不同種植密度對薏苡生長及氮吸收的影響

張小明，李廣麗，王健健

（1.貴州省山地農(nóng)業(yè)機械研究所，貴州貴陽 550007；2.貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽 550007）

薏苡是貴州省重要的經(jīng)濟作物，黔西南州興仁縣更是有“中國薏仁米之鄉(xiāng)”稱號[1]。截至2017 年，貴州薏苡種植面積達5.13 萬hm2，占全國薏苡總面積的一半以上，僅興仁縣的種植面積就達2.33萬hm2[2]。貴州薏苡產(chǎn)量高，品質(zhì)優(yōu)，流通量最大[3]。2019 年，薏苡成為貴州省推進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命中藥材產(chǎn)業(yè)的重要單品之一，在產(chǎn)業(yè)扶貧中發(fā)揮了重要作用[1]。

目前，對薏苡的研究多集中在品種篩選、施肥量優(yōu)化、病蟲害防治等方面[4]，關(guān)于不同密度對薏苡生長及產(chǎn)量的影響研究報道較少。本試驗通過調(diào)查不同種植密度下的薏苡株高、葉片數(shù)、葉寬、葉長、莖粗、生物量、分蘗能力、根長、根粗、根顏色等指標，分析不同種植密度下的薏苡生長狀況；通過測定薏苡氮含量，分析不同種植密度下薏苡的氮素吸收和利用情況，揭示種植密度與薏苡生長和氮素吸收利用之間的關(guān)系，以期為改良薏苡種植技術(shù)、提高薏苡產(chǎn)量提供依據(jù)，為貴州薏苡產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2020年4月10日在貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實驗基地開展，9月10日結(jié)束，共計5個月。

1.2 試驗材料

試驗材料為興仁小白殼薏苡。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)置4 個種植密度處理，采用盆栽試驗（花盆規(guī)格49 cm×21 cm），密度設(shè)置為4 577 株∕667 m2（K1）、9 154株∕667 m2（K2）、14 000株∕667 m2（K3）、18 846株∕667 m2（K4），播種前每盆施加3 g尿素和3 g磷酸二氫鉀。

1.4 測定項目

薏苡地上部分形態(tài)特征指標測定：用直尺測量株高、葉寬、葉長，葉片數(shù)、有效分蘗數(shù)直接計數(shù)，用游標卡尺測量莖粗；薏苡收獲后在60 ℃烘箱內(nèi)烘干，再用電子天平測定其生物量。

根系測定指標：主根數(shù)直接計數(shù)，根長用直尺測量，根粗用游標卡尺測量。

薏苡各部分的氮含量采用靛酚藍比色法測定。

單株氮含量和氮吸收效率計算：

氮含量＝作物總氮含量∕作物總生物量×100%

氮肥利用率＝作物吸氮量∕施氮量×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 進行整理，利用GraphPad Prism6分析統(tǒng)計和繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對薏苡分蘗的影響

由表1 可見，不同種植密度對薏苡分蘗枝數(shù)量、分蘗枝角度、分蘗枝株高均存在影響；種植密度越大，分蘗枝數(shù)越少，分蘗枝之間角度越小，分蘗枝株高越小。其中K1 處理的分蘗枝數(shù)最多，達到4.8 枝；K2、K3 處理的分蘗枝數(shù)相差不大，K4 的分蘗枝數(shù)最少，平均只有2.3 枝；K1 與其他處理的差異達到顯著水平，K2、K3 之間差異不顯著，說明種植密度對薏苡分蘗能力有一定影響。分蘗枝的株高反映薏苡的生長狀況，也影響薏苡的最后產(chǎn)量；分蘗枝株高也受種植密度的影響，K1 處理的分蘗枝株高平均為45.3 cm，分別比K2、K3、K4 處理高16.11%、13.91%、37.90%；K2、K3 之間差異不顯著。不同處理的分蘗枝之間角度也有差別，其中K2 的分蘗枝角度最大，最大可達40°，K4 的分蘗枝角度最小。綜上，種植密度影響薏苡的分蘗能力，可通過合理密植，提高群體分蘗數(shù)量，增加群體收獲穗數(shù)，從而提高薏苡產(chǎn)量。

表1 不同種植密度下的薏苡分蘗情況

2.2 種植密度對薏苡株高和莖粗的影響

如圖1 所示，每個階段不同密度處理間的薏苡株高均有不同，但沒有明顯規(guī)律，第二周后K3 處理的株高均大于K2，K4 的株高始終最矮，說明不同種植密度對薏苡株高有影響。薏苡苗株高20 cm 左右開始移栽，從圖1 中看出，移栽2 周后，各處理的薏苡株高均達到30 cm 以上，開始分蘗，第二周到第四周薏苡生長最迅速；第二周時，株高K2＞K3＞K1＞K4，K4 與K3、K2 差異達到顯著水平，其他處理的差異未達到顯著水平；第四周到第六周，株高均為K3＞K1＞K2＞K8，此期間薏苡開始拔節(jié)；第六周到第八周，K4株高依舊最矮，且處于持平狀態(tài)，說明株高已經(jīng)停止生長，其他處理還在生長，K1生長最迅速，株高最高，K4 與K3 差異達到顯著水平，其他處理間差異未達到顯著水平；第八周到第十周，各種植密度的株高基本沒有變化，只有K1 有抽穗現(xiàn)象，其他處理均無，K4與K1、K3差異達到顯著水平。

圖1 種植密度對薏苡株高的影響

結(jié)果表明，薏苡莖粗隨著種植密度升高而減小，即K1＞K2＞K3＞K4，處理間差異達到顯著水平；莖粗為5.75～8.49 mm，最大值和最小值之間的差值達2.74 mm，表明種植密度是影響薏苡主莖粗細的重要因素。

2.3 種植密度對薏苡葉片的影響

如表2 所示，種植密度對薏苡葉片數(shù)量無明顯影響，對葉寬和葉長有影響，呈現(xiàn)出隨著密度增加而減小的規(guī)律，即K1＞K2＞K3＞K4。葉長，處理間無明顯差別；葉寬和葉片數(shù)，K1與其他處理的差異達到顯著水平，K2 與K3 之間無顯著差異，K4 與其他處理間差異達到顯著水平。葉長、葉寬、葉片數(shù)影響著葉面積，進而影響植株的光合作用，所以合理密植對于薏苡種植至關(guān)重要。

表2 種植密度對薏苡葉片指數(shù)的影響

2.4 種植密度對薏苡根系的影響

根是植物吸收營養(yǎng)的主要器官，其生長狀況影響植物地上部分的發(fā)育。由表3 可以看出，種植密度影響薏苡根的生長；其中主根數(shù)隨著種植密度增大而減小，即K1＞K2＞K3＞K4，K1 主根數(shù)最大，達27 根；K4主根數(shù)最少，與K1相差15根以上，K2和K3的主根數(shù)相當。根粗即為根直徑，不同種植密度處理間沒有明顯的規(guī)律，但大致趨勢是根直徑隨密度增加而變小，K1最大，與K2、K4的差異達到顯著水平，K3與K4之間差異也達到顯著水平，表明薏苡根直徑受種植密度影響。主根平均長度也呈現(xiàn)出隨密度增加而變小的規(guī)律，種植密度影響主根長，其中K4 與K1、K3 的差異達到顯著水平，K1、K2、K3之間無顯著差異。根顏色反映根的健康狀況，薏苡正常根為灰黃或黃白色，K2、K4的根顏色分別為暗黃色、黑黃色，說明根已經(jīng)出現(xiàn)病癥；K4 的根顏色已經(jīng)黑黃，說明根的健康狀況差，吸收功能減弱，表明種植密度會影響根的健康狀況。主根數(shù)、根直徑、根長度決定根體積和根面積，而根體積和根面積決定根的吸收功能，因此種植密度會影響根系生長，進而影響整體發(fā)育和最后產(chǎn)量。

表3 種植密度對薏苡根系的影響

2.5 種植密度對薏苡生物量的影響

由表4 可以看出，種植密度影響薏苡葉、莖、根干物質(zhì)的積累，不同種植密度的薏苡葉、莖、根生物量均表現(xiàn)為K1＞K3＞K2＞K4，K1 與K4 的葉、莖、根生物量差異均達到顯著水平；不同種植密度的薏苡單株生物量也表現(xiàn)為K1＞K3＞K2＞K4，極差達14.19 g，說明種植密度影響薏苡單株干物質(zhì)的積累。薏苡根冠比，4 種密度的薏苡根冠比差異未達到顯著水平，表明種植密度對薏苡的影響不明顯。

表4 種植密度對薏苡生物量的影響

2.6 種植密度對薏苡氮吸收的影響

作物對氮素的吸收、利用率及氮素在各器官的分配情況影響著作物生長和最終產(chǎn)量。種植密度對薏苡中氮素分配的影響如圖2 所示，不同種植密度的各器官氮含量為16.06～24.67 g·kg-1（干重）。同一密度處理下，各器官的氮含量具有差異，4 個處理下氮含量最高的器官均為葉，且明顯高于根和莖，根和莖的氮含量相差不大。薏苡葉中氮含量各處理差異未達到顯著水平，K2 與K1、K3、K4 的莖中氮含量差異顯著，根氮素含量差異未達到顯著水平，說明種植密度顯著影響莖中氮含量，但對葉和根中氮含量的影響不顯著。

圖2 不同種植密度下薏苡各器官的氮素分配情況

由表5 可以看出，不同種植密度的薏苡單株氮含量為18.83～21.37 g·kg-1，各種植密度間的氮含量有較小差異，未達到顯著水平，表明種植密度對薏苡氮含量的影響不明顯。薏苡氮素利用率隨種植密度增大呈先升高后降低的趨勢，其中K3 密度處理的薏苡氮素利用率最高，與其他處理差異顯著，表明種植密度對薏苡氮素利用率有一定影響，可以通過設(shè)置合理的種植密度來促進薏苡對氮素的利用率。

表5 種植密度對薏苡單株氮含量及氮素利用率的影響

3 小結(jié)

綜合分析，在K3 密度處理下，薏苡積累的生物量最高，枝數(shù)最多，氮素利用率最高，有利于薏苡產(chǎn)量提高，所以14 000株∕667 m2（K3處理）為本試驗最佳種植密度。