紫苏生长与产量对种植密度、施肥及种植方式的响应

郑梅琴，肖清铁，吕荣海，郑新宇，林瑞余*

(1.福建农林大学 金山学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学 生命科学学院/福建省农业生态过程与安全监控重点实验室，福建 福州 350002；3.福建农林大学 作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室，福建 福州 350002；4.福建省上杭县农业技术推广站，福建 上杭 364000)

紫苏[Perillafrutescens(L.)Britt]是唇形科(Labiatae)紫苏属(Perilla)的一年生、直立草本植物，也是我国传统的药食两用型作物，全草可入药，在我国已有2 000多年的栽培历史[1]。我国紫苏资源极为丰富，分布于全国20多个省(自治区、直辖市)[2]。紫苏精油具有特异的香气，富含黄酮类物质、迷迭香酸、β-胡萝卜素，具有抗氧化、保护血管、抗菌消炎、保护肝脏和抗癌以及改善抑郁和镇静等多种疗效[3]。近年来，紫苏产品供不应求，种植规模逐步扩大。如何实现高产高效仍是紫苏栽培面临的重要问题。密度、施肥等栽培技术直接影响作物产量，构建合理的栽培技术体系将为作物高产奠定基础，但有关紫苏栽培的研究较少[4-9]。一些研究表明，合理密植有助于提高紫苏产量，但不同的研究结论不尽相同[4-6]。紫苏产量差异除因品种、采收部位及种植的地理条件而异外，还受土壤及施肥、种植方式等措施影响。孙燕玲等[4]认为每亩栽紫苏4 700株较为合适，地上部产量为190.62 kg，徐丽等[5]认为每亩栽1.07万株的紫苏叶片产量较高，可达1 295.6 kg；沈奇等[6]研究表明，奇苏1号最适栽培密度为15.9万株/hm2，籽粒产量可达1 578.90 kg/hm2，奇苏3号最适栽培密度为18.9万株/hm2，可产籽粒977.55 kg/hm2。朱小平等[7]发现紫苏株高和干物质积累动态符合Logistic生长曲线方程，紫苏的施氮量以75～150 kg/hm2为宜；刘秋月[8]研究表明，株距为30 cm的紫苏在施肥 N：P：K为 6：4：3时产量较高，兼施硼肥的紫苏产量最高。田世刚等[9]研究株行距为 40 cm × 25 cm时育苗移栽、点播、条播、机耕撒播、机耕机播对紫苏的产量影响，发现育苗移栽紫苏的产量最高，可达1 675.5 kg/hm2。有关种植密度、施肥措施及栽培方式等多因素对紫苏生长及产量影响的研究尚未见报道。本研究从种植密度、施肥及种植方式3个方面探讨栽培措施对紫苏产量的影响，以期为紫苏的高产栽培和养分调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 紫苏栽培及田间管理

试验地位于福建省上杭县庐丰乡上坊村，地理位置为N24°59.832′，E116°28.481′，属于中亚热带季风气候，年平均气温20 ℃，年平均降雨量137.2 mm，试验地为水稻田，前作冬季作物为白菜，土壤的基本理化性质如下：pH 5.31，有机质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，全钾467.6 mg/kg，速效钾386.0 mg/kg。

2013年4月份，选择阴凉天气按照实验设计的种植密度进行直接播种，另外一部分进行育苗，到苗高10～15 cm，根据试验栽培方案移栽，后期对两种不同的种植方式下的紫苏按实验设计进行施肥，同时注意除草、培土。7月上旬至中旬采收紫苏。每个处理重复3次，每个重复的种植区域面积为10 m2。紫苏栽培试验采用随机区组设计，考察种植密度、施肥及种植方式对紫苏生长的影响。具体处理方案表1所示。

表1 紫苏田间栽培方案

1.2 测定方法

1.2.1 紫苏生长指标及生物量测定 在紫苏成熟时取样，各处理随机选取紫苏3株，测定其株高、地径、根长和鲜质量后，将样品带回实验室进行考种，测定紫苏分枝数、穗数、并脱粒获得籽粒，按照根、茎叶、籽粒取样，分别在60 ℃烘干48 h，测定紫苏根、茎叶及籽粒的干质量。株高、根长采用米尺测量，地径采用游标卡尺测定，鲜质量及干质量测定采用感量为0.1 g电子天平，紫苏产量以生物量表示，收获指数=地上部生物量/全株生物量。

1.2.2 数据处理 统计分析采用Systat 12.0 软件(SYSTAT公司)进行统计分析，测定结果以平均值±标准差表示。采用LSD法进行数据差异显著性检验(P=0.05)。

2 结果与分析

2.1 密度、施肥及种植方式对紫苏生长的影响

方差分析显示，不同种植密度、施肥及种植方式不管是单一作用还是互作效应，均对紫苏的株高、地径、根长、穗数等各指标数据未造成显著性差异。这表明一定程度上改变种植密度、施肥及种植方式并没有明显影响紫苏的根、茎和穗数的生长情况。在紫苏的分支数部分，种植方式的不同对其生长的影响呈现显著性差异，而种植密度和施肥方式则对分支数的差异没有显著性影响。紫苏千粒质量、单株生物量在3种处理间存在显著差异(表2)。

表2 紫苏生长指标方差分析

分析结果如表3，在不同栽培条件下，紫苏株高在107.0～128.0 cm，均值为115.9 cm；地径在8.7～10.0 mm，均值为9.4 mm；根长范围为11.0～16.0 cm，均值为13.7 cm；穗数在23.7～60.3个，均值为38.1个；紫苏有效分支数在9.3～14.3个，移栽方式均值为11.7个，高于直播的10.7个。

不同处理间紫苏的千粒质量存在显著差异，以施肥的影响最大，不同施肥处理千粒质量在3.03～3.19 g，混合施肥模式F3的千粒质量最高(3.19 g)，施用复合肥F2处理的最低(3.03 g)；不同种植密度千粒质量在3.06～3.21 g，中等密度(D2)的千粒质量最大(3.21 g)；直播和移栽种植紫苏的千粒质量分别为3.09 g和3.16 g。在设定的各栽培组合中，以中等密度混合施肥直播(D2F3P2)处理的千粒质量最高，达3.49 g(表3)。

在不同处理因素中，种植方式对单株生物量的影响最大，密度的影响较小(表3)。直播紫苏的单株生物量均值为61.2 g，比移栽(52.1 g)高出17.5 %。施肥处理中以混合施肥处理F3的生物量最高(60.6 g/株)，依次是单施复合肥和有机肥处理的1.05倍和1.18倍。不同种植密度下，D1、D2、D3处理单株生物量分别为56.5 g、59.4 g和53.8 g，以中等密度处理的生物量最高。在本试验处理中，紫苏单株生物量以D1F3P2组合的产量最高，达80.8 g，与D2F3P2组合(75.0 g)无显著差异，是生物量最低的D2F1P2处理(42.3 g)的1.91倍。

表3 不同处理紫苏的生长指标

表中不同小写字母代表各生长指标在不同处理间差异显著性(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、施肥及种植方式对紫苏产量的影响

方差分析表明，紫苏的理论产量在不同处理间均存在显著差异，密度对紫苏理论产量的影响最大，施肥方式的影响最小(表4)。紫苏产量随种植密度的增大而增大，株行距为30 cm×20 cm、25 cm×20 cm和20 cm×20 cm的紫苏平均产量依次为9 445,11 880,13 462 kg/hm2，施用有机肥、复合肥、混合肥料的平均产量依次为：10 590,11 885,12 312 kg/hm2，混合施肥紫苏的产量最高，比单施复合肥的高出16.3%。直播紫苏的平均产量为12 486 kg/hm2，高出移栽(10 705 kg/hm2)16.6 %。在本研究中，紫苏产量最高的组合为D3F2P2，达16 335 kg/hm2，是产量最低组合D1F3P1(7 618 kg/hm2)的2.14倍，与D3F3P2组合无显著差异(表5)。

表4 紫苏产量及其分配比例方差分析

紫苏实测产量略低于理论产量，在不同处理间亦存在显著差异(表4、表5)。实测产量随种植密度、施肥与种植方式的变化规律与理论产量基本一致(表5)。株行距30 cm×20 cm、25 cm×20 cm和20 cm×20 cm处理的紫苏平均产量依次为7 292，9 293,9 672 kg/hm2。施肥方式F1、F2、F3的平均产量依次为：8 040，8 601,9 617 kg/hm2，F3处理的产量是F1的1.20倍。直播的平均产量为9 185 kg/hm2，显著高于移栽，比移栽(8 320 kg/hm2)高出10.4 %。在各处理中，D2F3P2组合的产量最高(11 425 kg/hm2)，是产量最低D1F1P2组合(6 513 kg/hm2)的1.75倍，与D3F3P2组合无显著差异(表5)。

表5 不同处理紫苏的生物学产量

表中不同小写字母代表各生物学产量在不同处理间差异显著性(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、施肥及种植方式对紫苏产量分配的影响

方差分析表明，种植密度、施肥及种植方式不仅显著影响紫苏的生物学产量，也在一定程度上影响产量在不同部位间的分配比例和收获指数(表4),生物量在紫苏根部的分配比受不同密度和种植方式影响，分配比依密度从低到高分别为17.5%、18.3%和17.4%，直播方式为18.3%，移栽方式为17.1%(图1)。在不同施肥方式下根部的分配比间无显著差异，平均值为17.7%。

生物量在紫苏茎叶、籽粒的分配比受密度、施肥及种植方式的影响较小(表4)。紫苏茎叶分配比从低密度到高密度依次为72.9%、73.2%和73.7%，在不同施肥方式下为72.6%、73.6%和73.6%，移栽方式为72.9%、直播方式为73.6%(图1)；生物量在籽粒的分配比从低密度到高密度依次为9.5%、8.6%和8.9%，在不同施肥方式下为9.6%、8.7%和8.9%，移栽方式为10.0%、直播方式为8.0%(图1)。在各处理中，根分配比D2F1P2组合最高，为20.7%，茎叶的分配比以D1F3P2组合最高，为76.0%，籽粒的分配比以D1F1P1组合最高，为15.2%。从收获指数看，种植密度和方式显著影响收获指数，在不同施肥方式间无显著差异，密度与施肥及密度、施肥与种植方式间存在互作关系(表4)。收获指数从低密度到高密度依次为82.5%、81.7%和82.6%，移栽方式为82.9%、直播方式为81.7%，在不同施肥方式的均值为82.3%。收获指数以D1F1P1组合最高，达85.70%(图1)。

图1 不同密度、施肥及种植方式紫苏产量在根、茎叶、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 结论与讨论

作物的生长发育与产量是作物本身基因和环境条件共同作用下通过复杂的生理生化活动和生化代谢过程完成的。在一定的基因条件下，通过适宜的栽培技术可以使品种的优良特性得到最大程度的发挥[10]。

本研究表明，紫苏产量随种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处理的紫苏生物学产量依次为9 445,11 880,13 462 kg/hm2，地上部收获指数为82.5%、81.7%和82.6%，籽粒产量为855,1 006,1 211 kg/hm2，生物学产量高于实测产量7 292，9 293,9 672 kg/hm2，也高于孙燕玲等的研究结果[4-6]，籽粒产量介于奇苏1号和奇苏3号之间[6]，表现出较高的产量。种植密度对作物的生长影响是多方面的，它不仅影响叶面积指数、群体干物质积累、光合势、群体透光率[11]，还影响作物的籽粒数、穗长、千粒质量等产量构成因子[12]，此外，种植密度还能改变肥料利用率、感病指数等，进而影响作物的产量、品质及其对施肥的响应[13-14]。一些研究表明，紫苏株高、单株穗数、单株产量与栽培密度呈显著负相关，主穗粒数与栽培密度呈显著正相关[6]，而本研究发现种植密度、施肥及栽培方式对紫苏的株高、地径、根长、穗数均无显著影响。而单株产量随栽培密度增加先升后降，这与沈奇等[6]的结论基本一致。分析可能的原因跟有效穗数有关，虽然前面分析总穗数在不同密度条件下无显著性差异，但是很显然千粒质量部分是随密度的增加先增大后减小，说明种植密度过高或过低对紫苏的有效穗数均不利。紫苏产量随种植密度增大而增大，虽然密植条件下，个体发育受到限制，但单位面积的株数增多，群体效应得到明显体现，呈现增产的趋势。

施肥是提高作物产量和经济效益的重要措施之一[15]。施肥技术是否合理，不仅是一个经济问题，同时也是一个环境问题。施用无机肥可在短期内达到肥效，而有机肥虽然效果慢，但能在一定程度上改良土壤结构、改善土壤通透性和根际微生态环境，促进作物对氮、磷、钾养分的吸收，改善作物的品质[16]。本研究发现有机肥与复合肥混合施用具有明显促进紫苏生长的作用，单株产量和总产量由高到低均表现为：混合施肥、复合肥和有机肥。这与前人发现有机肥与复合肥配施可增加烟草[17]、柑橘[18]、苹果[19]、柠檬[20]等作物的产量相一致，这是因为配合施用两种肥料，可以同时利用无机肥料养分含量高，能迅速提高土壤养分含量的优点，同时也利用了有机肥改善土壤有机质活性和微生物区系、提高土壤各种酶的活性、提高土壤水分和养分利用率的优点。长期施用，两者可以相互促进和补充，有明显效果，在保证植物在整个生长过程中都有充足养分的同时，还有利于土壤的保护与长期利用[21-25]。无机肥料与有机肥料的混施，不仅节约了经济成本，还有利于作物的无公害栽培。

传统的紫苏种植以育苗移栽为主，该过程繁琐、劳动力需求高，但该技术操作精细、成活率高，对提高紫苏单产起到积极作用[9]。直播栽培操作简单、轻简高效，适应我国当前农业劳动力缺乏的现状[26]。但因其直接在大田环境下出苗，极易受不良气候或环境因素影响，往往导致幼苗个体存活率较低，一般可通过提高种植密度及合理的施肥策略来获得高产[27-28]。采用何种栽培方式亦应根据生产成本等实际情况加以实施。田世刚等[9]研究发现株行距为 40 cm × 25 cm时育苗移栽紫苏的籽粒产量最高，可达1 675.5 kg/hm2。本研究发现单株产量和总产量均为直播方式优于移栽方式。直播紫苏的生物学产量为12 486 kg/hm2，比移栽的高出16.6%；单株产量直播紫苏为61.2 g，比移栽的52.0 g高出17.7%，直播紫苏实际收获产量比移栽的高出10.4%，但直播紫苏收获指数低于移栽，这可能与直播紫苏根系的损伤少有关。

综合考察生物学产量、收获指数及籽粒产量，以收获地上部为目标的紫苏栽培以D3F3P2组合最佳，生物学产量为13 398 kg/hm2，茎叶产量9 877 kg/hm2，籽粒产量1 279 kg/hm2，实际生物学产量10 722 kg/hm2。

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