夏秋屋顶菜园高温对菜心农艺性状的影响

唐文武，莫灿坤，李桂花，冯家雯，吴秀兰

（1.肇庆学院生命科学学院 广东肇庆 526061； 2.广东省农业科学院蔬菜研究所 广州 510640）

随着我国城镇化水平的飞速发展，人口不断向大中城市聚集，预计2030年城镇化率将达到75%～80%[1]。城镇化带来的城市人口增长使得蔬菜需求量庞大，与此同时，城市近郊耕地被住宅及工业用地所挤占，蔬菜生产基地远离城市导致蔬菜运输成本加大、供需脱节引起价格波动大以及叶菜损耗量大、新鲜度下降等一系列问题。近年来，屋顶菜园越来越被政府和城镇居民所重视，通过在屋顶等建筑物平台种植蔬菜作物，将蔬菜生产从农村引入城市，既能部分满足城镇居民蔬菜需求，还能优化居住环境，提高城镇居民生活质量[2]。

菜心（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.utilisTsen et Lee.）是华南地区特色蔬菜[3]，属于较不耐热喜冷凉的蔬菜，一年四季可种植，但高温会严重影响菜心的生长发育，导致菜薹细小，产量明显下降[4]。同时，夏季高温胁迫会影响菜心的正常生长和发育，导致其产量和品质下降[5-6]，但不同菜心品种耐热性有较大差异[7-8]。目前，菜心的耐热性研究主要采用人工气候箱等进行模拟试验，关于夏秋季节屋顶菜园自然高温环境下的菜心耐热性研究尚未见报道。笔者选择耐热性有差异的4个菜心品种，在盛夏至秋初的高温天气下开展耐热性研究，以期为菜心耐热育种和夏季高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选择生产推广面积较大、耐热性有差异的4份菜心品种为供试材料，其中‘四九-19’菜心的耐热性较强，‘油绿50天’‘油绿701’菜心的耐热性一般，而‘特青迟心4号’菜心的耐热性较弱[8]。4份菜心品种均由广州市农科院提供。

1.2 方法

试验在肇庆学院生物园基地和理工大楼8楼的屋顶菜园进行。2016年7月下旬播种，待幼苗长至3叶1心后，将材料移栽到露地定植作为对照，同时移栽到屋顶菜园的种植箱内栽培作为高温处理。试验采用随机区组设计，3次重复，每小区种植50株，行株距为15 cm×15 cm，正常田间管理，并记录每日屋顶和露地的最高温度。在菜心采收期，每小区随机取样10株，测定各品种的产量及相关农艺性状指标，包括产量、生物量（全株质量）、株高、薹长、薹粗、主薹质量、总叶数、叶片最大开展度、最大叶长与叶宽、最大叶片的叶柄长与宽等指标。

1.3 数据分析

采用DPS 9.5邓肯氏新复极差检验法（DMRT）进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 菜心生长期屋顶和露地的每日最高气温

由图1可知，在79 d的菜心生长期间，屋顶环境下每日最高气温超过35℃的有36 d，最高气温达到40℃；而对照每日最高气温超过35℃的仅11 d，最高气温为36℃。屋顶气温较对照平均增加2.4℃，说明在盛夏至秋初的屋顶菜园中，菜心栽培受到了一定的高温胁迫。

图1 菜心生长期间屋顶与露地的每日最高气温

2.2 屋顶高温对菜心产量和生物量的影响

图2 屋顶高温对菜心产量和生物量的影响

由图2可知，屋顶高温胁迫下4个菜心品种的产量及生物量均下降，平均下降幅度为14.15%、18.00%。其中‘四九-19’菜心的表现最好，在屋顶高温胁迫下产量只减少了4.27%，生物量减少了10.76%，与对照差异均未达到显著水平。‘特青迟4号’表现最差，其产量减少了24.28%，生物量减少29.27%，与对照差异均达到极显著水平。在高温胁迫下，‘油绿50天’的产量减少了12.04%，生物量减少16.95%，与对照差异均达到显著水平。‘油绿701’的产量减少了16.04%，生物量减少了15%，与对照差异均达到显著水平。该试验结果表明，屋顶高温胁迫对菜心产量及生物量性状指标有一定影响，但品种间差异较大。对耐热性强的‘四九-19’菜心生长影响较小，而耐热性差的‘特青迟4号’的产量受到较大影响。

2.3 屋顶高温对菜心株高和薹长的影响

由图3可知，在屋顶高温和露地对照中，各菜心品种间的株高及薹长差异均较小，平均下降幅度为-0.31%、4.58%。与对照相比，屋顶高温胁迫下的‘四九-19’‘油绿50天’‘油绿701’‘特青迟4号’菜心的株高分别减少4.6%、0.9%、-4.0%、-3.7%，且屋顶和对照间的差异均未达到显著水平。屋顶高温可下‘四九-19’‘油绿50天’‘油绿701’‘特青迟4号’菜心的薹长分别增加了7.3%、4.1%、2.2%、4.8%，但差异未达到显著水平。这些结果表明，屋顶高温胁迫对菜心株高和薹长的影响均不显著。

2.4 屋顶高温对菜心主薹粗和主薹质量的影响

主薹粗和主薹质量是决定菜心产量的重要农艺性状。由图4可知，4个菜心品种的主薹粗和主薹质量均有所下降，平均下降幅度为10.85%、14.08%。其中耐热性较强的‘四九-19’菜心主薹粗降低了3.2%，主薹质量降低了3.7%，屋顶高温和对照处理下差异均未达到显著水平。耐热性较差的‘特青迟4号’菜心对屋顶高温胁迫最敏感，其主薹粗降低了24.0%，主薹质量降低了24.4%，与对照差异均达到显著水平。在屋顶高温胁迫下，‘油绿50天’菜心主薹粗只降低了3.7%，但主薹质量下降了12.1%显著低于对照。‘油绿701’菜心主薹粗下降了12.50%，主薹质量下降了16.1%，与对照差异达到显著水平。

图3 屋顶高温对菜心的株高和薹长影响

2.5 屋顶高温对菜心叶片相关性状的影响

菜心的叶片性状与光能吸收利用和产物积累相关，可间接影响到菜心产量的形成。由表1知，屋顶高温对‘四九-19’‘油绿 50天’‘油绿 701’这3个品种的叶片开展度、最大叶长影响较小，屋顶与对照间差异未达到显著水平；但‘特青迟4号’的叶片开展度、最大叶长降低了16.9%、16.3%，且差异均达到显著水平。在最大叶宽、最大叶片的叶柄长与叶柄宽等性状的的表现方面，屋顶高温对4个菜心品种的性状影响都较小，与对照间差异均未达到显著水平。

图4 屋顶高温对4个菜心品种的主薹粗和主薹质量的影响

表1 屋顶高温对4个菜心品种植株叶相关性状的影响

3 讨论与结论

我国现有屋顶面积73万hm2，绝大部分被完全闲置，引入屋顶菜园能绿化环境、调节温度、降低社区噪声，具有良好的生态效益[9-10]。同时，屋顶菜园能满足部分市民的果蔬需求，是集休闲、观光与农作一体的菜篮子工程。近年来，屋顶菜园越来越被政府和城镇居民所重视。华南地区四季日照充足、雨量充沛，广东城镇中老年市民喜爱在屋顶阳台等建筑物平台种植菜心等叶菜，但屋顶菜园在夏秋季节温度较高，对菜心生长造成高温胁迫。研究表明，高温胁迫影响植物正常生理活动，会导致活性氧代谢失调并对生物大分子起到破坏作用[11]；高温胁迫对生物膜结构产生破坏和过氧化伤害，引发细胞膜透性增大，细胞内电解质外渗[12]。李荣华等[7]研究了高温胁迫下菜心的农艺性状表现，结果发现在高温胁迫下，菜心株高和薹长受影响较少，而薹粗和薹质量均出现不同程度的下降，认为高温胁迫下菜心产量的减少主要是薹粗的减少，其次是薹质量的减少。

本研究结果表明，屋顶高温胁迫会引起薹粗、主薹质量等性状指标下降，并导致菜心产量和生物量下降。但不同耐热性品种对屋顶高温胁迫的耐受程度不同，耐热性强的品种（‘四九-19’）的薹粗、主薹质量、产量和生物量虽有降低，但屋顶和对照处理间的差异未达到显著水平，表现出较强的抗高温胁迫能力。耐热性较差的品种（特青迟4号）在高温胁迫下部分农艺性状有较大降低，其中薹粗、主薹质量、产量和生物量等性状指标在屋顶和对照处理间的差异达到极显著水平，叶片开展度、最大叶长性状在屋顶和对照处理间的差异达到显著水平。屋顶高温胁迫下，‘油绿50天’‘油绿701’等耐热性一般品种的薹粗、主薹质量、产量和生物量性状与对照相比显著下降，但叶片开展度和最大叶长受屋顶高温影响较少。这些结果与前人研究基本一致[6-8]，这也表明，夏秋高温季节屋顶菜园在种植菜心时应选择耐热性强的品种（如‘四九-19’等），避免选择耐热性差的品种，尽量减少高温胁迫带来的损失。

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