不同前茬作物与种植密度对大蒜农艺性状的影响

李国清，丛新军，张大健，赵 娜，李国瑜

（1泰安市农业科学院，山东泰安 271000；2山东农业大学农学院，山东泰安 271000）

0 引言

不同农作物有效的轮作不仅可以实现土地资源的高效利用，还可以避免因作物重茬造成的土壤病虫害以及作物病虫害发生[1-2]。有研究表明[3-6]，不同前茬作物对后茬作物会有不同的影响，加大轮作种植力度不仅可以突破连作障碍，还可以改善农田土壤微生物种类和数量。大豆是重要的饲料和油料作物，大豆生长过程中根部会形成根瘤菌，本身具有固氮作用，会提高土壤氮素水平，而且豆科植物在收获后，碎屑和根部腐烂物会释放出有机氮化物[7-9]，可以给下季作物提供一定的养分[10-11]。谷子在收获后秸秆粉碎还田，经过腐烂腐化，能够有效提升土壤有机质含量。据泰安市统计年鉴统计分析，近3 a来，每年泰安市种植大豆面积2万hm2以上，谷子种植面积有近2000 hm2，大蒜也有一定的种植面积[12-14]。本研究利用2 种作物与大蒜种植的有效茬口优势，研究大豆大蒜轮作和谷子大蒜轮作种植模式，旨在实现两熟轮作，研究构建绿色种植制度，为实现菜豆、粮豆的轮作种植模式提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大豆品种选用‘齐黄34’，谷子品种选用泰安市农业科学院自选育品系‘金选6号’，大蒜选用金乡大蒜。

1.2 试验设计

试验于2021—2022 年在泰安市农业科学院试验基地进行(36.1952°N，117.1811°E)，地势平坦，肥力均匀。大蒜种植前大豆和谷子收获秸秆还田，2021年10月5日种植大蒜。其他管理同大田。

试验采用2因素随机区组试验（表1），A因素为前茬作物，分别为大豆茬(A1)、谷子茬(A2)；M 因素为大蒜种植密度，分别为行距20 cm、株距14 cm(M1)和行距20 cm、株距18 cm(M2)。小区面积为1.4 m×3 m，3次重复，随机排列。

表1 不同处理组合情况

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺形状调查 大蒜成熟期（2022 年5 月20 日）每个小区取20 株，分别测定株高、茎粗、鳞茎质量、鳞茎直径、鳞茎高度、地上部分鲜重等指标。株高为地表至植株顶部的长度，茎粗为茎杆基部的直径，鳞茎质量为单个蒜头的质量，鳞茎直径为单个蒜头的直径，鳞茎高度为单个蒜头基部值顶端的距离，地上鲜重为除去蒜头后地上茎杆质量。

1.3.2 产量测定 大蒜成熟后，每个小区收取蒜头，称重，计算大蒜鲜重。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行数据分析，采用LSD法分析显著性差异，采用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大蒜农艺性状的影响

由表2可以看出，大蒜的株高在不同前茬作物处理下表现出极显著差异(P＜0.01)，而大蒜的植株直径、鳞茎质量、鳞茎直径表现为在不同密度处理下差异显著(P＜0.05)，地上鲜重表现为在不同密度处理下差异极显著(P＜0.01)。与A2处理相比，A1处理能够更好提高大蒜株高、植株直径、鳞茎质量和高度以及地上鲜重等指标，说明前茬作物大豆比谷子更有利于大蒜的生长发育。M2处理下的大蒜各指标均高于M1处理，说明低密度处理有利于大蒜植株单株的生长发育。不同处理间的不同指标表现也存在差异。株高最高的处理为A1M2，与其他处理存在显著差异；植株直径、鳞茎质量和鳞茎直径最高的均为A2M2，与A2M1有显著差异；鳞茎高度最大为A1M1，与其他处理差异不显著。

表2 不同处理的大蒜植株农艺性状

2.2 不同处理大蒜各农艺性状的相关分析

由表3 可知，鳞茎质量与植株直径呈现极显著正相关(0.914**)；鳞茎高度与株高、直径以及鳞茎质量存在正相关，但是没有达到显著水平；鳞茎直径与株高存在负相关，与鳞茎高度存在正相关，而与植株直径、鳞茎质量存在极显著正相关，相关系数分别为0.885**、0.946**；地上鲜重与株高、直径、鳞茎质量、鳞茎高度和鳞茎直径等存在正相关，其中与植株直径和鳞茎质量存在极显著正相关，与鳞茎直径存在显著正相关。表明地上部分的生长对地下鳞茎的生长起到关键的作用，地上物质的积累为地下鳞茎生长提供有效的物质提供。

表3 不同处理大蒜农艺性状的相关分析

2.3 不同处理对大蒜产量的影响

从图1看出，A2处理的大蒜产量高于A1处理，M2处理的大蒜产量高于M1 处理，但从数据分析看，4 个不同处理之间没有达到显著差异，说明不同处理对大蒜的产量影响不明显。

图1 不同处理的大蒜产量分析

3 结论与讨论

合理轮作能够有效改善土壤微生物环境[15]，减少后茬作物病虫害的发生几率，不同作物轮作不仅能够改善作物的生长发育，还能够提升后茬作物品质[16-17]。有研究显示，与大豆的轮作模式中，种植下茬作物（如小麦、玉米等）时土壤中有益菌的相对丰度较高[18]，说明大豆对后茬作物起到肥力提升作用。本研究结果显示，前茬大豆和前茬谷子对大蒜的生长有不同的影响，前茬大豆更有力于大蒜的个体生长，可能是因为大豆有固氮作用，能够提升土壤氮素水平，更有效地为大蒜的生长发育提供一定的氮素肥料。从本试验结果看，A1 处理能够更好地提高大蒜株高、植株直径、鳞茎质量和高度以及地上鲜重等指标，说明前茬作物大豆比前茬作物谷子更有利于大蒜的生长发育。

合理的密植有利于作物充分利用环境光热水肥以及空间，密度增加会造成个体对资源的竞争[19-24]。在本研究中，大蒜在较低密度M2 处理下的大蒜各指标均高于较高密度M1 处理，说明低密度处理有利于大蒜植株单株的生长发育，作物种植密度的降低有利于个体获得更加充分的营养元素以及生态环境资源。在本研究中，M2 处理的大蒜鳞茎直径和鳞茎质量等指标均高于M1 处理，也充分说明合理密植对个体发育有促进作用。

产量的构成是由单株产量和群体构建共同决定的。在本试验中，处理间的各小区产量没有显著差异。从个体指标看，大蒜的个体指标以A1 处理高于A2处理，M2处理高于M1处理。A1M2处理比其他处理显著提高了大蒜的商品性指标。因此，在生产中可以通过优化前茬作物和种植密度来实现大蒜商品性指标的提升。