百合水稻不同种植模式的经济效益及对土壤质量的影响?

2024-04-22周佳民吴晓峰王小娥谢进宋荣杨日华李成业孙梦姗

湖南农业科学 2024年2期

周佳民吴晓峰王小娥谢进宋荣杨日华李成业孙梦姗

摘要：为解决百合连作障碍问题，以卷丹百合为材料，2018—2020年在湖南省永州市进行大田试验。试验设计百合—百合（百合连作）、百合—晚稻（水旱轮作）、早稻—晚稻（双季稻）3 种种植模式，测定百合、水稻的物候期、农艺性状、产量和土壤养分含量，研究不同轮作模式对百合产量、土壤养分的影响。结果表明：百合生育期达140 d，在7月20日之前成熟收获，可以进行晚稻种植，晚稻生育期为112 d，在10月16日前成熟收获；水旱轮作处理的大田土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、pH值、有机质等指标均有不同程度的增加，大田土壤细菌、真菌、放线菌数量均有所降低；总产值、总收入分别达到14 877.35、6 457.65元/667m2，产投比达到了1.77。水旱轮作处理模式在湘南地区种植物候期连接合理，水稻和百合均能正常生长收获，能改善大田土壤的理化性状，提高土壤肥力；能明显抑制大田土壤细菌、真菌、放线菌等微生物的繁殖生长，降低百合发病率和病情指数；百合连作和水旱轮作的种植模式收益明显大于双季稻种植模式。

关键词：百合；轮作模式；效益；土壤；质量

中图分类号：S344.1文献标识碼：A文章编号：1006-060X（2024）02-0014-04

Economic Benefits of Different Planting Patterns of Lily and Rice and Their Effects on Soil Quality

ZHOU Jia-min1，2，WU Xiao-feng3，WANG Xiao-e4，XIE Jin1，2，SONG Rong1，2，YANG Ri-hua3，

LI Cheng-ye3，SUN Meng-shan1，2

（1. Hunan Institute of Agro-Environment and Ecology， Changsha 410125， PRC; 2. Center for Research & Development of Medicinal Plants， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC; 3. Yongzhou Agricultural Research Institute， Lingling 425300， PRC; 4. Production Management Office， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC）

Abstract： In order to solve the successive cropping obstacle of the lily， tiger lily was studied. Field tests were conducted in Yongzhou City， Hunan Province from 2018 to 2020. Three planting patterns of lily-lily （successive cropping of lily）， lily-late rice （water-dry rotation）， and early rice-late rice （double cropping rice） were designed. The phenological period， agronomic traits， yield， and soil nutrient content of lily and rice were determined， and the effects of different crop rotation patterns on the lily yield and soil nutrients were studied. The results show that the growth period of lily is 140 days， and it can be harvested before July 20. Late rice can be then planted. The growth period of late rice is 112 days， and it can be harvested before October 16. The indexes of alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorus， rapidly available potassium， pH value， and organic matter in the field soil treated by water-dry rotation （lily-late rice） increase to varying degrees， and the number of bacteria， fungi， and actinomycetes in the field soil decreases. The total output value and total income reach 14 877.35 and 6 457.65 yuan/667m2 respectively， with a production-investment ratio of 1.77. The water-dry rotation （lily-late rice） pattern is reasonable in the phenology connection of planting in southern Hunan. Both rice and lily can grow and be harvested normally， which can improve the physical and chemical properties of field soil and enhance soil fertility. It can significantly inhibit the reproduction and growth of bacteria， fungi， actinomycetes， and other microorganisms in the field soil and reduce the incidence rate and disease index of lily. The benefits of successive cropping of lily and water-dry rotation planting patterns are significantly greater than those of the double cropping rice planting pattern.

Key words： lily; rotation pattern; benefits; soil; quality

百合卷丹（Lilium lancifolium Thunb.）为百合科百合属植物，性寒、味平、归心、肺经，有养阴润肺、清心安神的功效[1]。百合也是湖南省著名的道地药材，种植面积达0.55万hm2，百合生产已经成为湖南

省山区农民增加收入、推动乡村振兴的支柱产业[2]。

近年来，由于百合连作障碍日趋严重，道地产区环境出现变迁趋势。有研究表明，水旱轮作可改变土壤理化性质、提高土壤肥力、减少病虫害，减轻药用植物连作障碍。彭英明等[3]在湘西地区的卷丹百合与晚稻轮作试验中发现，晚稻播期在6月5—15日，百合播期以不超过10月8日为宜，新增产4 846.5

kg/hm2，新增纯收入71 495.4元/hm2[4]，百合与晚稻轮作种植模式的经济效益评估未见研究报道；李泽森等[5]研究认为百合—晚稻轮作种植模式能降低百合疫病，减轻蛴螬及大田杂草的危害；孙鸿强[6]就连作对兰州百合生理特性及土壤环境效应的影响进行了研究，但百合—晚稻轮作种植模式对土壤中的微生物及土壤理化性状的影响研究报道较少。因此，课题组在水稻收获的冬闲期进行轮作，系统研究百合水旱轮作栽培模式对土壤特性及百合产量的影响，探寻出百合栽培的适宜轮作模式，旨在为确定湖南省百合越冬效益化栽培制度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2021年在湘南水稻主产区内永州市农业科学研究所的有代表性的大田中进行。供试土壤质地为黏土，pH值为6.64，有机质含量15.15 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷1.29 g/kg，全钾12.52 g/kg，速效氮72.84 mg/kg，速效磷30.35 mg/kg，速效钾139.29 mg/kg。

1.2 试验材料

供试百合品种为卷丹百合，为当地百合主栽品种；早稻品种为株两优819，晚稻为岳优9113，由永州市农业科学研究所栽培研究室提供。

1.3 试验设计

1.3.1 不同种植模式的设置试验设计百合—百合（百合连作）、百合—晚稻（水旱轮作）、早稻—晚稻（双季稻）这3个处理，具体内容见表1，小区面积30 m2，重复3次；百合栽培管理措施按统一的技术规程及永州市水稻生产技术标准执行。

1.3.2 测定项目与方法每小区随机选取10株百合及水稻植株挂牌标记，在成熟期等时期观测记载各处理百合、水稻的农艺性状及物候期；收获时测产；收获后，取百合及水稻（早稻）的大田土壤0.5 kg为样品，用于土壤指标测定。记录水稻、百合的播种量，收获后记载百合、稻谷产量及价格，通过公式（1）～（6），统计各栽培模式成本支出，计算其经济效益。

1.3.3 数据统计与分析数据用Excel软件和Statistix 8软件进行数据分析和处理，方差分析采用LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同轮作模式下作物的物候期

作物都有自己的生物学特性。从表2可以看出，百合在湘南地区当年10月播种，翌年3月8—10日就可以出苗，7月20日收获，百合生育期达140 d；早稻在3月29日播种，7月19日可以收获，生育期为111 d，百合及早稻均在7月20日之前成熟收获；晚稻在6月30日播种，7月21日前移栽，在10月16日前成熟收获，其生育期112 d。因此，在湘南地区，百合—晚稻水旱轮作模式的物候期连接合理，水稻和百合均能正常播种、收获。

2.2 不同轮作模式下作物的农艺性状

植株健壮是获得高产的基础条件。从表3可看出，到成熟期时，百合—晚稻处理中百合植株的株高、叶长、叶宽、叶数等农艺性状全部优于百合—百合处理，分别达到了111.75 cm、20.32 cm、1.65 cm

和112.24片/株；从表4可看出，百合—晚稻处理中晚稻的株高、千粒重、有效穗、每穗实粒数等农艺性状指标均优于早稻—晚稻处理，分别达到了105.19 cm、26.40 g、25.50万穗/667m2、103.10粒。综合表明在不同的轮作模式下，百合能正常生长发育，植株生长健康，水稻能正常生长发育、抽穗结实。

2.3 不同轮作模式对大田土壤肥力的影响

由表5可知，与早稻—晚稻处理相比较，百合—百合处理和百合—晚稻处理的大田土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、pH值、有机质等指标均有不同程度的增加，其中，百合—百合处理的土壤碱解氮（120.50 mg/kg）与早稻—晚稻处理差异显著，百合—晚稻处理的土壤有效磷（268.43 mg/kg）、有机质（23.08 g/kg）等指标与早稻—晚稻处理差异显著。试验结果说明百合连作（百合—百合处理）和水旱轮作（百合—晚稻处理）模式能改善大田土壤的理化性状，提高土壤肥力，其中水旱轮作（百合—晚稻处理）模式能明显提高大田土壤有效磷、有机质的含量。

2.4 不同轮作模式对百合病害及土壤微生物的影响

不同轮作模式后土壤中微生物数量的变化如表6所示，与百合连作（百合—百合处理）相比，水旱轮作（百合—晚稻处理）和双季稻（早稻—晚稻处理）种植模式的大田土壤细菌、真菌、放线菌数量均有所降低，其中双季稻种植模式与百合—百合处理差异显著；与百合—百合处理相比，在旺长期和成熟期，水旱轮作（百合—晚稻处理）模式中百合的发病率和病情指数均较低，且呈现差异显著。表6综合说明水旱轮作（百合—晚稻处理）能明显抑制大田土壤细菌、真菌、放线菌等微生物的繁殖生长，降低百合发病率和病情指数。

2.5 不同轮作模式下的产量和经济效益

由表7可以看出，水旱轮作（百合—晚稻处理）和百合连作（百合—百合处理）种植模式的总产值、总收入和总投入均显著高于双季稻（早稻—晚稻处理），其中，水旱轮作（百合—晚稻处理）的总产值、总收入分别达到14 877.35和6 457.65元/667m2，产投比为1.77。从生产投入来看，种植水稻的成本比较低，早稻和晚稻的种植成本分别为1 004.70和1 094.70元/667m2，種植百合的成本比较高，达到了7 325.00～7 536.00元/667m2，主要是百合种球成本和人力投入成本占比较高。

3 结论与讨论

卷丹百合在湖南地区有一定的种植历史，是一种道地性极强的药食兼用植物，存在严重的连作障碍[7-8]，水旱轮作是消减中药材种植连作障碍的有效手段[9]，其中，百合—晚稻轮作模式下的前季百合采收时间决定了晚稻及下季百合的种植时间。在湘南地区，建议百合在头年10月播种，早稻在当年3月29日播种，百合及早稻均在7月20日之前成熟收获，晚稻在6月30日播种，7月21日前移栽，在10月16日前成熟收获，百合—百合、百合—晚稻、早稻—晚稻等种植模式的物候期能合理连接，百合能正常生长发育，水稻能正常生长发育、抽穗结实，这与彭英明等[3]和课题组前期研究结果基本一致[10]。

作物轮作对提高大田土壤有机质、腐殖酸、全氮、碱解氮及磷钾含量均有着重要作用[11]。研究表明，百合—百合、百合—晚稻等种植模式能不同程度提高大田土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量和pH值，改善大田土壤的理化性状，提高土壤肥力。但孙鸿强[6]研究认为，百合连作提高土壤pH值、土壤有机质、碱解氮和有效磷含量，速效钾含量却减少，这可能与当地土壤条件和地貌环境有关。

中药材合理的轮作种植模式能够改善大田土壤的微生物群落结构，减轻作物连作障碍[12]，研究表明，与百合连作（百合—百合模式）相比较，水旱轮作（百合—晚稻模式）降低了大田土壤细菌、真菌、放线菌数量，说明百合大田土壤经过水旱交替处理能抑制大田土壤细菌、真菌、放线菌等微生物的生长繁殖，有利于控制百合大田的发病率和病情指数，与李晶晶等[13]研究结果相似。

不同的连作或轮作模式决定该地区的种植总成本与最终收获的产量[14]，从而决定了该种植模式的总产值和总收入。在湘南地区，水旱轮作（百合—晚稻处理）和百合连作（百合—百合处理）种植模式的总产值、总收入和总投入均显著高于双季稻（早稻—晚稻处理），其中，水旱轮作（百合—晚稻处理）的总产值、总收入分别达到14 877.35和6 457.65元/667m2，产投比为1.77。从生产投入来看，在湘南地区种植水稻的成本比较低，早稻和晚稻的种植成本分别为1 004.70和1 094.70元/667m2，种植百合的成本比较高，达到了7 325.00～7 536.00元/667m2，主要是百合種球成本和人力投入成本占比较高。由于百合属于药食兼用中药材，价格波动较大，甚至可能导致农民纯收益降低，严重打击农民生产积极性，因此，轮作模式的可持续发展需要考虑粮食生产战略安全、土壤环境健康、经济效益等因素，建议因地制宜地采用轮作模式。此处，加强百合种苗快繁技术的研究与推广，推广机械化种植技术，使配套技术轻简化，降低种苗成本，提高劳动效率和种植效益。

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