不同种植密度对薏苡生长及氮吸收的影响

2022-10-21张小明李广丽王健健

南方农业 2022年17期

张小明，李广丽，王健健

（1.贵州省山地农业机械研究所，贵州贵阳 550007；2.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳 550007）

薏苡是贵州省重要的经济作物，黔西南州兴仁县更是有“中国薏仁米之乡”称号[1]。截至2017 年，贵州薏苡种植面积达5.13 万hm2，占全国薏苡总面积的一半以上，仅兴仁县的种植面积就达2.33万hm2[2]。贵州薏苡产量高，品质优，流通量最大[3]。2019 年，薏苡成为贵州省推进农村产业革命中药材产业的重要单品之一，在产业扶贫中发挥了重要作用[1]。

目前，对薏苡的研究多集中在品种筛选、施肥量优化、病虫害防治等方面[4]，关于不同密度对薏苡生长及产量的影响研究报道较少。本试验通过调查不同种植密度下的薏苡株高、叶片数、叶宽、叶长、茎粗、生物量、分蘖能力、根长、根粗、根颜色等指标，分析不同种植密度下的薏苡生长状况；通过测定薏苡氮含量，分析不同种植密度下薏苡的氮素吸收和利用情况，揭示种植密度与薏苡生长和氮素吸收利用之间的关系，以期为改良薏苡种植技术、提高薏苡产量提供依据，为贵州薏苡产业的健康发展提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2020年4月10日在贵州大学生命科学学院实验基地开展，9月10日结束，共计5个月。

1.2 试验材料

试验材料为兴仁小白壳薏苡。

1.3 试验设计

本试验设置4 个种植密度处理，采用盆栽试验（花盆规格49 cm×21 cm），密度设置为4 577 株∕667 m2（K1）、9 154株∕667 m2（K2）、14 000株∕667 m2（K3）、18 846株∕667 m2（K4），播种前每盆施加3 g尿素和3 g磷酸二氢钾。

1.4 测定项目

薏苡地上部分形态特征指标测定：用直尺测量株高、叶宽、叶长，叶片数、有效分蘖数直接计数，用游标卡尺测量茎粗；薏苡收获后在60 ℃烘箱内烘干，再用电子天平测定其生物量。

根系测定指标：主根数直接计数，根长用直尺测量，根粗用游标卡尺测量。

薏苡各部分的氮含量采用靛酚蓝比色法测定。

单株氮含量和氮吸收效率计算：

氮含量＝作物总氮含量∕作物总生物量×100%

氮肥利用率＝作物吸氮量∕施氮量×100%

1.5 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2016 进行整理，利用GraphPad Prism6分析统计和绘制图形。

2 结果与分析

2.1 种植密度对薏苡分蘖的影响

由表1 可见，不同种植密度对薏苡分蘖枝数量、分蘖枝角度、分蘖枝株高均存在影响；种植密度越大，分蘖枝数越少，分蘖枝之间角度越小，分蘖枝株高越小。其中K1 处理的分蘖枝数最多，达到4.8 枝；K2、K3 处理的分蘖枝数相差不大，K4 的分蘖枝数最少，平均只有2.3 枝；K1 与其他处理的差异达到显著水平，K2、K3 之间差异不显著，说明种植密度对薏苡分蘖能力有一定影响。分蘖枝的株高反映薏苡的生长状况，也影响薏苡的最后产量；分蘖枝株高也受种植密度的影响，K1 处理的分蘖枝株高平均为45.3 cm，分别比K2、K3、K4 处理高16.11%、13.91%、37.90%；K2、K3 之间差异不显著。不同处理的分蘖枝之间角度也有差别，其中K2 的分蘖枝角度最大，最大可达40°，K4 的分蘖枝角度最小。综上，种植密度影响薏苡的分蘖能力，可通过合理密植，提高群体分蘖数量，增加群体收获穗数，从而提高薏苡产量。

表1 不同种植密度下的薏苡分蘖情况

2.2 种植密度对薏苡株高和茎粗的影响

如图1 所示，每个阶段不同密度处理间的薏苡株高均有不同，但没有明显规律，第二周后K3 处理的株高均大于K2，K4 的株高始终最矮，说明不同种植密度对薏苡株高有影响。薏苡苗株高20 cm 左右开始移栽，从图1 中看出，移栽2 周后，各处理的薏苡株高均达到30 cm 以上，开始分蘖，第二周到第四周薏苡生长最迅速；第二周时，株高K2＞K3＞K1＞K4，K4 与K3、K2 差异达到显著水平，其他处理的差异未达到显著水平；第四周到第六周，株高均为K3＞K1＞K2＞K8，此期间薏苡开始拔节；第六周到第八周，K4株高依旧最矮，且处于持平状态，说明株高已经停止生长，其他处理还在生长，K1生长最迅速，株高最高，K4 与K3 差异达到显著水平，其他处理间差异未达到显著水平；第八周到第十周，各种植密度的株高基本没有变化，只有K1 有抽穗现象，其他处理均无，K4与K1、K3差异达到显著水平。

图1 种植密度对薏苡株高的影响

结果表明，薏苡茎粗随着种植密度升高而减小，即K1＞K2＞K3＞K4，处理间差异达到显著水平；茎粗为5.75～8.49 mm，最大值和最小值之间的差值达2.74 mm，表明种植密度是影响薏苡主茎粗细的重要因素。

2.3 种植密度对薏苡叶片的影响

如表2 所示，种植密度对薏苡叶片数量无明显影响，对叶宽和叶长有影响，呈现出随着密度增加而减小的规律，即K1＞K2＞K3＞K4。叶长，处理间无明显差别；叶宽和叶片数，K1与其他处理的差异达到显著水平，K2 与K3 之间无显著差异，K4 与其他处理间差异达到显著水平。叶长、叶宽、叶片数影响着叶面积，进而影响植株的光合作用，所以合理密植对于薏苡种植至关重要。

表2 种植密度对薏苡叶片指数的影响

2.4 种植密度对薏苡根系的影响

根是植物吸收营养的主要器官，其生长状况影响植物地上部分的发育。由表3 可以看出，种植密度影响薏苡根的生长；其中主根数随着种植密度增大而减小，即K1＞K2＞K3＞K4，K1 主根数最大，达27 根；K4主根数最少，与K1相差15根以上，K2和K3的主根数相当。根粗即为根直径，不同种植密度处理间没有明显的规律，但大致趋势是根直径随密度增加而变小，K1最大，与K2、K4的差异达到显著水平，K3与K4之间差异也达到显著水平，表明薏苡根直径受种植密度影响。主根平均长度也呈现出随密度增加而变小的规律，种植密度影响主根长，其中K4 与K1、K3 的差异达到显著水平，K1、K2、K3之间无显著差异。根颜色反映根的健康状况，薏苡正常根为灰黄或黄白色，K2、K4的根颜色分别为暗黄色、黑黄色，说明根已经出现病症；K4 的根颜色已经黑黄，说明根的健康状况差，吸收功能减弱，表明种植密度会影响根的健康状况。主根数、根直径、根长度决定根体积和根面积，而根体积和根面积决定根的吸收功能，因此种植密度会影响根系生长，进而影响整体发育和最后产量。

表3 种植密度对薏苡根系的影响

2.5 种植密度对薏苡生物量的影响

由表4 可以看出，种植密度影响薏苡叶、茎、根干物质的积累，不同种植密度的薏苡叶、茎、根生物量均表现为K1＞K3＞K2＞K4，K1 与K4 的叶、茎、根生物量差异均达到显著水平；不同种植密度的薏苡单株生物量也表现为K1＞K3＞K2＞K4，极差达14.19 g，说明种植密度影响薏苡单株干物质的积累。薏苡根冠比，4 种密度的薏苡根冠比差异未达到显著水平，表明种植密度对薏苡的影响不明显。

表4 种植密度对薏苡生物量的影响

2.6 种植密度对薏苡氮吸收的影响

作物对氮素的吸收、利用率及氮素在各器官的分配情况影响着作物生长和最终产量。种植密度对薏苡中氮素分配的影响如图2 所示，不同种植密度的各器官氮含量为16.06～24.67 g·kg-1（干重）。同一密度处理下，各器官的氮含量具有差异，4 个处理下氮含量最高的器官均为叶，且明显高于根和茎，根和茎的氮含量相差不大。薏苡叶中氮含量各处理差异未达到显著水平，K2 与K1、K3、K4 的茎中氮含量差异显著，根氮素含量差异未达到显著水平，说明种植密度显著影响茎中氮含量，但对叶和根中氮含量的影响不显著。

图2 不同种植密度下薏苡各器官的氮素分配情况

由表5 可以看出，不同种植密度的薏苡单株氮含量为18.83～21.37 g·kg-1，各种植密度间的氮含量有较小差异，未达到显著水平，表明种植密度对薏苡氮含量的影响不明显。薏苡氮素利用率随种植密度增大呈先升高后降低的趋势，其中K3 密度处理的薏苡氮素利用率最高，与其他处理差异显著，表明种植密度对薏苡氮素利用率有一定影响，可以通过设置合理的种植密度来促进薏苡对氮素的利用率。