施肥对食用百合植株氮磷钾分布、鳞茎产量和品质影响的研究进展

李 琦，马忠明

(1.甘肃农业大学农学院,甘肃 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院,甘肃 兰州 730070)

百合是目前世界上最受欢迎的花卉种类之一，有着悠久的栽培历史。百合，由数十片肉质鳞片抱合而称百合[1]。百合有很多品种及名称，据《本草纲目》记载：“百合——名番韭，即百合蒜；一名强瞿，此物花叶根皆四向，故曰强瞿；一名蒜脑薯，因其根如大蒜，其味如山薯而名。”[2]。百合英文名称为Lily,是单子叶植物亚纲百合科Liliaccae百合属Lilium所有种类的总称，是多年生球根花卉，以其花大、色艳、花型丰富而成为世界著名的切花、盆花，有“球根花卉之王”的美誉[3]。

全世界百合约80种,中国是百合的发源地之一，也是野生百合分布最广的国家，全国有47个品种，主要分布在甘肃、四川、湖北、贵州、河南、陕西、山西、西藏、台湾等地[4-5]。其中，甘肃兰州(甜百合)与江苏宜兴(药百合)、湖南隆回、江西永丰(龙牙百合)为全国四大百合产地。共有包括以“兰州百合、卷丹百合、龙牙百合”为三大食用百合在内的十余个品种可供食用[6]。然而，在追求食用百合高产量的同时，也出现了一些问题，如：百合品质参差不齐、连作障碍严重、土壤耕地条件恶化、病虫害加剧等[7]。

有关通过改变传统施肥方式来实现“食用百合的高产量、高品质”，较早见于买自珍等[8]对兰州百合的田间研究。发展至今，主要的研究是百合在不同氮磷钾配比对百合各生育时期的土壤养分利用率及产量等的影响。

1 施肥对食用百合中氮磷钾分布的影响

1.1 食用百合的需肥规律

相对于非鳞茎作物，如麦类作物和油料作物等，不管是食用百合还是切花百合，这类鳞茎植物由于有地下鳞茎种球的存在，为百合的前期生长提供了一个较为丰富的养分基础，供给植株地上部的生长，因而并不需要仅从根系吸收外界的养分[9]。食用百合对外界环境养分进行吸收、积累和转移的现象如同萝卜、大蒜、甘蓝等许多块根、块茎类植物，即从现蕾到开花结束的整个开花期，是各植物组织部位迅速生长、吸收各类营养物质、积累生物总量和各养分量的主要时期；在生长后期，植株的地下鳞茎以对营养物的贮藏为主，地上部分各个植株组织中的各种养分通过韧皮部回流至地下部分[10-12]。

大量元素中，氮、磷、钾被称为“肥料三要素”，彼此间相互作用，相互影响[13]。而且植物生理学维茨效应表明，植株中任何一种营养元素的含量仅在适量的范围内会使植株的生长发育向着有利的方向发展[14]。因此,要根据作物的养分吸收规律平衡施肥[15]。早在1993年买自珍等[16]就根据宁夏固原地区食用百合的栽植情况调查研究后提出:在食用百合生长的当年中，要根据食用百合的需肥规律,氮肥宜早施、重施基肥,适量追施；磷肥以基施为宜；钾肥宜早施,基施或适量追施。同时，食用百合作为多年生植物，其从种球鳞茎生长发育成商品鳞茎至少需3年时间[18]。所以，对于两个以上的生产周期，就应在第二、三生长期大量补施磷、钾肥(大致秋栽百合是11月，春栽百合是3月)，以防后期脱肥。并且，单施氮、磷肥，百合植株各生长指标均有所提高,但增幅低于单施钾肥[17]。在此基础上，林玉红[18]、刘建常等[19]学者又在有关食用百合鳞茎膨大增重规律方面进行了研究，结果表明，在相同的施肥量条件下，百合植株以第二生长期的鳞茎膨大增重幅度最大，其次为第三生长期，以第一年为最低。并指出第三年生长期鳞茎膨大增重较低的原因在于：第三年的百合植株不仅在其生长前期生长过快，致使鳞茎养分消耗过多，而且，在其生长后期要早枯20 d左右。

综上可见，食用百合施肥要根据不同的种球品种，更要随着生育期的进程而因时制宜的施肥。这是因为食用百合在生长发育过程中，不仅在其生育前期要以种球鳞茎中的养分和水分作为生长发育基础，而且在其生长发育后期，也就是其营养生长转为生殖生长之后，植株的生长中心主要以地下鳞茎对营养物的贮存为主。

1.2 施肥对氮在食用百合中分布的影响

氮素被称为影响作物生长发育的生命元素，是植物体内如生物碱、酶类等多种生物化合物合成和积累的重要营养因子，也是影响植物生长和形成产量的最活跃因素[20]。

百合的地下鳞茎部分是作为植株初期生长的主要养分来源，所以在这个阶段，百合对环境土壤中氮的吸收作用不明显。到了百合中后期时植株需要吸收土壤中的氮素，故而百合在生长的中后期若土壤中氮素不足或过量，就会使百合植株的各项农艺性状降低[21-22]。在总结前人对食用百合和切花百合的养分吸收、转运规律性研究时发现：百合鳞茎作为库和源的复合体，在现蕾期之前，植株以消耗鳞茎中的氮素为主,植株整体的氮素累积量变化不大；在现蕾期至开花期，则是百合植株进行氮素分配重心由地上部分转向鳞茎的过渡时期；植株中氮的含量在半枯期即达到最大值，而且后两个时期鳞茎作为库积累养分以为来年生长做准备[16，23-24]。所以在百合种植的后期，及时补施氮肥显得尤为重要。

黄鹏[25]研究得出，食用百合植株地上部(叶片、茎秆)和地下基生根中氮的含量均在幼苗期最好，之后便呈下降趋势，氮的含量最低水平时期分别是半枯期和现蕾期。植株茎生根中氮的含量在现蕾期为最高，之后便一直下降。鳞茎中氮的含量现蕾期最低，开花期以后氮的含量虽然呈上升趋势，但所占比率却呈下降趋势。至于氮在食用百合生长后期于鳞茎中所占比例低的原因，通过衡量收获期与开花前期贮存性物质的转运量占鳞茎的比例发现，在纯氮处理下，食用百合植株在开花后茎叶贪青迟熟，净同化率低，以致贮存物质含量低，所占比例小[16]。

因而，要在食用百合生育后期及时补充适量养分，使其良好生长，一方面增长植株地下鳞茎内的贮存物，另一方面也可增强植株对秋冬季节环境变换的适应性，进而为植株的下一生育期奠定充实的物质基础。

1.3 施肥对磷在食用百合中分布的影响

研究表明，在土壤干旱或缺水条件下，磷肥的增施可促进根系的活跃吸收面积、根系延伸生长，从而增加了植株对养分的吸收范围和吸收量，提高作物的产量，同时也能减少土壤中硝态氮的累积和向深层次的运移[26-27]。

孙红梅等[28]研究发现，百合植株对磷的吸收高峰期是在极形期至孕蕾、现蕾初期，而磷的分配中心由地上部转向鳞茎的转折时期是现蕾期至开花期。林玉红[18]、郭友红等[23]、景艳莉[29]试验结果显示，在食用百合现蕾期之前，植株以消耗鳞茎中的磷素为主,养分主要分布在茎、叶中供其生长，植株中磷素的累积量变化不大。这与食用百合在生育前期植株对氮的消耗和分布一致。到现蕾期时，食用百合也和切花百合一样，其植株含磷量达全生育期最低水平；现蕾期之后，植株整体的磷素累积量迅速上升，供给地下鳞茎膨大和花蕾生长，在达到半枯期后趋于平缓。进一步研究还发现，由于纯磷处理的百合植株在开花后期净光合作用强，光合产物量高，所以在食用百合收获期时贮存性物质转运量高，所占比例大[16]。

在食用百合植株的当年生长季内，植株所含的磷在植株半枯期达到最大值，并且百合地上部磷累积量高于地下鳞茎，是地下鳞茎的1.11倍[25,30]。鳞茎中磷的含量在苗期时为最高，开花期时为最低，此后至采收期逐渐升高；茎、叶、根中磷的含量也在苗期为最高，至半枯期时茎、叶中的磷含量又会逐渐提高，但根系中磷含量则变化不明显[25,31]。这是因为在食用百合的生长中后期，植株地上部茎叶营养生长对磷的吸收累积量持续增高量要比植株地下鳞茎从根系吸收磷要多，而且干物质积累量也更多。

所以，在食用百合种植的后期对磷肥的补施管理，还是以土壤肥力状况为主，少施或者不施均可。

1.4 施肥对钾在食用百合中分布的影响

我国大部分地区，农田施肥过程中出现长期钾肥施用不均衡的现象，致使土壤缺钾，已成为农业生产中影响作物产量和品质的一个普遍存在的因素[32-34]。在一般情况下，如西瓜、马铃薯和百合等喜钾植物，对钾素的需求量高于氮素和磷素[35-37]。

研究结果表明，食用百合植株在幼苗期茎叶中钾的含量最高(约56.0%)，但到枯萎期时，百合地下鳞茎中钾的含量为最高(约88.3%)[29]。这是因为食用百合植株在生育前期钾对其地上部茎叶的生长起着促进作用，如对叶片色泽增绿、叶片数量增多、叶面积增大、叶片功能期延长以及对茎秆增粗增高[37]。地下基生根中的钾含量自幼苗期开始就表现为持续上升趋势，而茎生根中的钾含量则表现为自现蕾期达到最高峰之后就逐渐下降趋势。鳞茎中所含钾的量自种植伊始便开始下降，直到现蕾期达到最低值，在开花以后呈上升趋势。说明鳞茎的膨大对钾素的要求较高[26,36]。

百合植株在生育后期对钾的需求量较高，吸收高峰期为孕蕾期[31]。在百合植株的整个生育期中，植株地上部分的含钾量在幼苗期为最高，之后便随着生育进程的递进呈明显下降趋势，并且钾含量的降低幅度要较氮、磷大。有研究表明，对食用百合来说，其地下部钾含量在栽植后就一直呈现出下降的趋势，母鳞茎和新鳞茎中钾的含量分别在开花期和半枯期开始表现为上升趋势[36]。这与切花百合植株对钾素的吸收利用情况较一致[38]。这是因为在百合植株生长的中期时，百合鳞茎部位的养分累积基本趋于稳定，到生长后期时，其养分累积量又逐渐递增。

2 施肥对食用百合产量的影响

从土壤供肥能力和养分之间的相互作用来说，土壤的养分环境和合理的施肥至关重要[39]。适量施肥可提高作物的产量[40]。大量试验表明，百合在生长发育过程中对氮肥和钾肥的需求量比较高。龙牙百合施用氮、磷、钾比例以1∶0.8∶1为宜[41]；卷丹百合施肥总水平为N 120 kg/hm2,P2O593 kg/hm2,K2O 120 kg/hm2时产量最高[42]；新铁炮百合在定植后,在苗期以氮肥为主,比例为N∶P∶K=3∶1∶1，抽苔后，N∶P∶K=1∶1∶1，采花后，应少施磷、钾肥[43]；兰州百合施肥用量为N 225 kg/hm2，P2O5125 kg/hm2，K2O 185 kg/hm2，可达百合鳞茎最佳产量[44]。究其差别原因，根据林玉红等[45]对兰州百合、廖育林等[46]对隆回县龙牙百合的研究表明，化肥对百合产量的影响顺序为钾肥>氮肥>磷肥，并且氮、磷、钾肥配合施用可以使百合增产3.2%～36.1%。胡运霞[47]通过对卷丹百合的研究也得出，施肥对百合地下鳞茎的增重膨大效果顺序为PK处理>NK处理>NP处理。这与邓军文等[48]在粤北宜兴百合栽植区发现重施钾比重施氮和磷对百合增产效果更显著的结论相合。可见,食用百合施肥过程中要注意在其生育后期对钾肥的追施，这是因为：①钾对地下鳞茎干物质的累积起决定作用；②对于土壤质地轻的地区，若将钾肥全部基施易使土壤钾淋失，植株供钾量不足，影响其生长[49]。

进一步研究表明，施肥时期与作物各生育时期的生长速度相关[50]。对食用百合而言，氮肥以N(蕾+基)、钾肥以K(苗+基)施用，可克服土壤因含氮、钾量低而形成后期供钾不足的缺点,以满足其中后期对养分的需求，增产效果能达到极显著水平[51-52]。黄鹏[53]研究指出，在食用百合栽植过程中并不是施钾越多越好，平作和覆膜栽培模式下大鳞茎产量在中、高钾肥处理间不存在显著性差异，因而提出在平作和覆膜条件下钾肥施用量应分别控制在120和60 kg/hm2左右为宜。而在在相同的施钾量条件下，以二年生年增产幅度最大，其次为三年生，第一年最低。这与刘建常等[19]研究结果一致。其次，同一年中，不同施钾条件下食用百合产量也各不相同。研究表明，一年生食用百合施钾与不施钾相比增幅差异不显著。二年生和三年生食用百合产量在施钾225.0 kg/hm2时增幅最大，分别比上一年同比显著增产151.1%和104.1%[16]。

3 施肥对食用百合品质的影响

不同作物的最佳施肥量不同，所以只有合理的施肥量才能提高作物的品质指标，过量则会降低品质指标[54]。张悟民等[55]通过对卷丹百合施肥增产效应的研究结果显示，在卷丹百合施肥过程中以碳氮磷钾肥组合是合理的肥料结构，在提高产量的同时，还改善了百合品质。徐岩[56]在吉林引种并研究了施肥对兰州百合品质的影响后，也认为配施恰当的氮、磷、钾肥对百合鳞茎的品质有显著的经济效益，但若是过高的氮肥用量却会引起百合鳞茎中糖分含量的下降。这一点在赵欣楠等[57]对兰州百合施肥效果的研究中也得到证实，其研究结果表明，兰州百合的地下鳞茎部分的总糖、水溶性糖及粗淀粉含量会随着田间施氮量增加而均呈下降态势，但其粗纤维和粗蛋白含量则表现出“升-降-升”的“N”字型走势,并建议施氮量为60 kg/hm2时食用百合营养品质最佳。此外，张丹[44]通过研究施肥对兰州百合鳞茎中多糖和总皂苷含量的影响后得出，施氮240 kg/hm2，磷135 kg/hm2，钾150 kg/hm2时，多糖含量最高，为19.29%。施氮240 kg/hm2，磷90 kg/hm2，钾150 kg/hm2时，总皂苷含量最高，为2.03 mg/g。同时也有研究结果表明，单施钾肥225 kg/hm2，或与氮、磷肥配施150 kg/hm2时，百合鳞茎水溶性糖、粗淀粉、粗灰分、全钙及全镁含量均可达到最高峰值[58]。可能原因是钾素对其它矿质元素(钙、镁等)的吸收具有协同或抑制作用[59-60]。

不同肥料类别也对食用百合品质的影响不同，周日宝等[61]、曲伟红等[62]研究发现，以钾肥对提高百合产量、总糖和粗淀粉含量的作用最大，以磷肥对提高百合水溶性糖含量的作用最大,以氮肥对提高百合粗纤维和粗蛋白含量的作用最大。尤其是在无氮处理下，磷、钾肥配施可显著增加食用百合鳞茎的干物质生物量及氮、磷和钾养分累积量。也有研究结果表明，氮磷配施量越大对鳞茎中淀粉含量起负效应，而在氮、磷适量时可提高蛋白质、淀粉含量，其中，钾可以促进植株对氮素的吸收及缓解施用氮素对品质的不良影响[63-64]。此外，路喆[65]通过根外追施微量元素发现，在氮、磷、钾肥充足施用的基础上，叶面喷施锌、硼、锰肥后不仅能使百合植株适应不良环境的胁迫，还能提高鳞茎产量和品质。虽然在适量施用氮、磷、钾肥后，食用百合的各方面品质可以得到相应提高，但也表明，不同种植模式与钾素互作对商品鳞茎内部品质(粗蛋白、淀粉、蔗糖含量)而言以覆膜模式最好，垄作模式次之，平播模式最低[63]。

4 食用百合施肥研究展望

科学施肥是提高作物产量和品质的重要途径之一。尤其是氮磷钾肥的配施对作物的产量和品质的影响相对于肥料的单施起到了突出的作用，这一点已被众多其他作物的相关肥效试验所证明，如紫花苜蓿[66]、甘草[67]、小麦[68]、玉米[69]等。在食用百合施肥的研究过程中，不仅在氮磷钾单独施肥对百合植株的生长、产量和品质方面取得了一系列重要的进展，而且在氮磷钾肥相互配施处理下也有了关键的收获，这些都对指导食用百合的大田经济生产起着举足轻重的作用。近年来随着生态学、植物营养学、植物保护学等学科的交叉应用，关于施肥对百合作物的研究也在不断地深入。以下是对食用百合施肥方面的展望。

4.1 多种耕作措施的应用

多年以来通过施肥方式提高食用百合产量和品质的研究一直持续，但鲜有通过与其他耕作措施相搭配以提高肥料的利用效率的报道，现有的栽植措施多为露地平作。黄鹏[70]通过比较覆盖等高垄作与平作得出，前者能使百合的商品鳞茎产量增加21.2%；而且在此基础上，杨雨华[63]通过试验对比得出，垄作结合渗水膜覆盖可以有效提高兰州百合的产量，特别是在第3年要比垄作和平作提高25.07%和19.08%。此外，徐岩等[71]在总结前人的耕作试验结果并加以试验论证后提出，以首年平播、次年垄作的栽培模式，兰州百合的产量、质量均达到最佳的结合。所以通过打破多年来常规的平作栽培措施以提高大田百合生产的经济效益也是一项切实的举措。通过施肥与多种耕作措施配套不仅应用于粮食作物(如小麦、玉米等)，还应用于经济作物(如胡麻等)和药用作物(如当归、党参等)。而且，改变耕作措施并结合完善的施肥方法，也为种植地区的广大群众所接受。

4.2 生物有机肥的施用

生物有机肥具有营养元素齐全、富含有益微生物、可抗作物连作障碍等特点。通过生物有机肥于作物生产过程中的增施，可以提高土壤有机质含量、改良农田土壤的生物学特性与团聚体特性，从而提高土壤耕地质量[72]。生物有机肥中所含有益微生物的功能性作用，比如作物根系分泌物对根际土壤微生态形成起着关键的调和作用，是其他肥料所不能替代的。近些年以来，选择施用生物有机肥来代替部分化肥的施用，已经在作物肥效试验中崭露头角，国内外相关的研究也证实了这种可行性[73-74]。生物有机肥较化肥的优点也日渐为人们所认可。与此同时，绿色食品和有机食品在生产过程中对肥料的选择要求上，其总体原则就注明了要提倡使用安全、优质、高效的有机肥或生物有机肥。作为多年生作物的百合植株，也正好可以利用有机肥肥效长的特点。在其他作物方面，研究结果均表明有机肥与化肥配施起到平衡施肥的效果，这对解决当前化肥施用过量而引起的作物产量和品质下降、土壤肥力衰退、农田小气候恶化等一系列问题起着重要的作用[75]。总之，在通过施肥措施提高食用百合的产量和品质的途径中，生物有机肥与化肥结合的平衡施肥可以解决食用百合在农田生产过程中遇到的如耕地质量减弱、连作障碍、品种退化等诸多问题，这也是在实现农业可持续发展和推进农业现代化中的切实可行的操作点[76]。

4.3 专用肥施用

有关专用肥的研究成果已在多种作物上取得了应用，大部分应用于西瓜、土豆、兰花等果蔬作物和花卉作物。针对粮食作物的专用肥也在市场上逐渐活跃起来，有小麦专用肥、玉米专用肥等。由于专用肥是以现代高新技术和植物营养研究与施肥技术的应用推广为基础，相当于对口作物在本地区生长发育的“营养配餐”，能在作物当季的各个生育时期及时充分地补足当下所需的各类养分，这些养分不仅包含了作物所需的大量元素，也有作物所需的中微量元素，减少了因该地区土壤肥力不均、盐碱以及退化等因素造成的土壤肥力供给不足问题。所以，专用肥的应用不但能够保护环境，而且能够从整体上提高作物的产量和质量。由于食用百合本身需要多年连作的生长发育，致使其种植区土壤肥力贫瘠愈加严重、土壤理化性状持续恶化，再加上近年来百合主栽区降水减少等因素，研发并推广适用于当地百合栽植区的专用肥具有深刻的意义。

4.4 施肥对百合植株代谢物质影响的研究

植物体各功能器官中形成的初生代谢物及其次生代谢物对植物的营养生长和生殖生长起着调节作用。百合植株中氮磷钾等养分在根茎叶中运移分布情况及规律的研究成果现已收获颇丰，但对于植物体内内源激素、关键酶、次生物代谢物等合成及变化规律的研究较少。依据施肥对植物体内活性物质的影响作用，可以进一步阐明百合在生长发育过程中对环境变化的应答机制、干物质及特殊含有物(如：百合苷等生物碱)的合成与分配变化等。这些对以后研究百合的分子生物学、转基因技术等方面起着先导作用。