认为京研快菜6号适宜的种植密度。
图3 种植密度对单株叶面积和叶面积指数的影响
Fig.3 Effect of the density of seedling-edible Chinese cabbage on single plant leaf area and leaf area index
2.4 种植密度与快菜叶面积指数、产量的相关分析
由图4可知,种植密度与单株质量、产量、叶面积指数均呈回归方程为抛物线型的曲线相关,快菜单株质量随种植密度变化的相关方程为y1 =-2E-9x2+0.001 3x-15.989,R2=0.832 7,快菜产量随种植密度变化的相关方程为y2 =-4E-7x2+0.442 6x-28 821,R2=0.574 9,快菜叶面积指数随种植密度变化的相关方程为y3=-8E-11x2+8E-5x-8.341 2,R2=0.524 8。联立y1、y2可知当种植密度处于325 000～553 250株/hm2时单株质量和产量协调较好,均在理想状态,再联系y3可知9.21～11.43为适宜叶面积指数范围。
A.种植密度与叶面积指数和单株质量的相关分析；B.种植密度与叶面积指数和产量的相关分析。
A.Correlation analysis of planting density and leaf area index and yield;B.Correlation analysis of leaf area index and single plant weight and yield.
图4 种植密度与叶面积指数、单株质量和产量的相关分析
Fig.4 Correlation analysis of planting density, leaf area index and yield
3 讨论
不同种植密度对直播叶菜的株高、开展度和叶片数有着明显的影响[10]。油菜的株高、茎粗、叶片数等生长指标在整个生长过程中都呈现典型性的“S”变化趋势,在播种29 d内生长缓慢,播种30～55 d植株快速发育,在各指标到达峰值后停止增加[11]。大白菜在生长到一定的阶段后,因下部叶片缺少光照和植株衰老的原因,会导致大白菜生长的停滞[12]。本试验处理15 cm×15 cm快菜增长速率最快,虽然在生长后期也受到限制,但在各指标达到峰值时该处理的峰值最高,受到的空间等因素的限制较小,与张振贤等[12]的研究结果相似。
种植密度是影响植株产量的主要因子[13-14]。对小麦的研究发现,随着种植密度的增大,小麦有效穗数增多,但穗粒数却减少了[15]。油菜中种植密度对于产量有直接的影响,随着种植密度的增加,产量会不停的增加,但是当种植密度超过一定的范围后,产量反而会下降[16]。本试验与前人的研究结果一致,种植密度小时,产量低；种植密度大时,会导致单株质量过小,故存在合理的种植密度范围使得单株质量满足需求的同时,得到较高产量。
叶面积指数常用来反映植株群体的生长状况,受种植密度影响大[9]。玉米和大豆的叶面积指数会在适宜的种植密度范围内随着种植密度的增加而增加,但超过一定范围则出现下降的趋势[17-18]。本试验中快菜随种植密度的增加,叶面积指数呈现先增后减的趋势,认定峰值最高的处理密度为较合理的密植密度,可充分利用空间,合理的利用光能,与田艺心的研究结果相似。
种植密度与产量、叶面积指数密切相关[11,19]。大豆籽粒产量与种植密度之间呈现一个先增后减的二次抛物线关系[20]。张振贤等[12]在白菜的叶面积指数和种植密度的关系上,也有着相似的发现。本试验研究结果表明：种植密度与单株质量、产量、叶面积指数呈回归方程为抛物线型的曲线相关,通过相关分析进行计算,得出快菜的适宜叶面积指数范围为9.21～11.43。
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