紫蘇生長與產(chǎn)量對(duì)種植密度、施肥及種植方式的響應(yīng)

鄭梅琴，肖清鐵，呂榮海，鄭新宇，林瑞余*

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 金山學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院/福建省農(nóng)業(yè)生態(tài)過程與安全監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002；3.福建農(nóng)林大學(xué) 作物生態(tài)與分子生理學(xué)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002；4.福建省上杭縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，福建 上杭 364000)

紫蘇[Perillafrutescens(L.)Britt]是唇形科(Labiatae)紫蘇屬(Perilla)的一年生、直立草本植物，也是我國傳統(tǒng)的藥食兩用型作物，全草可入藥，在我國已有2 000多年的栽培歷史[1]。我國紫蘇資源極為豐富，分布于全國20多個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)[2]。紫蘇精油具有特異的香氣，富含黃酮類物質(zhì)、迷迭香酸、β-胡蘿卜素，具有抗氧化、保護(hù)血管、抗菌消炎、保護(hù)肝臟和抗癌以及改善抑郁和鎮(zhèn)靜等多種療效[3]。近年來，紫蘇產(chǎn)品供不應(yīng)求，種植規(guī)模逐步擴(kuò)大。如何實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效仍是紫蘇栽培面臨的重要問題。密度、施肥等栽培技術(shù)直接影響作物產(chǎn)量，構(gòu)建合理的栽培技術(shù)體系將為作物高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，但有關(guān)紫蘇栽培的研究較少[4-9]。一些研究表明，合理密植有助于提高紫蘇產(chǎn)量，但不同的研究結(jié)論不盡相同[4-6]。紫蘇產(chǎn)量差異除因品種、采收部位及種植的地理?xiàng)l件而異外，還受土壤及施肥、種植方式等措施影響。孫燕玲等[4]認(rèn)為每畝栽紫蘇4 700株較為合適，地上部產(chǎn)量為190.62 kg，徐麗等[5]認(rèn)為每畝栽1.07萬株的紫蘇葉片產(chǎn)量較高，可達(dá)1 295.6 kg；沈奇等[6]研究表明，奇蘇1號(hào)最適栽培密度為15.9萬株/hm2，籽粒產(chǎn)量可達(dá)1 578.90 kg/hm2，奇蘇3號(hào)最適栽培密度為18.9萬株/hm2，可產(chǎn)籽粒977.55 kg/hm2。朱小平等[7]發(fā)現(xiàn)紫蘇株高和干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)符合Logistic生長曲線方程，紫蘇的施氮量以75～150 kg/hm2為宜；劉秋月[8]研究表明，株距為30 cm的紫蘇在施肥 N：P：K為 6：4：3時(shí)產(chǎn)量較高，兼施硼肥的紫蘇產(chǎn)量最高。田世剛等[9]研究株行距為 40 cm × 25 cm時(shí)育苗移栽、點(diǎn)播、條播、機(jī)耕撒播、機(jī)耕機(jī)播對(duì)紫蘇的產(chǎn)量影響，發(fā)現(xiàn)育苗移栽紫蘇的產(chǎn)量最高，可達(dá)1 675.5 kg/hm2。有關(guān)種植密度、施肥措施及栽培方式等多因素對(duì)紫蘇生長及產(chǎn)量影響的研究尚未見報(bào)道。本研究從種植密度、施肥及種植方式3個(gè)方面探討栽培措施對(duì)紫蘇產(chǎn)量的影響，以期為紫蘇的高產(chǎn)栽培和養(yǎng)分調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 紫蘇栽培及田間管理

試驗(yàn)地位于福建省上杭縣廬豐鄉(xiāng)上坊村，地理位置為N24°59.832′，E116°28.481′，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫20 ℃，年平均降雨量137.2 mm，試驗(yàn)地為水稻田，前作冬季作物為白菜，土壤的基本理化性質(zhì)如下：pH 5.31，有機(jī)質(zhì)56.3 g/kg，全氮2.4 g/kg，速效氮50.7 mg/kg、全磷2.52 g/kg，速效磷274.4 mg/kg，全鉀467.6 mg/kg，速效鉀386.0 mg/kg。

2013年4月份，選擇陰涼天氣按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的種植密度進(jìn)行直接播種，另外一部分進(jìn)行育苗，到苗高10～15 cm，根據(jù)試驗(yàn)栽培方案移栽，后期對(duì)兩種不同的種植方式下的紫蘇按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行施肥，同時(shí)注意除草、培土。7月上旬至中旬采收紫蘇。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)的種植區(qū)域面積為10 m2。紫蘇栽培試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，考察種植密度、施肥及種植方式對(duì)紫蘇生長的影響。具體處理方案表1所示。

表1 紫蘇田間栽培方案

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 紫蘇生長指標(biāo)及生物量測(cè)定 在紫蘇成熟時(shí)取樣，各處理隨機(jī)選取紫蘇3株，測(cè)定其株高、地徑、根長和鮮質(zhì)量后，將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種，測(cè)定紫蘇分枝數(shù)、穗數(shù)、并脫粒獲得籽粒，按照根、莖葉、籽粒取樣，分別在60 ℃烘干48 h，測(cè)定紫蘇根、莖葉及籽粒的干質(zhì)量。株高、根長采用米尺測(cè)量，地徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)定，鮮質(zhì)量及干質(zhì)量測(cè)定采用感量為0.1 g電子天平，紫蘇產(chǎn)量以生物量表示，收獲指數(shù)=地上部生物量/全株生物量。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 統(tǒng)計(jì)分析采用Systat 12.0 軟件(SYSTAT公司)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)(P=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度、施肥及種植方式對(duì)紫蘇生長的影響

方差分析顯示，不同種植密度、施肥及種植方式不管是單一作用還是互作效應(yīng)，均對(duì)紫蘇的株高、地徑、根長、穗數(shù)等各指標(biāo)數(shù)據(jù)未造成顯著性差異。這表明一定程度上改變種植密度、施肥及種植方式并沒有明顯影響紫蘇的根、莖和穗數(shù)的生長情況。在紫蘇的分支數(shù)部分，種植方式的不同對(duì)其生長的影響呈現(xiàn)顯著性差異，而種植密度和施肥方式則對(duì)分支數(shù)的差異沒有顯著性影響。紫蘇千粒質(zhì)量、單株生物量在3種處理間存在顯著差異(表2)。

表2 紫蘇生長指標(biāo)方差分析

分析結(jié)果如表3，在不同栽培條件下，紫蘇株高在107.0～128.0 cm，均值為115.9 cm；地徑在8.7～10.0 mm，均值為9.4 mm；根長范圍為11.0～16.0 cm，均值為13.7 cm；穗數(shù)在23.7～60.3個(gè)，均值為38.1個(gè)；紫蘇有效分支數(shù)在9.3～14.3個(gè)，移栽方式均值為11.7個(gè)，高于直播的10.7個(gè)。

不同處理間紫蘇的千粒質(zhì)量存在顯著差異，以施肥的影響最大，不同施肥處理千粒質(zhì)量在3.03～3.19 g，混合施肥模式F3的千粒質(zhì)量最高(3.19 g)，施用復(fù)合肥F2處理的最低(3.03 g)；不同種植密度千粒質(zhì)量在3.06～3.21 g，中等密度(D2)的千粒質(zhì)量最大(3.21 g)；直播和移栽種植紫蘇的千粒質(zhì)量分別為3.09 g和3.16 g。在設(shè)定的各栽培組合中，以中等密度混合施肥直播(D2F3P2)處理的千粒質(zhì)量最高，達(dá)3.49 g(表3)。

在不同處理因素中，種植方式對(duì)單株生物量的影響最大，密度的影響較小(表3)。直播紫蘇的單株生物量均值為61.2 g，比移栽(52.1 g)高出17.5 %。施肥處理中以混合施肥處理F3的生物量最高(60.6 g/株)，依次是單施復(fù)合肥和有機(jī)肥處理的1.05倍和1.18倍。不同種植密度下，D1、D2、D3處理單株生物量分別為56.5 g、59.4 g和53.8 g，以中等密度處理的生物量最高。在本試驗(yàn)處理中，紫蘇單株生物量以D1F3P2組合的產(chǎn)量最高，達(dá)80.8 g，與D2F3P2組合(75.0 g)無顯著差異，是生物量最低的D2F1P2處理(42.3 g)的1.91倍。

表3 不同處理紫蘇的生長指標(biāo)

表中不同小寫字母代表各生長指標(biāo)在不同處理間差異顯著性(P<0.05)。

Different small letters in the form indicate significant among growth index under different treatments at 0.05 level.

2.2 密度、施肥及種植方式對(duì)紫蘇產(chǎn)量的影響

方差分析表明，紫蘇的理論產(chǎn)量在不同處理間均存在顯著差異，密度對(duì)紫蘇理論產(chǎn)量的影響最大，施肥方式的影響最小(表4)。紫蘇產(chǎn)量隨種植密度的增大而增大，株行距為30 cm×20 cm、25 cm×20 cm和20 cm×20 cm的紫蘇平均產(chǎn)量依次為9 445,11 880,13 462 kg/hm2，施用有機(jī)肥、復(fù)合肥、混合肥料的平均產(chǎn)量依次為：10 590,11 885,12 312 kg/hm2，混合施肥紫蘇的產(chǎn)量最高，比單施復(fù)合肥的高出16.3%。直播紫蘇的平均產(chǎn)量為12 486 kg/hm2，高出移栽(10 705 kg/hm2)16.6 %。在本研究中，紫蘇產(chǎn)量最高的組合為D3F2P2，達(dá)16 335 kg/hm2，是產(chǎn)量最低組合D1F3P1(7 618 kg/hm2)的2.14倍，與D3F3P2組合無顯著差異(表5)。

表4 紫蘇產(chǎn)量及其分配比例方差分析

紫蘇實(shí)測(cè)產(chǎn)量略低于理論產(chǎn)量，在不同處理間亦存在顯著差異(表4、表5)。實(shí)測(cè)產(chǎn)量隨種植密度、施肥與種植方式的變化規(guī)律與理論產(chǎn)量基本一致(表5)。株行距30 cm×20 cm、25 cm×20 cm和20 cm×20 cm處理的紫蘇平均產(chǎn)量依次為7 292，9 293,9 672 kg/hm2。施肥方式F1、F2、F3的平均產(chǎn)量依次為：8 040，8 601,9 617 kg/hm2，F(xiàn)3處理的產(chǎn)量是F1的1.20倍。直播的平均產(chǎn)量為9 185 kg/hm2，顯著高于移栽，比移栽(8 320 kg/hm2)高出10.4 %。在各處理中，D2F3P2組合的產(chǎn)量最高(11 425 kg/hm2)，是產(chǎn)量最低D1F1P2組合(6 513 kg/hm2)的1.75倍，與D3F3P2組合無顯著差異(表5)。

表5 不同處理紫蘇的生物學(xué)產(chǎn)量

表中不同小寫字母代表各生物學(xué)產(chǎn)量在不同處理間差異顯著性(P<0.05)。

Different small letters in the form indicate significant among biomass under different field treatments at 0.05 level.

2.3 密度、施肥及種植方式對(duì)紫蘇產(chǎn)量分配的影響

方差分析表明，種植密度、施肥及種植方式不僅顯著影響紫蘇的生物學(xué)產(chǎn)量，也在一定程度上影響產(chǎn)量在不同部位間的分配比例和收獲指數(shù)(表4),生物量在紫蘇根部的分配比受不同密度和種植方式影響，分配比依密度從低到高分別為17.5%、18.3%和17.4%，直播方式為18.3%，移栽方式為17.1%(圖1)。在不同施肥方式下根部的分配比間無顯著差異，平均值為17.7%。

生物量在紫蘇莖葉、籽粒的分配比受密度、施肥及種植方式的影響較小(表4)。紫蘇莖葉分配比從低密度到高密度依次為72.9%、73.2%和73.7%，在不同施肥方式下為72.6%、73.6%和73.6%，移栽方式為72.9%、直播方式為73.6%(圖1)；生物量在籽粒的分配比從低密度到高密度依次為9.5%、8.6%和8.9%，在不同施肥方式下為9.6%、8.7%和8.9%，移栽方式為10.0%、直播方式為8.0%(圖1)。在各處理中，根分配比D2F1P2組合最高，為20.7%，莖葉的分配比以D1F3P2組合最高，為76.0%，籽粒的分配比以D1F1P1組合最高，為15.2%。從收獲指數(shù)看，種植密度和方式顯著影響收獲指數(shù)，在不同施肥方式間無顯著差異，密度與施肥及密度、施肥與種植方式間存在互作關(guān)系(表4)。收獲指數(shù)從低密度到高密度依次為82.5%、81.7%和82.6%，移栽方式為82.9%、直播方式為81.7%，在不同施肥方式的均值為82.3%。收獲指數(shù)以D1F1P1組合最高，達(dá)85.70%(圖1)。

圖1 不同密度、施肥及種植方式紫蘇產(chǎn)量在根、莖葉、籽粒的分配比Fig.1 Biomass partition to root,stem and leaf,seed of Perilla frutescens under different density,fertilization and planting model

3 結(jié)論與討論

作物的生長發(fā)育與產(chǎn)量是作物本身基因和環(huán)境條件共同作用下通過復(fù)雜的生理生化活動(dòng)和生化代謝過程完成的。在一定的基因條件下，通過適宜的栽培技術(shù)可以使品種的優(yōu)良特性得到最大程度的發(fā)揮[10]。

本研究表明，紫蘇產(chǎn)量隨種植密度的增大而提高，行株距30 cm×20 cm、25 cm×20 cm和20 cm×20 cm處理的紫蘇生物學(xué)產(chǎn)量依次為9 445,11 880,13 462 kg/hm2，地上部收獲指數(shù)為82.5%、81.7%和82.6%，籽粒產(chǎn)量為855,1 006,1 211 kg/hm2，生物學(xué)產(chǎn)量高于實(shí)測(cè)產(chǎn)量7 292，9 293,9 672 kg/hm2，也高于孫燕玲等的研究結(jié)果[4-6]，籽粒產(chǎn)量介于奇蘇1號(hào)和奇蘇3號(hào)之間[6]，表現(xiàn)出較高的產(chǎn)量。種植密度對(duì)作物的生長影響是多方面的，它不僅影響葉面積指數(shù)、群體干物質(zhì)積累、光合勢(shì)、群體透光率[11]，還影響作物的籽粒數(shù)、穗長、千粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因子[12]，此外，種植密度還能改變肥料利用率、感病指數(shù)等，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量、品質(zhì)及其對(duì)施肥的響應(yīng)[13-14]。一些研究表明，紫蘇株高、單株穗數(shù)、單株產(chǎn)量與栽培密度呈顯著負(fù)相關(guān)，主穗粒數(shù)與栽培密度呈顯著正相關(guān)[6]，而本研究發(fā)現(xiàn)種植密度、施肥及栽培方式對(duì)紫蘇的株高、地徑、根長、穗數(shù)均無顯著影響。而單株產(chǎn)量隨栽培密度增加先升后降，這與沈奇等[6]的結(jié)論基本一致。分析可能的原因跟有效穗數(shù)有關(guān)，雖然前面分析總穗數(shù)在不同密度條件下無顯著性差異，但是很顯然千粒質(zhì)量部分是隨密度的增加先增大后減小，說明種植密度過高或過低對(duì)紫蘇的有效穗數(shù)均不利。紫蘇產(chǎn)量隨種植密度增大而增大，雖然密植條件下，個(gè)體發(fā)育受到限制，但單位面積的株數(shù)增多，群體效應(yīng)得到明顯體現(xiàn)，呈現(xiàn)增產(chǎn)的趨勢(shì)。

施肥是提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的重要措施之一[15]。施肥技術(shù)是否合理，不僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題，同時(shí)也是一個(gè)環(huán)境問題。施用無機(jī)肥可在短期內(nèi)達(dá)到肥效，而有機(jī)肥雖然效果慢，但能在一定程度上改良土壤結(jié)構(gòu)、改善土壤通透性和根際微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，改善作物的品質(zhì)[16]。本研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥與復(fù)合肥混合施用具有明顯促進(jìn)紫蘇生長的作用，單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量由高到低均表現(xiàn)為：混合施肥、復(fù)合肥和有機(jī)肥。這與前人發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥與復(fù)合肥配施可增加煙草[17]、柑橘[18]、蘋果[19]、檸檬[20]等作物的產(chǎn)量相一致，這是因?yàn)榕浜鲜┯脙煞N肥料，可以同時(shí)利用無機(jī)肥料養(yǎng)分含量高，能迅速提高土壤養(yǎng)分含量的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也利用了有機(jī)肥改善土壤有機(jī)質(zhì)活性和微生物區(qū)系、提高土壤各種酶的活性、提高土壤水分和養(yǎng)分利用率的優(yōu)點(diǎn)。長期施用，兩者可以相互促進(jìn)和補(bǔ)充，有明顯效果，在保證植物在整個(gè)生長過程中都有充足養(yǎng)分的同時(shí)，還有利于土壤的保護(hù)與長期利用[21-25]。無機(jī)肥料與有機(jī)肥料的混施，不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，還有利于作物的無公害栽培。

傳統(tǒng)的紫蘇種植以育苗移栽為主，該過程繁瑣、勞動(dòng)力需求高，但該技術(shù)操作精細(xì)、成活率高，對(duì)提高紫蘇單產(chǎn)起到積極作用[9]。直播栽培操作簡單、輕簡高效，適應(yīng)我國當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力缺乏的現(xiàn)狀[26]。但因其直接在大田環(huán)境下出苗，極易受不良?xì)夂蚧颦h(huán)境因素影響，往往導(dǎo)致幼苗個(gè)體存活率較低，一般可通過提高種植密度及合理的施肥策略來獲得高產(chǎn)[27-28]。采用何種栽培方式亦應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)成本等實(shí)際情況加以實(shí)施。田世剛等[9]研究發(fā)現(xiàn)株行距為 40 cm × 25 cm時(shí)育苗移栽紫蘇的籽粒產(chǎn)量最高，可達(dá)1 675.5 kg/hm2。本研究發(fā)現(xiàn)單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量均為直播方式優(yōu)于移栽方式。直播紫蘇的生物學(xué)產(chǎn)量為12 486 kg/hm2，比移栽的高出16.6%；單株產(chǎn)量直播紫蘇為61.2 g，比移栽的52.0 g高出17.7%，直播紫蘇實(shí)際收獲產(chǎn)量比移栽的高出10.4%，但直播紫蘇收獲指數(shù)低于移栽，這可能與直播紫蘇根系的損傷少有關(guān)。

綜合考察生物學(xué)產(chǎn)量、收獲指數(shù)及籽粒產(chǎn)量，以收獲地上部為目標(biāo)的紫蘇栽培以D3F3P2組合最佳，生物學(xué)產(chǎn)量為13 398 kg/hm2，莖葉產(chǎn)量9 877 kg/hm2，籽粒產(chǎn)量1 279 kg/hm2，實(shí)際生物學(xué)產(chǎn)量10 722 kg/hm2。

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