1. 引言
菜心是十字花科云苔属蔬菜,喜凉爽温和气候,其适宜种植温度为20˚C~30˚C。在广东地区,菜心一年内可种植多兆 [1] [2] 。由于受高温、病虫害及连作障碍等影响,生产优良品质的菜心存在很多问题,如品质不稳定、菜心茎部易空心化,甚至有的菜心还带有苦涩味等 [3] 。过量使用化学农药和化肥引起土壤板结、农产品品质下降、风味变差、病虫害加重、化肥利用率低,同时对环境造成巨大危害 [4] ,有研究发现与常规种植比较,有机种植提高土壤中水稳性大团聚体数量,提高了土壤有机质含量,降低了土壤中重金属的含量,提高了土壤抗侵蚀的能力 [5] 。沈茂华等人研究了有机种植、特别种植对芹菜、西兰花、萝卜、生菜4种蔬菜产量、品质的影响,结果发现,有机栽培的蔬菜维生素C、可溶性糖含量均较高 [6] [7] 。目前,针对广东地区的生态气候特点,系统比较不同种植方式对菜心生长及品质影响的报告还比较少。本文研究了有机、常规两种种植方式对菜心品质的影响以及两种栽培方式的经济效益,以期为广东高品质菜心的生产提供科学依据和实践参考。
2. 材料与方法
2.1. 供试菜心品种、试验材料与土壤养分状况
供试菜心品种有油青45早熟品种(30天收获)、油青60中熟品种(45天收获)和油青80晚熟品种(60天收获) [8] ,购于广州长合种子有限公司。试验所用复合肥(15-15-15)购于深圳市芭田生态股份有限公司。试验用的海藻提取物、蛋白水解物由华南农业大学根层调控实验室制备。试验地点为广东省农业科学院白云试验基地(北纬23˚17',东经 113˚23',年均气温21.8˚C;无霜期345天;年降雨量1694 mm),试验时间为2017年10月至12月。供试土壤为水稻土,壤质土,前茬作物为水稻。土壤养分含量如下:有机质10.9 g/kg、全氮1.2 g/kg、碱解氮68.2 mg/kg、有效磷40.9 mg/kg、速效钾154 mg/kg、土壤pH值5.8。
2.2. 处理设置
菜心大田试验设置常规种植和有机种植两种处理,每个处理重复3次。首先,菜心移栽前,将土壤深耕整平后,施用不同肥料作底肥,然后制作成试验小区,每个小区面积为20平方米 [9] [10] 。菜心幼苗生长至4片真叶时移栽于大田,幼苗种植的株行距为20 cm × 25 cm,每个小区菜心幼苗株数为400株。
常规种植处理:整个生育期施用化肥和农药,以复合肥(15-15-15)为底肥,施用量为40 kg/亩。对早熟品种,在移栽后10天和20天,分别撒施10 kg和15 kg复合肥;对中熟品种,在移栽后10天、20天和30天,分别撒施10 kg、15 kg和15 kg复合肥;对晚熟品种,在移栽后10天、20天、30天和40天分别撒施10 kg、15 kg、15 kg和15 kg复合肥。对于常规栽培来说,病虫害防治采用喷施农药,人工除草等手段;对于疫苗,采用50%速克灵稀释2000倍防治,对菜青虫、蚜虫和潜叶蝇用10%氯氰菊酯乳油800倍防治。
有机种植处理:有机蔬菜的种植需要在适宜的环境条件下进行,基地应远离城区、工矿区、交通主干线、工业污染区和生活垃圾等场所 [11] 。底肥为腐熟鸡粪有机肥,用量为200 kg/亩;追肥为海藻提取物与蛋白水解物的混合物,二者按质量比1:1混合,海藻/蛋白混合物使用时稀释200倍。施用方法:喷灌。菜心移栽至大田后,当天浇施活根水,然后,每隔2~3天,喷灌海藻与蛋白混合物1次,视土壤水分情况,于每天下午喷水1次。对早熟、中熟、晚熟品种,全生育期喷灌施用海藻/蛋白混合物的次数分别为6~7次、8~9次和10~11次。对于有机种植来说,菜心田块的杂草全部采用人工除草,不使用除草剂。菜心病虫害管理采用频振式杀虫灯、性诱剂结合生物农药综合防治。每个小区1盏频振式杀虫灯。鱼藤酮和苦参碱提取物按质量比1:1混合,稀释50倍喷施。对不同生育时期的菜心品种来说,万寿菊和鱼藤酮的混合物喷施次数根据病虫害发生程度而定。
2.3. 水分管理
由于菜心根系扎根浅,耐旱能力弱,密切关注土壤水分含量,保持土壤水分含量为田间持水量的60%~80%。晴天或阴天时,每天下午,喷水1次,保持土壤湿润,如果气温高、土壤水分含量低,在每天的早上和下午,各喷水1次。夏季暴雨期间,注意及时排水。
2.4. 不同处理对菜心漂浮苗生长影响试验
菜心种子经挑选后,播种在装有基质的育苗盘(穴盘)中,保持基质相对湿度在95%,每1~2天,喷雾1次。经过5~7天后,菜心种子全部萌发。然后将穴盘放在盛有营养液的池子中生长。营养液中氮(N)、磷(P2O5)钾(K2O)含量分别为100、80、100 mg/L。当菜心子叶完全展开,且茎长大至5 cm后,将穴盘幼苗进行处理,即喷施清水和海藻/蛋白混合提取物两种处理,每个处理重复3次。每个重复由2个穴盘组成。该试验总共穴盘数为2*3*2 = 12个。上述混合提取物稀释200倍,以叶片喷雾形式进行处理。每2天喷雾1次。移栽前1~2天,停止喷雾,进行练苗,并测定菜心形态指标,如:株高、单株体积、鲜重。
2.5. 品质指标测定
菜心收获后,用自来水浸洗干净,再用滤纸将表面水珠吸干后,用于各项指标测定。各项品质测定采用GB/T5009.159-2003《食品中还原型抗坏血酸的测定》、GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》、GB/T 5009.8-003《食品中蔗糖的测定》等方法对菜心叶片维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维进行测定 [12] 。
2.6. 数据处理
所有数据采用EXCEL分析后,然后用SAS软件进行差异显著性分析。
3. 结果与分析
3.1. 不同处理对菜心幼苗生长的影响
为了保持所用菜心幼苗植株长势的一致性,开展了漂浮育苗试验。将菜心种子播种于装有基质的塑料盘中,然后,将塑料盘放在含有营养液的溶液中生长。操君喜等 [13] 进行了菜心叶面喷施肥料的试验,当菜心种子萌发、幼苗长出十字叶后,视天气情况,每隔2~3天向叶片喷施清水或海藻提取物溶液1次,一直延持续至幼苗生长至四叶一心时,菜心植株可以移栽到大田。此时,我们测定菜心的部分形态参数。由表1可知,因为生育期更长,中熟、晚熟品种的株高、体积以及鲜重都高于早熟菜心。对于菜心株高和体积来说,与清水处理相比,叶片喷施海藻/蛋白混合物对早、中熟品种效果一般,差异不限著,晚熟品种效果突出,差异显著。对菜心鲜重来说,喷施海藻/蛋白混合物能够明显增加中熟、晚熟品种的重量,相比喷施清水分别增加了0.2 g和0.3 g,差异显著。
3.2. 大田试验条件下,不同种植方式对菜心生长与产量的影响
由于广东地区夏季温度较高、病虫害较多,菜心种植户大多在年初的2~6月和10~12月种植菜心,这样生产的菜心品质好,产量也高。我们在2017年2~11月开展了不同栽培方式对菜心生长影响的研究。由表2结果可知:大田栽培条件下,中熟和晚熟的菜心在在株高,叶长、叶宽及鲜重上都高于早熟菜心,对早熟、中熟、晚熟菜心来说,有机种植的经济产量都低于常规种植,这是由于有机栽培采用的沾虫板,铺盖薄膜等保护措施没有喷施农药效果好。菜心被菜虫等害虫侵害,使商品产量下降。对早熟品种和中熟品种来说,有机种植处理的菜心株高和最大叶长、叶宽略大于常规种植处理,但差异不显着。早、中熟品种常规种植处理的菜心单株鲜重高于有机种植,但对晚熟品种来说,有机种植处理的菜心株高和最
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Table 1. The effect of spraying seaweed extract on the growth of vegetable heart under the condition of floating seedling
表1. 漂浮育苗条件下,喷施海藻提取物对菜心生长的影响
同一品种不同处理之间,字母相同代表差异不显著,字母不同表示差异显著。
大叶长、叶宽以及单株鲜重都大于常规种植处理,且差异显著(表2)。
3.3. 大田条件下,不同种植方式对菜心品质的影响
菜心叶片维生素C、可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白及粗纤维是衡量其品质好坏的重要指标 [14] 。
一般来说,可溶性糖和可溶性蛋白含量高、粗纤维、可滴定酸含量低有利于改善菜心的口感、营养价值以及商品质量。从表3可知,相同栽培处理时,早熟菜心叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维、含量低于中熟和晚熟品种,但维生素C的含量高于中熟和晚熟品种,且可溶性固形物含量没有明显差异。对早熟品种来说,有机种植处理的菜心维生素C和可溶性蛋白显著高于常规种植处理。菜心可溶性固形态、粗纤维、可溶性糖以及可滴定酸含量差异不显著。对中熟和晚熟品种来说,有机种植处理的菜心维生素C、可溶性固溶物、粗纤维和可滴定酸含量与常规种植之间差异不显著,可溶性糖和可溶性蛋白差
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Table 2. Effects of different planting treatments on vegetative growth in different growth periods
表2. 不同种植处理对不同生育期菜心生长的影响
同一品种不同处理之间,字母相同代表差异不显著,字母不同表示差异显著。
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Table 3. Effects of different cultivation treatments on the quality indexes of vegetables
表3. 不同栽培处理对菜心品质指标的影响
同一品种不同处理之间,字母相同代表差异不显著,字母不同表示差异显著。
异显著;对晚熟菜心来说,两种不同种植方式下可滴定酸差异显着;两种种植之间粗纤维含量差异不显著,但有机种植降低了菜心叶片粗纤维的含量,综上所述有机种植可以降低菜心的酸含量,提高口感。由表3数据可以得出有机栽培提高了菜心的营养价值和市场价值。
3.4. 大田条件下,两种菜心种植方式的经济效应分析
农作物种植成本主要由土地租赁成本、种子、肥料、农药、除草剂、用水、机械、电力及人力成本等组成,Hepperly,P. Kim,Ho、李永胜等,研究了有机种植的经济效益和发展前景 [15] [16] 。本文从多个方面着手,探讨了两种种植方式下,菜心种植过程中的成本与经济收入,以期为生产实践提供参考(表4)。对于常规种植来说,其中地租每亩每年2000元,肥料为复合肥,全生育期施用分别为2次、3次、4次,每次80元;人工费用由除草、打药、施肥、种植以及收获等组成,每次2人,每人100元;病虫害管理在100元/亩左右。综合数据最后得到早、中、晚三个品种的费用分别为1606、2052和2509元。对于有机种植来说,因为有机种植对于生长环境要求比较严格,所以地租为每年3000元/亩,有机种植施用肥料为海藻提取物与蛋白水解物的混合物,对于早、中、晚熟品种来说,全生育期喷灌施用海藻/蛋白混合物的次数分别为6~7次、8~9次和10~11次,每次费用为200元;病虫害管理费用分别为410、545、661元;人工费用主要为除草、施肥、种植、收获以及日常管理等组成。由表4可知早、中、晚三个品种的费用分别为3270、4135、4966元。综合各项数据得到有机种植生产的菜心比常规种植增加投入成本1664~2487元/亩。但有机种植因其绿色、安全更加受到人们喜爱,又因为价格昂贵,所以有机种植的利润相比常规种植增加1584~2459元/亩。综上所述,本文认为可以加大有机种植的推广范围。
4. 广东有机菜心种植的技术探讨
第一,试验地的选择:选择没有进行过传统农业生产的区域,或者传统农业生产时间短的区域,建立隔离带 [17] 。有机菜心生产基地与常规地块交界处必须有明显标记,有机菜心的生产基地应远离城区、工矿区、交通主干线、工业污染源、生活垃圾场等地方,并且试验小区要地势平坦、排灌方便,土壤耕层深厚、有机质丰富、结构和理化性质良好。
第二,整地及施肥:直播或定植前25~30天翻耕土壤0.25~0.3 m。结合施基肥,整地细耙作畦,畦
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Table 4. Cost and output analysis of different planting methods
表4. 不同种植方式生长菜心的成本与产出分析
表中数据为同一品种不同处理,字母相同表示差异不显著,字母不同表示差异显著。
面宽1.3~1.5 m,畦高0.2~0.25 m。施肥时基肥可用腐熟的农家肥,而追肥在定植之后,要做到早施、薄施、勤施,一般4~5天追肥一次,并且要结合淋水。同时,植株旺盛生长期和现蕾期要保持畦面湿润,雨天注意开沟排水。
第三,试验菜心的选择:选择抗病、优质、高产、商品性好、适合市场需求的菜心品种,根据不同季节合理选择早、中、晚熟品种。一般夏季选择早熟品种,冬季选择晚熟品种,春秋两季选择中熟品种。
第四,播种:菜心的播种分为两种方式,一种为直播,另一种为移栽 [18] 。直播方便省工,收获早,一般早菜心在6月~8月高温多雨季节或在迟菜心2月~3月低温阴雨时播种采用此方法,种子选好之后用50˚C~60˚C的温水浸泡2h,然后在25~30摄氏度下催芽,露白后再播种。但是此方法菜苔大小不均匀,易空心,抽苔不整齐,菜苔色泽较淡,品质差,且直播大田占地时间比较长,土地利用率低 [19] 。另一种为移植栽培,是指在育苗18天~25天后将菜心漂浮苗移栽到大田。此方法可提高土地利用率,植株生长整齐,收获期集中,菜苔生长均匀,品质良好,节省种子。缺点是移植费力,且技木要求也高。一般中、迟熟菜心栽培采用此法 [20] 。幼苗子叶展开后及时去除窜苗、弱苗、病苗。
第五,病虫害的防治:Tamm L等研究了害虫和疾病对有机种植的危害,焦彦生等介绍了有机蔬菜病虫害的防治手段 [21] [22] [23] 。主要病害为花叶病,软腐病,腐烂病等。主要防治措施为移栽前喷施除草剂,尽量选用抗病性强的种子,不可过多施水,同时要注意移栽密度,不可与染病作物连作。主要虫害为黄曲条跳虫甲、小菜蛾、蚜虫等,主要防治措施为除去前作老叶枯茎;翻耕整畦时撒石灰灭幼虫。利用遮阳网、防虫网对蔬菜进行浮面覆盖,阻止多种害虫的侵入和产卵;安装频振式杀虫灯、诱色纸等;育苗时在苗床上方悬挂银灰色反光塑料薄膜,可避蚜;在温室悬挂黄色粘板,诱杀白粉虱、有翅蚜等。
第六,水肥管理:菜心移栽至大田后,当天浇施活根水,然后,每隔7天,喷灌海藻与蛋白混合物1次,视土壤水分情况,于每天下午喷水1次。对早熟、中熟、晚熟品种来说,全生育期喷灌施用海藻/蛋白混合物的次数分别为6~7次、8~9次和10~11次 [24] 。
第七,收获:菜心开始抽薹后既可以收获了 [25] ,有机菜心的收获必须采用人工的手段,收货后必须保鲜保存。
5. 结论
通过本次大田试验,发现有机种植可提高菜心的维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白等品质指标,且随着菜心的生育期变长,效果越突出,与常规种植相比差异越显著。在降低菜心的粗纤维和可滴定酸等品质指标方面也能显现出良好的效果。