基于“3414”施肥方案的二年生桔梗主要性状的综合评价

2021-05-28金冬雪樊桓均宋子叶严一字

中国土壤与肥料 2021年2期

金冬雪，孙迪，樊桓均，宋子叶，严一字*

（1.延边大学农学院，吉林延吉 133002；2.海升集团彬县组培脱毒种苗繁育中心，陕西彬州 713500）

桔梗［Platycodon grandiflorum（Jacq.）A. DC.］为桔梗科桔梗属多年生草本植物，是我国传统道地药材之一。桔梗具有宣肺、祛痰、镇咳、消肿等功效［1］。桔梗既是一种药食同源植物［2］，也是一种观赏植物，另外，在保健品、化妆品等方面的应用也越来越广泛。

然而，随着对桔梗用途的深入研究，对桔梗的需求量也日益增加，野生桔梗资源早已无法满足当前市场的需求，从而进行了大量的人工栽培。在桔梗人工栽培过程中，由于各地桔梗生产技术标准参差不齐，导致人工栽培条件下桔梗的外观品质和产量差异较大［3］，造成上等品奇缺，次等品积压，使桔梗生产者的经济效益大大降低。因此，如何提高桔梗的产量和品质，是目前桔梗生产中亟待解决的问题。

栽培桔梗的产量和品质，不仅受气候、土壤等自然因素的影响，还受肥料因素的影响。而氮、磷、钾作为植物生长的三要素，既可以满足桔梗对基本营养元素的需求，促进植物正常生长发育，又可以提高植物的产量和品质，实现经济效益最佳化。但是，就目前桔梗施肥方面的研究而言，与粮食作物相比，研究者甚少，研究不够深入。廖兴国等［4］用盆栽方式进行正交试验，得出合理施用氮、磷、钾肥，既可以促进桔梗的生长发育，也可以提高桔梗产量和品质的结论。王静等［5］采用三因素二次D-饱和最优设计方案，结果表明施用氮、磷、钾能提高桔梗的产量和总皂苷含量等有效成分的累积。李霞等［6］通过正交设计研究表明：氮、磷、钾合理配施明显促进了一年生桔梗生长和产量的提高。王静等［7］通过在大田采用三因素二次D-饱和最优设计的研究方法，得出合理的氮、磷、钾配施能显著提高桔梗产量的结论。王小仲等［8］在贵州省关岭县，采用“3414”试验方案，得出不同肥料种类对桔梗一年生小苗生长和产量有明显促进作用的结论。张红燕等［9］研究结果表明有机肥、氮、磷、钾配施对桔梗有增产作用。王静等［5］通过氮、磷、钾三因素二次D-饱和最优设计（310）的研究方法，结果表明施肥是提高栽培药用植物产量和品质的重要措施。张晓虎等［10］试验表明合理施肥能够提高桔梗产量。祝丽香等［11］研究表明氮、磷、钾的积累对桔梗干物质生产、产量有重要作用。耿慧云［12］研究指出钾肥对桔梗产量和品质的影响较大。郭鑫年等［13］认为通过施用钾肥能够显著提高水稻产量。

然而前人的研究主要是探讨一年生桔梗施肥的方式和施肥的种类对桔梗产量的影响，而氮磷钾肥对二年生桔梗主要农艺性状和外观品质方面的研究却很少，特别是在北方寒冷地区的研究更少。而在桔梗的外观品质性状中，根长和侧根数的多少是衡量桔梗外观品质的重要指标，这主要是因为在桔梗加工过程中，需要进行扒皮处理，而根短、侧根数多则扒皮费工、损耗大，影响桔梗的价格，导致经济效益降低。

因此，本研究拟采用“3414”施肥方案，旨在通过氮磷钾肥料的不同配比组合，来探讨不同氮磷钾配比对北方寒冷地区桔梗主要农艺性状的影响，同时进一步研究氮磷钾配比在桔梗外观品质和产量上的效应，以确定本试验范围内最佳氮磷钾配比，为今后北方寒冷地区高产优质桔梗栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验在吉林省延吉市延边大学农学院实验基地进行，经度129.50，纬度42.88，所在地属季风性气候，春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽少雨，冬季漫长寒冷。年平均气温5.5℃，全年无霜期160 d，年平均降水量为479.0 mm，平均日照为2447.2 h，结冰日164 d。供试土壤类型为黑土，土质为砂土，土壤基础性状：有机质为23.64 g/kg，pH值为8.24，全氮为0.58 g/kg，碱解氮为26.6 mg/kg，全磷为12.71 g/kg，有效磷为292.33 mg/kg，全钾为15.59 g/kg，速效钾为106.6 mg/kg。

1.2 材料与方法

试验设计：采用“3414”施肥方案，设氮、磷、钾3个因素，各因素4个水平，14个处理。3次重复，随机区组排列。小区面积4.5 m ×16 m =72 m2。试验方案及氮磷钾施肥量见表1。

肥料种类及含量：氮肥为尿素（N 46%），磷肥为磷酸二铵（P2O546%，N 18%），钾肥为硫酸钾（K2O 50%）。每个小区肥料按配比混合后，采用条施的方法作为基肥一次性施入。

供试种子为品系延梗0303的种子。于2017年5月初播种，畦宽1 m，长16 m，过道宽0.3 m。播种前先开沟施肥，覆土后再开沟条播，每处理种10行，行距20 cm。待苗高3～4 cm时进行定苗，株距为5 cm，生长期间进行除草和浇水，于2019年9月末收获进行取样调查。

表1 桔梗氮磷钾肥“3414”试验设计（g/m2）

1.3 调查的性状及方法

每个小区在中间两行连续取10株，并对其主要性状进行调查。如株高、茎粗、茎叶鲜重、根长、根径、侧根数、单根鲜重、小区产量，测定方法参考金银兰［14］的方法。

经济系数计算方法：

经济系数 = 经济产量/生物学产量 = 单根鲜重/（地上部鲜重+单根鲜重）

1.4 数据处理

运用Excel 2007软件对试验数据进行整理，应用SPSS 17.0统计软件进行方差分析、多重比较及隶属函数法分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮磷钾配比处理对二年生桔梗地上部主要性状的影响

表2 为二年生桔梗地上部主要性状的方差分析结果，从表中可知除了茎粗的F值达到显著水平外，株高和茎叶鲜重的F值均达到极显著水平。

在株高方面，处理4的株高最大，CK的株高最小；在0.05水平上，处理4、6、13、14的株高均显著大于CK，其它处理与CK间均不存在显著差异。在茎粗方面，处理3的茎粗最大，处理7的茎粗最小；在0.05水平上，处理3、9、14的茎粗均显著大于CK，其它各处理与CK间均不存在显著差异。在茎叶鲜重方面，处理10的茎叶鲜重最大，CK的茎叶鲜重最小；在0.05水平上，仅有处理2与CK的茎叶鲜重间不存在显著差异，其他处理均显著大于CK。

表2 不同氮磷钾配比处理后的桔梗地上部性状的F值及多重比较

2.2 不同氮磷钾配比对二年生桔梗根部主要性状和经济系数的影响

不同氮磷钾配比处理后桔梗根部主要性状及经济系数的方差分析及多重比较结果见表3。从表3可知，除了根径的F值达到了显著水平外；根长、侧根数、单根鲜重、经济系数的F值均达到了极显著水平。

在根长方面，处理10的根长最大，CK的根长最小；在0.05水平上，所有处理的根长均显著大于CK。在根径方面，处理10的根径最大，CK的根径最小；在0.05水平上，处理3、6、7、10的根径显著大于CK，其它处理与CK的根径间均不存在显著差异。在侧根数方面，处理7的侧根数最少，处理12的侧根数最多；在0.05水平上，处理11、12的侧根数显著大于CK，处理6、7、10显著小于CK，其它处理与CK间均不存在显著差异。在单根鲜重方面，处理10的单根鲜重最大，处理6次之，CK最小；在0.05水平上，处理3、4、8、9、12与CK的单根鲜重间均不存在显著差异，其它各处理的单根鲜重均大于CK，特别是处理6和处理10表现突出。

在经济系数方面，处理2的经济系数最高，处理9的经济系数最低；在0.05水平上，只有处理4、8、9、10和14的经济系数显著小于CK，其它处理与CK无显著差异。

2.3 不同氮磷钾配比处理后二年生桔梗主要性状的隶属函数值分析

根据以上试验结果，采用隶属函数法对数据进行分析（表4），以期综合评价“3414”施肥方案处理后的二年生桔梗主要性状。将对桔梗的产量和外观品质影响较大的株高、根长、根径、单根鲜重、经济系数等性状的平均数值换算成隶属函数值，然后计算各性状的平均隶属函数值作为综合评定标准。其中根长、根径、单根鲜重、经济系数采用隶属函数值，株高和侧根数采用反隶属函数值。从表4可知，平均隶属函数值由高到低的顺序为：N2P2K3>N2P2K2>N2P3K2>N0P2K2>N2P1K2>N1P2K2>N3P2K2>N1P1K2>N2P2K1>N1P2K1>N2P2K0>N0P0K0>N2P0K2>N2P1K1。

除了处理4之外，钾肥用量高（2水平和3水平）的处理，如处理10、6、7、2、5、3、11、14的平均隶属函数值均较高，排在前8位，而钾肥用量低的处理排位靠后；除了处理5之外，磷肥和钾肥用量高（2水平和3水平）的处理，如处理10、6、7、2、3、11的平均隶属函数值均较高，排在前7位，而排在第7位的处理氮肥的用量是最高（3水平）的；而排在前3位的氮肥用量也较高。说明在氮磷钾肥用量均高时，有关桔梗产量和外观品质的性状表现优异，特别是多施用磷钾肥可提高桔梗的产量和外观品质。

表3 不同氮磷钾配比处理后的桔梗根部性状及经济系数的F值与多重比较

表4 不同氮磷钾肥配比处理后桔梗主要性状的隶属函数值

3 讨论

施肥是植物生产的重要措施，合理施肥既能够促进其生长发育，又能提高产量。通过氮磷钾三因素的肥料配比试验，14种氮磷钾配比组合处理后二年生桔梗的株高、茎粗、茎叶鲜重与CK均存在较大差异，而根部与产量和外观品质有关的性状也明显好于CK，其表现为根部的根长较长、根径较大、侧根数较少、单根鲜重较大。这与孙迪［15］的研究结果相似，但其与本研究采用的种子和土壤条件不同。本研究的土壤为沙土，且比较瘠薄。因此认为，在不同土壤条件下，桔梗的大田种植，离不开一定量的氮磷钾三大营养元素，应该重视氮磷钾肥的合理配施，特别是增加磷钾肥的用量，不仅能提高桔梗产量，而且能改善其外观品质。