密度对旱地兰州百合干物质和养分累积的影响

林玉红，裴怀弟，李淑洁，石有太，陈 军

（甘肃省农业科学院 生物技术研究所，甘肃 兰州 730070）

作物优势群体建立是合理利用光热资源和增加产量潜力的重要途径[1-2]。密度是单位面积内栽培的作物个体数量，是作物群体的基础。种植密度是产量的重要限制因素，对作物的生长发育产生较大影响[3]。密度过高或过低均对作物的正常生长发育产生不利影响，只有在相对适宜的种植密度下才能促进作物的高产和高效[4]。干物质的累积量影响着作物的产量，而单株干物质量与群体干物质量存在相互矛盾。低密度玉米拥有较高的单株粒重，但成穗数少限制了高产；高密度下，由于养分供应不足，作物的养分吸收和籽粒灌浆受到影响，也会导致产量下降[5]。种植密度只有在一定范围内，群体干物质的积累量才会随着种植密度的增加而显著提高，籽粒产量随种植密度的增加而表现为正效应，当超过某一范围时，种植密度则表现为负效应[6]。兰州百合（Lilium davidii var.unicolor）是百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）川百合的变种，为多年生鳞茎草本植物[7]。在甘肃栽培已有400多年的历史，由于其药、食、赏兼用，经济价值高于其他经济作物，是甘肃省的名优特产之一，远销海内外[8-11]。兰州百合为无性繁殖作物，多年来种球的繁育均由农民按习惯方式自己生产，而且食用百合种球研究多集中在贮藏、打破休眠和繁育技术等方面，针对密度对兰州百合种球生长的影响研究尚未见报道。因此，开展种植密度对种球干物质及养分吸收累积规律影响研究，为大田生产制定合理种植密度与施肥方案，获取优质高产种球提供理论依据，对提高兰州百合种球商品性和品质具有重要的指导意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2017—2018年在兰州市七里河区西果园镇雨养二阴山区进行。试验供试材料选自当地农户自繁、根系繁茂未腐烂、大小均一、平均重量11 g的种球。试验设2个处理：低密度（64.95万株/hm2）、高密度（79.50万株/hm2）。随机区组设计，3次重复。小区面积14 m2，区组间留40 cm的走道，作为观察记载通道。种球生长2年内每年施用肥料量相同，均为有机肥10 500kg/hm2、磷酸二铵675kg/hm2、硫酸钾375kg/hm2。百合种植当年（4月14日）将所有肥料在种植前均匀撒于小区作为基肥一次性施入，百合生长第2年（4月13日）早春土壤解冻后，将所有追施肥料混合后，开沟深施于百合植株行间，覆土耙耱。

采样时间对应的生长天数和生长发育时期为38d（苗期）、60d（现蕾期）、90d（摘花期）、116d（摘花后26 d）、153d（枯萎前期）、192d（枯萎期）、327d（休眠期）、353d（翌年萌发期）、385d（翌年苗期）、410d（翌年现蕾期）、426d（翌年摘花期）、448d（翌年摘花后22 d）、478d（翌年膨大期）、500d（翌年枯萎前期）、533d（翌年枯萎期）。

1.2 测定项目

1.2.1 干物质和氮、磷、钾养分的测定 每小区按种植行依次挖取5株样品，将地上植株和地下鳞茎分开，鳞茎去根并擦去表面泥土，称量地上植株和地下鳞茎鲜重。将地上植株放入105℃烘箱内30 min，然后再将地上植株和地下鳞茎样品放入恒温干燥箱内，于80℃烘至恒重，称干重，折算干物质。烘干样经粉碎、过筛后，用硫酸-过氧化氢消煮法制备待测液，取待测液测定氮、磷、钾含量[12]。

1.2.2 试验数据的计算 按以下公式计算氮、磷、钾养分累积量[13]。样品氮养分累积量=样品干物质×样品含氮量；样品磷养分累积量=样品干物质×样品含磷量；样品钾养分累积量=样品干物质×样品含钾量。

1.3 统计分析

试验数据采用DPS软件和Excel 2007 进行分析和制图。

2 结果与分析

2.1 种植密度对兰州百合干物质累积的影响

由图1可知，种植密度对兰州百合干物质累积影响明显。生长第1年，高密度和低密度下，地上植株干物质累积速度均在38～60 d表现最大，累积速度分别为29.75，21.53kg/（hm2·d）。地下鳞茎干物质第1年累积速度，高密度种植下于38～60 d表现最快，为49.74kg/（hm2·d），而低密度则于90～116 d表现最快，为28.52kg/（hm2·d）。生长第2年，高密度下地上植株于385～410 d 干物质累积速度最大，为239.83kg/（hm2·d）；低密度于410～426 d 累积速度最大，为134.57kg/（hm2·d）。高密度下地下鳞茎干物质385～410 d 累积速度最快，为122.38kg/（hm2·d）；低密度于410～426 d 累积速度最快，为58.52kg/（hm2·d）。

种植密度影响不同生长年限种球生育期干物质累积变化动态特征。密度增加可使苗期至现蕾期地上植株、地下鳞茎干物质累积速度增大，干物质累积增多，但干物质快速持续累积的时间缩短，干物质累积峰值提前。摘花可使高密度种植下的种球干物质累积下降，造成地下鳞茎干物质累积波动。种球连续生长2年，高密度种植下，地上植株和地下鳞茎干物质累积呈“倒U”形变化曲线。

2.2 种植密度对兰州百合氮、磷、钾素吸收累积的影响

图1 种植密度对兰州百合干物质累积速度的影响

2.2.1 种植密度对兰州百合氮素吸收累积的影响 由图2可知，种植密度对兰州百合氮素吸收累积影响明显。生长第1年，高密度和低密度下，地上植株氮素吸收累积速度均在38～60 d表现最大，累积速度分别为0.47，0.41kg/（hm2·d）。地下鳞茎氮素吸收累积速度，高密度和低密度下均于60～90 d表现最大，累积速度分别为0.70，0.57kg/（hm2·d）。生长第2年，高密度种植下，地上植株和地下鳞茎氮素吸收累积速度于385～410d最大；低密度下地上植株和地下鳞茎氮素吸收累积速度410～426 d 速度最大。地上植株氮素吸收累积峰值到达时间，高密度在410 d，低密度在426 d，高密度比低密度提前16 d。密度增加可使生育前期地上植株、地下鳞茎氮素累积速度增大，氮素累积增多，氮素快速持续累积时间缩短，氮素累积峰值提前。高密度下生育后期兰州百合氮素累积峰值与低密度同期到达。

2.2.2 种植密度对兰州百合磷素吸收累积的影响 由图3可知，种植密度对兰州百合磷素吸收累积影响明显。生长第1年，高密度和低密度下，地上植株磷素吸收累积速度均在38～60 d表现最大，累积速度分别为0.06，0.04kg（/hm·2d）。地下鳞茎磷素吸收累积速度，高密度下116～153 d表现最快，累积速度为0.10kg（/hm·2d）；低密度下60～90 d表现最快，累积速度为0.10kg（/hm·2d）。生长第2年，高密度种植下，磷素吸收累积速度地上植株在385～410d最大，累积速度为0.39kg（/hm·2d）；地下鳞茎则在448～478 d 累积速度最大，为0.22kg（/hm·2d）。低密度下地上植株和地下鳞茎磷素吸收累积速度在410～426d最大。地上植株磷素吸收累积峰值到达时间，高密度在410 d，低密度在426 d，高密度比低密度提前16 d。密度增加可使兰州百合生育前期地上植株和第2年地下鳞茎磷素快速持续累积时间缩短，磷素累积峰值提前。

2.2.3 种植密度对兰州百合钾素吸收累积的影响 由图4可知，种植密度对兰州百合钾素吸收累积影响明显。生长第1年，高密度和低密度下，地上植株钾素吸收累积速度均在38～60 d表现最大，累积速度分别为0.56，0.39kg（/hm·2d）。地下鳞茎钾素吸收累积速度，高密度下153～192 d表现最大，累积速度为0.86kg（/hm2·d）；低密度下60～90 d表现最大，累积速度为0.65kg（/hm2·d）。生长第2年，高密度种植下，钾素吸收累积速度地上植株在385～410d最大，累积速度为2.25kg（/hm·2d）；地下鳞茎则在448～478 d累积速度最大，为1.80kg（/hm·2d）。低密度下地上植株和地下鳞茎钾素吸收累积速度在410～426d最大。

图2 种植密度对兰州百合氮素吸收累积速度的影响

图3 种植密度对兰州百合磷素吸收累积速度的影响

2.3 种植密度对枯萎期种球氮、磷、钾素吸收累积的影响

由表1可知，枯萎期第1年（192 d）和第2年（533 d）种球氮素吸收累积量，高密度与低密度相比较，差异均不显著（P＞0.05）。低密度下种球氮素吸收累积量第2年比第1年增加79.11%，而高密度下第2年比第1年增加48.34%。种球磷素吸收累积量，第1年枯萎期高密度与低密度相比较，差异达极显著水平（P＜0.01）。第2年枯萎期高密度与低密度相比较，差异不显著（P＞0.05）。低密度下种球磷素吸收累积量第2年比第1年增加72.48%，高密度下第2年比第1年增加11.56%。种球钾素吸收累积量，第1年枯萎期高密度与低密度相比较，差异达极显著水平（P＜0.01）。第2年枯萎期高密度与低密度相比较，差异不显著（P＞0.05）。低密度下种球钾素吸收累积量第2年比第1年增加21.45%，高密度下第2年比第1年则下降了20.09%。

图4 种植密度对兰州百合钾素吸收累积速度的影响

3 讨论

密度通过影响作物单体和群体的光合作用能力而影响单位面积的生产能力和生长状况[14]。兰州百合生长第1年，高密度种植下地上植株生长到90d（摘花期）开始衰落，而低密度种植下地上植株生长到116d（摘花后26 d）开始衰落，高密度种植地上植株衰落早于低密度种植26 d；高密度种植下地下鳞茎干物质累积在327d（休眠期）开始下降，而低密度种植下地下鳞茎干物质累积则在353d（翌年萌发期）开始下降，高密度种植地下鳞茎干物质累积下降早于低密度种植26 d。生长第2年，高密度种植下地上植株生长到426d（翌年摘花期）开始衰落，而低密度种植下地上植株生长到448d（翌年摘花后22 d）开始衰落，高密度种植地上植株衰落早于低密度22 d；高密度种植下地下鳞茎干物质累积在426d（翌年摘花期）开始第1次下降，于500d（翌年枯萎前期）进行第2次下降，而低密度种植下地下鳞茎干物质累积则在533d（翌年枯萎期）开始下降，高密度种植地下鳞茎干物质累积第1次下降早于低密度种植107d（图1）。不同种植密度下，种球氮、磷、钾素在不同生长发育时期吸收累积速度各不相同。旱地兰州百合生长过程中，摘花期前后地上植株和地下鳞茎均表现出对钾素的吸收大于对氮素与磷素的吸收，生长后期地下鳞茎对钾素的吸收累积依然处于较高水平。摘花期之后地上植株和地下鳞茎对磷素的吸收表现持续累积增加，因此，在生产中要早施、重施磷钾肥料，以保障种球生长发育所必需的磷钾元素。建议旱地兰州食用百合种球种植密度以60万～65万株/hm2为宜，合理密植获得优质、高产、商品性好的种球。

表1 种植密度对枯萎期种球氮、磷、钾养分吸收累积的影响kg/hm2