趙明勇 陳維潔 馬賢森 郭 維 張 俊

（畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，貴州畢節(jié) 551700）

卷丹百合（Lilium lancifolium Thunb.）為百合科（Liliaceae Juss）百合屬（Lilium）多年生草本植物，集藥用、食用、觀賞價(jià)值于一體，在全國(guó)各地均有栽培[1-3]。卷丹百合富含蛋白質(zhì)、淀粉、果膠、糖、維生素及礦物質(zhì)，還含有多種活性物質(zhì)（如百合多糖、百合皂苷、磷脂、秋水仙堿等），是國(guó)家第一批通過(guò)的藥食兩用植物之一[4]，其鱗莖入藥具有潤(rùn)肺、止咳、清心、安神的功效，用于治療勞嗽咳血、陰虛燥咳、虛煩驚悸、精神恍惚、失眠多夢(mèng)[5]。近年來(lái)，隨著畢節(jié)地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進(jìn)，卷丹百合產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，但在其生產(chǎn)過(guò)程中肥料配比及施肥時(shí)間成為制約其發(fā)展的重要因素。本試驗(yàn)以卷丹百合鱗莖鮮產(chǎn)量為考核指標(biāo)，采用4因素5水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法[6]，研究了畢節(jié)市卷丹百合適宜的種植密度以及氮肥、鉀肥、磷肥施用量，以期為卷丹百合規(guī)范化種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所旱作科研基地，地理位置為東經(jīng) 105°16′、北緯 27°10′，海拔1 608 m，距離城區(qū)22 km左右，周圍無(wú)工廠、礦山等污染源。試驗(yàn)地年均日照時(shí)數(shù)1 377.7 h，年均氣溫為13℃，年均降水量955.9 mm左右（每年降水量的70%左右集中在5—9月），無(wú)霜期250 d左右。試驗(yàn)地肥力均勻、地勢(shì)平坦，土質(zhì)為壤土，前茬作物為玉米。

1.2 供試材料

試驗(yàn)卷丹百合品種為龍山卷丹，供試肥料為尿素（純 N≥46%）、硫酸鉀（K2O≥50%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5≥12%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量為目標(biāo)，選擇種植密度（x1）、施氮量（x2）、施鉀量（x3）、施磷量（x4）4 個(gè)試驗(yàn)因素作為研究對(duì)象，采用4因素5水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置36個(gè)處理組合，分為3個(gè)不完全隨機(jī)區(qū)組，在田間共實(shí)施36 個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積 3 m2（3 m×1 m），小區(qū)間留走道寬40 cm，重復(fù)間留走道寬50 cm，試驗(yàn)地四周栽種卷丹百合作保護(hù)行。

1.4 試驗(yàn)方法

2017年10月8日按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)栽種，選擇健康卷丹百合鱗莖作種，每個(gè)鱗莖重16 g左右，播種前采用百菌清500倍液浸泡種球15 min，取出晾干，然后開(kāi)溝條播，溝深10～15 cm，下種后覆土10 cm左右。根據(jù)設(shè)計(jì)用量施肥料，磷肥作為基肥一次性施用；鉀肥和氮肥作追肥施用，卷丹百合苗期施肥量占總量的30%，摘薹后施肥量占總量的70%。2018年3月21日左右出苗，5月25日作摘薹處理，留薹高60 cm左右，2018年7月22日收獲鱗莖計(jì)鮮產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)因素與水平編碼

1.5 測(cè)產(chǎn)方法

當(dāng)卷丹百合地上部分70%莖葉枯萎后，選擇天氣晴朗、土壤不粘鱗莖時(shí)采收。每小區(qū)鱗莖采挖后要清理泥土、莖葉和根須，全小區(qū)鱗莖稱重計(jì)產(chǎn)即為每小區(qū)鱗莖鮮產(chǎn)量。小區(qū)鱗莖鮮產(chǎn)量減去播種時(shí)卷丹百合種球重量即為卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量結(jié)果見(jiàn)表2，通過(guò)DPS數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行分析，得卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量（y）與試驗(yàn)種植密度（x1）、施氮量（x2）、施鉀量（x3）、施磷量（x4）4 個(gè)試驗(yàn)因素間的回歸方程：

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣及卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量結(jié)果

將卷丹百合試驗(yàn)鱗莖凈增鮮產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行方差分析，并對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（表3），F(xiàn)1=1.200＜F0.05（10.11）=2.86，差異不顯著，說(shuō)明試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，所選擇的試驗(yàn)因子及矩陣適合品種特性，也符合生產(chǎn)實(shí)際；F2=18.871＞F0.01（14.21）=3.07，說(shuō)明所建立的回歸方程在α=0.01水平上顯著，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與所采用的二次數(shù)學(xué)模型符合，方程與實(shí)際情況擬合程度較好，試驗(yàn)中未控因子對(duì)回歸方程的擬合影響較小，可進(jìn)一步分析各因子對(duì)產(chǎn)量的影響，篩選優(yōu)化卷丹百合的種植密度、施氮量、施鉀量和施磷量。

表3 卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量結(jié)果方差分析

2.2 效應(yīng)分析

2.2.1 主因素效應(yīng)分析。在無(wú)量綱線性編碼替換后，方程偏回歸系數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，直接比較其絕對(duì)值大小，就可以判斷各試驗(yàn)因子對(duì)卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量影響的重要程度。本試驗(yàn)中，4個(gè)因素對(duì)產(chǎn)量的影響順序?yàn)榉N植密度（x1）＞施鉀量（x2）＞施氮量（x3）＞施磷量（x4）。

2.2.2 單因素效應(yīng)分析。采用降維法，固定3個(gè)因素取零水平，得另一因素與產(chǎn)量的回歸子模型如下：

將各因素的水平編碼值分別代入式（2）、（3）、（4）、（5），對(duì)卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量作函數(shù)曲線，得圖1、2、3、4。

圖1 種植密度對(duì)卷丹百合產(chǎn)量的影響

圖2 施氮量對(duì)卷丹百合產(chǎn)量的影響

圖3 施鉀量對(duì)卷丹百合產(chǎn)量的影響

圖4 施磷量對(duì)卷丹百合產(chǎn)量的影響

從圖1可知，種植密度在[-2，1]范圍內(nèi)，隨著編碼水平的增大，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量不斷上升；在[1，2]范圍內(nèi)，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量則隨著編碼水平的增加呈降低趨勢(shì)。方程（2）中二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，方程有極大值，即當(dāng)x1取值為0.997時(shí)，卷丹百合可獲得最高產(chǎn)量23 948.11 kg/hm2。

從圖2可知，氮肥施用量在[-2，0]范圍內(nèi)，隨著編碼水平的提高，鱗莖凈鮮增產(chǎn)量不斷上升；在[0，2]范圍內(nèi)，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量則隨著水平的增加呈降低趨勢(shì)。方程（3）中二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，方程有極大值，即當(dāng)x2取值為0.219時(shí)，卷丹百合可以獲得最高產(chǎn)量22 234.1 kg/hm2。

從圖3可知，鉀肥施用量在[-2，0]范圍內(nèi)，隨編碼水平的提高，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量不斷上升；在[0，2]范圍內(nèi)，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量則隨著編碼水平的增加呈降低趨勢(shì)。方程（4）中二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，方程有極大值，即當(dāng)x2取值為0.442時(shí)，卷丹百合可獲得最高產(chǎn)量22 389.43 kg/hm2。

從圖4可知，磷肥施用量在[-2，0]范圍內(nèi)，隨編碼水平的提高，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量不斷上升；在[0，2]范圍內(nèi)，鱗莖凈增鮮產(chǎn)量則隨著編碼水平的增加呈降低趨勢(shì)。方程（5）中二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，方程有極大值，即當(dāng)x2取值為0.15時(shí)，卷丹百合可以獲得最高產(chǎn)量22 209.72 kg/hm2。

綜上所述，畢節(jié)地區(qū)卷丹百合要獲得高產(chǎn)，應(yīng)合理控制種植密度及氮磷鉀肥施用量。

2.3 回歸方程的模擬尋優(yōu)

根據(jù)《作物栽培數(shù)學(xué)模型概述及建模方法的選擇》，該試驗(yàn)處理組合總數(shù)為 625個(gè)，產(chǎn)量在19 500.00 kg/hm2以上的組合84個(gè)（占13.44%），各因素的頻率分布見(jiàn)表4?；貧w方程模擬結(jié)果表明，卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量≥19 500.00 kg/hm2的相應(yīng)農(nóng)藝措施為：栽培密度 477 240～512 760個(gè)/hm2，施氮量204.00～246.00 kg/hm2，施鉀量 242.70～282.30 kg/hm2，施磷量 204.00～246.00 kg/hm2。

表4 卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量≥19 500.00 kg/hm2的頻率分布

3 結(jié)論與討論

種植密度及施肥量對(duì)卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量的影響較大[7-9]。本文采用4因素5水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)研究建立了百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量與其栽培密度、施氮量、施鉀量、施磷量的數(shù)學(xué)模型，模型的擬合程度較好。種植密度、施氮量、施鉀量、施磷量對(duì)卷丹百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量的效應(yīng)呈一元二次拋物線，即產(chǎn)量隨著卷丹百合種植密度、施氮量、施鉀量、施磷量的增加而增加，但當(dāng)種植密度、施氮量、施鉀量、施磷量增加到一定程度，產(chǎn)量反而下降。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化分析，取95%置信區(qū)間，得出了百合鱗莖凈增鮮產(chǎn)量≥19 500 kg/hm2的相應(yīng)農(nóng)藝措施：栽培密度477 240～512 760 個(gè)/hm2，施氮量 204.00～246.00 kg/hm2，施鉀量 242.70～282.30kg/hm2，施磷量 204.00～246.00kg/hm2。

高彥寧[10]研究了百合的GAP基地不同施肥方法，根據(jù)百合生長(zhǎng)發(fā)育狀況及當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，考察了過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀對(duì)百合總皂苷含量、百合鱗莖產(chǎn)量的影響；研究了施用葉面肥鉬酸銨和磷酸二氫鉀對(duì)百合鱗莖產(chǎn)量以及總皂苷含量的影響，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，確定了最佳施肥方案（肥料用量換算為施氮量為 478.5 kg/hm2、施鉀量為 202.5 kg/hm2、施磷量為202.5 kg/hm2）。本試驗(yàn)結(jié)果的施鉀量和施磷量與其較接近，但施氮量差別較大，這可能與土壤肥力條件與氣候環(huán)境的差異有關(guān)。

胡運(yùn)霞[7]研究了施肥對(duì)卷丹百合產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響，結(jié)果表明：施用化學(xué)肥料可以顯著提高卷丹百合鱗莖的產(chǎn)量，處理中平衡施用氮、磷、鉀肥料配比的產(chǎn)量最高，為10 690 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益和純收益最高；各處理中百合鱗莖硝酸鹽含量最低的是對(duì)照處理，其次為氮、磷、鉀配比處理。由此表明，要降低鱗莖內(nèi)硝酸鹽含量，提高卷丹百合鱗莖產(chǎn)量，需要改變傳統(tǒng)的單一施用氮肥習(xí)慣，增施磷、鉀肥，配合施用氮、磷、鉀肥，可以明顯改善卷丹百合植株和鱗莖商品性狀，提高卷丹百合鱗莖產(chǎn)量。本試驗(yàn)提到的合理控制氮肥用量、配施適宜的磷肥和鉀肥施用量與其試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

彭秀輝[11]通過(guò)田間試驗(yàn)研究得出配方肥在百合生產(chǎn)上的施用量和應(yīng)用效果，結(jié)果表明：配方施肥能明顯改善百合經(jīng)濟(jì)性狀，且較大幅度地提高了百合鱗莖的商品果率和單產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增效，增產(chǎn)率可達(dá)20%以上；推薦卷丹百合的最佳肥料配方為氮肥255.0 kg/hm2、鉀肥 240.0 kg/hm2、磷肥 105.0 kg/hm2。本試驗(yàn)的施氮量與施鉀量與彭秀輝的研究結(jié)果比較接近，但施磷量差異較大，這可能與土壤類型、肥力條件和氣候環(huán)境的差異有關(guān)。

劉 兵等[12]研究了氮磷鉀配肥對(duì)百合產(chǎn)量的影響，綜合比較了百合肥料投入、鱗莖產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)，建立了百合施用氮、磷、鉀肥料的三元二次方程，從而獲得了百合種植中最佳施肥比例和施肥量。結(jié)果表明：百合實(shí)行氮、磷、鉀合理配方施肥，有利于百合生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高，最佳施肥量為氮肥為117.0 kg/hm2、鉀肥 117.0 kg/hm2、磷肥 91.5 kg/hm2。 本試驗(yàn)結(jié)果與其差異大。本試驗(yàn)得出的最佳施肥方案對(duì)應(yīng)的卷丹百合栽培密度為477 240～512 760個(gè)/hm2，而劉 兵等的最佳施肥方案對(duì)應(yīng)的百合栽培密度為166 650個(gè)/hm2，這可能是肥料施用量差異大的主要因素，其他如土壤類型、肥力條件等也有影響。

田間試驗(yàn)表明，在卷丹百合生產(chǎn)中要獲得更高的鱗莖鮮產(chǎn)量，應(yīng)重視百合的種植密度，合理控制氮肥、鉀肥、磷肥的施用量。采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，建立卷丹百合的高產(chǎn)栽培數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)模擬尋優(yōu)，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜性特點(diǎn)[13-15]。從模型中獲得的農(nóng)藝措施優(yōu)化組合方案可為同環(huán)境下卷丹百合栽培提供技術(shù)指導(dǎo)和參考，由于地域、氣候、地力、水肥等條件的影響，在卷丹百合生產(chǎn)上還需要結(jié)合種植地實(shí)際情況，在實(shí)踐中進(jìn)一步篩選尋優(yōu)。本試驗(yàn)結(jié)果均為1年數(shù)據(jù)，有待重復(fù)性試驗(yàn)予以進(jìn)一步驗(yàn)證和優(yōu)化。