生长条件对天津滨海地区油用牡丹生长结实的影响

刘 璐，翟彤彤，秘洪雷，于 璐，张 凯，张 清，田晓明，卜清军

（1.天津泰达绿化科技集团股份有限公司，天津 300457；2.天津泰达盐碱地绿化研究中心有限公司，天津 300457；3.天津市滨海新区气象局，天津 300457）

牡丹Paeonia suffruticosa为毛茛科芍药属牡丹组植物。牡丹的花可观赏，根可入药，籽可榨油，属我国特有资源植物。油用牡丹是指籽实产量高、含油量高、不饱和脂肪酸含量高的牡丹品种类型[1]，其种植适应范围广，在当前我国食用油缺乏的情况下其市场潜力巨大。在我国，油用牡丹主要是‘凤丹’牡丹P.ostia‘Feng Dan’和紫斑牡丹P.rockii两大类型。‘凤丹’牡丹又名铜陵牡丹或铜陵凤丹，属江南品种群，适宜生长于长江流域，主要集中在安徽铜陵；紫斑牡丹又名甘肃牡丹或西北牡丹，属西北品种群，适宜生长于北方半干旱地区，耐寒性较好，主要集中在甘肃的渭河、洮河和大夏河流域[2]。适宜华北地区气候条件的油用牡丹类型为‘凤丹’牡丹[3]。根据天津地区‘凤丹’牡丹引种试验观测记录[4]，其在天津露地栽培适应性较好，具有较强的抗寒性，可正常越冬，病虫害发生率低，生长旺盛，生态适应性和形态学特征较好，结实率可实现逐年稳步增加。

天津滨海地区原属于重盐碱地区，盐渍土壤的面积约为15 万hm2，地下水的埋藏深度较浅（0.5 ～1.0 m）、矿化度高（70 ～108 g/L），土壤含盐量高（0 ～30 cm 土层平均质量分数为4.21 g/kg，30 ～60 cm 土层平均质量分数为3.95 g/kg），土壤次生碱化显著，立地条件特殊，面临着土地重度盐渍化、水资源短缺和生态系统脆弱三大难题[5]。经过多年的土壤改良[6]，植物生存条件得到了极大的改善。李品芳等[7]的研究结果表明，天津滨海盐渍土经客土改良后盐渍化程度明显降低，土壤含盐量降到了适宜苗木生长的水平（小于3 g/kg）[8]，有机质含量增大，但土壤pH未改善，仍维持在8.0 左右。油用牡丹抗旱、抗寒、抗病性强，适应范围广。刘玉梅等[9]的研究结果表明，电导率和Na+含量可作为评价土壤是否限制栽植油用牡丹的关键指标，在土壤pH 低于9.0时油用牡丹可正常生长。因此，理论上油用牡丹在天津滨海立地条件下可正常生长。

相关研究结果表明，适度荫蔽的环境可提高油用牡丹籽的产量[10]，不同施肥处理对油用牡丹生长及种籽产量的影响呈现显著差异，且有机肥和复合肥混合施用条件下油用牡丹的结籽性较好[11-12]。牡丹根系为肉质根，耐旱忌涝，适宜生长在地势较高、排水条件良好的地块，因此起垄栽植可在一定程度上促进油用牡丹成活。为了了解油用牡丹在天津滨海地区的生长状况，提高该地区油用牡丹的种植成活率和牡丹籽产量，本研究中选取滨海新区一处土壤经客土改良的样地进行油用牡丹种植试验，对其在不同生长条件下的各项生长指标进行统计和分析。

1 材料与方法

1.1 样地概况

研究地点为天津市滨海新区第八大街道路旁泰达植物资源库（117.72°E，39.06°N）。年平均气温为12 ℃，年平均降水量为602 mm，土壤类型为滨海盐土。该区域原始地貌为海积平原，经客土改良及暗管排盐，当前土壤pH 为7.86，全盐质量分数为0.56 g/kg，有机质质量分数为25.79 g/kg，水解性氮质量分数为65.53 mg/kg，速效磷质量分数为45.38 mg/kg。

1.2 试验材料

实生苗相对于嫁接苗根系发达、生活力强、寿命长，因此在油用牡丹实际生产中多采用实生苗。为了使试验结果与实际生产相联系，选用适宜于华北地区生长的‘凤丹’牡丹2年生实生苗作为试验材料。所选幼苗为同一牡丹生产商同一批次生产，均为3 ～6 分支。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

采用三因素（郁闭度、施肥量和地形）裂区设计，3个区组，每区组面积为540 m2。将每区组划分为3个小区，称为主区，每主区面积为180 m2，在主区随机安排主处理，主处理分别设置为郁闭度0（编号L1）、郁闭度0.3（编号L2）及郁闭度0.6（编号L3），其中郁闭度0 处理为不进行遮阳处理，郁闭度0.3 处理为在枝叶生长季节使用单层遮阳网，郁闭度0.6 处理为在枝叶生长季节使用双层遮阳网。将每主区划分为3个小区，称为副区，每副区面积为60 m2，在副区内随机安排副处理，副处理分别设置为不施肥（编号S1），施用厩肥1.5 kg/m2、尿素0.01 kg/m2及磷酸二铵0.025 kg/m2（编号S2），施用厩肥3.0 kg/m2、尿素0.02 kg/m2及磷酸二铵0.050 kg/m2（编号S3）[5]，施肥时间为2019年9月栽植油用牡丹之前。将每副区划分为2个小区，称为第2 副区，每第2 副区面积为30 m2（5 m×6 m），在第2 副区内随机安排第2副处理，第2 副处理分别设置为平地栽植（编号T1）、平地起垄30 cm（编号T2）。每第2 副区内均栽植‘凤丹’牡丹90 株。

1.3.2 栽 植

2019年9月底栽植油用牡丹。引种前，对土壤喷洒绿亨1号进行消毒，并撒施辛硫磷颗粒防治地下害虫。栽植前将试验苗木尾部剪掉2 ～3 cm，然后将整株在50%多菌灵800 倍液中浸泡15 min。用铁锨挖直径15 ～20 cm、深30 ～35 cm的种植穴，株行距50 cm×60 cm，在每个种植穴中放入1 株牡丹小苗，采用“三埋两踩一提苗”的方法进行栽植，使根颈部低于地平面下2 cm 左右，并使根系舒展，然后踩实，使油用牡丹根部与土壤紧密结合。

1.3.3 指标测定

2020年8月上旬，待蓇葖果呈现蟹黄色并轻微裂开时，统计第2 副区内存活和死亡植株数量，以叶芽萌发、苗木长势旺盛为成活标准，计算成活率。在第2 副区内随机摘取10个完整的蓇葖果，分别测定蓇葖果的直径、单果质量及单果种籽质量，统计单果种籽数量，均取平均值。将第2 副区内的蓇葖果全部采摘，在阴凉处风干后剥出黑色籽粒，在80 ℃条件下烘干至恒质量后测定其干物质量，计算单位面积油用牡丹籽产量。蓇葖果直径用游标卡尺测量，蓇葖果质量、种籽质量用1/100 电子天平称量。

1.4 统计分析

使用R-3.6.3 软件进行统计分析。采用F检验分析区组、郁闭度、施肥量、地形及其交互作用对油用牡丹成活率、单位面积籽产量、蓇葖果直径、蓇葖果质量、单果种籽数量及单果种籽质量等指标的影响是否显著，对同一因素不同水平各指标的差异采用Tukey HSD 法进行多重比较，显著性水平均设为0.05。

2 结果与分析

2.1 生长条件对油用牡丹成活率的影响

不同生长条件下油用牡丹的成活率见表1，试验地块内油用牡丹的平均成活率为75.75%。

表1 不同生长条件下油用牡丹的成活率和籽产量†Table 1 Survival rate and seed yield of oil peony under different growing conditions

生长条件对油用牡丹成活率影响的F检验结果见表2。由表2 可知，施肥量对油用牡丹成活率具有显著影响（P＜0.01），区组、郁闭度、地形及各因素的交互作用对其并无显著影响（P＞0.05）。多重比较结果（表1）显示，S2、S3 施肥条件下油用牡丹的成活率显著高于S1（P＜0.05），而S2 与S3 之间无显著差异（P＞0.05）。

表2 生长条件对油用牡丹成活率影响的F 检验结果†Table 2 F test results of the effect of different growing conditions on survival rate of oil peony

2.2 生长条件对油用牡丹籽产量的影响

不同生长条件下油用牡丹的籽产量见表1，试验地块内油用牡丹的平均籽产量为60.99 kg/hm2。

生长条件对油用牡丹籽产量影响的F检验结果见表3。由表3 可知，郁闭度和施肥量对油用牡丹籽产量有显著影响（P＜0.01），区组、地形及各因素的交互作用对其无显著影响（P＞0.05）。多重比较结果（表1）显示，L3 郁闭度条件下油用牡丹籽产量显著高于L1（P＜0.01），S2、S3 施肥条件下油用牡丹籽产量显著高于S1（P＜0.01），S2 与S3 施肥条件下的籽产量无显著差异（P＞0.05）。

表3 生长条件对油用牡丹籽产量影响的F 检验结果†Table 3 F test results of the effect of different growing conditions on seed yield of oil peony

2.3 生长条件对油用牡丹果实性状的影响

不同生长条件下油用牡丹果实的性状指标见表4，试验地块内油用牡丹蓇葖果的平均直径为54.01 mm，蓇葖果平均质量为7.31 g，平均单果种籽数量为12.18，平均单果种籽质量为4.10 g。F检验结果表明，区组、郁闭度、施肥量、地形及各因素的交互作用对蓇葖果直径、蓇葖果质量、单果种籽数量和单果种籽质量等指标的影响均不显著（P＞0.05）。

表4 不同生长条件下油用牡丹果实的性状指标Table 4 Fruit characteristic indicators of oil peony under different growing conditions

3 结论与讨论

本研究结果表明，在天津滨海土壤改良地区，生长早期适当减少‘凤丹’油用牡丹的施肥量对其成活率及籽产量无显著影响，生长期间适度遮阳可提高其籽实产量，起垄栽植对其成活率、籽产量及果实性状指标均无显著影响。

在其他地区，引种‘凤丹’牡丹的平均成活率在90%以上，牡丹籽年产量在1 000 kg/hm2以上，蓇葖果直径高于90.00 mm，单果种籽数量高于30，单果种籽质量高于12.00 g，均高于本试验中的各指标值。如：在山东临沂，‘凤丹’牡丹2年生实生苗引种后翌年移栽成活率为97%，3年生苗牡丹籽产量为1 500 kg/hm2，5年生苗达到高产期，牡丹籽产量达5 700 kg/hm2[13]；在漯河不同生长环境下，‘凤丹’牡丹2年生苗栽植4 ～5 a后牡丹籽产量为1 801.5 ～2 292.0 kg/hm2，栽植6 a 后蓇葖果数量、蓇葖果直径、单果种籽数量和单果种籽质量的平均值分别为2.83、98.34 mm、40.01、13.05 g[14]。白晔等[3]在天津宝坻区南部盐化潮湿土环境下进行油用牡丹4 种繁育模式的栽培试验，第1年油用牡丹成活率接近山东菏泽地区的平均值，第2年开始成活率明显降低，说明此时油用牡丹对盐碱土壤的耐受性开始明显表现出来。可以看出，天津滨海盐碱地区油用牡丹的成活率、牡丹籽产量及果实性状指标均显著低于其他地区。

李品芳等[7]对天津滨海新区原生盐渍土与客土改良5 a 后土壤的理化性质和持水特性进行了比较后发现，客土改良土壤的盐渍化程度减弱，有机质含量增大，但持水特性和物理性质未明显改善，质地黏重的土壤结构是影响该地区土地资源开发利用的主要因素之一[15]。本试验区域土壤密度为1.30 ～1.50 g/cm3，未达到园林建植土壤密度低于1.30 g/cm3的建议值[16]。油用牡丹不宜生长在土壤黏重的地块[2]，这可能是造成本试验中油用牡丹成活率及各项生长指标水平较低的主要原因。另外，油用牡丹一般在定植后第4年进入高产、稳产期，本研究中籽产量和果实性状指标水平较低可能与定植1 a 的油用牡丹植株个体较小、结籽潜力尚未充分发挥有关。移植后进行平茬处理能显著提高油用牡丹的次年生枝数量，使植株能储存较多的营养物质，有利于后期牡丹籽产量的提高[17]，因此未进行平茬处理可显著降低籽产量及蓇葖果各项性状指标的水平。

天津滨海地区栽植观赏牡丹的建议施肥量[5]为立冬前每棵追施厩肥1.5 kg，施尿素0.02 kg/m2及磷酸二铵0.05 kg/m2。本研究结果表明，适当减少施肥量条件下的油用牡丹成活率及籽产量与建议施肥量条件下的指标值无显著差异。刘春洋[18]经研究发现，适量施用有机肥能增大‘凤丹’牡丹的叶面积和叶面积系数，促进蓇葖果发育，提高籽粒产量，高水平施肥量促进牡丹叶面积、叶面积系数、籽粒产量增大的效果不明显，且显著提高了牡丹籽粒的败育率。根据边际效应递减规律[19-20]，持续增加有机质及其他养分含量可能会降低油用牡丹的成活率和籽产量，且对其叶片净光合速率和籽实品质造成不良影响[21]。因此，在天津滨海地区，油用牡丹生长早期的施肥量可在建议剂量的基础上适当减少，但其最适宜施肥量有待进一步研究。

本研究结果表明郁闭度为0.6 时油用牡丹籽产量显著高于郁闭度为0 时的产量，这与前人关于遮阳对油用牡丹籽产量影响的研究结果基本一致。Han 等[10]经研究发现，20%的遮阳环境下‘凤丹’牡丹籽产量显著高于无遮阳、60%遮阳和80%遮阳环境下的籽产量；蔡艳飞等[22]经研究发现，在昆明地区50%～100%的自然光可能较为适合‘凤丹’牡丹生长。遮阳会改变油用牡丹生长的微环境，进而影响其光合产物形成、植株生长和产量水平[10]。经适度遮阳处理后，油用牡丹叶片中ABA含量有所降低，IAA 和GA3含量增加。ABA 控制叶片衰老，IAA 和GA3可促进植物生长，因此激素含量的改变显示出适度遮阳可促进植物生长、延缓衰老。遮阳条件下叶片SOD 和CAT 活性增加，导致H2O2和MDA 含量降低，叶片生长季节累积的H2O2会促进叶片衰老，MDA 含量可反映机体脂质过氧化的程度，因此适度遮阳延缓了叶片衰老或降低了细胞损伤程度，增加了光合产物，使得牡丹籽产量有所提高。相关研究结果[14]表明，油用牡丹生长4 ～5 a 达到最高产量之后，随着试验地郁闭度逐渐升高及牡丹植株间过度郁闭，油用牡丹籽产量呈现逐年下降的趋势。这是因为随着郁闭度的增大，林下种植的油用牡丹的日照时长和有效积温逐渐下降，特别是春秋季日照时长和有效积温的下降，对油用牡丹籽产量产生不利影响。另外，过度郁闭的生长环境易导致通风透光不良，植株向上徒长，病害发生严重，严重的病害不但影响油用牡丹当年的生长发育和营养积累，而且影响花芽分化，从而影响牡丹籽产量。因此，油用牡丹栽植后可根据当地环境条件适度遮阳。遮阳措施在高温季节可使油用牡丹免受高温日灼和病害侵染，且适度遮阳可改变油用牡丹生长的微环境，进而促进植株生长，提高产量，但过度遮阳会影响植株生长发育，降低产量。因此，在林下栽植油用牡丹的生长后期，应适时进行修剪，适当扩大油用牡丹的种植间距，以保证良好的通风透光条件，促进油用牡丹的生长发育和营养积累，减少病害发生。

起垄栽植可使土壤疏松、不易板结；可改善土壤透气性能，利于植物根系发育；可使排水通畅，抗旱防涝。起垄栽植使得土壤环境各方面得到改善，能有效提升作物产量，较多采用起垄栽植的作物有马铃薯、烟草、花生等[23-24]。油用牡丹为肉质根系，耐旱忌积水，但本研究结果表明，起垄栽植对油用牡丹的成活率、籽产量和果实性状等指标均无显著影响。这可能与天津地区降雨量较少、不易积水有关。考虑到起垄耕种相对于作畦耕种要耗费更多的耕地面积和人力，因此天津地区栽植油用牡丹不必采用起垄栽植的方式。

本研究结果的局限性主要体现在3个方面：试验周期较短，移栽1 a 后油用牡丹的结籽能力尚未充分发挥，而油用牡丹幼苗栽植后一般在第4 ～5年达到稳产水平；仅选用2个施肥量水平探究施肥量对油用牡丹生长指标的影响，降低了试验结果的实践推广价值；未对牡丹籽含油率、饱和脂肪酸含量及不饱和脂肪酸含量等生理指标进行测定和分析。为了提高天津滨海地区油用牡丹籽的含油率及牡丹籽油品质，提高油用牡丹的耐盐碱性和在滨海盐碱地区的适应性，后续可考虑补充施肥量梯度试验探究天津滨海地区油用牡丹生长最适宜的施肥量，研究栽植条件对油用牡丹籽含油率及各项生理指标的影响，选择耐盐碱品种进行杂交育种或基因育种。