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合理施肥对菊花生长及产量的影响

菊花始载于《神农本草经》,属药食两用大宗药材,多种保健品常用原料,在中药品种上占有重要地位。作为中国的传统名花,其产量和销量居世界花卉市场前列[1-2]。菊花属连续采花型,其品质和抗逆性同植株的养分含量关系很大,合理施肥可大幅度提高产花量[3]。通过前期对菊花道地产区安徽省菊花种植区进行的调查研究,发现调查区域存在施肥结构不合理,重基肥而轻追肥,农家肥滥用,施肥没有统一标准,农户为追求产量而过量施肥,致使连作障碍逐年加剧,化肥流失造成生态环境风险等一系列问题[4]。徐扬等[5]研究发现,化肥减施配施有机肥可以保证药用菊花的产量,同时可以显著增加药用菊花中绿原酸、木犀草苷等各类药用成分的含量。史宗源[6]的研究发现,减施化肥配施生物有机肥可提高万寿菊鲜花产量和叶黄素含量,同时对土壤环境有较好的修复作用。张建海等[7] 研究表明,合理配施氮、磷、钾可以显著提高菊花的产量。本研究在配施生物有机肥的基础上设置化肥减量、调整大量元素配比以及植株不同生育时期肥料运筹试验,研究不同施肥处理对菊花养分含量、植株生长发育及其产量的影响,从而为菊花科学施肥、提高产量提供参考与借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在安徽省黄山市休宁县五城镇菊花种植基地进行,土壤类型为潮土,土壤基本理化性质[8]: pH 5.02,有机质含量 2.24%,全氮含量 1.28 g/kg,有效磷含量 26.52 mg/kg,速效钾含量 135.14 mg/kg。

1.2 试验材料

菊花供试品种为安徽省黄山贡菊,由安徽省农业科学院园艺研究所提供种苗。

供试肥料:生物有机肥(有机质≥ 50%、氮磷钾≥ 6%、有效活菌数≥ 2 亿个 /g、氨基酸≥ 1%) 由安徽司尔特生态农业科技有限公司生产;复合肥 (18-18-18)由亳州司尔特生态肥业有限公司生产; 配方肥(18-7-20)由安徽司尔特化肥科技有限公司生产。

1.3 试验设计

1.3.1 菊花肥料减量试验

共设置 5 个处理(施肥时期:定植前期)。处理 1:复合肥(18-18-18),施肥量为 900 kg/ hm2 (本地常规施肥量 100%);处理 2:配方肥(18-7-20),施肥量为 900 kg/ hm2 (本地常规施肥量 100%);处理 3:配方肥(18-7-20),施肥量为 720 kg/ hm2 (化肥减施 20%);处理 4:配方肥(18-7-20),施肥量为 540 kg/ hm2 (化肥减施 40%);处理 5:空白,施肥量为 0 kg/ hm2。

1.3.2 菊花肥料基追比试验

共设置 4 个处理(施肥时期:定植前期、花芽分化期、现蕾期)。处理 1:配方肥(18-7-20),用量 720 kg/ hm2,施肥比例为 8-2-0(本地常规施肥比例);处理 2:配方肥(18-7-20),用量 720 kg/ hm2,施肥比例为 2-6-2;处理 3:配方肥(18-7-20),用量 720 kg/ hm2,施肥比例为 4-4-2;处理 4:配方肥(18-7-20),用量 720 kg/ hm2,施肥比例为 8-0-2。

以上 2 个试验除处理不同、实施时间不同外,其他试验部分操作均保持一致。试验各处理小区面积为 30 m2 ,种植密度为 75000 株 / hm2,行株距为 40 cm×30 cm,各处理小区均设置 3 次重复,完全随机区组设计。生物有机肥作为基肥施用,所有处理施用量相同,施用量为 3000 kg/ hm2。试验用苗规格与栽培方式、定植期、生长期补光和遮光时间等均按照设施菊花常规田间管理进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 植株形态指标的测定

在菊花的收获期对每个试验小区选取 10 株具有代表性的菊花植株,采用直接测量法测量株高 (直尺测定)和茎粗(游标卡尺测定),植株带回分析室。将取回的菊花样品用纯水洗去根部泥沙后,放在阴凉通风处吹干外部纯水。统计单株花数,然后将菊根、茎、叶、花剪下,称鲜重,分装于做好标记的档案袋中,置于 105℃烘箱中杀青 15 min,然后置于 70℃烘箱中烘干至恒重[8]。

1.4.2 植株养分含量的测定

将前期烘干的植株粉碎过 0.25 mm 筛,装入封口袋中干燥保存,用于测定其养分指标。将磨碎后的样品进行消煮,取消煮液测定植株样品中的全氮、全磷、全钾含量[8]。

1.4.3 菊花药用有效成分绿原酸、木犀草苷、3, 5 - O -二咖啡酰基奎宁酸的测定

绿原酸、木犀草苷、3,5 -O-二咖啡酰基奎宁酸含量测定采用 2020 版《中国药典》第一部(药材和饮片“菊花”、通则 0512 高效液相色谱法) 中的方法[1]。

1.4.4 植株产量的测定

小区产量在田间采收后直接称取鲜重。

1.5 数据处理

采用 Excel2020 进行数据处理,用 SPSS 26.0 进行单因素方差分析和 Ducan 法差异显著性检测 (P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 化肥减施对菊花植株养分含量的影响

由表1可知,菊花根的氮、钾养分含量,处理 2 均大于处理 1;磷养分含量,处理 2 略低于处理 1,差异不显著。茎、叶、花三部分的氮、磷、钾养分含量,处理 2 均大于处理 1。这表明施用配方肥(18-7-20)对菊花植株各部分吸收氮、磷、钾养分效果优于常规复合肥(18-18-18)。随着施肥量的降低,菊花根、茎、叶、花四部分的氮、磷、钾养分含量基本呈降低趋势。其中,对根和叶片中氮养分含量影响相对较大,磷、钾养分含量影响较小。对茎和花两部分的氮、磷、钾养分含量均影响较小。其中,化肥减施 20% 处理较常规施肥量各部分养分含量差异不显著,这表明化肥减施 20% 对菊花植株大量元素养分吸收没有不良影响。

2.2 化肥减施对菊花药用有效成分的影响

菊花中的药用有效成分绿原酸、木犀草苷和3, 5-O-二咖啡酰基奎宁酸的含量处理 2 均高于处理 1(分别增加 34.09%、3.76% 和 28.44%),这表明调整施用磷、钾肥量对菊花药用有效成分含量有影响。同时,药用有效成分绿原酸、木犀草苷和 3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸的含量随着施肥量的降低呈先增高后下降的趋势,处理 3 菊花的药用有效成分含量最高,较处理 1、处理 2、处理 4 和 CK 的绿原酸、木犀草苷、3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量分别增高 46.59%、9.32%、20.56% 和9 1.11%,12.78%、8.70%、14.50% 和 58.73%, 40.37%、9.29%、8.51% 和 83.78%。这表明化肥减施对菊花药用有效成分含量增加有积极影响,化肥减施 20% 对菊花药用有效成分含量影响最好(图1)。

表1不同施肥量对菊花根、茎、叶、花中氮磷钾含量的影响

注:同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

图1不同施肥量对菊花药用有效成分含量的影响

注:柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

2.3 化肥减施对菊花生长和产量的影响

从表2可知,菊花的各项生长指标,处理 2 均优于处理 1,同时显著增产 21.79%。这表明菊花施用配方肥(18-7-20)效果优于常规复合肥 (18-18-18)。菊花株叶重、主茎粗、株花数、百朵鲜花重和产量均随着施肥量的降低呈先增加后降低的趋势。CK 的各项指标均小于其他处理,其中株高、株花数、产量与其他处理差异显著,这表明生物菌肥养分含量不足以支撑菊花整个生长期的实际养分需求,但其与化肥减施结合,可以在一定程度上促进植株生长。菊花产量最高的为处理 3(化肥减施 20%),同处理 1、处理 2、处理 4 和 CK 均差异显著,分别增加 66.38%、 36.61%、25.46% 和 174.18%。因此,推荐菊花施肥基追比试验使用配方肥(18-7-20),施肥量为 720 kg/ hm2。

2.4 不同基追比对菊花植株养分含量的影响

通过表3可知,不同施肥比例条件下,菊花根系中,氮元素含量最高的为处理 2、处理 3,均较处理 1 增高 14.04%,但差异不显著;磷、钾元素含量各处理间均差异不显著。菊花茎中,氮元素含量最高的为处理 3,处理 2、处理 3 分别较处理 1 增高 18%、20%;磷元素含量最高的为处理 2,较处理 1 增高 25.07%;钾元素含量最高的为处理 3,较处理 1 增高 18.64%。菊花叶片中,氮元素含量各处理间差异不显著;磷元素含量最高的为处理 3,较处理 1 显著增高 24.59%;钾元素含量最高的为处理 2,较处理 1 显著增高 17.90%。菊花花朵中,氮元素含量最高的为处理 2 和处理 3,较处理 1 分别增加 67.57% 和 64.70%;磷、钾元素含量最高的为处理3,各处理间差异均不显著。根据菊花的根、茎、叶、花四部分养分含量表现可知,基追比 2-6-2 和基追比 4-4-2 的施肥比例条件有利于植株对大量元素进行吸收利用。

表2不同施肥量对菊花生长和产量的影响

表3不同基追比对菊花根、茎、叶、花中氮磷钾含量的影响

2.5 不同基追比对菊花药用有效成分的影响

在不同基追比条件下,菊花药用有效成分含量差异较大。绿原酸、木犀草苷和 3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量最高的处理均为处理 3,较处理 1(本地常规施肥比例)分别显著增加 75.24%、 33.06% 和 60.34%。菊花药用有效成分含量高低排序均为处理 3>处理 1>处理 4>处理 2(图2)。这表明,基追比 4-4-2 的施肥比例条件有利于菊花药用成分含量的显著提高。

图2不同基追比对菊花药用有效成分含量的影响

2.6 不同基追比对菊花生长和产量的影响

通过表4可知,在菊花生长发育期不同时期施肥比例不同,对其株高、株叶重和主茎粗均有一定影响。处理 2 和处理 3 的株高、株叶重、百朵鲜花重和产量均(> 80 cm)高于处理 1 和处理 4;株花数各处理间差异不显著,但处理 2、处理 3、处理 4 的株花数(> 200 朵)均大于处理 1。处理 3 的产量最大,较处理 1、处理 2、处理 4 的产量分别增加 12.76%、3.33%、10.81%。以上结果表明,菊花定植前期、花芽分化期、现蕾期在施肥比例为 4-4-2 的条件下,其长势及产量最好。菊花定植前期及花芽分化期均需肥较高,应重视该阶段的施肥。

表4不同基追比对菊花生长指标及产量的影响

3 讨论

3.1 化肥减施对菊花生长、品质及产量的影响

作物的生长发育与氮、磷、钾肥的合理配比及适度用量高度相关[9-10]。菊花整个生育期对钾的吸收量最大,对氮吸收量次之,对磷的吸收量最小[11-13]。降低大量元素氮、磷肥的施用比例,提高钾肥的施肥比例对菊花植株生长及产量提高有显著效果[14]。刘大会等[15]研究表明,适量施钾可以显著提高菊花的质量与产量。本研究对氮、磷、钾施肥比例进行了调整,最终菊花产量及其生长指标均高于对照处理,表明菊花对氮、磷、钾三大营养元素需求量不同,需求量大小依次为钾>氮>磷,同前人研究结果一致。过量施肥会引起作物产量降低、农产品品质降低、土壤质量退化、环境污染等一系列问题[15-19]。合理减量施肥可以提高菊花抗逆性及产量[15,20]。本研究表明,生物有机肥结合化肥适量减施可以增加菊花主茎粗,有利于增强菊花抗倒伏的能力,也可以增加菊花药用成分绿原酸、木犀草苷和 3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸的含量,同时对增加菊花的百朵鲜花重及产量也有一定的增加作用。吕华军等[14]对菊花研究发现,化肥减量 20% 优化施肥的处理菊花生长指标优于减量 40%,对植株的生长无不利影响。本研究发现,化肥减量 20% 的施肥处理对菊花生长指标有积极影响,对产量也有一定提高作用。

3.2 不同基追比对菊花生长、品质及产量的影响

植株在不同生长阶段对养分需求量不同[21]。祝丽香等[11]研究发现,杭白菊生长旺盛期为花芽分化期,干物质积累量占全生育期的 70.41%,现蕾期及开花期干物质积累量其次,苗期最弱。本研究在菊花定植前期、花芽分化期、现蕾期设置不同施肥比例。结果表明,菊花在花芽分化期需肥较强,现蕾期需肥较弱,但基追比 4-4-2 较基追比 2-6-2 产量高,与前人研究略有不同,这可能与菊花品种及种植区域具体土壤养分含量有关。张书红等[22]研究发现,不同基追比例及追肥次数可以显著提高大蒜中的大蒜素量,同时显著提高对蒜薹和蒜头的产量。邓丽娟等[23]研究发现,合理的氮肥基追比可以显著提升小麦的产量和籽粒蛋白质含量。胡大鹏等[24]研究发现,基追比 3∶7 时,可促进蚕豆籽粒中蔗糖、可溶性蛋白质的积累。周俊成等[25]研究发现,基追比为 5∶5 时,有利于烤烟代谢物的产生和关键酶活性的提升。本研究在基追比 4-4-2 时,菊花中绿原酸、木犀草苷和 3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸含量显著提高。

4 结论

通过将调整大量元素配比、化肥减施、施肥基追比例三者统筹研究,最终得出基施生物有机肥 (施用量 3000 kg/ hm2),选用配方肥(18-7-20)(施用量 720 kg/ hm2)在菊花定植前期、花芽分化期、现蕾期按 4-4-2 比例施用,可以促进菊花植株对大量元素的吸收利用,改善菊花农艺性状,提高菊花的品质及产量。

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